WLAN節(jié)能減排,從逐包功率控制開(kāi)始

1、WLAN節(jié)能減排,從逐包功率控制開(kāi)始一、“無(wú)線(xiàn)報(bào)文傳輸”簡(jiǎn)析在WLAN無(wú)線(xiàn)射頻系統(tǒng)中，各種信息和報(bào)文是以電磁波的形式在空中傳播的。 無(wú)線(xiàn)信號(hào)從發(fā)射端發(fā)射出后，無(wú)線(xiàn)信號(hào)在空中傳播過(guò)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(guò)程中還會(huì)經(jīng)常受到干擾。如果發(fā)送報(bào)文的電磁 波能量不足，報(bào)文將無(wú)法到達(dá)接收端或者到達(dá)時(shí)的能量過(guò)小，其中攜帶的信息模 糊或報(bào)文因受干擾而失效，導(dǎo)致接收端解析報(bào)文失敗。并且，WLAN系統(tǒng)支持無(wú) 線(xiàn)報(bào)文的重傳機(jī)制。如果發(fā)射端沒(méi)有收到接收端的確認(rèn)幀，發(fā)射端將重發(fā)上一個(gè) 報(bào)文，這將更長(zhǎng)時(shí)間的占用無(wú)線(xiàn)信道而導(dǎo)致其它用戶(hù)不能通信。但是，并不是說(shuō)發(fā)送報(bào)文時(shí)的能量越大越好。這是因?yàn)椋?/p>

2、接收端的報(bào)文解調(diào)器是有一定的工作范圍的，如果收到的報(bào)文能量過(guò)大， 超出它的解調(diào)范圍，同樣不能正確的解析報(bào)文；無(wú)線(xiàn)環(huán)境的特點(diǎn)是共享式的，如果報(bào)文的能量過(guò)大，造成干擾的范圍就 大，會(huì)影響其它較遠(yuǎn)距離的正在通信的用戶(hù)。二、“逐包功率控制”原理針對(duì)上述無(wú)線(xiàn)報(bào)文的傳輸特性，“逐包功率控制就是在確保報(bào)文能成功傳 輸?shù)那疤嵯聞?dòng)態(tài)調(diào)節(jié)AP設(shè)備對(duì)各個(gè)用戶(hù)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(guò)程如下：當(dāng)一個(gè)客戶(hù)端連接AP上線(xiàn)后，如果AP和這個(gè)客戶(hù) 端之間能以較高的速率交換數(shù)據(jù)，說(shuō)明它們之間的無(wú)線(xiàn)信道較好，于是以保證兩 者的高速傳輸為前提在A(yíng)P上逐步降低對(duì)這個(gè)客戶(hù)端的發(fā)射功率。但如果因無(wú)線(xiàn) 環(huán)境變差

3、或發(fā)射功率過(guò)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(wú)線(xiàn)環(huán)境和客戶(hù)端信號(hào)強(qiáng)度的變化，AP始終力求與客戶(hù)端達(dá)到速率和 發(fā)射功率間的最佳平衡?！爸鸢β士刂乒δ艿奶幚砹鞒虉D簡(jiǎn)述如圖1所示。團(tuán)日連發(fā)國(guó)成功圖1 “逐包功率控制”的處理流程圖h.戒成功次牧計(jì)腐筑蟲(chóng)功率陣憤龍場(chǎng)功率速畔M以送結(jié)果另外，在降低和升高發(fā)射功率的過(guò)程中，“逐包功率控制”功能還使用了“可 變步長(zhǎng)”的技術(shù)。當(dāng)無(wú)線(xiàn)環(huán)境較好能夠降低發(fā)射功率時(shí)，AP設(shè)備的發(fā)射功率以 最小幅度的步長(zhǎng)(0.5dBm)下降;當(dāng)環(huán)境變差需要升高發(fā)射功率時(shí)，步長(zhǎng)則是以先 大漸小的過(guò)程升高的(既不是瞬間的突變，也不是小幅度的漸變)。升高和降低發(fā)

4、射功率值的變化示意圖如圖2所示。Power1S -1S - u-12345678 T，Ge 劫隼邛有近科勖率阡低邑訴圖2升高和降低發(fā)射功率值的漸變過(guò)程由圖2可見(jiàn)，發(fā)射功率從20降低到12的過(guò)程需要8倍的統(tǒng)計(jì)時(shí)間，且是等 步長(zhǎng)漸變的。而升高發(fā)射功率的過(guò)程卻很快，只需要4倍的時(shí)間，且步長(zhǎng)從大變 小。這樣的設(shè)計(jì)既能快速的響應(yīng)無(wú)線(xiàn)環(huán)境的實(shí)時(shí)變化，應(yīng)對(duì)無(wú)線(xiàn)環(huán)境下的瞬時(shí)十 擾，又能給客戶(hù)端足夠的時(shí)間的來(lái)適應(yīng)對(duì)端發(fā)射功率的變化情況。三、“逐包功率控制”的優(yōu)勢(shì)與創(chuàng)新1、節(jié)能降耗在無(wú)線(xiàn)接入設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，在同一個(gè)區(qū)域下通常會(huì)部署多臺(tái)AP，以 達(dá)到對(duì)多用戶(hù)的全面覆蓋和客戶(hù)端移動(dòng)時(shí)的無(wú)縫切換效果。而且，通信設(shè)

5、備通常 以“7 （天）X24（小時(shí)）”的方式不間斷運(yùn)行的。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)約能耗效果呢？我們來(lái)計(jì)算一下。一般AP射頻口的最 大發(fā)射功率是25dBm，這時(shí)整個(gè)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(wú)線(xiàn)環(huán)境下，射頻口的發(fā)射功率會(huì)保持在15dBm左右，這時(shí)射頻 卡的功耗是1.3W，相比最大功率時(shí)有67.5%的功耗降低。如果換算成用電量，每 個(gè)射頻卡每天能節(jié)省0.0648度的電。也就是說(shuō)，當(dāng)有16個(gè)射頻卡同時(shí)工作時(shí)， 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(gè)AP每天就能節(jié)省1度電。

6、截止至8月底，泉州全區(qū)AP數(shù)為21458個(gè)，則每天全區(qū)大約可節(jié)省2682度電，如果按照每度電1 元價(jià)格計(jì)算，則每天可節(jié)約資金2682元左右，全年大約可節(jié)約資金98萬(wàn)元！2、提高信道重用度在批量部署的應(yīng)用場(chǎng)景下，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)射功率，可使無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)某晒β?得到提高，并使多個(gè)無(wú)線(xiàn)設(shè)備之間的干擾減小。這樣能使無(wú)線(xiàn)信道的復(fù)用程度得 到提升，用戶(hù)的可用帶寬有了較大提高，整個(gè)無(wú)線(xiàn)環(huán)境將變得更加“綠色”和“順 暢”。最簡(jiǎn)單的密集部署情況如圖3所示，在同一場(chǎng)所下部署兩臺(tái)AP，且都有客 戶(hù)端與之通信。當(dāng)兩個(gè)相鄰的AP都以較大的發(fā)射功率發(fā)送報(bào)文時(shí)，兩者的覆蓋 范圍有重疊（如圖3的兩個(gè)“紅圈”），它們之間存在相互干

7、擾。依據(jù)無(wú)線(xiàn)信道的 CSMA/CA訪(fǎng)問(wèn)原則，在這兩個(gè)AP構(gòu)成的ESS內(nèi)的4個(gè)無(wú)線(xiàn)設(shè)備兩兩之間是不能 同時(shí)通信的。引入“逐包功率控制”后，兩個(gè)AP的覆蓋范圍都智能的減小了， 兩者的覆蓋范圍不再重疊（如圖3的兩個(gè)“綠圈”），這時(shí)，各AP內(nèi)部是能夠同 時(shí)通信的，即用戶(hù)的可用帶寬提高了一倍。在這種情況下，當(dāng)有一個(gè)客戶(hù)端向外 移動(dòng)時(shí)，只是與之相連的AP的發(fā)射功率會(huì)增加，增大覆蓋范圍;另一個(gè)AP的覆 蓋范圍不變（如圖3的一個(gè)“紅圈”和一個(gè)“綠圈”）。這時(shí)兩個(gè)AP的覆蓋范圍 仍不重疊，仍能為客戶(hù)提供最大的可用帶寬。圖3多AP下的功率覆蓋范圍3、部署更加簡(jiǎn)便以前在同一個(gè)場(chǎng)所下部署多臺(tái)AP時(shí)，是把AP設(shè)備先安裝

8、好后再使用專(zhuān)業(yè)儀 器測(cè)量多個(gè)地點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，然后由專(zhuān)業(yè)人員靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整各個(gè)AP的發(fā)射功率， 以使各點(diǎn)達(dá)到信號(hào)足夠強(qiáng)但不會(huì)有太大干擾的效果。引入“逐包功率控制”后， 將使部署無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)更加省時(shí)省力?，F(xiàn)在只需把AP按場(chǎng)所的實(shí)際情況布置、安裝 好，然后使能“逐包功率控制”功能。接下來(lái)就由AP自己來(lái)實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的調(diào) 節(jié)和控制對(duì)其它無(wú)線(xiàn)設(shè)備的發(fā)射功率和覆蓋范圍。這樣，將略去原來(lái)部署方法中 的“多點(diǎn)測(cè)量”和“調(diào)節(jié)功率”階段，節(jié)省大量的人時(shí)投入。而且在實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)， 整網(wǎng)能夠更快的響應(yīng)無(wú)線(xiàn)環(huán)境的變化和持續(xù)優(yōu)化多用戶(hù)的實(shí)際可用帶寬。4、延長(zhǎng)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

9、，從而延長(zhǎng) 了產(chǎn)品的使用壽命，節(jié)省了用戶(hù)的長(zhǎng)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(duì)人體是無(wú)害 的。但我們?nèi)韵Ｍㄟ^(guò)“逐包功率控制”來(lái)動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)AP設(shè)備的發(fā)射功率，在 無(wú)線(xiàn)環(huán)境較好時(shí)能夠把發(fā)射功率降低，以進(jìn)一步降低對(duì)人體的輻射。四、實(shí)際配置命令實(shí)際配置逐包功率控制功能的操作命令如下：操作命令說(shuō)明進(jìn)入系統(tǒng)視圖system-view_配置逐包功率控制功能wlan option tpc enable必選缺省情況下，不啟用逐包功率控制功能五、總結(jié)自進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，節(jié)能環(huán)保和善待環(huán)境的意識(shí)已經(jīng)深入人心。站在高 科技頂端的IT業(yè)界更是想方設(shè)法的為用戶(hù)提供更加“低碳”、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服 務(wù)。在各種具體的實(shí)現(xiàn)方法上，除了最常用的使用環(huán)保材料和節(jié)能器件等方法外，還應(yīng)從產(chǎn)品的功能和運(yùn)行過(guò)程等方面深入思考，持續(xù)優(yōu)化。“逐包功率控制”就是一種應(yīng)用在WLAN環(huán)境下的環(huán)保新技