Εξοικονόμηση ενέργειας για διαδικτυακές συσκευές με μπαταρία σε ετερογενή περιβάλλοντα

Abstract

In this thesis, we propose, explore and evaluate approaches to energy conservation in Internetworked battery-powered devices. We focus on the behavior of Internet protocols in heterogeneous environments (e.g., wireless or high-speed networks) and their impact on energy consumption. We take into account the special application requirements in both design and evaluation phases of our analysis. For example, a sensor application may not have special requirements in terms of bandwidth, while being delay-sensitive. Consequently, the evaluation of a network protocol for sensor applications should be focused on delay-related metrics rather than throughput. We discuss a new packet service paradigm, called "Less Impact Better Service" (LIBS). In simple terms, LIBS primarily schedules packets based on the delay they cause and cancels service differentiation policies when the cumulative delay caused by prioritization becomes significant for non-prioritized packets. Based on LIBS, we evaluate different service policies that prioritize small packets using different service boundaries and we show that, by and large, LIBS satisfies more users with diverse demands in delay and throughput. Among other traditional performance measures, we also define and measure fairness in the context of LIBS, that is, we address the question whether the delay experienced per flow is proportional to the delay caused by that flow. We obtained very promising analytical and simulation results. Από την περίληψη θα ληφθούν υπ’ όψη μόνο οι πρώτοι 2500 χαρακτήρες μαζί με τα κενά

Στη διατριβή προτείνουμε, διερευνούμε και αξιολογούμε τρόπους εξοικονόμησης ενέργειας στις διαδικτυακές συσκευές με μπαταρία. Ενδιαφερόμαστε για τη συμπεριφορά των διαδικτυακών πρωτοκόλλων σε ετερογενή περιβάλλοντα (π.χ. ασύρματα δίκτυα, υψηλών ταχυτήτων κ.α.) και την επίδραση των ιδιαίτερων συνθηκών των τελευταίων στην κατανάλωση ενέργειας. Λαμβάνουμε υπόψη μας τις ειδικές απαιτήσεις κάθε εφαρμογής σε δικτυακούς πόρους, τόσο στη φάση του σχεδιασμού των προτεινόμενων μηχανισμών, όσο και στην αξιολόγηση τους. Για παράδειγμα, μια εφαρμογή δικτύων αισθητήρων μπορεί να μην έχει ιδιαίτερες απαιτήσεις σε ρυθμό μετάδοσης αλλά να είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στην καθυστέρηση (delay). Επομένως, η αξιολόγηση ενός πρωτοκόλλου για τα δίκτυα αισθητήρων δεν θα πρέπει να δώσει κυρίαρχο βάρος σε μετρικές (metrics) που αξιολογούν το ρυθμό μετάδοσης, αλλά να επικεντρωθεί σε μετρικές σχετικές με την καθυστέρηση. Προτείνουμε μια νέα φιλοσοφία κατανομής των πόρων, τη "Less Impact Better Service" (LIBS), η οποία στοχεύει στην εξυπηρέτηση εφαρμογών που δεν συνεισφέρουν στη συμφόρηση, χωρίς να δημιουργεί επιπρόσθετο κόστος στις υπόλοιπες εφαρμογές και το σύστημα. Στα πλαίσια της LIBS, προτείνουμε νέους αλγόριθμους χρονοπρογραμματισμού και διαφορετική μεθοδολογία ανάλυσης, συμπεριλαμβάνοντας ειδικούς δείκτες απόδοσης. Στην περίπτωση μας, η δικαιοσύνη εκφράζεται με διαφορετικό τρόπο από τους παραδοσιακούς δείκτες δικαιοσύνης, σχετίζεται με την καθυστέρηση και στοχεύει στην ικανοποίηση περισσότερων χρηστών από τις δικτυακές υπηρεσίες. Τα θεωρητικά και πειραματικά μας αποτελέσματα δείχνουν ότι οι προτάσεις μας οδηγούν σε σημαντική βελτίωση με όρους απόδοσης και κατανάλωσης ενέργειας.