Haifeng Liu Martin Seidel

Transkript

1 Haifeng Liu Martin Seidel

2 Wichtige Faktoren für den Energieverbrauch: WLAN Hardware Design Software- und Protokolldesign Power Management Power Control Hardware Interaktionen (NIC CPU) Treiber/CPU Interaktion Betriebsart: Senden - Empfangen 2

3 Power Management (PM): Trifft Entscheidung, wann und wie die verschiedenen Aktivitätszustände gewechselt werden sollen. Ziel: Optimales Wechslen von doze state auf off state, wenn keine Aktivität Betriebssysteme definieren eine heuristische PM- Strategie: Energie wird verschwendet, wenn zu lange auf das timeout gewartet wird. 3

4 Schlechte Performance, wenn zu früh in den off state gewechselt wird. Optimale Verfahren: Tabelle von dynamisch angepassten Wahrscheinlichkeiten. Berechnung der renewal time mittels renewal theorie. Markov-Ketten 4

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6 Weitere Möglichkeiten: Anpassen des PM an die Erfordernisse der Anwendung: Applikation definiert ein Anforderungsprofil: Latenz Übertragungsrate 6

7 Power Control Kontrolliert den Energieverbrauch während des aktiven Betriebs. Ziel: Finden der optimalen Sendeleistung. Methode: Accesss Point(AP) misst: received signal to interference and noise ratio (SIR) bit error rate (BER) AP berechnet daraus die optimale Sendeleistung und übermittelt diese Information an den Client. 7

8 Transmit Power Control Mechanisms in IEEE Cellular Networks Elena Lopez-Aguilera, Jordi Casademont 8

9 Experimenteller Ansatz: Messen des Energieverbrauchs bei verschiedenen Betriebsarten und Kanalqualitäten. Ziel: Minimieren des Energieverbrauchs durch Anpassen der relevanten Parameter: Sendeleistung Übertragungsrate Blockgrösse Optimierungen bei multi-hop Netzwerken mittels dynamischer Leistungsanpassung. 9

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13 Bisher betrachtet: Leistung [W] Wichtig ist aber: Energie := Leistung * Zeit [J] = [Ws] Effizienz := Energie pro bit [J/bit] (relativer Energieverbrauch für das erfogreiche Übertragen der Nutzdaten) 13

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18 Resultat: ungeeignetes Modulierungsverfahren oder falsche Wahl der Sendeleistung haben grosse Auswirkung auf die Energieeffizienz. Lösung: Dynamische Anpassung von Sendeleistung und Übertragungsrate. Relevante Parameter: Paketgrösse Kanalqualität 18

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21 Multi-hop ad hoc networks: 21

22 Optimierung der Sendeleistung ermöglicht effizientere Nutzung der Netzwerkresourcen. Dichte von Knoten: grosse Dichte ermöglicht kleine Sendeleistung mehrere hops -> kleinerer Datendurchsatz 22

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24 A Study of the Energy Saving and Capacity Improvement Potential of Power Control in Multi-hop Wireless Networks, Jeffrey P. Monks,... 24

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26 A Study of the Energy Saving and Capacity Improvement Potential of Power Control in Multi-hop Wireless Networks, Jeffrey P. Monks,... 26

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28 Hardware Komponenten mit niedrigem Energieverbrauch: Traditionell: CMOS Technologie verwendet. Besser: Advanced BiCMOS Technologie für hochperformante aktive Komponenten. Cut-off Frequency: f T unter BiCMOS liegt bei ungefähr 30 GHz. Mit der neuen Generation der SiGe BiCMOS Technologie liegt f T über 100 GHz. 28

29 Hauptkomponenten für Sender und Empfänger: VCO (voltage controlled ocscillator) Frequenzteiler Low-Noise Verstärker 29

30 VCO: Schlüsselkomponente: bestimmt maximale Frequenz für Sender und Empfänger bestimmt Signalqualität im Transceiver. 2 VCO in Reihe geschaltet, ermöglichen niedrigen Energieverbrauch (7 mw) 30

31 Frequenzteiler: Erste Stufe des Frequenzteilers läuft mit der gleichen Frequenz wie VCO. Die Schaltung verbraucht viel Energie. Auswahl von kleiner Transistorgrösse -> kleinere parasitäre Kapazität -> weniger Energieverbrauch Low-Noise Verstärker(LNA): Schlüsselkomponente im Empfänger. Verstärker mit grosser Input-Impedanz ermöglicht niedrigen Energieverbrauch. 31

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 32