华为园区网络AP智能节能技术白皮书

目录 1概述..................................................................................................................................................1 1.1产生背景..................................................................................................................................................................... 11.2解决思路..................................................................................................................................................................... 1 2.1AI节能整体方案介绍................................................................................................................................................. 22.2AI节能预测技术介绍................................................................................................................................................. 32.2.1节能窗口预测技术.................................................................................................................................................. 32.2.2物联AP智能识别技术........................................................................................................................................... 42.2.3保障AP选取技术................................................................................................................................................... 52.2.4智能唤醒技术.......................................................................................................................................................... 52.3能耗可视方案介绍..................................................................................................................................................... 52.3.1网络能耗可视.......................................................................................................................................................... 62.3.2节能收益可视.......................................................................................................................................................... 6 4配套产品..........................................................................................................................................8 1.1产生背景 国家“十四五”规划明确指出，要组织实施节能减排重点工程，进一步健全节能减排政策机制，推动能源利用效率大幅提高，确保完成“十四五”节能减排目标，为实现碳达峰、碳中和目标奠定坚实基础。此外，政府还提出了“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,争取在2060年前实现碳中和”的重大决策，把碳达峰、碳中和的“双碳”目标作为经济社会发展和生态文明建设的核心基调，共同构建人与自然生命共同体。企业应当以智慧化转型积极响应宏观政策，打造可持续发展的核心竞争力。 具体到企业园区网络中，无线AP数量大，能耗大，当存在大量空闲AP时，即应该尽可能的避免不必要的能源消耗，建设绿色低碳的园区网络。 针对AP的节能，当前通常以管理方式明确规定在某一时间段不提供WIFI网络（即通过上游POE交换机给AP下电），这种方式主要存在两类缺点： 1.无法评估节能的时间窗口是否合理。由于无法准确感知在关闭wifi网络的时间段内是否还有用户需要接入，可能给部分用户带来不好的网络体验。 2.无法评估所选择的节能AP是否合理。由于园区网络中越来越多的IOT终端采用wifi接入，或者采用AP融合的物联基站接入，若直接AP下电则直接影响该IOT业务的正常运行。 由此需要一种更加智能的辅助制定节能策略的技术手段，可兼顾到节能与用户体验。 1.2解决思路 鉴于人工设定AP节能策略的弊端，可采用基于AI技术，充分挖掘网络的数据价值，智能推荐节能策略，在保障用户与IOT业务不受影响的同时，将整体网络能耗降至最低。AP上通过射频关闭，调频调压以及有线口降速等功能，来降低需要休眠AP的功耗，同时，保存AP已最小的功耗代价保持在线状态，通过周边AP对网络情况的监控，能够及时将能够休眠的AP唤醒到工作状态。 2.1AI节能整体方案介绍 基于AI的AP节能方案整体方案，如图所示： 整体流程为： 1.AP将终端、设备性能数据通过Telemetry通道上报至分析器（NCE-CampusInsight）。 2.分析器累计7天的历史数据之后，利用AI节能算法得出推荐的节能策略。所谓节能策略主要包含两部分：节能时段（分析器可自动识别潮汐负载中的轻载和减载时段）、可节能的AP（分析器可自动识别提供IOT服务的AP）与节能措施（根据客户意图在不同时段推荐不同节能措施）。 3.管理员可根据实际情况灵活调整智能推荐出来的节能策略（如：调整哪些AP不节能，哪些AP节能，调整AP节能时间窗口），调整完毕后启用节能策略。 4.针对POE OFF关断措施和休眠措施，根据如下流程进行策略执行： （1）POE OFF关断措施：基于时间段的POE上下电策略下发到交换机，交换机基于POE时间段自动执行上下电策略。（2）休眠措施：在节能时间段内，当检测到AP没有终端接入工作时，针对该AP的休眠指令下发到WAC，WAC通知对应AP进入休眠状态。节能时段内，AP被唤醒后可再次进入休眠状态。休眠状态下的AP通过动态降功耗技术，降低AP上的功耗，同时以最小的功耗代价保留AP在线以及唤醒能力，使得AP能够随时被唤醒。（3）唤醒流程：退出节能时段，将休眠AP全部唤醒；节能时段内，当检测到非节能态AP接入终端数到达唤醒阈值后将非节能态AP周边AP全部唤醒。 2.2AI节能预测技术介绍 2.2.1节能窗口预测技术 一个合理的网络节能窗口首先网络需具备规律的潮汐效应。 轻载时段满足以下条件： 时间窗口内终端数量明显少于潮汐高峰期终端数量时间窗口内终端数量波动较小（大部分场景在节能时段还是会存在少量终端设备，如办公用便携机，非随身携带的移动终端，以及24小时在网的IOT设备等） 减载时段满足如下条件： 时间窗口内终端数量开始从潮汐高峰数量下降到轻载时段数量，不能出现大量终端回流减载时段应不少于2个小时 窗口动态调整： 当网络潮汐规律发生明显变化时，在收集新潮汐规律下的多天数据后，节能窗口会自动调整以适应最新的潮汐规律 如何推荐出合理的节能时间窗口，NCE-CampusInsight可基于各AP上报的历史终端数据，生成时间相关的网络潮汐序列，并通过校验潮汐序列平稳性，判断当前网络潮汐是否规律。若不规律，则不推荐节能时间窗口；若规律，则进一步通过异常检测算法去除序列扰动，通过时序预测算法预测未来潮汐序列，根据潮汐低谷可作为节能窗口的条件筛选出推荐的节能时间窗口。 注意事项： 1.节能时间窗口推荐仅反映当前区域潮汐规律性，重保场景，VIP场景请结合实际情况谨慎使用。 2.当区域中终端数小于10个时，默认推荐全天节能。 3.网络潮汐规律弱或无潮汐规律不推荐节能。 2.2.2物联AP智能识别技术 由于物联AP通常需要24小时不间断为IOT终端提供WIFI数据传输服务，故不适合被下电节能处理。NCE-CampusInsight通过AP上报的以下数据，智能的识别出物联AP： AP通过内置物联射频基站（如：RFID，BLE，Zigbee，UWB等）为物联终端提供射频连接。 通过Wi-Fi连接AP的物联终端，AP可通过终端指纹、行为特征等因素智能识别物联终端。 一旦NCE-CampusInsight识别出该AP为物联AP，则该AP则不会被推荐为节能AP。 2.2.3保障AP选取技术 网络处于非活跃状态，考虑到少量用户的用网诉求，基于网络信号拓扑划分不同节能小区，每个小区选取出保障AP。保障AP一直处于工作状态，当小区内其他AP都进入节能态时，保障AP自动进行功率调整，确保节能小区的Wi-Fi信号覆盖。 对于类宿舍多隔断场景，存在信号多径现象，为了选择更优的保障AP，需要提供准确的AP部署点位图，基于点位图选择合适的保障AP，确保节能时段Wi-Fi信号的跨房间覆盖。 2.2.4智能唤醒技术 在网络节能时段往往存在突发业务的发生，虽然发生概率很低，但是考虑到突发业务通常隐含比较高的体验保障优先级，需要在突发用网时及时唤醒AP来对用户体验进行保障。具体的实现方式是，以节能小区的粒度作为唤醒范围，通过非节能AP智能感知小区内业务的发生，及时唤醒当前节能小区的所有节能AP，当感知到业务离开，小区重新进入节能状态。 2.3能耗可视方案介绍 为了能够感知园区网络的能耗以及使用节能方案后的能耗收益，分析器支持呈现网络设备的功耗及节能收益。网络能耗可视方案，如下图所示： 2.3.1网络能耗可视 整体园区网络的能耗可视是节能的基础功能。分析器可支持园区网络交换机，WLAN-AP，WLAN-AC的能耗可视。 这些网元的能耗数据（其中AP的能耗数据通过LLDP协议从上游POE交换机获取）通过Telemetry上报到分析器，具体的数据有：额定功率，实时功率，平均功率。分析器依据平均功率与持续时长计算出能效比（GB/KWH），并可多粒度的在数字地图上呈现能耗数据，包括：整网级、站点级、设备级、单板级和端口级；