Doutoramento conjunto MAP-i em InformáticaThe promise of a truly mobile experience is to have the freedom to roam
around anywhere and not be bound to a single location. However, the energy
required to keep mobile devices connected to the network over extended
periods of time quickly dissipates. In fact, energy is a critical resource in
the design of wireless networks since wireless devices are usually powered by
batteries. Furthermore, multi-standard mobile devices are allowing users to
enjoy higher data rates with ubiquitous connectivity. However, the bene ts
gained from multiple interfaces come at a cost in terms of energy consumption
having profound e ect on the mobile battery lifetime and standby
time. This concern is rea rmed by the fact that battery lifetime is one of
the top reasons why consumers are deterred from using advanced multimedia
services on their mobile on a frequent basis. In order to secure market
penetration for next generation services energy e ciency needs to be placed
at the forefront of system design. However, despite recent e orts, energy
compliant features in legacy technologies are still in its infancy, and new
disruptive architectures coupled with interdisciplinary design approaches are
required in order to not only promote the energy gain within a single protocol
layer, but to enhance the energy gain from a holistic perspective. A
promising approach is cooperative smart systems, that in addition to exploiting
context information, are entities that are able to form a coalition
and cooperate in order to achieve a common goal. Migrating from this baseline,
this thesis investigates how these technology paradigm can be applied
towards reducing the energy consumption in mobile networks. In addition,
we introduce an additional energy saving dimension by adopting an interlayer
design so that protocol layers are designed to work in synergy with
the host system, rather than independently, for harnessing energy. In this
work, we exploit context information, cooperation and inter-layer design for
developing new energy e cient and technology agnostic building blocks for
mobile networks. These technology enablers include energy e cient node
discovery and short-range cooperation for energy saving in mobile handsets,
complemented by energy-aware smart scheduling for promoting energy saving
on the network side. Analytical and simulations results were obtained,
and veri ed in the lab on a real hardware testbed. Results have shown that
up to 50% energy saving could be obtained.A promessa de uma experiência realmente móvel é de ter a liberdade de deambular por qualquer sítio e não estar preso a um único local. No entanto, a energia requerida para manter dispositivos móveis conectados à rede, num período extenso de tempo, o mesmo rapidamente se dissipa. Na realidade, a energia é um recurso crítico no design de redes sem fios, uma vez que esses dispositivos são alimentados por baterias. Para além disso, dispositivos móveis multi-standard permitem que os utilizadores desfrutem
de elevadas taxas de dados com conectividade omnipresente. No entanto, as vantagens adquiridas pelas múltiplas interfaces, imputa uma despesa, sendo essa um consumo maior de energia, numa era onde os dispositivos móveis têm de ser energicamente complacentes. Esta preocupação é reafirmada pelo facto de que a vida da bateria é uma das principais razões que impede os utilizadores de usufruir e utilizar de serviços de multimédia mais avançados nos seus dispositivos, numa base frequente. De forma a assegurar a entrada no mercado para serviços da próxima geração, eficiência energética tem de ser colocada na vanguarda do design de sistemas. No entanto, apesar de esforços recentes, funcionalidades que cumpram os requisitos energéticos em tecnologias "legacy" ainda estão nos seus primórdios e novas abordagens disruptivas são requeridas, juntamente com abordagem de design interdisciplinar, de forma a aproveitar a poupança energética das diversas camadas protocolares. Uma bordagem promissora são os sistemas de cooperação inteligente,
que exploram não são contexto da informação, mas também as entidades que são igualmente capazes de formar uma coligação e cooperam de forma a atingir um objectivo comum. Migrar a partir destas referências, esta tese investiga como é que este paradigma tecnológico pode ser aplicado para reduzir a potência e consumo de energia em redes móveis. Para além disso, introduzimos uma dimensão de poupança energética adicional, para adopção de design de camadas intermédias, de forma a que as camadas de protocolos sejam concebidas para trabalhar em sinergia com o sistema anfitrião, ao invés de independentemente, para aproveitamento de energia.
Neste trabalho, nós exploramos o contexto da informação, cooperação e design de camadas intermédias para desenvolver blocos de construção energicamente eficientes e tecnologias agnósticas para redes móveis. Estes habilitadores (enablers) tecnológicos incluem um nó de descoberta de energia eficiente e cooperação de curto alcance para poupança energética em aparelhos móveis, complementado com agendamento inteligente, energicamente consciente, de forma a promover a poupança de energia do lado da rede. Analiticamente e simultaneamente, foram obtidos resultados e verificados em laboratório, num modelo de hardware protótipo. Resultados demonstram que pode ser obtido uma poupança energética acima dos 50%
