Лаборатория Беспроводных Сетей публикует стратегии энергосбережения для Wi-Fi в IEEE Access

Cтатья «On the Joint Usage of Target Wake Time and 802.11ba Wake-Up Radio» Андрея Ляхова, Евгения Хорова, Дмитрия Банкова и Екатерины Степановой опубликована в журнале IEEE Access.

Работа посвящена обзору нового дополнения IEEE 802.11ba к стандарту Wi-Fi, позволяющего устройствам передавать данные, тратя на это минимум энергии.

Выход статьи приурочен к выходу самого дополнения 802.11ba, который ожидается в марте 2021 года. Одной из целей статьи является разностороннее описание работы принципиально нового для Wi-Fi механизма энергосбережения – Wake-Up Radio (WUR). Одним из первых и до сих пор использующихся принципов энергосбережения является периодическое отключение приемо-передающего устройства. Этот принцип используется и в современном методе Target Wake Time (TWT), определенном в стандарте 802.11. Кроме того, энергию можно сэкономить, снизив число коллизий путем резервирования канала или составлением расписания. WUR дополняет эти методы, что позволяет достигать лучших результатов не только в сохранении энергии, но и в скорости доставки кадров. WUR представляет из себя дополнительный приемник, который потребляет в сотни раз меньше энергии и управляет включением/выключением основного приемо-передающего устройства.

В статье представлен ряд математических моделей, показывающих, что, по сравнению с прошлыми методами, использование WUR позволяет энергосберегающим станциям значительно снизить задержку при доставке кадров. WUR своевременно предупреждает станцию о начале приема сообщения, при этом лишь незначительно увеличивая энергопотребление станции. В то же время без использования WUR аналогичную задержку можно достичь только путем многократного увеличения энергопотребления.

В статье авторы также предлагают метод, позволяющий снизить энергопотребление приемника WUR с учетом погрешности работы часов. При несоответствии часов станции и точки доступа WUR должен быть включен в течении большего времени, чтобы из-за потери синхронизации не пропустить передачу данных. В статье был предложен метод для эффективной экономии энергии станцией путем усовершенствования процесса отправки данных с использованием кадров синхронизации из стандарта 802.11ba. Во-первых, станция может самостоятельно контролировать период активности WUR в зависимости от величины отклонения часов. Во-вторых, точка доступа может отправлять несколько кадров синхронизации для увеличения шансов доставить хоть один кадр за период активности WUR. Предложенная схема особенно эффективна при совместном использовании с механизмом TWT: станция, имея актуальную информацию о текущем времени, может дополнительно перейти в режим сна между синхронизацией и моментом ожидаемого получения кадра.

Статья опубликована в IEEE Access, журнале первого квартиля (Q1), что является очень высоким рейтингом для научного журнала и говорит о качестве публикуемых в нем статей. Журнал удостоен множества наград, и является журналом номер 1 по числу скачиваемых статей. Важным преимуществом данного журнала является то, что это журнал «open access», поэтому с опубликованными в нем статьями беспрепятственно могут ознакомиться все желающие.

Лаборатория беспроводных сетей (Wireless Networks Lab) – центр компетенций мирового уровня, созданный в 2017 году в рамках Мегагранта Правительства Российской Федерации для выполнения проекта “Облачные беспроводные сети пятого и последующих поколений” под руководством профессора Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology, США) Иана Ф. Акилдиза. Члены лаборатории регулярно выступают с докладами на ведущих конференциях IEEE, реализуют промышленные проекты и вносят свой вклад в стандартизацию беспроводных сетей.