CRN中周期性休眠机制的性能研究

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随着通信产业的快速发展,如何实现绿色通信已成为当今社会亟待解决的问题。为了降低认知无线电网络中的能量消耗,提出一个面向网络基站的节能机制。本文针对集中式认知无线电网络,结合连续时间排队模型,进行周期性休眠节能机制的性能研究及系统优化。首先,为了降低能量消耗,当基站没有任何数据包传输时,便进入周期性休眠模式,提出一种基于周期性休眠模式的节能机制,即PSM-ESM(Energy Saving Mechanism With Periodic Sleep Mode)。融合传统的动态频谱分配策略与周期性休眠模式,建立一个连续时间多重休假优先级排队模型。其次,为了在减少能量消耗的同时保证次级用户的响应性能,使系统从唤醒状态进入周期性休眠状态之前经历一个休眠延迟期,提出一种基于休眠延迟和周期性休眠模式的节能机制,即SDPSM-ESM(Energy Saving Mechanism With Sleep Delay And Periodic Sleep Mode)。考虑基站在唤醒状态和休眠状态的切换过程,建立一个带休假延迟和启动过程的连续时间多重休假优先级排队模型。再次,在SDPSM-ESM的基础上,考虑次级用户数据包重负载情形,当次级用户数据包到达一定数量后令基站提前结束周期性休眠状态,提出一种带有N策略的休眠延迟和周期性休眠模式的节能机制,即N-SDPSM-ESM(Energy Saving Mechanism With Sleep Delay And Periodic Sleep Mode Of N Strategy)。并建立一个带休假延迟和启动过程的连续时间N策略多重休假优先级排队模型。最后,针对PSM-ESM、SDPSM-ESM及N-SDPSM-ESM,采用矩阵几何解方法,得出次级用户数据包平均延迟和系统节能率的表达式,借助于数值实验和系统仿真,验证节能机制的有效性并揭示出不同性能指标间的折衷关系。通过建立系统成本函数,分别进行PSM-ESM、SDPSM-ESM及N-SDPSM-ESM的系统优化。
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