浅谈无线网络能效的优化与评估.pdfVIP

说到有线网络，人们自然会想到那连接电脑的长长的的长长的脐带脐带你想挪个地方上网吗？不

行！行！脐带脐带太短，不能断了网线！更难堪的是，你若是个火急火燎的性子，说不定哪天被网

线跘个线跘个狗吃屎狗吃屎也许连电脑也跟着受伤住院了。如今，有了无线网络，一切的烦恼都迎刃

而解了。任何无线网络覆盖的区域，你只要凭借自己的上网帐户即可随时随地自由地遨游在

互联网的世界里。在宿舍、在教室、在图书馆、在食堂，甚至在汽车里、在操场上，你都可

以粘在网络上。所谓空中教室、空中图书馆、空中聊天室，在无线网络的世界里就是现实！

无线网络的发展是伴随着计算机技术的进步走到今天的。近年来，网络技术取得了巨大的进

步步。一方。一方面面，，速率大大提高速率大大提高，可，可达千兆级达千兆级。。但但接接入点入点的的固固定定和和有有限限随着随着移动办公移动办公日益强

烈的需求，有线接入难以为继。同时，众多局域网的互联，使得布线遇到重重困难。无线局

域网在这种情况下应运而生，它它所所提供提供的的多点多点接接入入、、点对点点对点中中继继（即所谓的mesh技术）

为用户提供了一种替代有线的高速解决方案。可以说无线网络的世纪已经到来了。

通信行业的能量消耗包括信息传输能耗、设备制造能耗、机房温度控制能耗等多个方面，

而本文主要从整个网络的角度讨论无线信息传输过程的能效。

1无线网络的能效测度

根据信息论可知，传输速率越低，则能量消耗越小。传输速率与能量消耗的关系如图1

所示。图1中，达到C/2速率的能量消耗远小于按速率C进行传输的能量消耗的一半。由于

业务数据传输有时延限制，所以传输不可能太慢。在业务时延要求满足的前提下，用尽量低

的速率进行传输可以获得较高的能效。可以看出，存在传输性能和能量消耗之间的折衷平衡。

要降低通信网络的能耗，首先要建立相关关键技术的节能机制的能效测度。

目前一些国际组织和企业已经制订了能效测度的定义和方法。国际节能测量和认证规程

委员会制订了国际节能效果测量和认证规程[2]（IPMVP），提出了节能量测定的基本方法和4

类测量方案以及在具体操作时的常见问题。美国VerizON电信公司提出了一种通信设备能量

效率评价体系[3]（teEER），对通信过程的不同部分分别定义了对应的测试方式和能效计算

公式，包括信息传输、交换路由、用户接入、功率放大器等。

已有的大部分能效测度都是针对无线传输进行设计，只考虑了无线网络中的某部分的能

效情况，而对不同网络环境下的效果无法得到合理的衡量。针对无线通信网络的能效测度，

考虑无线网络的特点，在定义能效测度及其评价体系时可以考虑以下两个方面：

（1）绿色通信的度量最终要与碳排放量相结合，而不能仅仅基于传输能耗，特别是当

衡量整个系统、整个设备的绿色特性的场景下。事实上，单比特能耗与碳排放量并不是简单

的线性关系，不同形式的能量来源其碳排放量显着地不同，所产生的效用也不同。在对整个

无线网络进行能效评估时，需要把直接与绿色程度相关的碳排放量与无线网络的最终效用联

系起来。

（2）传统的单比特能耗等直接度量在实际无线网络的应用中存在很多的问题。比如与

应用的具体场景包括噪声、负载等密切相关，很多通信算法和协议在低负载、低噪声情况下

效能高，另一些则刚好相反。因此，仅仅单比特能耗是不足以刻画绿色的程度的，需要与负

载有关的能效评价或者针对典型场景从统计意义上加以规范。通过与具体场景相结合来衡量

在各种应用情况下的能效，得到更具有实际意义的结果。

2无线网络能效优化方法

2.1减少设备

在无线网络中业务量较小的情况下，可以减少或停止部分设备的使用，来降低能量的消

耗。常见的优化方法有关闭设备、转入空闲状态以及减少天线和载波等3种[4-5].

（1）基站设备关闭

当一个区域由多个小区覆盖，而该区域的话务量又较低时，可以关闭覆盖该区域的部分

小区基站设备，而本来由其所服务的用户可以切换到其他仍然活动的小区中。由于整个基站

的设备都被关闭，因此这一方案可以获得最大的节能效果。但是，这一方案的局限在于它仅

仅适用于有重复覆盖的区域，而各小区通常只是部分重复覆盖。在部分重复覆盖情况下，需

要根据话务分布的情况，决定最优的被关闭的小区，以避免因为基站设备关闭导致覆盖空洞。

基站设备关闭后，需要调整周围基站的配置，对覆盖空洞进行补偿，另外还需要更新邻区关

系，以尽量减低用户切换到其他小区的时延。

（2）转入空闲状态或采用延长非连续接收时间间隔的方法

当