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        H3C逐包功率控制技術助力學校節(jié)能減排

        2014-05-28 13:41:18
        中國教育信息化·基礎教育 2014年2期
        關鍵詞:覆蓋范圍發(fā)射功率節(jié)省

        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。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構,如何在滿足需求的條件下,減少能源的消耗是大家最為關注的問題。H3C率先在全系列無線AP上應用了逐包功率控制技術,該技術是一項非常好的無線節(jié)能技術,給學校帶來了較大的收益。

        以學生宿舍區(qū)為例,在同一層樓層通常會部署多臺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,通信設備通常以“7 (天)×24(小時)”的方式不間斷地運行。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。再以H3C打造的目前全球最大的無線11n校園網(wǎng)浙江大學為例,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,直接為學校節(jié)省的費用可達幾十萬元。

        那么逐包功率控制到底是怎樣的技術,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,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,這將更長時間地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。其原因是:

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

        無線環(huán)境的特點是共享式的,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。特別是像學校學生公寓的組網(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。當你在向另一個人說話時,如果聲音過小,距離過遠,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。

        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。具體如下: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(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

        在批量部署的應用場景下,通過動態(tài)調節(jié)發(fā)射功率,可使無線傳輸?shù)某晒β实玫教岣?,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”技術后,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、結束語

        隨著云計算、無線應用APP的大量涌現(xiàn),大學校園內(nèi)的手持終端數(shù)量也呈指數(shù)上漲,大量的學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)建設也正如火如荼地開展起來,目前全國大多數(shù)校園網(wǎng)絡建設的項目都是與無線相關的,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)質的產(chǎn)品和服務,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應用在WLAN環(huán)境下的環(huán)保新技術。

        目前H3C全系列在售的AP都支持逐包功率控制。它能根據(jù)當前的無線環(huán)境和各個客戶端的信號強度來動態(tài)調整AP設備對該客戶端的發(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,同時還達到節(jié)能減排和優(yōu)化網(wǎng)絡應用的效果。當然,該技術在實際應用中還體現(xiàn)出了“延長產(chǎn)品壽命、降低輻射”等優(yōu)點,值得大力推廣。

        (戴 爽)endprint

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