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当前,应对全球气候变化正在成为关乎各国经济与社会发展的重大议题,低碳经济和节能减排已经成为全世界关注的焦点。ICT在为人类生活带来巨大便利的同时,其能耗问题得到了越来越多的关注,以节能减排为目标的“绿色通信”成为ICT未来发展的方向之一。
本文在“绿色通信”的大背景下,着重对通信系统能量效率指标和媒体接入方式的能量效率进行深入研究。主要研究内容和成果如下:
第一,能量效率指标研究。能量效率指标对“绿色通信”具有重要意义,能量效率只有在可度量的情况下才有意义,能量效率指标是衡量通信系统“绿色”效果的定量分析工具。目前,能量效率指标定义多种多样,本文根据不同网络的性能指标,对无线网络进行分类,概括和总结了当前各种能量效率指标。为能量效率指标的深入研究和统一提供了借鉴。
第二,对现有无线网络的MAC协议的能量效率进行了分析和研究,着重对IEEE802.11DCF模式的能量效率进行了理论研究,对造成能量浪费的主要因素进行了分析。冲突和侦听是造成能量浪费的两个重要因素。DCF采用BEB算法避免冲突,但在网络繁忙时会造成节点竞争窗口的大幅度震荡,降低网络性能。对此,本文提出了SMAC协议,改进了退避算法,在网络业务繁忙,节点竞争激烈时,通过多次成功传输竞争窗口减半的方法,平滑了竞争窗口震荡,提高了网络性能,并通过仿真比较了两种方式的能量效率和吞吐量。实验仿真表明,在网络繁忙时,SMAC协议比DCF能量效率和吞吐量性能更高。
第三,针对未来移动多媒体业务对无线超宽带的需求,提出了光纤毫米波融合接入系统。将光纤的高带宽和毫米波的移动性相结合,室外利用目前正在普及的FTTB基础设施,室内使用毫米波进行无线覆盖。毫米波无线传输小区半径小、干扰少、频谱资源丰富,系统设备简单,无需大功率的信号放大器,这可以显著降低系统的能耗。在此基础上,对比分析了该网络与IEEE802.11n标准的WLAN网络的能量效率。实验表明,该网络系统比WLAN系统具有更好的吞吐量和能量效率性能。