4.3. Strategies for Using Power for Communication (通信のための電力使用戦略)

4.3. Strategies for Using Power for Communication (通信のための電力使用戦略)

特に無線送信が使用される場合, 無線はデバイスによって消費される総エネルギーの大部分を消費することがよくあります。利用可能なスペクトル, 望ましい範囲, 目標とするビットレートなどの設計パラメーターは, 送信および受信中に消費される電力に影響を与えます。送信および受信 (潜在的な受信を含む) の期間は総エネルギー消費に影響を与えます。

エネルギー源のタイプ (例えば, バッテリーまたは主電源供給) とデバイスが通信する必要がある頻度に基づいて, 電力使用とネットワーク接続のためのさまざまな戦略を使用できます。

電力使用の一般的な戦略は次のように説明できます:

常時オン (Always-on): この戦略は, 電力消費について全く心配する理由がない場合に最も適用可能です。デバイスは常に通常の方法でオンのままでいることができます。一般的な省電力と冷却のニーズのために, 電力に優しいハードウェアを採用するか, 無線送信の数, CPU速度, その他の側面を制限することが有用かもしれませんが, デバイスは常にネットワークに接続できます。

通常オフ (Normally-off): この戦略では, デバイスは一度に非常に長い期間スリープするため, 一度起動すると, スリープ中にネットワークに接続されていたふりをすることは意味がありません: デバイスは起動時にネットワークに再接続します。主な最適化目標は, 再接続プロセス中の労力と結果として生じるアプリケーション通信を最小限に抑えることです。

デバイスが長期間スリープし, 頻繁に通信する必要がない場合, 再接続中のエネルギー消費の相対的な増加は許容できる可能性があります。

低電力 (Low-power): この戦略は, 非常に少量の電力で動作する必要があるが, 比較的頻繁に通信できる必要があるデバイスに最も適用可能です。これは, ハードウェア, 選択されたリンク層メカニズムなどに対して非常に低電力のソリューションを使用する必要があることを意味します。通常, 送信間の時間が短いことを考えると, スリープ状態にもかかわらず, これらのデバイスはネットワークへの何らかの形の接続を保持します。ネットワーク通信の電力使用を最小限に抑えるために使用される技術には, 起動後に通信を再確立することからの作業を最小限に抑えること, 通信の頻度 (コンポーネントが定期的なサイクルでオンとオフが切り替えられる「デューティサイクリング」(duty cycling) を含む) およびその他のパラメーターを適切に調整することが含まれます。

表3は上記の戦略の要約を示しています。

名前	戦略	通信能力
P0	通常オフ	必要時に再接続
P1	低電力	接続されているように見える, おそらく高レイテンシで
P9	常時オン	常に接続

表 3: 通信のための電力使用戦略

上記の議論はデバイスレベルにあることに注意してください。同様の考慮事項が通信インターフェースレベルにも適用できます。この文書は後者の用語を定義していません。

省電力アプローチを説明するためによく使用される用語は「デューティサイクリング」(duty-cycling) です。これは, いくつかの機能を定期的にオフにし, 時間の特定の割合 (「デューティサイクル」(duty cycle)) だけオンにしておくすべての形式を説明します。

[RFC7102] は2つのレベルのみを区別し, 非スリーピーノード (Non-Sleepy Node) を常に完全に電源オン状態 (常に起きている) にとどまり, 通信を実行する能力を持つ (P9) ノードとして定義し, スリーピーノード (Sleepy Node) を時々スリープモード (電力を節約するための低電力状態) に入り, 一時的にプロトコル通信を中断する (P0) 可能性のあるノードとして定義しています。P1については明示的な言及はありません。