H 3C逐包功率控制技术助力学校节能减排

节能减排，创造美丽绿色地球，一直以来都是现代人们的美好夙愿和奋斗目标。随着科技的发展，生产效率越来越高，产生的能耗也越来越多，特别是在校园这样的非盈利机构，如何在满足需求的条件下，减少能源的消耗是大家最为关注的问题。H3C率先在全系列无线AP上应用了逐包功率控制技术，该技术是一项非常好的无线节能技术，给学校带来了较大的收益。

以学生宿舍区为例，在同一层楼层通常会部署多台AP，以达到对多用户的全面覆盖和客户端移动时的无缝切换效果。而且，通信设备通常以“7（天）×24（小时）”的方式不间断地运行。那么，“逐包功率控制”功能在实际应用中能起到多大的节约能耗的效果呢？

一般一台H3C普通的11n(如WA2620i)AP射频口的最大发射功率是25dBm，这时整个射频卡的功耗是4W。采用“逐包功率控制”功能后，在较理想的无线环境下，射频口的发射功率会保持在15dBm左右，这时射频卡的功耗是1.3W，相比最大功率时有67.5%的功耗降低。如果换算成用电量，每个射频卡每天能节省0.0648度电。也就是说，当有16个射频卡同时工作时，每天就能节省1度电。现在的AP设备大多是双频设备，那么使用“逐包功率控制”功能后，理想情况下每8个AP每天就能节省1度电。再以H3C打造的目前全球最大的无线11n校园网浙江大学为例，5个校区一共部署了10000台AP，那么一天所节省的电量就是1250度，一年则可节省45万度，直接为学校节省的费用可达几十万元。

那么逐包功率控制到底是怎样的技术，H3C又是如何为客户省钱的呢？下面我们将带大家去见识它的真面目：

一、“无线报文传输”简析

在WLAN等无线射频系统中，各种信息和报文是以电磁波的形式在空中传播的。无线信号从发射端发射出后，无线信号在空中传播过程中将发生能量衰减，距离越远，衰减越严重，并且在传播过程中还会经常受到干扰。如果发送报文的电磁波能量不足，报文将无法到达接收端；或者到达时的能量过小，其中携带的信息模糊或报文因受干扰而失效，导致接收端解析报文失败。并且，WLAN系统支持无线报文的重传机制。如果发射端没有收到接收端的确认帧，发射端将重发上一个报文，这将更长时间地占用无线信道而导致其它用户不能通信。

但是，并不是说发送报文时的能量越大越好。其原因是：

接收端的报文解调器是有一定的工作范围的，如果收到的报文能量过大，超出它的解调范围，同样不能正确地解析报文；

无线环境的特点是共享式的，也就是说，无线环境中的所有用户都使用同一个无线媒介。特别是像学校学生公寓的组网环境，如果报文的能量过大，造成干扰的范围就大，会影响其它较远距离的正在通信的用户。

对于上述发送能量大小的问题，可以用“在一个场所中多个人交谈”的生活场景来类比。当你在向另一个人说话时，如果声音过小，距离过远，同时有其他人在交谈，对方会听不到或听不清你说的话；但如果你说话的声音太大且距离很近，对方的耳朵反而会被暂时“振聋”，并且其它人的谈话也会因这个过大的声音而受到影响。

二、“逐包功率控制”原理

针对上述无线报文的传输特性，“逐包功率控制”就是在确保报文能成功传输的前提下动态调节AP设备对各个用户的发射功率，以达到减少能耗和干扰的一种方法。

其基本过程如下：当一个客户端连接AP上线后，如果AP和这个客户端之间能以较高的速率交换数据，说明它们之间的无线信道较好，于是以保证两者的高速传输为前提在AP上逐步降低对这个客户端的发射功率。但如果因无线环境变差或发射功率过低而产生丢包或降速的现象，AP将提升其发射功率。这样，随着无线环境和客户端信号强度的变化，AP始终力求与客户端达到速率和发射功率间的最佳平衡。

另外，在降低和升高发射功率的过程中，“逐包功率控制”功能还使用了“可变步长”的技术。具体如下：当无线环境较好能够降低发射功率时，AP设备的发射功率以最小幅度的步长（0.5dBm）下降；当环境变差需要升高发射功率时，步长则是以先大渐小的过程升高（既不是瞬间的突变，也不是小幅度的渐变）。

三、“逐包功率控制”所带来的附加收益

逐包功率控制除了能节能减排以外，还有以下一些附加的收益：

1.提高信道重用度

在批量部署的应用场景下，通过动态调节发射功率，可使无线传输的成功率得到提高，并使多个无线设备之间的干扰减小。这样能使无线信道的复用程度得到提升，用户的可用带宽有了较大的提高，整个无线环境将变得更加“绿色”和“顺畅”。

最简单的密集部署情况如图1所示，在同一场所下部署两台AP，且都有客户端与之通信。当两个相邻的AP都以较大的发射功率发送报文时，两者的覆盖范围有重叠（如图1的两个“红圈”），它们之间存在相互干扰。依据无线信道的CSMA/CA访问原则，在这两个AP构成的ESS内的4个无线设备两两之间是不能同时通信的。引入“逐包功率控制”技术后，两个AP的覆盖范围都智能地减小了，两者的覆盖范围不再重叠（如图1的两个“绿圈”），这时，各 AP内部是能够同时通信的，即用户的可用带宽提高了一倍。在这种情况下，当有一个客户端向外移动时，只是与之相连的AP的发射功率会增加，增大覆盖范围；另一个AP的覆盖范围不变（如图 1的一个“红圈”和一个“绿圈”）。这时两个AP的覆盖范围仍不重叠，仍能为客户提供最大的可用带宽。

图1

2.延长产品寿命和降低辐射

减小产品能耗也能使产品自身的运行环境温度和器件的损耗降低，从而延长了产品的使用寿命，节省了用户的长期投入。

众所周之，电磁波是一种能量。当电磁辐射限制在一定范围内对人体是无害的。但由于心理作用仍希望通过 “逐包功率控制”来动态地调节AP设备的发射功率，在无线环境较好时能够把发射功率降低，以进一步降低对人体的辐射。

四、结束语

随着云计算、无线应用APP的大量涌现，大学校园内的手持终端数量也呈指数上涨，大量的学生拥有不止一件移动WIFI终端，并通过这些终端上网，获取信息、下载文件。随着这一爆发性增长的需求，大规模的校园无线网建设也正如火如荼地开展起来，目前全国大多数校园网络建设的项目都是与无线相关的，而如何更好地利用资源节省能耗开资，为用户提供更加“低碳”、优质的产品和服务，成为每个校园管理者必须考虑的问题。“逐包功率控制”就是一种应用在WLAN环境下的环保新技术。

图2 配合H3C智能天线阵列效果更佳

目前H3C全系列在售的AP都支持逐包功率控制。它能根据当前的无线环境和各个客户端的信号强度来动态调整AP设备对该客户端的发射功率。在无线环境较好时，逐步降低无线设备的发射功率和覆盖范围，同时配合H3C智能天线阵列（如图2）不仅保证了信号的覆盖，同时还达到节能减排和优化网络应用的效果。当然，该技术在实际应用中还体现出了“延长产品寿命、降低辐射”等优点，值得大力推广。