H3C逐包功率控制技術(shù)助力學(xué)校節(jié)能減排

節(jié)能減排，創(chuàng)造美麗綠色地球，一直以來都是現(xiàn)代人們的美好夙愿和奮斗目標(biāo)。隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)效率越來越高，產(chǎn)生的能耗也越來越多，特別是在校園這樣的非盈利機(jī)構(gòu)，如何在滿足需求的條件下，減少能源的消耗是大家最為關(guān)注的問題。H3C率先在全系列無線AP上應(yīng)用了逐包功率控制技術(shù)，該技術(shù)是一項(xiàng)非常好的無線節(jié)能技術(shù)，給學(xué)校帶來了較大的收益。

以學(xué)生宿舍區(qū)為例，在同一層樓層通常會部署多臺AP，以達(dá)到對多用戶的全面覆蓋和客戶端移動時的無縫切換效果。而且，通信設(shè)備通常以“7 （天）×24（小時）”的方式不間斷地運(yùn)行。那么，“逐包功率控制”功能在實(shí)際應(yīng)用中能起到多大的節(jié)約能耗的效果呢？

一般一臺H3C普通的11n （如WA2620i）AP射頻口的最大發(fā)射功率是25dBm，這時整個射頻卡的功耗是4W。采用“逐包功率控制”功能后，在較理想的無線環(huán)境下，射頻口的發(fā)射功率會保持在15dBm左右，這時射頻卡的功耗是1.3W，相比最大功率時有67.5%的功耗降低。如果換算成用電量，每個射頻卡每天能節(jié)省0.0648度電。也就是說，當(dāng)有16個射頻卡同時工作時，每天就能節(jié)省1度電?，F(xiàn)在的AP設(shè)備大多是雙頻設(shè)備，那么使用“逐包功率控制”功能后，理想情況下每8個AP每天就能節(jié)省1度電。再以H3C打造的目前全球最大的無線11n校園網(wǎng)浙江大學(xué)為例，5個校區(qū)一共部署了10000臺AP，那么一天所節(jié)省的電量就是1250度，一年則可節(jié)省45萬度，直接為學(xué)校節(jié)省的費(fèi)用可達(dá)幾十萬元。

那么逐包功率控制到底是怎樣的技術(shù)，H3C又是如何為客戶省錢的呢？下面我們將帶大家去見識它的真面目：

一、“無線報文傳輸”簡析

在WLAN等無線射頻系統(tǒng)中，各種信息和報文是以電磁波的形式在空中傳播的。無線信號從發(fā)射端發(fā)射出后，無線信號在空中傳播過程中將發(fā)生能量衰減，距離越遠(yuǎn)，衰減越嚴(yán)重，并且在傳播過程中還會經(jīng)常受到干擾。如果發(fā)送報文的電磁波能量不足，報文將無法到達(dá)接收端；或者到達(dá)時的能量過小，其中攜帶的信息模糊或報文因受干擾而失效，導(dǎo)致接收端解析報文失敗。并且，WLAN系統(tǒng)支持無線報文的重傳機(jī)制。如果發(fā)射端沒有收到接收端的確認(rèn)幀，發(fā)射端將重發(fā)上一個報文，這將更長時間地占用無線信道而導(dǎo)致其它用戶不能通信。

但是，并不是說發(fā)送報文時的能量越大越好。其原因是：

接收端的報文解調(diào)器是有一定的工作范圍的，如果收到的報文能量過大，超出它的解調(diào)范圍，同樣不能正確地解析報文；

無線環(huán)境的特點(diǎn)是共享式的，也就是說，無線環(huán)境中的所有用戶都使用同一個無線媒介。特別是像學(xué)校學(xué)生公寓的組網(wǎng)環(huán)境，如果報文的能量過大，造成干擾的范圍就大，會影響其它較遠(yuǎn)距離的正在通信的用戶。

對于上述發(fā)送能量大小的問題，可以用“在一個場所中多個人交談”的生活場景來類比。當(dāng)你在向另一個人說話時，如果聲音過小，距離過遠(yuǎn)，同時有其他人在交談，對方會聽不到或聽不清你說的話；但如果你說話的聲音太大且距離很近，對方的耳朵反而會被暫時“振聾”，并且其它人的談話也會因這個過大的聲音而受到影響。

二、“逐包功率控制”原理

針對上述無線報文的傳輸特性，“逐包功率控制”就是在確保報文能成功傳輸?shù)那疤嵯聞討B(tài)調(diào)節(jié)AP設(shè)備對各個用戶的發(fā)射功率，以達(dá)到減少能耗和干擾的一種方法。

其基本過程如下：當(dāng)一個客戶端連接AP上線后，如果AP和這個客戶端之間能以較高的速率交換數(shù)據(jù)，說明它們之間的無線信道較好，于是以保證兩者的高速傳輸為前提在AP上逐步降低對這個客戶端的發(fā)射功率。但如果因無線環(huán)境變差或發(fā)射功率過低而產(chǎn)生丟包或降速的現(xiàn)象，AP將提升其發(fā)射功率。這樣，隨著無線環(huán)境和客戶端信號強(qiáng)度的變化，AP始終力求與客戶端達(dá)到速率和發(fā)射功率間的最佳平衡。

另外，在降低和升高發(fā)射功率的過程中，“逐包功率控制”功能還使用了“可變步長”的技術(shù)。具體如下：當(dāng)無線環(huán)境較好能夠降低發(fā)射功率時，AP設(shè)備的發(fā)射功率以最小幅度的步長（0.5dBm）下降；當(dāng)環(huán)境變差需要升高發(fā)射功率時，步長則是以先大漸小的過程升高（既不是瞬間的突變，也不是小幅度的漸變）。

三、 “逐包功率控制”所帶來的附加收益

逐包功率控制除了能節(jié)能減排以外，還有以下一些附加的收益：

1.提高信道重用度

在批量部署的應(yīng)用場景下，通過動態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)射功率，可使無線傳輸?shù)某晒β实玫教岣撸⑹苟鄠€無線設(shè)備之間的干擾減小。這樣能使無線信道的復(fù)用程度得到提升，用戶的可用帶寬有了較大的提高，整個無線環(huán)境將變得更加“綠色”和“順暢”。

最簡單的密集部署情況如圖1所示，在同一場所下部署兩臺AP，且都有客戶端與之通信。當(dāng)兩個相鄰的AP都以較大的發(fā)射功率發(fā)送報文時，兩者的覆蓋范圍有重疊（如圖1的兩個“紅圈”），它們之間存在相互干擾。依據(jù)無線信道的CSMA/CA訪問原則，在這兩個AP構(gòu)成的ESS內(nèi)的4個無線設(shè)備兩兩之間是不能同時通信的。引入“逐包功率控制”技術(shù)后，兩個AP的覆蓋范圍都智能地減小了，兩者的覆蓋范圍不再重疊（如圖1的兩個“綠圈”），這時，各AP內(nèi)部是能夠同時通信的，即用戶的可用帶寬提高了一倍。在這種情況下，當(dāng)有一個客戶端向外移動時，只是與之相連的AP的發(fā)射功率會增加，增大覆蓋范圍；另一個AP的覆蓋范圍不變（如圖1的一個“紅圈”和一個“綠圈”）。這時兩個AP的覆蓋范圍仍不重疊，仍能為客戶提供最大的可用帶寬。

2.延長產(chǎn)品壽命和降低輻射

減小產(chǎn)品能耗也能使產(chǎn)品自身的運(yùn)行環(huán)境溫度和器件的損耗降低，從而延長了產(chǎn)品的使用壽命，節(jié)省了用戶的長期投入。

眾所周之，電磁波是一種能量。當(dāng)電磁輻射限制在一定范圍內(nèi)對人體是無害的。但由于心理作用仍希望通過“逐包功率控制”來動態(tài)地調(diào)節(jié)AP設(shè)備的發(fā)射功率，在無線環(huán)境較好時能夠把發(fā)射功率降低，以進(jìn)一步降低對人體的輻射。

四、結(jié)束語

隨著云計(jì)算、無線應(yīng)用APP的大量涌現(xiàn)，大學(xué)校園內(nèi)的手持終端數(shù)量也呈指數(shù)上漲，大量的學(xué)生擁有不止一件移動WIFI終端，并通過這些終端上網(wǎng)，獲取信息、下載文件。隨著這一爆發(fā)性增長的需求，大規(guī)模的校園無線網(wǎng)建設(shè)也正如火如荼地開展起來，目前全國大多數(shù)校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的項(xiàng)目都是與無線相關(guān)的，而如何更好地利用資源節(jié)省能耗開資，為用戶提供更加 “低碳”、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，成為每個校園管理者必須考慮的問題?！爸鸢β士刂啤本褪且环N應(yīng)用在WLAN環(huán)境下的環(huán)保新技術(shù)。

目前H3C全系列在售的AP都支持逐包功率控制。它能根據(jù)當(dāng)前的無線環(huán)境和各個客戶端的信號強(qiáng)度來動態(tài)調(diào)整AP設(shè)備對該客戶端的發(fā)射功率。在無線環(huán)境較好時，逐步降低無線設(shè)備的發(fā)射功率和覆蓋范圍，同時配合H3C智能天線陣列（如圖2）不僅保證了信號的覆蓋，同時還達(dá)到節(jié)能減排和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的效果。當(dāng)然，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還體現(xiàn)出了“延長產(chǎn)品壽命、降低輻射”等優(yōu)點(diǎn)，值得大力推廣。

（戴 爽）endprint