基于休假排队系统的无线扫描节能策略

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1、基于休假排队系统的无线扫描节能策略摘要在一些环境感知的应用中，移动终端的无线模块（如蓝芽）需扫描周围环境以发现其他设备。但这种行为非常耗能。捉出了通过间歇性开关蓝芽模块以降低平均能耗的方法。将移动终端扫描的过程描述成一个具有启动时I'可费用和特殊不耐烦顾客的休假排队系统。在该排队系统中，扌「I描周围环境的设备是服务员。节能扔描的算法旨在通过优化休假触发条件和休假结束条件，以在保证一定的扫描效果的情况下耗能最小。仿真结果表明多重休假策略在大多数情况下能有效降低能耗。关键词节能，休假排队，蓝芽，环境感知随着移动终端的普

2、及，各种终端应用层出不穷。当前，有许多应用基于终端内置的无线通讯设备，对无线环境进行感知。一些基于GPS、蜂駕基站位置等技术的应用能够确定终端的地理位置，另一些基于WiFi、蓝芽（Bluetooth）技术的应川能够发现周围对等的终端，并主动与它们交流，女［1MobiClique［l］＞SniffMob⑵等。MobiClique是一个利用无线移动交友平台。该平台中的终端通过蓝芽不断扫描周I羽的环境来寻找刖友及刖友的刖友。在文献⑴屮进行了在稠密adhoc网络屮的匹配实验，得到了在蓝芽设备总是开启时的设备发现率和匹配成功

3、率。SniffMob是-•个基于WiFi和蓝芽的数据交换网络。在SniffMob系统中，终端扫描周围WiFi和蓝芽环境，并结介图论查找最佳的数据分享源［2］。文献⑶对移动终端随机扫描传输数据的性能作了实际测试。它们都试图在随机条件下获得最好的性能。文献⑷考虑到了一个固定的服务员等待顾客进入系统的状况。但是，这些应用有一个共同的缺点：它们会消耗大量的电能。目前，有一些项目对环境感知的节能算法进行了研究。在EnLoc系统中,lonut等人提出了一种基于节能的定位方法。但是，他们只是在系统结构方I侨进行调整，没有提出一种

4、普适的节能方案。现在考虑这样的一个场景：一个移动终端使用蓝芽扫描其附近的移动终端。一旦它发现一个同伴（比如Jenny）,这个移动终端能够与它交换地址本、收藏夹等信息。蓝芽设备扒描和通信时，会消耗大量宝贵的电量。如果一个终端不断的扌「I描，电池就很快被用尽。这既干扰到了用户的正常使用，乂降低了移动终端及其电池的使用寿命。为了节约电量，则应该关闭蓝芽设备。但是，如果蓝芽设备不再运行，那么它就不能发现在它身旁经过的同伴。为了在保证有足够的概率发现目标的情况下尽量少的消耗能量，本文提岀了一种通过间歇性开关蓝芽设备的节能方案

5、。近几年，排队论被广泛的应用于节能优化中。⑸一个关于Ad-hoc网络的工程介绍了使用排队论分析类似网络的方法。同时，许多关于有中断的排队论模型的研究成果被发表。⑹文献⑺对当前休假排队系统的数学研究方法进行了完整和详尽的描述，得到了很多数值结果。但是，它们都不是基于下文中提到的特殊不耐烦顾客的情形，也没冇考虑到在能耗和匹配概率间的折衷问题。1具有特殊不耐烦顾客的G/G/1排队模型现在考虑引言中描述的场景:这个系统包括一个主要的移动终端,（以下称为“服务员”）,它扫描周围环境，发现移动中的其他对等终端（以卜称为“顾客”

6、）。发现对等终端后，服务员会和发现的终端交换信息。在同一时刻，它只能与一个终端交换信息。所冇的终端都在移动。考虑到客户的相对速度矢量是客户绝对速度欠量与服务员速度欠量Z差，固定服务员的位置并不会失去一般性。这时，假设服务员的扫描范围是一个以R为半径的I员I。如图1,客户1、2和4在服务员的通信范围内，客户5在通信范围外。客八3正在进入扫描范围，客户6止在移动出扫描范围。这样的一个随机服务系统门j以被刻画成g/g/1排队系统。当一个新的移动终端(如图1中的客户3)进入服务员的通信范

7、羽时，一个顾客进入系统排队。当一•

8、个终端结束服务时，一个顾客离开系统出队。对于每个客户，其服务时间是不同的。例如，如果一个服务员希望其他人的通讯录，服务时间取决于通讯录的长度。在这个服务系统中，客户是“特别”不耐烦的。客户被称为“特别”不耐烦是因为不但在队列中等待的客户会不耐烦，在止在被服务的客八也会不耐烦。如图1中的客八6,无论它现在是否正在被服务，它都以相同的速率离开系统。—图2具有特殊不耐烦顾客的G/G/1排队模型在这个系统屮主要有以下两个指标：一、有多少移动终端成功匹配了；二、服务员需要消耗多少能量。笫一个因素用成功匹配率加來表示。假设在时

9、间&内，有S个顾客进入队伍，N心〃(△/)个顾客接受完服务离开系统。这时，冇Nmis^t)=Nenle^t)-其平均匹配成功率为m-l-E(4)笫二个因素川平均耗能W来表征。蓝芽设备的能耗大小取决于它是否在丄作。如果服务员没有服务任何终端，那么单位时间的能耗为单位时间闲期能耗勺。否则，它需要更多的能耗。这nJ以用单位时间忙期能耗勺來表示。如果蓝芽设备一直开着