As the wireless network supports the mobility of a mobile station (MS), increasing MS power efficiency has become an important issue. In this thesis, we propose and analyze three power management schemes, the standard scheme, the threshold scheme and the semi-threshold scheme based on the sleep-mode operation for an efficient power management in the wireless packet networks and observe the effects of the operating parameters related to the power management schemes. As a performance measure for the power consumption, we propose the power consumption for switching per unit time per effective arrival and the total power consumption per unit time per effective arrival which consider the power consumption and the packet overflow probability simultaneously. In addition, since we consider delay-guaranteed services, the average packet transfer delay is also considered as a performance measure. Based on the performance measures, we obtain the optimal sleep-mode operation which reduces the power consumption per unit time per effective arrival with a given delay requirement. Numerical studies are also provided to investigate the system performance and to show how to achieve our objectives.
무선망의 급속한 발전으로 인해, 사용자들은 보다 빠른 속도의 고품질 무선서비스를 받길 원하게 되었고, 이러한 요구는 단말의 이동성과 전력관리의 문제로 이어지게 되었다. 단말의 이동성을 지원하기 위해 핸드오버 과정이(Handover Process) 연구되고 있으며, 전력관리를 위해서는 슬립모드동작 (Sleep-Mode Operation)이 제안되고 있다. 본 논문에서는 무선패킷망에서의 전력관리를 위해, 슬립모드동작을 기반으로 효과적인 전력관리 기법 3가지를 제안하고 수학적으로 정확하게 모델링하여 수치적 분석을 하고, 시뮬레이션을 통하여 모델링의 정확성을 검증하도록 한다. 제안하는 3가지 전력관리 기법은 다음과 같다.
1. 표준기법: 슬립을 하던 단말은 청취구간(Listening Interval)에 전송받을 패킷이 있으면 슬립모드를 끝내고 동작모드(Wake-Mode)를 시작한다. 동작모드동안 패킷을 전송을 받게 되며, 전송이 끝나면 다시 슬립모드를 시작하게 된다. 이러한 표준기법의 장점은 패킷전송지연시간이 짧다. 반면, 라이트 트래픽(Light Traffic)환경에서는 전력소비측면에서 비효율적이라는 단점을 가지고 있다.
2. 문턱값기법: 표준기법이 가지고 있는 단점을 보완하기 위해 제안한 방법이다. 슬립모드를 시작하는 조건으로, 버퍼에 문턱값(Threshold)을 부여하여 가능하면 길게 슬립할수 있도록 하였다. 또한 동작모드를 시작하는 조건으로서, 타임아웃값을 이용함으로써, 모드전환에 소비하는 전력을 줄이고자 한다. 이러한 모드전환전력의 낭비를 막음으로써, 단말의 전력소비를 줄일 수 있다.
3. 준-문턱값기법: 이 기법은 문턱값기법이 가지고 있는 패킷전송지연시간을 줄이고자 제안한다. 패킷의 개수가 버퍼의 문턱값을 넘지 않더라도 동작모드를 시작하고 전송을 받을 수 있도록 하는 기법이다.
위에서 설명한 3가지 전력관리 기법들을 비교분석하기 위해, 유효패킷의 단위시간당 총 전력소비량과 평균 패킷전송지연시간을 측정한다. 그 결과, 유효패킷의 단위시간당 총 전력소비량은 문턱값기법 < 준-문턱값기법 < 표준기법 순으로, 평균패킷전송지연시간은 표준기법 < 준-문턱값기법 < 문턱값기법 순으로 크게 나타났다. 이러한 분석을 바탕으로, 사용자가 요구하는 평균패킷전송지연시간을 보장함과 동시에 유효패킷의 단위시간당 총 전력소비량을 줄일 수 있는 방법을 제안한다.
