4.3. Strategies for Using Power for Communication (Strategien zur Energieverwendung für Kommunikation)
4.3. Strategies for Using Power for Communication (Strategien zur Energieverwendung für Kommunikation)
Besonders wenn drahtlose Übertragung verwendet wird, verbraucht das Funkgerät oft einen großen Teil der gesamten vom Gerät verbrauchten Energie. Designparameter wie das verfügbare Spektrum, die gewünschte Reichweite und die angestrebte Bitrate beeinflussen die während der Übertragung und des Empfangs verbrauchte Leistung; die Dauer der Übertragung und des Empfangs (einschließlich potenziellem Empfang) beeinflusst den Gesamtenergieverbrauch.
Basierend auf der Art der Energiequelle (z.B. Batterie oder Netzstrom) und der Häufigkeit, mit der ein Gerät kommunizieren muss, können verschiedene Strategien für die Energienutzung und Netzwerkanbindung verwendet werden.
Die allgemeinen Strategien für die Energienutzung können wie folgt beschrieben werden:
Immer ein (Always-on): Diese Strategie ist am besten anwendbar, wenn es überhaupt keinen Grund gibt, sich um den Stromverbrauch zu sorgen. Das Gerät kann die ganze Zeit auf die übliche Weise eingeschaltet bleiben. Es kann nützlich sein, stromfreundliche Hardware einzusetzen oder die Anzahl der drahtlosen Übertragungen, CPU-Geschwindigkeiten und andere Aspekte für allgemeine Energiespar- und Kühlungsbedürfnisse zu begrenzen, aber das Gerät kann die ganze Zeit mit dem Netzwerk verbunden sein.
Normalerweise aus (Normally-off): Bei dieser Strategie schläft das Gerät so lange Zeiträume am Stück, dass es Sinn macht, nicht so zu tun, als wäre es während des Schlafs mit dem Netzwerk verbunden gewesen: Das Gerät verbindet sich beim Aufwachen wieder mit dem Netzwerk. Das Hauptoptimierungsziel besteht darin, den Aufwand während des Wiederverbindungsprozesses und jeglicher daraus resultierender Anwendungskommunikation zu minimieren.
Wenn das Gerät lange Zeit schläft und nur selten kommunizieren muss, kann die relative Zunahme des Energieverbrauchs während der Wiederverbindung akzeptabel sein.
Niedrige Leistung (Low-power): Diese Strategie ist am besten auf Geräte anwendbar, die mit einer sehr geringen Energiemenge arbeiten müssen, aber dennoch relativ häufig kommunizieren können müssen. Dies impliziert, dass extrem stromsparende Lösungen für die Hardware, gewählte Link-Layer-Mechanismen usw. verwendet werden müssen. Typischerweise behalten diese Geräte trotz ihres Schlafzustands aufgrund der geringen Zeit zwischen den Übertragungen eine Form der Anbindung an das Netzwerk bei. Zu den Techniken, die zur Minimierung des Stromverbrauchs für die Netzwerkkommunikation verwendet werden, gehören die Minimierung jeglicher Arbeit zur Wiederherstellung der Kommunikation nach dem Aufwachen und die angemessene Abstimmung der Kommunikationsfrequenz (einschließlich "Duty Cycling", bei dem Komponenten in einem regelmäßigen Zyklus ein- und ausgeschaltet werden) und anderer Parameter.
Tabelle 3 bietet eine Zusammenfassung der oben beschriebenen Strategien.
| Name | Strategie | Kommunikationsfähigkeit |
|---|---|---|
| P0 | Normalerweise aus | Wiederverbindung bei Bedarf |
| P1 | Niedrige Leistung | Erscheint verbunden, möglicherweise mit hoher Latenz |
| P9 | Immer ein | Immer verbunden |
Tabelle 3: Strategien zur Energieverwendung für Kommunikation
Beachten Sie, dass die obige Diskussion auf Geräteebene ist; ähnliche Überlegungen können auf Ebene der Kommunikationsschnittstelle gelten. Dieses Dokument definiert keine Terminologie für Letzteres.
Ein Begriff, der häufig zur Beschreibung von Energiesparmethoden verwendet wird, ist "Duty Cycling". Dies beschreibt alle Formen des periodischen Ausschaltens einiger Funktionen, wobei sie nur für einen bestimmten Prozentsatz der Zeit eingeschaltet bleiben (der "Arbeitszyklus" (duty cycle)).
[RFC7102] unterscheidet nur zwei Ebenen und definiert einen Non-Sleepy Node (nicht schlafenden Knoten) als einen Knoten, der immer in einem vollständig eingeschalteten Zustand bleibt (immer wach), in dem er die Fähigkeit zur Kommunikation hat (P9), und einen Sleepy Node (schlafenden Knoten) als einen Knoten, der manchmal in einen Schlafmodus (einen stromsparenden Zustand zur Energieeinsparung) gehen und die Protokollkommunikation vorübergehend aussetzen kann (P0); es gibt keine explizite Erwähnung von P1.