【51CTO.com 綜合報道】節能降耗一直是IT業界追求的目標。本文介紹的是在WLAN AP產品上使用的 “逐包功率控制”方法，以用來實現節能減排的目標及其他收益。

一、 "無線報文傳輸"簡析

在WLAN等無線射頻系統中，各種信息和報文是以電磁波的形式在空中傳播的。無線信號從發射端發射出后，無線信號在空中傳播過程中將發生能量衰減，距離越遠，衰減越嚴重，并且在傳播過程中還會經常受到干擾。如果發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系統支持無線報文的重傳機制。如果發射端沒有收到接收端的確認幀，發射端將重發上一個報文，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，并不是說發送報文時的能量越大越好。這是因為：

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，同樣不能正確的解析報文；

無線環境的特點是共享式的，也就是說，無線環境中的所有用戶都使用同一個無線媒介。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的前提下動態調節AP設備對各個用戶的發射功率，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據，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射功率。但如果因無線環境變差或發射功率過低而產生丟包或降速的現象，AP將提升其發射功率。這樣，隨著無線環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射功率間的最佳平衡。"逐包功率控制"功能的處理流程圖簡述如圖1所示。

另外，在降低和升高發射功率的過程中，"逐包功率控制"功能還使用了"可變步長"的技術。具體的，當無線環境較好能夠降低發射功率時，AP設備的發射功率以最小幅度的步長（0.5dBm）下降；當環境變差需要升高發射功率時，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）。升高和降低發射功率值的變化示意圖如圖2所示。 

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三、 "逐包功率控制"所帶來的收益

節能降耗

在無線接入設備的實際應用場景中，在同一個區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約能耗效果呢？我們來計算一下。一般AP射頻口的最大發射功率是25dBm，這時整個射頻卡的功耗是4W。采用"逐包功率控制"功能后，在較理想的無線環境下，射頻口的發射功率會保持在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，每天就能節省1度電。現在的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每天就能節省1度電。

另據研究表明，設備的能耗的突然變化會消耗更多的能源。上述的"逐包功率控制"的"可變步長"特性就能很好的防止能耗的突變。當無線環境變好或變壞時，AP的發射功率是逐漸變化的，而不是瞬間跳變成最大或最小。這樣既能夠降耗和減小對設備的沖擊，還能夠很好的應對無線環境中的瞬時干擾。

提高信道重用度

在批量部署的應用場景下，通過動態調節發射功率，可使無線傳輸的成功率得到提高，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都以較大的發射功率發送報文時，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擾。依據無線信道的CSMA/CA訪問原則，在這兩個AP構成的ESS內的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。

部署更加簡便

以前在同一個場所下部署多臺AP時，是把AP設備先安裝好后再使用專業儀器測量多個地點的信號強度，然后由專業人員靠經驗來調整各個AP的發射功率，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，將使部署無線網絡更加省時省力。現在只需把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、動態的調節和控制對其它無線設備的發射功率和覆蓋范圍。這樣，將略去原來部署方法中的"多點測量"和"調節功率"階段，節省大量的人時投入。而且在實際運營時，整網能夠更快的響應無線環境的變化和持續優化多用戶的實際可用帶寬。#p#

延長產品壽命和降低輻射

減小產品能耗也能使產品自身的運行環境溫度和器件的損耗降低，從而延長了產品的使用壽命，節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對人體是無害的。但我們仍希望通過"逐包功率控制"來動態的調節AP設備的發射功率，在無線環境較好時能夠把發射功率降低，以進一步降低對人體的輻射。

四、結束語

自進入二十一世紀以來，節能環保和善待環境的意識已經深入人心。站在高科技頂端的IT業界更是想方設法的為用戶提供更加 "低碳"、優質的產品和服務。在各種具體的實現方法上，除了最常用的使用環保材料和節能器件等方法外，還應從產品的功能和運行過程等方面深入思考，持續優化。"逐包功率控制"就是一種應用在WLAN環境下的環保新技術。它能根據當前的無線環境和各個客戶端的信號強度來動態調整AP設備對該客戶端的發射功率。在無線環境較好時，逐步降低無線設備的發射功率和覆蓋范圍，從而達到節能減排和優化網絡應用的效果。當然，該技術在實際應用中還體現出了"部署更加簡便"和"延長產品壽命、降低輻射"等優點，值得大力推廣。