密集用户场景下用户终端节能优化方法及用户终端装置制造方法及图纸

技术编号:14387971 阅读:205 留言:0更新日期:2017-01-10 15:15
本发明专利技术公开了一种密集用户场景下用户终端节能优化方法及用户终端装置,涉及计算机网络与无线通信技术领域,包括:用户终端记录整个网络中Tim字段的所有位的变化;系统稳定后,用户终端根据记录的用户终端与发送终端之间的通信来往,预测下一个通讯时槽的网络负载;根据所预测的下一个通讯时槽的网络负载,选择选择发送信息或者退避等待。使得处于节能模式下的用户终端,除了检测与自己相关的TIM位外,记录并分析其邻居TIM位信息,独立构建出WLAN网络下的通信规律,在通信时隙,自适应的调整自己的通信时隙,完成高负载网络下众多用户终端的错峰网络通信,通过该方法减少网络通信竞争,最终降低STA无线通信能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机网络与无线通信
,尤其涉及一种密集用户场景下用户终端节能优化方法及用户终端装置
技术介绍
IEEE802.11协议簇的网络即WLAN(WirelessLocalAreaNetworks),WLAN主要由AP(AccessPoint)、WM(WirelessMedium)及多个STA(Station)构成。其中AP,也即常用的商用或家用无线路由器等;STA,也即接入AP的移动终端和无线网卡等,典型的STA也即搭载Android操作系统的可以进行WLAN网络通信的移动终端,如手机、平板电脑等,如无特殊说明后边的STA特指Android移动终端;WM,也即无线传播的介质。依据相关的IEEE802.11协议标准,STA即Android移动终端,可工作在CAM、SPSM、APSM三种模式下。CAM模式则为正常的网络通信模式,不采取节能策略,该模式下STA可以进行即时的上下行通信;SPSM模式和APSM模式为两种不同的节能模式,这两种节能模式主要工作在STA黑屏待机状态下,其中SPSM模式下STA在收发完数据后立即进入低功耗休眠状态,APSM模式下STA则在收发完数据后先经过几十到几百毫秒的TailTime再进入低功耗休眠状态,这段TailTime时间内STA可以进行正常的报文即时收发,STA一般选择一种实现或者可通过配置实现两种节能模式的二选一。根据大规模测试和调研,当前流行的STA主要工作模式为CAM+APSM(或CAM+SPSM)。人民网调查数据显示,截至目前,搭载安卓系统的设备仍保持移动终端市场主导地位,出货量持续增长。在中国市场,安卓份额接近80%。随着国内外移动互联网及其增值业务的迅猛发展,移动无线通信流量到2016年将超越有线通信流量(来自Cisco全球移动数据报告)。然而,无线通信对移动终端的电池节能产生显著的影响。综合近两年的论文数据以及手机公司的技术报告,通信接口已经成为继屏幕、CPU(及GPU)之外的第三大能耗源,可以占到至少10%的能耗比重,在高网络负载的情况下,频繁通信造成的能耗可占总能耗的35%,而WLAN是无线通信的重要组成部分。此外终端电池技术研究进展缓慢,电池容量不足已成为影响用户体验的一个重要因素。综上Android系统下WLAN网络通信能耗问题已成为一个亟待解决的热点问题。造成STA无线网络通信能耗巨大的一个重要原因是:密集用户场景下,频繁的网络通信造成的高负载的无线竞争环境,在这种极端环境下STA进行无线通信会因为频繁的丢包而进行大量重传,尤其当STA处于黑屏待机状态时会频繁的从SPSM(或APSM)模式下切换到CAM模式下,使系统能耗大幅增加。总上,密集用户场景下,对频繁的网络通信进行全局的调度具有重要意义。现有通信中,当用户规模较大时,各个STA进行独立的报文通信,没有考虑实际的网络负载和周围STA通信的习惯,使得整个网络环境存在大量的丢包和重传,同时延长了STA处于高能耗状态的时常,最终造成STA能耗值偏高。
技术实现思路
针对上述缺陷或不足,本专利技术的目的在于提供一种密集用户场景下STA端节能优化方法,能够降低移动终端在进行通信时的能耗。本专利技术的技术方案为:一种密集用户场景下用户终端节能优化方法,包括:用户终端记录整个网络中Tim字段的所有位的变化;系统稳定后,用户终端根据记录的用户终端与发送终端之间的通信来往,预测下一个通讯时槽的网络负载;根据所预测的下一个通讯时槽的网络负载,选择选择发送信息或者退避等待。所述系统稳定后,用户终端根据记录的用户终端与发送终端之间的通信来往,预测下一个通讯时槽的网络负载具体包括:根据分析WLAN网络下各类通信行为,用户的网络通信具有周期性,根据所述周期性规律,使得用户终端的Tim字段的0、1具有周期性的变化规律,通过前向记录0、1变化情况并进行综合分析,预测下一通信时槽的0、1情况。所述根据所预测的下一个通讯时槽的网络负载,选择选择发送信息或者退避等待中,退避等待具体包括:设定初始退避时间;如果下一个时槽无法进行发送,则用户终端进行待发送报文缓存,并以设定的初始退避时间进行延时发送;然后自动将退避时间加倍后,设定为新的退避时间作为下次的发送时延。如果退避时间超过4s,则始终将4s作为退避时间,直到当前网络拓扑结构发生明显变化且稳定后重新进行初始化。所述初始退避时间为100ms,即1个通信时槽长。其特征在于,所述用户终端为搭载Android系统或Linux系统并能够进行WLAN网络通信的移动终端STA。所述发送终端为商用或家用无线路由器。一种用户终端装置,包括:记录单元,用于记录整个网络中Tim字段的所有位的变化;预测单元,用于系统稳定后,用户终端根据记录的用户终端与发送终端之间的通信来往,预测下一个通讯时槽的网络负载;处理单元,用于根据所预测的下一个通讯时槽的网络负载,选择选择发送信息或者退避等待。预测单元具体用于记录所有用户终端对应Tim位的0、1变化情况,并根据0、1变化规律,预测下一个通信时槽的0、1情况。所述处理单元还包括调度单元,用于设定初始退避时间;如果下一个时槽无法进行发送,则用户终端进行待发送报文缓存,并以设定的初始退避时间进行延时发送;然后自动将退避时间加倍后,设定为新的退避时间作为下次的发送时延;如果退避时间超过4s,则始终将4s作为退避时间,直到当前网络拓扑结构发生明显变化且稳定后重新进行初始化。与现有技术比较,本专利技术的有益效果为:本专利技术提供了一种密集用户场景下用户终端节能优化方法及用户终端装置,通过在原有通信框架的基础上,不改变原有网络通信方式,通过添加调度单元并嵌入到原有的实现模块中,对于上层调度者和用户而言具有很好的透明性。无线通信模块作为核心驱动模块,可以进行动态加载,使得处于节能模式下的用户终端,除了检测与自己相关的TIM位外,记录并分析其邻居的TIM位信息,独立构建出整个WLAN网络下的通信规律,然后以BeaconInterval为通信时隙,自适应的调整自己的通信时隙,完成高负载网络下众多用户终端的错峰网络通信,通过该方法可大幅减少网络通信竞争,同时进行包汇聚进一步延长休眠时常,最终降低STA无线通信能耗。附图说明图1是STA与AP通信状态图;图2是本专利技术的密集用户场景下用户终端节能优化方法流程框图;图3是本专利技术的密集用户场景下用户终端装置结构图一;图4是本专利技术的密集用户场景下用户终端装置结构图二。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本专利技术的保护范围不限于下属的实施例。本专利技术中,所述用户终端为搭载Android系统或Linux系统并能够进行WLAN网络通信的移动终端STA。所述发送终端AP为商用或家用无线路由器。如图1所示,为现有STA与AP通信状态,在STA处于节能模式下时有几个重要概念:Beacon、TIM、BeaconInterval、ListenInterval。Beacon是AP周期发送的管理帧,帧内包含大量的WLAN网络管理信息。TIM是Beacon管理帧中的一个重要组成部分,包含一个BitmapControl字段,最大为251个字节,每一位映射一个ST本文档来自技高网
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密集用户场景下用户终端节能优化方法及用户终端装置

【技术保护点】
一种密集用户场景下用户终端节能优化方法,其特征在于,包括:用户终端记录整个网络中Tim字段的所有位的变化;系统稳定后,用户终端根据记录的用户终端与发送终端之间的通信来往,预测下一个通讯时槽的网络负载;根据所预测的下一个通讯时槽的网络负载,选择选择发送信息或者退避等待。

【技术特征摘要】
1.一种密集用户场景下用户终端节能优化方法,其特征在于,包括:用户终端记录整个网络中Tim字段的所有位的变化;系统稳定后,用户终端根据记录的用户终端与发送终端之间的通信来往,预测下一个通讯时槽的网络负载;根据所预测的下一个通讯时槽的网络负载,选择选择发送信息或者退避等待。2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述系统稳定后,用户终端根据记录的用户终端与发送终端之间的通信来往,预测下一个通讯时槽的网络负载具体包括:根据分析WLAN网络下各类通信行为,用户的网络通信具有周期性,根据所述周期性规律,使得用户终端的Tim字段的0、1具有周期性的变化规律,通过前向记录0、1变化情况并进行综合分析,预测下一通信时槽的0、1情况。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所预测的下一个通讯时槽的网络负载,选择选择发送信息或者退避等待,退避等待具体包括:设定初始退避时间;如果下一个时槽无法进行发送,则用户终端进行待发送报文缓存,并以设定的初始退避时间进行延时发送;然后自动将退避时间加倍后,设定为新的退避时间作为下次的发送时延。4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,如果退避时间超过4s,则始终将4s作为退避时间,直到当前网络拓扑结构发生明显变化且稳定后重新进行初始化。5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:李林张羽覃伟魏明菲刘永吉夏先进
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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