IEEE 802.11ah MAC层功率管理技术研究

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1、ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５硕士学位论文信息与通信工程学科专业：新星作者姓名：傅指导教师：苏寒松教授天津大学研究生院２０１６年１１月IEEE802.11ahMAC层功率管理技术研究ResearchonPowerManagementTechnologyintheMACLayerof802.11ah学科专业：信息与通信工程作者姓名：傅新星指导教师：苏寒松教授天津大学电子信息工程学院二零一六年十一月摘要IEEE802.11ah协议是无线网络标准802.11的演进，工作于900MHz的免许可频段，相

2、比于传统2.4GHz标准，具有更低的功耗和更好的穿墙能力。作为面向物联网应用的协议标准，802.11ah追求的是低功耗、广覆盖、多用户，其中最主要的目标是更有效地降低终端产品的功耗。物联网应用场景的特点是用户数量庞大，但待传数据量不大，如智能抄表，在这种特定的场景下的功率管理技术显得尤为重要。本文在实现802.11ah媒体访问控制层功率管理新技术的基础上，提出最优限制接入窗口机制以及改进的目标唤醒时间机制。最优限制接入窗口机制引入了门限判决及最优分组判决策略，通过大量仿真得出使用该机制的准入门限以及性能最优的分组大小，进一步凸显了该机制在多终端场景下的优势。改进的目标唤醒时间机制能

3、够在多用户场景下通过接入点管理终端的苏醒时间，使不同终端在不同时间醒来进行传输，这样不但通过减少终端的苏醒时间大大降低了功耗，也限制了同时接入信道的终端数量从而减少了碰撞。同时考虑到若终端不支持目标唤醒时间功能，则由接入点根据缓存数据量分配一段未被预定的连续时间段单独传输这些终端的数据。实验仿真表明，改进的802.11ah功率管理技术在有效提高吞吐量的同时，大大降低了终端功耗，同时减少传输时延，提高了公平性。关键词：802.11ah，功率管理，限制接入窗口，目标唤醒时间IABSTRACT802.11ahisanamendmentof802.11wirelessnetworkings

4、tandard,whichuses900MHzlicense-exemptband.Ithaslowerpowerconsumptionandbetterthrough-wallcapacity.IEEE802.11ahstandardisproposedtosatisfyInternetofThing(IoT)requirementsforlowpowerconsumption,broadcoverageandmulti-user.Reducingpowerconsumptionofterminalsisthemostimportantgoalof802.11ah.Oneofth

5、ekeyfeaturesofIoTscenariosisthehugeamountofuserswithsmallamountofdatatransmission.Therefore,suitablepowermanagementtechnologyisparticularlysignificantinthisscenario.ThispaperproposedanoptimalRestrictedAccessWindow(RAW)mechanismandanimprovedTargetWakeTime(TWT)mechanismbasedonthenoveltechniquein

6、theMAClayerof802.11ah.ThresholdandoptimalRAWgroupsizedecisionwasintroducedintotheoptimalRAWmechanism,whichfurtherhighlightedtheadvantageofRAWthoughlargenumberofsimulationinmassive-terminalscenarios.AnimprovedTargetWakeTime(TWT)mechanismisproposedtoscheduletheawaketimeofstationsinmulti-userscen

7、ario.TWTmechanismpermitstheaccesspoint(AP)todefineaspecificorsetoftimesforindividualstations(STA)towakeupfromdozestatetoaccessthemedium.ItcanbeusedtoreduceenergyconsumptionasTWTSTAsmayenterdozestateuntiltheirTWTarrives.Contentionisalsod