《基於用戶情境感知的低能耗移動數據訪問機制及技術》是依託清華大學，由周悅芝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於用戶情境感知的低能耗移動數據訪問機制及技術
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：周悅芝
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著計算普適化和網路泛在化技術的發展，可以跨平台、隨時隨地進行的移動數據訪問已經日益得到人們的重視。然而，對於智慧型移動設備，尤其是如手機等靠電池供電的手持設備而言，由於移動數據訪問還要涉及到網路通信開銷的能耗，因此如何降低其能耗更是非常重要。本項研究將圍繞降低移動數據訪問能耗的機制和方法，以及能耗、性能與用戶滿意度之間的關係這兩個問題進行研究，探索新的移動數據訪問策略，降低系統能耗，使得用戶在移動數據訪問時不影響甚至延長電池的使用壽命，同時提高系統的回響性能和用戶的使用意願。為此，本研究在已有研究的基礎上，將用戶情境引入移動數據訪問的低能耗機制，即根據對用戶行為的分析、判斷和預測來動態調整系統的移動數據訪問策略，以最大限度的降低能耗，並提高回響速度。同時，為了研究能耗、性能和用戶滿足度之間的關係，將利用經濟學中的效用理論，通過構造合適的效用函式來表徵用戶使用時的滿意度和認可度。
結題摘要
隨著智慧型手機、平板電腦以及雲計算的不斷發展，移動網際網路及其套用在這幾年得到了迅速的發展。跨平台、隨時隨地的移動數據訪問已經變成了現實。但是對於這些智慧型終端而言，網路數據訪問已經成為其最大的能量消耗來源。本課題針對移動數據訪問所帶來的能耗開銷問題，開展了兩個方面的研究：第一，通過“用戶情境”即用戶行為的分析來預測用戶訪問，並通過動態調整移動數據訪問策略來減少能量消耗，同時考慮用戶的滿意度，防止用戶因為用戶體驗下降終止系統的訪問策略；第二，針對3G網路的尾巴能量浪費現象，設計並實現了基於虛擬尾巴的能量利用機制來進行數據的有效傳輸。 在基於用戶情境分析的低能耗數據訪問方面，設計並實現了基於用戶行為預測和冒進預取的低能耗訪問機制。首先，建立了移動數據訪問的能耗模型，將系統活動和待機狀態的能耗以及狀態切換所需能耗之間的關係建模。依據該模型，可計算得到每一次能耗策略變化時能夠節省或者增加的能量。其次，針對用戶行為具有隨時間演變的特點，建立了基於動態視窗的用戶行為預測方法。該方法將用戶未來行為描述為過去和當前行為的一個疊加，並不斷根據當前行為的持續時間來調整其權重。最後，在上述機制基礎上，建立了基於冒進預取的低能耗數據訪問方法。該方法首先對用戶行為進行預測，然後利用能耗模型對該預測進行評估，以決定是否進行數據預讀，減少狀態切換帶來的能耗。實驗表明，與現有數據訪問機制相比，該方法能夠節省能耗30%左右。相關研究成果發表在《電子學報》等中文刊物上。 在3G網路尾巴能量利用方面，提出並實現了基於虛擬尾巴和雙佇列調度技術的TailTheft機制。首先，利用虛擬尾巴來維護一個和實際尾巴時間相同的時間長度，以保持現有3G能耗切換方式。其次，設計一組API讓用戶程式能夠通過該組API告訴系統其數據傳輸能否容忍延遲等特徵。TailTheft機制根據套用的特點利用尾巴能量進行有效的數據傳輸。最後，利用兩個佇列來分割正常傳送的數據以及利用尾巴能量進行傳送的數據，並利用虛擬尾巴時間來進行虛擬尾巴佇列中的數據傳送調度。仿真實驗表明，TailTheft能夠節省手機電池能耗40%以上。相關研究成果發表在Mobi’Arch 2011會議上，為該會議中唯一來自中國的文章。相關期刊論文已被IEEE彙刊錄用或已通過一審。
