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上海电信为加强节能管理、降低能耗、节约开支,确保通信生产和节能工作的顺利进行,早在2001年,公司就根据《中华人民共和国节约能源法》、《上海市节约能源条例》的要求,本着“开发和节约并重”的原则,颁布实施了《上海市电信公司节能管理办法》。要求各单位要加强对节能工作的领导,将节能工作落到实处;做好节能管理的基础工作,建立、健全节能管理的各项规章制度;加强节能宣传、教育和培训,普及节能科学知识,提高能源管理人员的管理水平和专业技术水平等。
上海电信还积极投入资金,实施节能改造,取得了良好的效果。
通信电源设备更新改造
通信设备大多使用直流电源,因此需要通过整流设备将交流电源转换成直流电源向通信设备供电。过去使用的相控整流电源设备,功率因素和转换效率均较低,电能损耗较大。
上海电信通过历年的更新改造工程,已将全网数百套相控整流电源全部更新为高频开关整流电源,使设备的功率因素和转换效率均有了大幅度提高。
变压器更新改造
上海电信加快淘汰落后的高能耗设备和产品。其中比较有代表性的就是高损耗变压器。
历年来,上海电信结合通信局站市电电源扩容工程,采用新型低损耗变压器替换了很大一部分通信局站原有的高损耗变压器,减少了电能损耗。
机房专用空调系统节能技术改造
近年来上海电信将节能工作的重点放在空调节能上,采取了各种措施降低空调损耗,提高运行效率。其中比较有代表性的是空调自适应(变设定)节能技术。
据统计,自2003年起,上海电信采用空调自适应(变设定)节能技术对机房专用空调系统进行节能改造,至今已完成88个机房的改造工程,共涉及528台专用空调,节能效果明显。
中央空调系统变频节能技术改造
上海电信利用变频技术,根据热负载调节水量的变流量,使空调水系统显示了巨大的优越性。
变频技术利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合,构成温差闭环自动控制系统,自动调节水泵的输出流量。采用变频技术不仅能使室内温度维持在所期望的状态,还可使整个系统工作状态平缓稳定,其节能效率最高可达30%以上。
目前,上海电信已对松江、奉贤、青浦、崇明、南汇信息大楼和通贸大酒店的中央空调系统进行了变频节能技术改造,取得了良好的节能效果。
中图分类号:TN925 文献标识码:A 文章编号:1672-3791 (2010)04(a)-0000-00
引言:随着技术的不断发展,通信以及信息化也随着不断地发展,通信已经成为推动我国国民经济发展的先导性、基础性以及支柱性的行业。通信网络主要是电力以及燃油等一些能源消耗比较严重,因此,节能减排是我们研究的方向,使通信成为绿色通信。
一、通信网络的能耗分析
通信行业的快速发展不仅给人们的工作、生活以及沟通提供了方便的通信服务,而且使我国的国民经济得到快速的发展,但是通信行业也是一个高能耗的行业,通信行业的能耗主要是通信网络设备能耗、通信网络系统机房空调的能耗、通信电源的能耗以及其他的能耗导致通信网络比较严重。
(1)通信网络设备的能耗分析
通信网络设备在运行中是以程控交换设备为主要的核心设备,交换设备采用的是直流设备,因此这就要求系统必须实时保证用电的供给的充足量,并且交换设备的电源以及系统的电能做到安全可靠的持续服务,所以系统电源需要通过不同的独立的路径进行架设,并且要利用宽带的交换设备直流供电服务进行供电,从而完成数据的网络通信。所以在通信网络的服务器以及路由器的构建中采用的是UPS控制下的交流供电设备。从上述的通信网络的工作方式可以看出,在通信网络的设备中,各种的交换设备以及服务器、路由器,传输系统等在通信设备中成为主要的能耗设备。在通信设备中,程控交换设备所用的机架数量多,并且还占用机房的面积比较大,要求机房的环境水平也随着增高,从而使能量损耗又大量的增加,并且由于在数据机房的供电中,有很多的交流电和直流电的交换,在交换的过程中,也会存在很多的能量消耗,从而导致通信网络设备的能量损耗大大的增加1。
(2)通信网络系统机房空调能耗
通信网络设备主要是在机房内进行运行,所以就要求通信机房的环境必须符合通信网络设备的要求,比如通信网络中程控的交换机,设备以及ATM交换机在机房内长期工作的温度必须保证在15--30℃之间,机房内的湿度应该保持是在40%--60%,并且还应该保证灰尘粒子浓度达标以及在机房内没有腐蚀性尘埃。由于在工作的过程中,很多设备都是有电子原件组成。电子元件的工作稳定性以及电子元件的使用寿命和机房内的环境有很到的关系,如果机房内的环境升高10℃,那么电子元件的寿命就会减少50%,计算机设备的可靠性就会下降20%,所以这就要求机房内的环境应该满足一些通信设备的要求,所以机房内的空调必须长期持续使用,所以通信网络系统机房内的空调也成了能量损耗的主谋2。
(3)通信电源系统的主要能耗
二、通信网络的科学节能策略
针对上述的问题,通过进行分研究,提出了一些关于节能相关措施,我们应该根据通信网络设备的一些特点,应该进行指定一些相关的科学节能方法,比如合理选择通信网络的设备,选择一些对环境要求不高的通信设备,也可以采用高效能。低能耗的通信网络设备等等一些措施,下面主要针对上述的问题,提出一些相关的措施:
(1)通信网络设备的节能措施
针对通信网络设备的节能措施进行分析:更换通信网络设备,采用一些高效率、低能耗以及环境要求不高的一些节能的设备;对通信设备中耗电量大、效率低、发热量大的设备进行更新,选用一些低能耗的、小型设备的比如通信网络设备中的交换设备,把传统的软交换设备换成电路交换设备、没有变压器的UPS设备、3G通信基站设备等等,不仅可以提高业务的支撑和通信设备的融合的能力,而且又可以节省机房内的面积,最重要的是可以节约很多的能源,并且也可以保证通信设备的寿命,通信设备在工作的时候,如果使设备的工作参数,调整到最好,那么不仅可以达到节能减排的作用,而且可以提高通信设备的工作效率3。
(2)通信网络设备机房空调的节能措施
在通信网络机房中,机房内的空调也是主要的能源消耗,因此我们应该采用先进的节能控制技术进行降低机房内空调的控制设备,比如进行改进空调的设备,采用新型的变频制冷及进行控制空调的能耗以及节能控制系统和隔热换热的运行装置。也可以采用空调的冷热运行通道的科学方式进行分离,从而可以使机房内的气流得到运行,使机房内的动力服务环境得到调整。在通信网络设备机房中采用变频技术,不仅可以提高低频运转的效率,而且还可降低了空调的开关的能耗损失。在通信网络系统机房内的空调节能的措施中,也可以采用新型的新风节能装置进行节能,新风节能装置主要是利用通信机房外的环境作为空调的冷源,如果室外的环境的温度以及湿度低于通信设备的要求时,就可以采用新风节能装置把室外的空气环境引进室内,这样不仅可以满足通信网络对机房内的环境要求,而且就可以大大节省空调的使用的时间,从而达到节能节能减排的效果,如果科学的运用动力环境的监控系统以及集中性也是非常有效的,主要是运用计算机对分散的空调设备、电源设备以及机房的环境通过遥控、遥测进行提高通信系统的安全正常的运行,从而保证机房设备的供电的安全性以及稳定性、可靠性。运用监控装置还可以对通信的电源以及设备进行检测运行的状态,从而进行记录,如果发现通信系统有不良的情况或者存在安全隐患,可以发出检测报警,采用这种科学的节能装置不仅可以节省很多的资源,而且还可以进行集中的管理和优化的维护,从而实现节能减排4。
总结与展望
综上所述,通信网络的能耗主要是在通信设备上以及通信系统机房内空调的能耗比其他的设备能耗严重,因此,采用科学的节能效果是非常重要的不仅可以降低能耗的损失,而且可以提高通信设备的效率,本文主要进行研究节能的措施,通过研究得出,采用新型的设备以及绿色的通信:新风节能系统是不仅可以降低能耗,节能效果经过计算全年可以节省30%,是通信系统机房空调内最好的选择。随着技术的不断发展,将会研究出更加节能,高效的设备,从而形成节能减排的绿色通信。
参考文献:
【1】蒋青泉:《通信网络能耗分析与节能技术应用》中南大学学报(自然科学版);2009,40(2)
【2】陈川:《通信网络能耗分析与节能技术研究》.硅谷2011(11)
[关键词] 绿色数据中心; 能耗; PUE; DCiE
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 02. 058
[中图分类号] TP391 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194(2014)02- 0111- 03
1 前 言
1.1 数据中心能耗结构
据美国环境保护署的报告,典型的数据中心能耗分布为:数据中心的网络设备(服务器,网络通信与交换,存储器等)的能耗占数据中心总能耗的50%~52%;机房空调系统占数据中心总能耗的38%~40%;供电及辅助照明等系统的能耗占数据中心总能耗的8%~10%[1]。
1.2 PUE和DCiE能效模型
2007年2月,绿色网格组织(Green Grid)制定了数据中心的能效比指标,分别叫PUE和DCiE。 PUE即能量使用效率,是Power Usage Effectiveness的简写,是评价数据中心能源效率的一个指标,PUE:数据中心总设备能耗/IT设备能耗,PUE是一个比率,基准是2,越接近1表明数据中心能效水平越高。DCiE即数据中心基础设施效率,是Data Center Infrastructure Effectiveness的简写。其值是PUE的倒数。DCiE=IT设备能耗/数据中心总设备能耗 × 100%[2]。
数据中心典型的PUE 和DCiE曲线如图2。
数据中心总能耗 = 制冷用电负荷 + 供配电能耗 + IT 设备能耗,Total Facility Power = Cooling Load + Power Equipment Loss + IT Equipment Load, 所以PUE 指标分解为:
CLF 就代表在每W IT负载上消耗的制冷用电量,而 PLF 就代表在每W IT负载上供电系统的损耗,1.0则永远不会变,因为这是 IT 负载和自己的比率。这样,就可通过一些子指标来定量表征数据中心能效模型[3]。
2 数据中心节能技术研究
基于上述PUE 模型,将从以下3方面进行研究: ① IT 设备节能研究; ② 供电系统的节能研究; ③ 制冷系统节能研究。
2.1 IT设备绿色节能技术研究
数据中心IT设备是能耗大户。以服务器为例,服务器最大的能耗来自芯片,单颗Intel至强处理器的功耗为80~95 W,有的达130 W。基于X86服务器环境中,Windows和Linux服务器利用率一般低于CPU资源的15%;很多UNIX服务器只利用了15%~25%;这意味着服务器有75%~90%的时间在消耗电源和冷却资源,却不完成任何工作。
针对服务器能耗及利用率低下的问题,厂商不仅在自身产品节能优化上下功夫,同时,兼顾新技术的推广应用。
2.1.1 自身产品节能技术屡有突破
(1) 芯片方面,即采用多核的X86芯片技术提升处理能力,从而降低芯片数量的增加。因此,在短短几年时间里,我们见证了处理器从2核、4核、6核、8核,直至12核的飞速发展。
(2) 电源方面,服务器厂商采用高效电源。如戴尔采用智能节能技术,可在性能增加的同时降低能耗。
(3) 风扇方面,IBM引入高效率的双段式对转风扇,比传统的风扇设计节能40%。
(4) 在硬盘方面,机架服务器更多采用的是HDD2.5英寸小硬盘,相比3.5寸大硬盘,有近一半电能的节省。不仅如此,固态硬盘开始在服务器中亮相,与普通HDD硬盘相比,在能耗上,固态硬盘的能耗比HDD硬盘低4/5。
2.1.2 新技术的推广应用
虚拟化技术使多个服务器上的工作负载合并到单个服务器上,使服务器利用率提高到50%~70%,并且潜在地以削减的成本在X86和UNIX服务器上完成4~6倍的工作。服务器整机生产厂商纷纷推出各种“绿色”产品与以往服务器相比,当前的服务器无论在性能、计算能力上都可“以一当十”,而能耗在不断降低。
除服务器外,还有网络设备、存储设备等,都有相应的虚拟化等新技术支持。
2.2 供电系统的节能研究
一项针对CIO的调查显示,UPS系统实际运行的负载情况都是在30%左右,目前数据中心面临着低效率运行的问题。图4为传统UPS在不同负载百分比情况下的效率示意图。
针对UPS电源系统运行现状,高可靠性、可用性及高适应性能力,保护环境及节能降耗等多维度考虑。在UPS系统设计规划时应从以下3方面予以考虑:
(1) 提高UPS的效率:提高UPS效率有两个方向。一个方向是提高UPS的最佳负载下的转换效率,一个是提高UPS在低负载下的转换效率。前者,业界的主流供应商正在努力把转换效率由88%提高到92%,未来要提高到96%。后者是一种隐形效率。
(2) UPS虚拟运行技术:这是一种配合虚拟运算的UPS运行管理技术。采用UPS虚拟运行技术,在低负载下,UPS组供电系统只保持少数UPS给负载供电,将其余UPS与服务器同步休眠,以此减少低负载下的UPS组的能耗。
(3) 改变服务器的供电方式:在数据中心以直流供电系统取代交流供电系统已有多年的探索。业界流传的教条是直流比交流节能。其理论根据是直流电源比UPS的电能转换环节少,因此节能。
2.3 制冷系统的节能研究
机房空调制冷系统对安全稳定运行起着不可或缺的作用,且空调能效因子(CLF)是PUE值中权重最大的因子,因此空调系统的节能就是降低PUE值最重要的方向。空调系统节能方面有7个方向可以研究[4]:
(1) 发展高能效机房空调:目前国内已经有了家用空调的能效标准,由低到高设定了5级能效标准,1代表能耗最低,5代表能耗最高。机房空调行业目前尚没有相应的节能等级标准,但国家相关部门已经开始着手制定,预计近年内将会进行颁布。
(2) 机房空调虚拟运行技术:服务器的虚拟运算有一项技术就是在运算低谷期将运算业务集中到少数服务器上进行运算而将其余服务器进行休眠来降低能耗。但这种节能方式需要机房空调的虚拟化运行配合才能让数据中心整体节能。
(3) 机房冷热气流隔离技术:该技术是通过保证空调的出、回风不混合,使机组的蒸发温度提高,从而提高了整个机组的能效。
(4) 高热密度解决空调方案:是一种通过将终端靠近IT设备热源的空调设计技术,由于其采用了提高回风温度、100%显热、低能耗风扇和缩短送风距离等技术来大大降低了空调的运行能耗。主要是用于服务器机架热密度超过5 kW/机柜的数据中心。
(5) 机架式空调技术:是一种将服务器机柜与机房空气实行完全隔离,实行机柜里制冷的一种空调设计技术。该技术最大限度地提高了冷热交换效率,大大地缩短了空调送风距离,从而最大限度地降低了PUE空调能效因子系数。
(6) 多冷媒利用技术:这是一种能采用自然冷媒摄取室外低温,从而降低空调能耗的技术方案,统称Free Cooling。自然冷媒包括风和水以及制冷剂等,最常用于室外低温的利用的方案是直接新风方式。
(7) 可再生能源空调:太阳能空调是未来主要的可再生能源发展方向。这是一种零碳排量的空调技术,它的应用速度取决于光伏材料效率提高和成本降低的速度。
3 某数据中心节能分析应用实例
某数据中心机房共3层。1楼能源中心机房,2~3楼为IT设备机房,楼顶为空调冷却系统。IT设备采用不间断电源系统供电,其中交流不间断电源共有8台UPS,直流不间断电源并机;共有2台通信电源;经测算结果:IT设备能耗为:881.68 kW;机房制冷系统能耗为:591.14 kW;UPS/通信电源供配电及照明、门禁、消防等辅助系统能耗为196.96 kW。由PUE模型分解公式:
总能耗 = IT设备能耗 + 空调制冷系统能耗 + 供配电及其他辅助系统能耗 = 881.68 + 591.14 + 196.96 = 1 669.78(kW);
PUE = ■ = ■ = 1.89;
DCiE = ■ = ■ = 52.9%;
空调能耗因子(CLF) = 0.66;供配电等其他能耗因子(PLF) = 0.22;
综上,该机房PUE值为1.9,相对于国内同行业,属于节能型机房。类比于国际先进机房(PUE值区间为1.6~1.8;空调能效因子(CLF)在0.45左右;供配电系统的能效因子(PLF)在0.11左右。)因此,各方面能耗有进一步提升的潜力。
4 结 论
PUE/DCiE指标模型为数据中心节能提供了基本方法和考核指标。数据中心节能必须建立PUE值检测和改善的长效机制,采用PDCA质量管理循环机制进行客观评价,使数据中心节能降耗走上良性循环之路。
主要参考文献
[1] 钟景华,朱利伟,等. 新一代绿色数据中心的规划与设计[M]. 北京:电子工业出版社,2011.
[2] GB/T 50378-2006,绿色建筑评价标准[S]. 2006.
1移动基站精细化管理要求与电源差异化设计
根据相关的行业规范标准分析,明确其具体的条例对移动基站的电源设计具有指导作用,同时也是该系统设计的重要依据。移动基站本身的郊区站点显得较为分散,所以相关的供电质量难以保证,特别是运维人员和设备配置不足的问题较为明显,使得现行的规范标准无法满足当前的移动基站运维要求,所以需要适当的根据类型作出有效调整。传统的移动基站蓄电池的后备时间通常是按照具体的市电类型及基站的具置进行分类,但是这种的设计方案比较粗泛,根本达不到移动基站对于精细化管理的实际需求。为了更好的体现出分类精细化,移动基站的电源设计应该进行差别化对待。移动基站电源设计通常会按照移动基站的重要性分为VIP基站、郊区普通基站及传输结点站等多种类型。依照站点的重要性,需要对维护路程、维护难易程度、市电类型等进行区别化对待,这样能够实现精细化管理的基本目标。由于传输结点站的机房面积较大,因此涉及到的设备众多,所以开关电源基本上都是采用了分立式的电源配置;如VIP基站、市区和郊区等基站都是采用了室内组合式的电源配置;在室外的基站,重视优先选择,也就是直流远供建设的方式,但是具体的拉远距离不应该超过5km;超出直流远供覆盖范围之内的基站,需要依据具体的安装环境来选择合理的配置方式,从而确保实现最优效率;在楼顶上的基站,应该配置上一体化电源箱,而在其他地点的基站,则需采用一体化机房(自备电源)的设计方案。通过这种精细化的差异化设计,可以实现有的放矢,并且更具针对性的迎合精细化建设管理方式,在最大程度上实现运维的精细化考核。
2移动基站精细化管理要求与电源设计回访
移动基站精细化管理方案的实施需要通过实际的验证分析其具体的应用价值,同时电源设计方案的可行性也需要经过适当的回访来确保其发挥出现实的使用效果,如果在设计的过程中没有将细节落实到实处,则可以通过具体的实施和运维反映出设计的好坏。结合具体的实例分析,气象局对于风力的监测点基本上到达的最远区域是县城,但是风光互补点基本上都处于荒郊野外,为此,气象数据通常无法作为最基本的设计依据。在这种基站的电源设计方案中,应该根据当地的实际情况或者是居民的主观判断确定采用的风光互补建设方式,从而体现因地制宜的设计思维。经过相关的设计回访,可以明确存在超过20%的风光互补站点常常出现断站的情况,分析其具体的原因是本地区的风力资源存在着季节性和短时性,无法及时的提供风能补充,所以无法达到理想的稳定状态,同时由于风机属于机械设备,因此会因为磨损或者是受到外界的影响,导致后期的维护量增多。通过具体分析这些因素,所以无法实现大范围的推广,只能具有限制性的在山区和运维难度比较大的站点上使用,存在着局限性。
3移动基站精细化管理要求与电源设计的节能减排技术
节能减排技术的应用范围逐渐拓广,根据其具体的要求,从2010年到目前,移动基站建设的过程中已经陆续开展过多次的节能技术试点工作,从而有效的降低了网络运行能耗,并且秉承着推广优化的方针政策,推动了节能减排工作的顺利开展与实施。结合相关联的案例进行分析,伴随着移动基站的数量逐渐增多,使得居民的用电开支也随之增加,由此为移动基站的运营商创造出主要成本,并且呈现出逐年增加的趋势。广东地区属于热带和亚热带季风气候区,气候资源相对丰富。夏季炎热,由于地处沿海,海洋性强,并且在东南部还会有台湾暖流经过,使得彩板房凭借着投资少、建设工期短等优势受到了广泛应用。彩板房会受到外界气温的影响而产生巨大的聚热效应,在广东省的夏季机房经过太阳直射便产生了较高的温度,因此空调的能耗始终居高不下,从而加剧了电能的浪费。通过相关的调查分析,发现利用石化行业储油罐上的热反射涂料可以发挥出良好的隔热效果,适合在基站建设的过程中推广并应用。移动基站的建设中,有一部分电表会经过电力公司进行安装,另外的一部分则需要经由业主自己安装,其中包含了机械式电度表、电子式电度表等多种类型,产生的电费需要经过专人到现场进行抄表,因此工作的任务较为繁重,很多时候还会因为交电费迟缓引起基站的断电现象。由此可见,在各个移动基站设置上一套可以实行多路监测的智能化电表,能够实现对市电、油机、电源等具体耗电量的分别监测,通过将相关的信息纳入到动环监控平台实行统一管理,并且根据相关的基站用电量数据,建立起具体的控制指标,对于实现移动基站的精细化管理和节能减排目标具有积极意义。
4移动基站精细化管理要求与电源设计的投资把控
对移动基站的投资实现宏观管理,需要建立合理科学的项目设计方案。针对相关设计方案的制定,还应该作出可行性研究,这是保证项目建设具备合理性及正确性的关键。通过可行性研究能够为投资方向和计划提供重要依据,确保实现基站建设合理投资的重要辅助手段。这种合理的投资计划也是精细化管理中的重要内容,设备单价与相关的费率选取是编制好可研投资的重要依据,为此经过适当的分析,可以有效的减少因资金不足和投资浪费所产生的问题。强化整个过程中的准确性及合理性是实现基站建设投资宏观管理的必然要求。通常情况下,在基站建设的过程中,设备单价都是采用了上年的采购价,但是还是需要根据市场的行情来加以修订,近年来,电源设备的价格逐渐呈现出下降的趋势,如果仍旧采用高效模块混插的方式,则会产生更高的成本费用,不利于实现精细化管理的目标,要求根据具体走势作出综合判断,也可根据施工合同单价预算进行反推估算,积极的修正估算费率,确保其更加准确且符合实际。
5结语
移动基站的电源设计应该从上述提及到的多个方面实现精细化管理,同时还需要优化考虑合理科学的建设方案,确保在贯彻落实国家方针政策的基础上,及时与运维人员进行沟通交流,积极总结运维过程中出现的问题,改进具体的设计方案,将每一个步骤落实到实际,积极配合建设单位从施工到监理的具体流程,从而体现出设计方案的最优化。
作者:任占锋 单位:中睿通信规划设计有限公司
参考文献:
[1]马娜,阮勇,李卓.移动通信基站负荷分析及供电系统优化[J].邮电设计技术,2015(5):89~92.
[2]张福顺.基于物联网的移动通信基站电源管理系统[D].河北工业大学,2014.
[3]母晨光.移动基站的通信电源系统设计方案[J].电子技术与软件工程,2014(18):64.
[4]师明.移动通信基站项目风险安全管理研究[D].电子科技大学,2014.
关键词:局域网 无线通信 通信技术 发展 网络系统 应用
0 引言
作为当今社会最为重要的传媒介质,无论是广播电视、电子信息、还是无线网络,互联网无疑影响了每个人生活的方方面面。在中国,多方面的原因共同导致了port数量供应不足,如何改善互联网port在供给上的问题,已经成为局域网络发展所要正视的重要问题。
人类对于无线网络的研究最早可追溯到七十年代。发展到八十年代,以太局域网的开发和应用极大的方便了人们的日常生活,全程无线传输的网络通信方式既方便快捷,而且具有很强的灵活性,在一定程度上弥补了有线网络的应用缺陷,使得无线局域网逐渐成为业界的“新宠”。但因造价高,用户群体拓展受限,无线网只能作为有线以太网的补充。当时,遵循IEEE802.3标准建构的无线网产品直接架构于802.3上,应用性能不稳定,易受微波噪声干扰,传输速率慢,而且由于生产厂商的差异性,使得无线网产品互不兼容,无线网得不到有效利用。
鉴于此,制定一套适合无线网发展特点的标准被提上议程。通过各界的努力,到1997年6月,IEEE终于通过了802.11标准。
802.11标准是IEEE推出的一套新的无线局域网标准,它对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定,其中对MAC层的规定有了新的研究,使得不同厂商所出产的产品的逻辑链路控制层(LLC)保持一致,并且可以在同一物理层互操作。由此,无线网不仅能在同网段内多点接入,同时实现了多网段互连,运营成本大大降低。但是在互联网运营中,“兼容”就意味着“十倍速时代”的到来,行业之间开始有了竞争。无论是家庭还是商业用户,在寻求无线局域网(WLAN)解决方案上都有许多选择。很多产品都支持802.11a、802.11b、802.11g和802.11n等Wi-Fi技术标准。另外,还有蓝牙和其他各种非Wi-Fi技术,它们都有属于自己的特定网络标准。
1 无线局域网的概述
无线局域网(Wireless Local-Area Network,WLAN)是计算机网络和无线通信技术相结合的产物,它的网络架构相对灵活,应用高效快捷。以专业的角度来看,无线局域网是在计算机之间搭建无线多址信道来实现各主机之间的信息交互。除此之外,它还能满足通信的移动化和个性化需求,对于多媒体应用十分有利。一般来讲,无线局域网提供以太网或令牌网络的功能可不借助传统线缆实现信息交互。计算机通常借助光缆(或铜缆)组建有线网络来实现信息交互。但是我们不得不承认,有线网络布线或改线时工程量大,网络中各节点不可移动,随着使用时间的延长,系统会出现不同程度的线损问题。如有特殊要求要将相距较远的节点连接起来,就要敷设专用通信线缆,不仅造价高,而且需要花费大量人力、物力来布设线缆。随着联网需求的持续增长,这些问题逐渐成为阻碍网络发展的瓶颈问题。因此,无线局域网技术应运而生。
无线局域网主要以空气为介质,借助电磁波实现网络通信。发展到现阶段,无线局域网的信息传输速率已达到每秒11Mbit,最远传输距离超过20km。无线局域网在一定程度上弥补了有线联网传输方式的缺陷,使得联网的计算机可移动,且部分有线网络无法完成的任务可通过无线局域网顺利解决。无线局域网组网快捷灵活、网络易于拓展、造价低等应用优势显而易见。
2 无线通信网路电话技术
随着WiFi技术的研发和应用,802.11芯片的功能越来越丰富,而体积逐渐缩小,这为无线区域网络语音电话系统的研发及应用创设了先决条件。第一代802.11设备初始数据率只有1~2Mbps。随着802.11b的扩展,WLAN带宽已增加到11Mbps,已可为电子邮件、文件共享和互联网应用提供足够的带宽。而802.11g数据率则达到了54Mbps,可实现音乐流以及其它丰富多媒体应用。
802.11a标准将所支持的频谱定义为5GHz,802.11a所提供的数据率与802.11g相同,不过它不能后向兼容先前的802.11标准。随着无线多媒体设备的普及以及高带宽应用的增加,需要WLAN具有更高的数据率。为此,IEEE成立了802.11n工作组着手开发新的WLAN标准。本文讨论802.11n的新特性、应用需求,以及与该标准相关的互操作性方面的问题。
802.11采用直序扩频码分多址(DS-CDMA)调制技术。由于2.4GHz频段是开放频段,可被多种无线技术利用,因此无线设备间的干扰是一个值得关注的问题。
在WLAN网络电话系统中一项尚未标准化的项目为轮询方法(polling method)。因此本文就现有的两种轮询方法,分别讨论其不同的优点和缺点,并且特别着墨于移动装置中最关键的要素──耗电量。
按照当前的网络连接技术来看,连接802.11ac的客户端将具有更长的电池续航能力,设备也能够更快地传输更多的数据,停止广播的速度也变得更快。非AC设备的性能也会得到提升。
3 无线局域网的应用
根据应用需求和应用环境,无线局域网可通过不同的网络结构实现互联。一般来说,互联方式包括Hub接入型、基站接入型、网桥连接型、无中心结构等。无线局域网主要基于普通局域网网络架构,借助无线网卡、无线网桥、无线Modem、无线Hub、无线接入站(AP)等形式实现网络互联。其中常用的是无线网卡。无线局域网架构除了涵盖了同步技术、扩频技术和红外传输技术等技术外,还综合了无线分集接收技术、节能技术、功率控制技术、调制技术和加解扰技术等多项关键技术,加之其快捷、灵活、高效的特点,使得无线局域网的应用领域不断拓展。具体来讲,目前无线局域网主要有以下用途:
①应用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。②频繁变化的环境:工作地点需频繁变更的生产商和零售商,以及野外军事活动、室外勘测、银行、试验等。③接入网络信息系统:电子邮件、文件传输和终端仿真。④长距离数据传输:公安部门、交通部门开展交通管理活动;林区进行病虫害、火灾等监测信息的传输。⑤流动工作者可得到信息的区域:需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的零售商、医护人员和办公室工作者。⑥专门工程或高峰时间所需的暂时局域网:人员密集且频繁流动的地方(比如商业展览、学校、建设地点等)通过无线局域网实现信息的交互;零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站等。⑦布线条件受限的环境:学校、工厂、城市建筑群、旧建筑以及昂贵的露天区域等布线条件受限制的地方。⑧小办公室和家庭办公室(SOHO)用户,以及需要方便快捷地安装小型网络的用户。
无线网络的开发与应用在一定程度上弥补了有线网络的缺陷,但是在实际应用过程中也有诸多不足之处有待进一步研究。无线网络信息传输速率慢,且造价高,这极大限制了用户群的拓展。当前,无线局域网还需依赖有线网络运行,使得两种网络形式形成互补关系。因而无线网络只能作为有线网络的辅助工具而存在,而不能完全替换有线网络而独立应用。但是随着最近几年无线局域网技术研发的持续推进,相关产品的价格已出现下降趋势。现阶段,无线局域网已通过与广域网相结合的方式提供移动互联网的多媒体业务。相信在不久的将来,无线局域网应用技术将快速更新,而且必将带动其应用领域大范围拓展,无线局域网在网络通信中将发挥更加重要的作用!
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