基于應(yīng)用流量模式的終端通信能耗優(yōu)化.pdf

1、隨著3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能設(shè)備全球性普及，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)正以前所未有的速度顛覆人們生活。然而，電池發(fā)展沒(méi)有突破技術(shù)瓶頸，難以長(zhǎng)時(shí)間維持智能設(shè)備大量應(yīng)用運(yùn)行，待機(jī)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?？紤]到網(wǎng)絡(luò)通信耗能占終端能耗主要組成部分，終端移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信能耗優(yōu)化問(wèn)題成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。其中存在的尾部效應(yīng)是導(dǎo)致終端通信能效較低的主要原因，因?yàn)槊看螣o(wú)線接口數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，接口不能立即轉(zhuǎn)換到低功耗狀態(tài)，而是維持高功耗狀態(tài)一段時(shí)間，以便快速響應(yīng)隨后

2、的網(wǎng)絡(luò)傳輸。這段等待的時(shí)間則是尾部時(shí)間。
　　減少尾部效應(yīng)是挑戰(zhàn)性難題。尾部機(jī)制保證接口在高功耗狀態(tài)快速響應(yīng)用戶請(qǐng)求，保證用戶實(shí)時(shí)性體驗(yàn)。若直接簡(jiǎn)單去除尾部時(shí)間，新的傳輸?shù)竭_(dá)時(shí)，接口需要從原來(lái)的低功耗狀態(tài)切換到高功耗狀態(tài)，需要向基站申請(qǐng)鏈路資源分配，同樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此需要在能效與用戶體驗(yàn)之間作出取舍。考慮到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于應(yīng)用，因此研究應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸模式，掌握其在時(shí)間軸的分布特性，作為接口進(jìn)行高低功耗之間轉(zhuǎn)換的參考，根據(jù)應(yīng)用

3、類型或者流量模式動(dòng)態(tài)決定尾部時(shí)間，改變?cè)瓉?lái)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸與接口之間缺乏信息交互的模式，是有效的解決方案。
　　本文正是基于這樣的研究思路，通過(guò)收集20名用戶持續(xù)兩周的終端聯(lián)網(wǎng)使用數(shù)據(jù)，深入研究流媒體、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、新聞閱讀等應(yīng)用的流量模式，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用存在周期性同服務(wù)器進(jìn)行通信的現(xiàn)象，嚴(yán)重消耗大量能量與無(wú)線資源。同時(shí)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)流傳輸間隔時(shí)間(IBT)信息熵計(jì)算，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)流的傳輸序列IBT存在很強(qiáng)的時(shí)間相關(guān)性?；诖宋覀兲岢龈吣苄ЫK端無(wú)

4、線通信能耗優(yōu)化機(jī)制-TATO。該設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)流的監(jiān)測(cè)，間隔時(shí)間預(yù)測(cè)，快速休眠觸發(fā)。TATO通過(guò)流量監(jiān)測(cè)器獲取終端流量信息，從中提出數(shù)據(jù)傳輸間隔序列(IBT)以及傳輸端口、傳輸協(xié)議等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)特征，同時(shí)利用SVM模型對(duì)數(shù)據(jù)流的間隔時(shí)間進(jìn)行建模，根據(jù)時(shí)間相關(guān)性特征預(yù)測(cè)之后的間隔時(shí)間是否超過(guò)閾值，從而主動(dòng)調(diào)整接口傳輸狀態(tài)，在不影響傳輸?shù)那疤嵯?，減少尾部時(shí)間。TATO主要優(yōu)勢(shì)在于：TATO對(duì)正常的數(shù)據(jù)傳輸影響較小，對(duì)用戶體驗(yàn)影響較小。其次，T