定位辅助搜寻Wi-Fi的移动设备节能策略

论文摘要

当今,移动设备对人类的生活已经越来越变得不可或缺,它已经配备了较为强大的处理器、较大的内存、越来越多的网络接口、更加稳定和强大的操作系统、以及异常丰富的应用程序。并且各厂商也已经为手持设备开发了很多的操作系统,包括微软的Windows Mobile、谷歌的Android等。移动设备正处于高速发展的时代。但是,电池密度的增长速度和无线应用负载对能耗需求的增长速度之间的差距正逐渐变大。这是因为在过去的二十年中,移动设备的计算和通信能力已近提高了一个数量级,但是电池密度只提高了两倍。目前,在移动设备节能的问题上,研究方向比较多,例如低能耗的图形用户接口,编码和编译技术节能等方面。在本论文中,我们更多的考虑了通信节能的方面,主要思想是智能的管理用户对于Wi-Fi的连接,使用户的移动设备避免了长期处于Wi-Fi连接状态的能耗,极大的减少了扫描Wi-Fi的能耗,同时又能满足用户对于不同带宽的需求。本文的工作主要包括以下几个方面：分析了移动设备节能的研究现状,尤其是在通信节能方面；总结了移动设备各方面的能耗及其特点；分析了不同定位方式的特点并进行对比；提出了配合定位实现移动设备节能的方案；在室内情况下,通过使用OMNet++仿真平台进行了大量的仿真,并与其他多种节能方案进行了对比；在室外的情况下,通过自行开发的节能切换软件在X876 Android手机上进行了大量的实验,并与其他多种节能方案进行了对比；最终证明了本方案在室内以及室外的不同情况下的可行性。本论文最后为还为下一步的研究提出了方向,指出移动设备节能是一个系统性的工程,应该综合利用各种节能技术,同时更要满足用户的需求；并且对该策略进行扩展,将更多的计算工作移到云端来做,以便进一步降低移动设备的能耗。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 移动设备节能目前的研究现状
• 1.3 本文研究的主要意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 移动设备的能耗特点
• 2.1 移动设备正常工作状态下的耗电情况
• 2.2 移动设备休眠状态下的耗电情况
• 3 不同定位方式的特性
• 3.1 GSM定位
• 3.2 GPS定位
• 3.2.1 GPS定位原理
• 3.2.2 GPS系统的构成
• 3.3 AGPS定位
• 3.3.1 AGPS定位基本机制
• 3.3.2 AGPS定位优劣分析
• 3.4 ZigBee定位
• 3.4.1 ZigBee定位技术概括
• 3.4.2 ZigBee定位的优势
• 3.5 GSM、AGPS定位精度以及能耗对比
• 4 本策略的实现原理
• 4.1 模块的划分
• 4.2 监视模块算法
• 4.3 决策模块算法
• 4.4 切换模块的流程
• 5 ZigBee室内策略的仿真及分析
• 5.1 仿真方案的描述
• 5.1.1 仿真方案的场景
• 5.1.2 不同仿真方案的选择
• 5.1.3 不同用户的分类及阈值的设定
• 5.2 仿真数据分析
• 5.2.1 U1用户不同方案阂值下的能效
• 5.2.2 U2用户不同方案阈值下的能效
• 5.2.3 U3用户不同方案阈值下的能效
• 5.2.4 U4用户不同方案阈值下的能效
• 5.3 讨论
• 6 A-GPS室外策略的实验及分析
• 6.1 实验方案的描述
• 6.1.1 实验方案的场景
• 6.1.2 不同实验方案的选择
• 6.1.3 不同用户的分类及阈值的设定
• 6.1.4 实验所用到的软件
• 6.2 实验数据分析
• 6.2.1 U1用户不同方案阈值下的能效
• 6.2.2 U2用户不同方案阈值下的能效
• 6.2.3 U3用户不同方案阈值下的能效
• 6.2.4 U4用户不同方案阈值下的能效
• 5.2.5 Wi-Fi网络GPRS网络能效对比
• 6.3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢