Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/10098
Title: Μηχανισμοί εξοικονόμησης ενέργειας σε ασύρματα δίκτυα με χρήση μετρικών ποιότητας σήματος
Other Titles: Power saving mechanisms in wireless networks with signal quality metrics
Authors: Σταθόπουλος, Νικόλαος
Keywords: Εξοικονόμηση ενέργειας
Παρεμβολή
Λόγος σήματος προς θόρυβο
Δρομολόγηση
Keywords (translated): Power management
Interference
Signal-to-noise ratio
Routing
Abstract: Τα ασύρματα δίκτυα αποτελούν ένα σημαντικό κομμάτι την επικοινωνίας μεταξύ συσκευών και χρηστών. Η εξέλιξη των κινητών συσκευών έχει συμβάλλει στην εγκαθίδρυση των ασύματων δικτύων ως το βασικό μέσο για ανταλλαγή δεδομένων και πρόσβαση στο \tl{Internet}. Παράλληλα, το μέγεθος των δεδομένων που ανταλλάσονται μέσω των δικτύων τείνει να αυξάνεται, καθώς οι συσκευές στηρίζονται κατά ένα μεγάλο βαθμό στην πρόσβαση στο διαδίκτυο για να επιτελέσουν ορισμένες λειτουργίες. Αυτό εχει ως συνέπεια την αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας, γεγονός το οποίο μειώνει τον χρόνο λειτουργίας των συσκευών, αφού η τεχνολογική εξέλιξη στα θέματα ενέργειας (κινητές πηγές ενέργειας) είναι περιορισμένη. Έτσι, θεωρείται πολύ σημαντική η έρευνα για την εύρεση τεχνικών και βελτιώσεων οι οποίες συμβάλλουν στην εξοικονόμηση ενέργειας στον τομέα της ασύρματης δικτύωσης. Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η ανάπτυξη και υλοποίηση μηχανισμών για την διαχείριση της ενέργειας μετάδοσης πακέτων σε ασύρματα δίκτυα, με απώτερο σκοπό την εξοικονόμηση ενέργειας στις κινητές συσκευές. Η βασική ιδέα της εργασίας είναι το γεγονός ότι σε ένα μεγάλο μέρος των μεταδόσεων που λαμβάνουν μέρος σε ένα ασύρματο δίκτυο, απαιτούν λιγότερη ενέργεια για την επιτυχής μετάδοση στον προορισμό από αυτή που σπαταλάται συνήθως, με άμεση συνέπεια την μείωση του χρόνου λειτουργίας των συσκευών. Ο μηχανισμός που προτείνεται βασίζεται στην αξιοποίηση απλών μετρικών που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση της ποιότητας του καναλιού, όπως ο λόγος σήματος προς θόρυβο (\tl{SNR}). Οι μηχανισμόι που παρουσιάζονται εφαρμόζονται τόσο σε κεντρικοποιημένα δίκτυα, όσο και σε μη κεντρικοποιημένα (\tl{ad hoc}), ακολουθώντας διαφορετική τακτική. Στα κεντρικοποιημένα δίκτυα, ο μηχανισμός υποστηρίζεται από ένα απλό σύστημα ανάδρασης μεταξύ του \tl{access point} και των συνδεδεμένων κόμβων, με σκοπό την απόκτηση πληροφοριών σχετικά με την μετάδοση. Το \en{access point} στέλνει μηνύματα στους συνδεδεμένους κόμβους μέσω των οποίων παρέχει πληροφορίες που χρησιμοποιούνται από αυτούς, προκειμένου να προσαρμόσουν την ισχύ μετάδοσης. Στα μη κεντρικοποιημένα, ο μηχανισμός εκμεταλλεύεται τα πρωτόκολλα δρομολόγησης για την μεταφορά της πληροφορίας, προς αποφυγή επιβάρυνσης του δικτύου με επιπλέον μηνύματα. Αντικείμενο πειράματος είναι το πρωτόκολλο δρομολόγησης \tl{OLSR}, στο οποίο γίνονται ορισμένες αλλαγές για γίνει δυνατή η χρήση του μηχανισμού. Για την αξιολόγηση των μηχανισμών, έγιναν πειράματα με την χρήση του εξομοιωτή \tl{Network Simulator 3 (NS-3)}. Στα πειράματα υλοποιήθηκαν οι προαναφερθείσες περιπτώσεις πάνω σε δίκτυα κινητών κόμβων, με διαφορετικές παραμέτρους για τον μηχανισμό ή διαφορετικό πλήθος κόμβων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι επιτυχγάνεται η εξοικονόμηση ενέργειας σε μεγάλο βαθμό, επιμηνκύνοντας τον χρόνο λειτουργίας των συσκευών, ενώ την ίδια στιγμή η ποιότητα του δικτύου δεν υποβαθμίζεται σε τέτοιο βαθμό ώστε να μην είναι αποδοτικό.
Abstract (translated): Nowadays, wireless networks play an importan role in device communication. The evolution of mobile devices has contributed to the establishment of wireless networks as the most basic means to data exchange and Internet access. Meanwhile, the amount of data exchanged through networks tends to increase, since the devices depend greatly on Internet access to execute various tasks. This fact leads to increased energy consumption, which in turn leads to the reduction of devices' lifespan, because technological advancements in energy issues (mobile energy sources) are made at a slow pace. Thus, research for inventing new techniques or improvements that contribute to energy saving in wireless networks is considered to be a crucial task. The purpose of this thesis is the development of mechanisms for transmission power management in wireless networks, whose goal is help mobile devices save energy. The basic idea of the thesis is the fact that a large amount of the transmissions that take place in a wireless network, often demand less energy for the successful deliverance to the destination than the amount wasted normally. As a coincidence, the devices' lifespan is reduced significantly. The proposed mechanism utilizes simple metrics that are used to evaluate channel quality, such as Signal-to-Noise ratio (SNR). The presented mechanisms are applied not only on centralized networks, but in decentralized (ad hoc) ones as well, with different approach, though. In centralized networks, the mechanism is supported by a plain feedback scheme between the access point and the connected nodes, in order to acquire information related to the transmissions. The access point send messages to the connected nodes, which contain information that is used by the nodes to adjust their transmission power. In decentralized networks the mechanism takes advantage of the routing protocols for transferring the necessary information, in order to avoid additional overhead in the network. The selected case subject where the mechanism in integrated is OLSR routing protocol, where certain modifications are made to make the use of the mechanism feasible. For the evaluation of the mechanisms, experiments were conducted with the use of Network Simulator 3 tool (NS-3). In the experiments, the above cases were simulated, on different topologies with various mechanism parameters or number of nodes. The results showed that power saving is achieved to a great degree prolonging the lifespan of the devices, while the quality of the connection is not degraded to the extent that communication is not feasible.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
StathopoulosNik(com).pdf2.24 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.