引言
802.11无线局域网 (WLAN)技术正在全球范围内的企业与家庭中得到应用。随着 Wi-Fi 的实施不断发展,基于其上运行的新型应用数量也不断上升。起初,人们认为 Wi-Fi 只是家庭与商业网络中以太网以及工业移动计算的简单替代,但过去一年以来已显现了新的趋势。由于实现了成本节约及更多的功能,因此对以前未与WLAN连接的范围广阔的各种设备而言,WLAN都成了富有吸引力的解决方案。上述的设备与新型应用包括:
功耗与电池寿命对大多数具备 Wi-Fi功能的新型设备来说都是至关重要的,特别对移动电话及PDA而言更是如此。大多数Wi-Fi应用90% 至95%的时间内一般都处于待机状态,而不是处于进行数据传输或接收的工作状态。显然,待机状态低功耗是延长电池寿命的一种必需。为了解决这一问题,TI开发了增强型低功耗(ELP)技术,实现了同类型中最佳的待机功耗。
本文将讨论以下问题:
对于延长具备Wi-Fi功能的便携式设备的电池寿命来说,哪种Wi-Fi(802.11)物理层(PHY)技术最适合?
PHY 选择为:
从理论上说,较简单、吞吐量较小的 802.11b 调制方案似乎能够实现更低的电池功耗。举例来说,如果我们考虑传输或接收一个字节数据所消耗的功率,那么会发现,802.11b 设备就相同数量的数据而言,比802.11a/g 设备少消耗约 30% 的功率。但是,分析时如果仅考虑设备传输或接收数据时每比特位或每字节的功耗,那么所得结果可能会具有相当的迷惑性。
举例而言,尽管 802.11b 设备可能在执行单一传输或接收操作时比 802.11a/g 设备少消耗30% 的功率,但该 802.11b 设备传输或接收相同数据量时工作时间必须比802.11a/g 设备长三至四倍。因此,如果我们就实际使用情况进行分析,那么就会发现,平均而言,802.11b 移动设备在典型工作过程中比 802.11a/g 设备反而多消耗约二至三倍的功率,因此其会缩短电池寿命。
本文将提供分析以及例证以支持上述结论。VoIP应用是实例之一,其比简单的网络浏览或其他几种应用所消耗的电池电量更多。
802.11分组结构
激活状态下的工作时间对于移动设备的功耗而言意义重大,我们讨论分组结构就能够说明为什么在此方面各种 802.11调制方案彼此不同。
在 802.11分组组装期间,来自IP层的有效负载数据(即正被传输的数据)与 MAC(媒体访问控制器)数据以及作为校验的四字节数据片断(也称作 CRC 或 FCS)被封装在一起。所有上述数据都组合入 MPDU(MAC 分组数据单位)。当传输分组时,PHY层附加同步化报头。
研究显示,网络流量以较短的猝发数据为主。图2显示了 IEEE 所进行的研究,其也证明了这一点。
该研究显示,54% 的 IP 流量都由长度不足 127 字节的数据包组成。68% 的网络流量都由长度不足 256 字节的数据包组成。基于上述研究结果,我们可以下结论说,分析较短数据包对功耗的影响能够对实际情况下 WLAN 应用的功耗多少给出准确的指示。
VoIP 应用为典型 802.11 网络中所遇到的数据包大小给出了良好的例子。以20msec的编码语音为例。根据语音编解码器类型的不同,数据包中语音数据有效负载的大小也不同,如表1所示。
以上显示的有效负载随后组装在 IP 数据包中。我们可首先附加在 IP 网络内支持 QoS 的 RSVP 协议报头。随后再附加 UDP 报头。最后,根据 IPv4 或 IPv6 协议的命令,分组得以完成。整个 IP 分组总的开销因此为:
除了 IP 开销之外,还必须添加 802.11 MAC 开销以形成 MPDU。在这种情况下,已将最新的802.11e WME MAC 报头和 FCS 添加至分组,这就又使其长度加长了 32 字节。




