WLAN節(jié)能減排,從逐包功率控制開始

1、WLAN節(jié)能減排,從逐包功率控制開始一、“無線報文傳輸”簡析在WLAN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，衰減越嚴重，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，報文將無法到達接收端或者到達時的能量過小，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 線報文的重傳機制。如果發(fā)射端沒有收到接收端的確認幀，發(fā)射端將重發(fā)上一個 報文，這將更長時間的占用無線信道而導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。這是因為：

2、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，同樣不能正確的解析報文；無線環(huán)境的特點是共享式的，如果報文的能量過大，造成干擾的范圍就 大，會影響其它較遠距離的正在通信的用戶。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設備對各個用戶的發(fā)射功率，以達到減少能耗和干擾的 一種方法。其基本過程如下：當一個客戶端連接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

3、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)境和客戶端信號強度的變化，AP始終力求與客戶端達到速率和 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簡述如圖1所示。團日連發(fā)國成功圖1 “逐包功率控制”的處理流程圖h.戒成功次牧計腐筑蟲功率陣憤龍場功率速畔M以送結果另外，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。當無線環(huán)境較好能夠降低發(fā)射功率時，AP設備的發(fā)射功率以 最小幅度的步長(0.5dBm)下降;當環(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)射功率值的漸變過程由圖2可見，發(fā)射功率從20降低到12的過程需要8倍的統(tǒng)計時間，且是等 步長漸變的。而升高發(fā)射功率的過程卻很快，只需要4倍的時間，且步長從大變 小。這樣的設計既能快速的響應無線環(huán)境的實時變化，應對無線環(huán)境下的瞬時十 擾，又能給客戶端足夠的時間的來適應對端發(fā)射功率的變化情況。三、“逐包功率控制”的優(yōu)勢與創(chuàng)新1、節(jié)能降耗在無線接入設備的實際應用場景中，在同一個區(qū)域下通常會部署多臺AP，以 達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

5、備通常 以“7 （天）X24（小時）”的方式不間斷運行的。那么，“逐包功率控制”功能在實 際應用中能起到多大的節(jié)約能耗效果呢？我們來計算一下。一般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度的電。也就是說，當有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設備大多是雙頻設備，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。

6、截止至8月底，泉州全區(qū)AP數(shù)為21458個，則每天全區(qū)大約可節(jié)省2682度電，如果按照每度電1 元價格計算，則每天可節(jié)約資金2682元左右，全年大約可節(jié)約資金98萬元！2、提高信道重用度在批量部署的應用場景下，通過動態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)射功率，可使無線傳輸?shù)某晒β?得到提高，并使多個無線設備之間的干擾減小。這樣能使無線信道的復用程度得 到提升，用戶的可用帶寬有了較大提高，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3所示，在同一場所下部署兩臺AP，且都有客 戶端與之通信。當兩個相鄰的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3的兩個“紅圈”），它們之間存在相互干

7、擾。依據(jù)無線信道的 CSMA/CA訪問原則，在這兩個AP構成的ESS內(nèi)的4個無線設備兩兩之間是不能 同時通信的。引入“逐包功率控制”后，兩個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“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3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。圖3多AP下的功率覆蓋范圍3、部署更加簡便以前在同一個場所下部署多臺AP時，是把AP設備先安裝

8、好后再使用專業(yè)儀 器測量多個地點的信號強度，然后由專業(yè)人員靠經(jīng)驗來調(diào)整各個AP的發(fā)射功率， 以使各點達到信號足夠強但不會有太大干擾的效果。引入“逐包功率控制”后， 將使部署無線網(wǎng)絡更加省時省力?，F(xiàn)在只需把AP按場所的實際情況布置、安裝 好，然后使能“逐包功率控制”功能。接下來就由AP自己來實時的、動態(tài)的調(diào) 節(jié)和控制對其它無線設備的發(fā)射功率和覆蓋范圍。這樣，將略去原來部署方法中 的“多點測量”和“調(diào)節(jié)功率”階段，節(jié)省大量的人時投入。而且在實際運營時， 整網(wǎng)能夠更快的響應無線環(huán)境的變化和持續(xù)優(yōu)化多用戶的實際可用帶寬。4、延長產(chǎn)品壽命和降低輻射減小產(chǎn)品能耗也能使產(chǎn)品自身的運行環(huán)境溫度和器件的損耗降低

9、，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。當電磁輻射限制在一定范圍內(nèi)對人體是無害 的。但我們?nèi)韵Ｍㄟ^“逐包功率控制”來動態(tài)的調(diào)節(jié)AP設備的發(fā)射功率，在 無線環(huán)境較好時能夠把發(fā)射功率降低，以進一步降低對人體的輻射。四、實際配置命令實際配置逐包功率控制功能的操作命令如下：操作命令說明進入系統(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、總結自進入二十一世紀以來，節(jié)能環(huán)保和善待環(huán)境的意識已經(jīng)深入人心。站在高 科技頂端的IT業(yè)界更是想方設法的為用戶提供更加“低碳”、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服 務。在各種具體的實現(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，還應從產(chǎn)品的功能和運行過程等方面深入思考，持續(xù)優(yōu)化?！爸鸢β士刂啤本褪且环N應用在WLAN環(huán)境下的環(huán)保新技