一种无线数据传输能耗优化方法技术

本发明专利技术公开了一种无线数据传输能耗优化方法包括：根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型；根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率；根据传输能耗模型与待传输数据聚合后成功传输的概率对传输数据进行能耗优化调度。本发明专利技术在不造成可感知延迟、不影响用户体验的前提下，在同时运行多个应用程序的移动设备上降低数据传输能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种无线数据传输能耗优化方法
本专利技术涉及无线通信领域，特别是指一种无线数据传输能耗优化方法。
技术介绍
计算机技术与通信技术的飞速发展，促使以智能手机为代表的移动设备的数量迅猛增长。与此同时，移动设备处理器能力的不断提升以及蜂窝网络带宽的不断增长，更促进了移动应用程序种类和数量的快速发展。数量繁多、功能丰富的各种应用程序在为人们的生活带来便利和乐趣的同时，也极大地消耗了移动设备的能量。然而，移动设备电池容量的发展速度和受限的电池续航能力却成为影响增强移动应用程序用户体验的瓶颈。因此，降低移动设备的能耗成为迫切需要解决的问题。蜂窝网络中移动设备数据传输过程的能耗通常受到RRC(RadioResourceControl)等无线MAC协议的控制，数据在传输结束后无线电电平不会立即降低到低电平状态，而是保持一段时间的高电平，在数据传输完成却仍保持高电平状态的时间内，若无后续数据传输，无线电电平就从高电平状态转换到低电平。这段无数据传输但又保持高电平状态的时间称为尾时间(tailtime)，这段时间里造成的能量浪费称为尾能量(tailenergy)。尾时间的引入是为了避免无线接入网络过高的信号开销，但如果数据传输过程中出现过多的尾时间，能量利用率就会大大下降。因此如何有效地降低尾能量的影响成为解决蜂窝网络中移动设备数据传输能耗优化问题的关键。以TailEnder为例，现有基于数据聚合的能耗优化方案大都建立在单一种类应用程序数据传输的基础上，在应用程序最大延迟容忍度内将某些数据传输适当延迟聚合为一次传输，避免每次数据传输完成后均出现高电平尾时间状态，减少整个数据传输过程中处于高电平状态的总时间以实现节能目的。该类能耗优化方案虽然一定程度上提高了能量利用率，但是仍存在一定的问题。首先，针对单一种类应用程序的能耗优化并不符合移动设备同时运行多个应用程序的实际情况；其次该类研究过分关注如何进行数据传输调度达到能耗最小化而忽略聚合失败超时传输产生额外能耗和明显的可感知延迟，导致应用程序性能下降影响用户体验度。针对现有技术中的能耗优化不支持移动设备同时运行多个应用程序、且导致可感知延迟造成用户体验降低的问题，目前尚未提出有效的技术方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提出一种无线数据传输能耗优化方法，能够在不造成可感知延迟、不影响用户体验的前提下，在同时运行多个应用程序的移动设备上降低数据传输能耗。基于上述目的本专利技术实施例提供的无线数据传输能耗优化方法，包括：根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型；根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率；根据传输能耗模型与待传输数据聚合后成功传输的概率对传输数据进行能耗优化调度。在一些实施方式中，所述根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型包括：根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗；根据传输数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗；根据网络端口受闲置计时器的尾时间长度，确定尾能耗；根据状态提升能耗、数据传输能耗与尾能耗建立传输能耗模型。在一些实施方式中，所述根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗包括：当数据端口状态为节能状态时，确定状态提升能耗为节能状态提升功率与节能状态提升时间之积；当数据端口状态为前向接入信道状态时，确定状态提升能耗为前向接入信道提升功率与前向接入信道提升时间之积；当数据端口状态为专用信道状态时，确定状态提升能耗为零。在一些实施方式中，所述根据传输数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗包括：根据传输数据包大小以及上下行数据传输速率，确定上下行数据传输时间；根据上下行数据传输时间，确定双向数据传输时间与单向数据传输时间；根据上下行数据传输速率与双向数据传输时间，确定双向数据传输能耗；根据上下行数据传输速率与单向数据传输时间，确定单向数据传输能耗；根据双向数据传输能耗与单向数据传输能耗，确定数据传输能耗。在一些实施方式中，所述根据网络端口受闲置计时器的尾时间长度，确定尾能耗包括：确定闲置计时器的专用信道闲置阈值与前向接入信道闲置阈值；当尾时间长度小于专用信道闲置阈值时，确定尾能耗为尾时间长度与专用信道功率之积；当尾时间长度大于专用信道闲置阈值且小于专用信道闲置阈值与前向接入信道闲置阈值之和时，确定尾能耗为专用信道闲置阈值与专用信道功率之积，与尾时间长度与专用信道闲置阈值之差与前向接入信道功率之积的和；当尾时间长度大于专用信道闲置阈值与前向接入信道闲置阈值之和时，确定尾能耗为专用信道闲置阈值与专用信道功率之积，与前向接入信道闲置阈值与前向接入信道功率之积的和。在一些实施方式中，所述根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率包括：根据待传输数据的时间特点将所有数据归类为实时数据与延时可容忍数据；建立时延数据队列，并将将延时可容忍数据作为待传输数据置入时延数据队列中；将已经到达的延时可容忍数据与下一次到达的实时数据聚合，并根据延时可容忍数据的到达时间点、可容忍时间长度与下一次到达的实时数据时间计算已经到达的延时可容忍数据与下一次到达的实时数据聚合后成功传输的概率；将先到达的延时可容忍数据与后到达的延时可容忍数据聚合，并根据后到达的延时可容忍数据的到达时间点、可容忍时间长度与先到达的延时可容忍数据的最晚发送时间计算先到达的延时可容忍数据与后到达的延时可容忍数据聚合后成功传输的概率；根据已经到达的延时可容忍数据与下一次到达的实时数据聚合后成功传输的概率与先到达的延时可容忍数据与后到达的延时可容忍数据聚合后成功传输的概率确定待传输数据聚合后成功传输的概率。在一些实施方式中，所述根据传输能耗模型与待传输数据聚合后成功传输的概率对传输数据进行能耗优化调度包括：立即传输到达的实时数据与时延数据队列中到达最晚发送时间的延时可容忍数据；根据待传输数据的到达时间将延时可容忍数据归类为周期性延时可容忍数据与非周期性延时可容忍数据；当网络端口处于前向接入信道状态或专用信道状态时，根据待传输数据聚合后成功传输的概率、聚合成功传输时的尾能耗与聚合失败分别传输时的尾能耗决定到达的周期性延时可容忍数据应当立即传输或置入时延数据队列中；当网络端口处于专用信道状态时，根据待传输数据聚合后成功传输的概率、聚合成功传输时的尾能耗与聚合失败分别传输时的尾能耗决定到达的非周期性延时可容忍数据应当立即传输或置入时延数据队列中；当一次传输完成、无新数据到达且时延数据队列不为空时，根据网络端口状态传输时延数据队列中的待传输数据。在一些实施方式中，所述根据待传输数据聚合后成功传输的概率、聚合成功传输时的尾能耗与聚合失败分别传输时的尾能耗决定到达的周期性延时可容忍数据应当立即传输或置入时延数据队列中包括：根据周期性延时可容忍数据聚合后成功传输的概率与聚合成功传输时的尾能耗确定周期性延时可容忍数据聚合后的尾能耗期望值；比较周期性延时可容忍数据聚合后的尾能耗期望值与聚合失败分别传输时的尾能耗的大小，当周期性延时可容忍数据聚合后的尾能耗期望值较大时将到达的周期性延时可容忍数据置入时延数据队列中，否则立即传输到达的周期性延时可容忍数据。在一些实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线数据传输能耗优化方法，其特征在于，包括：根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型；根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率；根据传输能耗模型与待传输数据聚合后成功传输的概率对传输数据进行能耗优化调度。

【技术特征摘要】
1.一种无线数据传输能耗优化方法，其特征在于，包括：根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型；根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率；根据传输能耗模型与待传输数据聚合后成功传输的概率对传输数据进行能耗优化调度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型包括：根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗；根据传输数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗；根据网络端口受闲置计时器的尾时间长度，确定尾能耗；根据状态提升能耗、数据传输能耗与尾能耗建立传输能耗模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗包括：当数据端口状态为节能状态时，确定状态提升能耗为节能状态提升功率与节能状态提升时间之积；当数据端口状态为前向接入信道状态时，确定状态提升能耗为前向接入信道提升功率与前向接入信道提升时间之积；当数据端口状态为专用信道状态时，确定状态提升能耗为零。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据传输数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗包括：根据传输数据包大小以及上下行数据传输速率，确定上下行数据传输时间；根据上下行数据传输时间，确定双向数据传输时间与单向数据传输时间；根据上下行数据传输速率与双向数据传输时间，确定双向数据传输能耗；根据上下行数据传输速率与单向数据传输时间，确定单向数据传输能耗；根据双向数据传输能耗与单向数据传输能耗，确定数据传输能耗。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据网络端口受闲置计时器的尾时间长度，确定尾能耗包括：确定闲置计时器的专用信道闲置阈值与前向接入信道闲置阈值；当尾时间长度小于专用信道闲置阈值时，确定尾能耗为尾时间长度与专用信道功率之积；当尾时间长度大于专用信道闲置阈值且小于专用信道闲置阈值与前向接入信道闲置阈值之和时，确定尾能耗为专用信道闲置阈值与专用信道功率之积，与尾时间长度与专用信道闲置阈值之差与前向接入信道功率之积的和；当尾时间长度大于专用信道闲置阈值与前向接入信道闲置阈值之和时，确定尾能耗为专用信道闲置阈值与专用信道功率之积，与前向接入信道闲置阈值与前向接入信道功率之积的和。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率包括：根据待传输数据的时间特点将所有数据归类为实时数据与延时可容忍数据；建立时延数据队列，并将将延时可容忍数据作为待传输数据置入时延数据队列中；将已经到达的延时可容忍数据与下一次到达的实时数据聚合，并根据延时可容忍数据的到达时间点、可容忍时间长度与下一次到达的实时数据时间计算已经到达的延时可容忍数据与下一次到达的实时数据聚合后成功传输的概率；将先到达的延时可容忍数据与后到达的延时可容忍数据聚合，并根据后到达的延时可容...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宁宁，刘元安，范文浩，
申请(专利权)人：西可通信技术设备河源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44