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Haifeng Liu

Martin Seidel


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

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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.

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• 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

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Weitere Möglichkeiten:

• Anpassen des PM an die Erfordernisse der

Anwendung:

Applikation definiert ein Anforderungsprofil:

• Latenz

• Übertragungsrate

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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.

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Transmit Power Control Mechanisms in IEEE 802.11 Cellular Networks

Elena Lopez-Aguilera, Jordi Casademont

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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.

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• 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)

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• 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

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Multi-hop ad hoc networks:

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• Optimierung der Sendeleistung ermöglicht

effizientere Nutzung der Netzwerkresourcen.

• Dichte von Knoten:

• grosse Dichte ermöglicht kleine Sendeleistung

• mehrere hops -> kleinerer Datendurchsatz

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A Study of the Energy Saving and Capacity Improvement Potential of Power Control in Multi-hop Wireless

Networks, Jeffrey P. Monks, ...

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A Study of the Energy Saving and Capacity Improvement Potential of Power Control in Multi-hop Wireless

Networks, Jeffrey P. Monks, ...

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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.

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Hauptkomponenten für Sender und Empfänger:

• VCO (voltage controlled ocscillator)

• Frequenzteiler

• Low-Noise Verstärker

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• VCO:

Schlüsselkomponente:

• bestimmt maximale Frequenz für Sender und

Empfänger

• bestimmt Signalqualität im Transceiver.

• 2 VCO in Reihe geschaltet, ermöglichen

niedrigen Energieverbrauch (7 mW)

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• 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.

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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