Energy-delay and energy-age trade-off in sleep-wake scheduling of queuing systems

Enerji tüketimini en aza indirirken Hizmet Kalitesi (QoS) gereksinimlerini karşılamak, yeni nesil ağların (NGN'ler) verimli ve başarılı bir şekilde devreye alınması için kritik bir hedef haline gelmiştir. Enerji verimliliğini artırmayı amaçlayan çeşitli mekanizmalar arasında, uyku-uyanıklık zamanlaması öne çıkan bir yaklaşım olarak dikkat çekmektedir. Bu mekanizma, düğümün iletim modülünün bazı bileşenlerini geçici olarak kapatarak enerji tasarrufu sağlamasına olanak tanır; ancak bu, potansiyel QoS bozulması pahasına olabilir. Uyku ve Aktif çalışma modları arasındaki geçişi yönetmek için hem akademik hem de endüstriyel bağlamlarda çok sayıda uyku-uyanıklık zamanlama stratejisi önerilmiştir. Mevcut yöntemlerin çoğu, yalnızca dar bir QoS ölçütü kümesine odaklanmakta ve geleneksel algoritmik yaklaşımları kullanmaktadır. Ancak iletişim sistemleri karmaşıklaştıkça ve çeşitlendikçe, daha geniş bir QoS yelpazesini karşılayabilecek gelişmiş mekanizmalara olan ihtiyaç artmaktadır. Buna paralel olarak, hesaplama yeteneklerindeki ilerlemeler, model öngörülü kontrol (MPC) gibi dinamik ortamlara daha iyi uyum sağlayabilen gelişmiş kontrol sistemlerinin entegrasyonunu mümkün kılmaktadır. Bu gelişmelerden ilhamla, bu tez iletişim sistemlerinde yenilikçi uyku-uyanıklık zamanlama stratejilerinin uygulanmasını araştırmaktadır. Özellikle, uyku-uyanıklık zamanlamasının analiz ve kontrolü için QoS ölçütleri olarak bilgi güncelliği ve gecikmeyi ele alıyoruz. İlk olarak, MPC ve kuyruk teorisinden yararlanan, Enerji Verimli Ethernet (EEE) için yeni bir açık döngü dinamik birleştirme yöntemi sunuyoruz. "MPC-mean" olarak adlandırılan ilk önerdiğimiz yöntem, ortalama kuyruk bekleme süresi üzerindeki kısıtları koruyarak Ethernet bağlantılarının enerji tüketimini azaltmayı amaçlamaktadır. Buna ek olarak, kuyruk bekleme sürelerinin kuyruk dağılımını yönetmeye odaklanan "MPC-tail" adında başka bir MPC tabanlı yaklaşım daha öneriyoruz. Ethernet arayüzlerinin ötesinde, düğümlerin Uyku (veya Düşük Güç) ve Aktif modlar arasında geçiş yaptığı Nesnelerin İnterneti (IoT) sensör ağlarında bilgi güncelliğini de inceliyoruz. Zamanlayıcı tabanlı uyku-uyanıklık zamanlaması kullanılarak, enerji tüketimi ile hatalı bilginin yaşı arasındaki denge analiz edilmektedir. Önerilen tekniklerin performansını ve verimliliğini doğrulamak amacıyla kapsamlı sayısal simülasyonlar sunulmaktadır.