IEEE 802.11无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)具有部署灵活、便于扩展、支持用户移动和维护成本低等诸多优点得到广泛应用。由于IEEE 802.11无线局域网使用免无线许可的频段,目前,绝大部分便携式终端配置了支持IEEE 802.11标准的无线接口,使得这些便携设备可以方便地通过接入点(Access Point,AP)访问Internet。便携性和移动性要求这些便携设备采取电池供电。由于电池的电量有限,节能成为无线局域网的研究热点。IEEE 802.11标准定义了基本电源管理策略,该策略允许移动台关闭无线接口以延长电池工作时间。然而,基本电源管理策略存在诸多不足,难以支持不可靠无线链路、时延要求高的WLAN节能。本文研究基础设施无线局域网(Infrastructure WLAN)中适用于链路不可靠和上行链路时延不可容忍的电源管理策略,应用向量马尔科夫理论进行建模,得到移动台处于休眠、空闲和收发状态的稳态概率;通过调节MAC(Medium Access Control)层参数来综合优化移动台能耗、时延及接入点和移动台缓存等各指标,以优化不可靠链路WLAN的能耗、时延、移动台的缓存等指标。本文的主要工作和成果如下:1)研究上行链路时延不可容忍条件下,IEEE 802.11 WLAN中移动台电源管理策略,提出了E-TPM(Enhanced Timer-based Power Management)电源管理策略。当有数据发送时,移动台立刻醒来发送数据。通过优化休眠定时器和空闲定时器,移动台休眠不会对上行链路带来额外的时延,而下行链路时延可以控制在给定的范围内,从而达到有效地节能。数值分析表明提出的E-TPM策略能够在接入点内存受限的条件下,相当大地降低时延。2)研究在链路不可靠条件下,IEEE 802.11 WLAN中移动台电源管理策略。已有的基于定时器的电源管理TPM(Timer-based Power Management)策略,通过调节休眠定时器和空闲定时器来平衡能耗和时延。在无线局域网中,站点之间的无线链路数据帧传输可靠率是不同的,移动台发送数据帧的重传次数也是不同的。所以电源管理需要考虑链路不可靠问题。然而,TPM未考虑不可靠链路,因而,难以应用于不可靠链路WLAN的节能。本文对TPM模型进行推广,使其适用于链路不可靠场景,给出了TPM-UWL(TPM with Unreliable Links)电源管理策略,并计算出链路在不同的成功发送比率下,MAC层参数最大重传次数的最优值。3)研究了上行链路时延受限且链路不可靠条件下的电源管理策略。提出一个混合的电源管理模型,从该模型可以得到移动台时延、能耗、缓存占用等指标。通过优化调节MAC层参数,权衡上述各指标,达到移动台节能目的。并对上行链路时延不可容忍条件下的电源管理策略做进一步改进。设置移动台只工作在活跃和休眠两种状态,取消空闲状态,使移动台满足上行链路时延不可容忍约束条件下进一步地降低能耗。并对移动台能耗和接入点缓存个数等指标上与E-TPM策略做比较。4)在模型设计上考虑数据帧的收发过程服从一般的概率分布,用Poisson过程模拟数据流的到达,将移动台划分为收发、空闲和休眠状态。采用向量马尔科夫过程理论,详细推导了移动台处于各状态的稳态概率及时延、缓存个数、功耗等主要指标。在时延和缓存受约束条件下,通过求解优化问题,得到移动台空闲定时器、休眠定时器和MAC层最大重传次数等参数的最优值,使移动台能够经济地消耗能量。本文提出的E-TPM电源管理及其改进策略、TPM-UWL电源管理策略适用于链路不可靠的WLAN,使其节点在时延、缓存等约束下降低能耗。