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中圖分類號:TP317 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)17-0059-01
前言
隨著城市化的發(fā)展對環(huán)境的影響問題,節(jié)能減排已經(jīng)成為我國的重要基本國策,在城市建設(shè)中,通信運營商也在積極的開展節(jié)能減排工作,以減少對環(huán)境的影響,節(jié)約能源和成本。隨著近期移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、基站節(jié)能新技術(shù)的推廣應(yīng)用,為進一步提高新建基站整體能效水平,實現(xiàn)通信運營商整體節(jié)能目標(biāo),需要推廣基站節(jié)能的新技術(shù)。
基站節(jié)能是一個系統(tǒng)工程,需對其各個組成部分進行綜合考慮?;竟?jié)能技術(shù)主要分為無線、電源、空調(diào)環(huán)境、建筑和結(jié)構(gòu)等專業(yè)內(nèi)容。
1 無線節(jié)能技術(shù)
目前移動的無線網(wǎng)絡(luò)制式主要有以下幾種:TD-LTE、TD-SCDMA和GSM,以下是這幾種網(wǎng)絡(luò)采用的節(jié)能手段。
1.1 TD-LTE基站智能節(jié)電
隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè),LTE智能節(jié)電技術(shù)得到快速發(fā)展。目前較為成熟的TD-LTE節(jié)能技術(shù)包括以下幾種。
(1)符號關(guān)斷,是eNodeB根據(jù)業(yè)務(wù)量的變化,適時啟動符號級別的功放關(guān)閉功能,在沒有業(yè)務(wù)的符號時段內(nèi)關(guān)閉功放,降低基站能耗。根據(jù)實驗室理論測試,在較低業(yè)務(wù)負荷(30%以下)時,采用該技術(shù)可節(jié)約能耗3-5%左右。
(2)MIMO通道關(guān)斷,是指eNodeB根據(jù)業(yè)務(wù)量的變化,當(dāng)用戶數(shù)及無線資源利用率下降至設(shè)定的條件時,關(guān)斷部分射頻通道,在業(yè)務(wù)負荷上升時適時開啟通道。對8通道設(shè)備而言,關(guān)閉4路通道,可節(jié)約能耗35-40%左右。
(3)小基站關(guān)斷/開啟,是指在宏基站覆蓋范圍內(nèi)部署熱點小基站場景下,當(dāng)區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)量降低到一定閾值時,宏基站可以承載全部業(yè)務(wù)量,此時關(guān)閉小基站;當(dāng)區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)量上升到一定閾值時,則適時打開小基站。打開此功能可降低小基站功耗30%左右。
1.2 TD-SCDMA基站智能節(jié)電
TD-SCDMA基站設(shè)備智能節(jié)電技術(shù)主要包括BBU基帶板卡關(guān)斷和RRU基于時隙的PA關(guān)斷。
(1)BBU基帶板卡關(guān)斷,該功能是在業(yè)務(wù)負荷較低時,通過集中分配或?qū)崟r遷移零散的業(yè)務(wù)至一塊或少數(shù)幾塊基帶板卡的處理資源上,在話務(wù)負荷低于一定的安全門限下,關(guān)斷或休眠空閑的處理板卡。當(dāng)業(yè)務(wù)量上升時,在正常工作的處理板卡仍存在部分處理資源空閑時,提前打開之前被關(guān)斷的處理板卡,以避免處理資源不夠?qū)е碌脑拕?wù)擁塞。
(2)RRU基于時隙的PA關(guān)斷,該功能是利用TDD系統(tǒng)的時隙轉(zhuǎn)換開關(guān),在檢測到某個下行時隙空閑時,實時關(guān)閉下行工作時隙,實現(xiàn)節(jié)省發(fā)射功率,節(jié)約功耗。此外為進一步提升節(jié)電效果,可以通過時隙優(yōu)先策略集中分配或遷移零散時隙業(yè)務(wù)至一個或少數(shù)幾個時隙上,以關(guān)閉更多空閑時隙。
1.3 GSM基站智能節(jié)電
GSM基站智能節(jié)電技術(shù)是通過采用硬件或軟件控制的動態(tài)功率控制技術(shù),實時評估基站小區(qū)載頻上的話務(wù)量水平,對空閑資源進行關(guān)斷或調(diào)整,實現(xiàn)動態(tài)節(jié)電的目的。
(1)GSM雙密度載波基站智能節(jié)電技術(shù),主要包括基于負荷的時隙級PA關(guān)斷和基于負荷的TRX/PA關(guān)斷。
(2)GSM多載波基站智能節(jié)電技術(shù),主要包括基于負荷的智能調(diào)壓和基于負荷的射頻通道關(guān)斷。前者同時適合于單通道和雙通道射頻模塊,后者僅適合于雙通道射頻模塊。僅開啟智能調(diào)壓節(jié)電功能時,基站節(jié)電率約10%;同時開啟智能調(diào)壓和射頻通道關(guān)斷功能時,基站節(jié)電率約20%,但具體效果與業(yè)務(wù)負荷有直接關(guān)系,業(yè)務(wù)負荷越低、節(jié)電效果越明顯。
2 電源節(jié)能技術(shù)
目前,移動通信基站電源節(jié)能措施主要包括:模塊休眠技術(shù)、高效整流模塊、鐵鋰電池、高溫電池、氫燃料電池、太陽能風(fēng)能基站等節(jié)能技術(shù)。
2.1 開關(guān)電源休眠技術(shù)
開關(guān)電源整流模塊休眠技術(shù)是根據(jù)負載電流大小,與系統(tǒng)的實配模塊數(shù)量和容量相比較,通過智能“軟開關(guān)”技術(shù),來自動調(diào)整工作整流模塊的數(shù)量,使部分模塊處于休眠狀態(tài),把整流模塊調(diào)整到最佳負載率下工作,從而降低系統(tǒng)的帶載損耗和空載損耗,實現(xiàn)節(jié)能降耗。
2.2 蓄電池節(jié)能技術(shù)
基站蓄電池技術(shù)主要包括新型電池技術(shù)和蓄電池組恒溫箱。其中新型電池技術(shù)的應(yīng)用是指通過采用新型蓄電池,使基站環(huán)境溫度在滿足主設(shè)備要求的條件下可從28℃提高到30℃或35℃,從而減少或部分取消站點空調(diào)等溫控設(shè)備的配置,降低基站能耗。目前已試點的新型電池技術(shù)主要有磷酸鐵鋰電池和高溫鉛酸電池等。
2.3 可再生能源
可再生能源是指消耗后可得到恢復(fù)補充,不產(chǎn)生或極少產(chǎn)生污染物的能源,如太陽能、風(fēng)能、生物能、水能、氫能等。太陽能、風(fēng)能、水能類可再生能源受自然條件的影響較大,需要有較豐富的太陽能、風(fēng)力、水能資源,初期建設(shè)成本高,但具有低排放與可循環(huán)利用等方面的優(yōu)勢,是市電供電方式的有益補充。氫燃料電池受燃料供應(yīng)的影響較大,但其溫度適應(yīng)性強、低噪音、無污染的特性,使其成為基站后備電源的一種良好選擇,也是國家科技部提倡和推廣的一種環(huán)保產(chǎn)品。
2.4 電能采集
電能采集是實現(xiàn)耗電數(shù)據(jù)的自動采集、異常用電監(jiān)控、規(guī)范電費校驗、加強電費財務(wù)報賬管理的有效手段,能夠?qū)崿F(xiàn)進一步挖掘節(jié)能降耗潛力,節(jié)省運營成本。
2.5 直供電
直供電是指通過電力部門直接接入的,價格同市場價格的市電引入方式;轉(zhuǎn)供電是指從業(yè)主或其他非供電企業(yè)配電系統(tǒng)接入的市電引入方式。新建基站應(yīng)優(yōu)先考慮采用直供電方式進行外市電接入。
3 空調(diào)環(huán)境節(jié)能技術(shù)
3.1 智能通風(fēng)
智能通風(fēng)類設(shè)備適用于室外空氣潔凈度較好的有機房基站,是一種向通信基站提供空氣過濾、循環(huán)、運行控制的設(shè)備,自身不帶制冷元件,通過引入外部冷空氣,排出內(nèi)部熱空氣為基站降溫,減少空調(diào)壓縮機的開啟時間,實現(xiàn)節(jié)能的目的,降低能耗延長壓縮機系統(tǒng)的使用壽命。智能通風(fēng)類設(shè)備可獨立使用,也可與基站空調(diào)配合使用。根據(jù)各地氣候條件與基站自身條件的不同,采用智能通風(fēng)類節(jié)能措施后,空調(diào)全年平均節(jié)電率約20%。
3.2 熱管換熱
熱管換熱機組適用于需要空調(diào)制冷且全年室內(nèi)外溫差>5℃累計時間較長地區(qū)的有機房基站。熱管換熱機組自身不帶制冷元件,利用室內(nèi)外溫差和機組內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)相變?yōu)榛窘禍?,減少空調(diào)壓縮機的開啟時間,實現(xiàn)節(jié)能的目的,降低能耗延長壓縮機系統(tǒng)的使用壽命。該設(shè)備工作時,室內(nèi)外空氣隔絕,不影響基站內(nèi)的潔凈度。熱管換熱機組可獨立使用,也可與基站空調(diào)配合使用。根據(jù)各地氣候條件與基站自身條件的不同,采用熱管換熱機組后,空調(diào)全年平均節(jié)電率約10%。
3.3 熱交換器
熱交換器適用于無機房基站使用,該設(shè)備集成在室外機柜柜門上,工作時機柜內(nèi)外空氣隔絕,通過空氣循環(huán)與換熱芯體為室外機柜降溫,不帶制冷元件且可集成加熱設(shè)備,當(dāng)機柜內(nèi)部空氣溫度高于機柜外部環(huán)境空氣溫度時,熱交換器可以為機柜散熱,當(dāng)機柜內(nèi)部空氣溫度低于0℃時能啟動加熱器給柜內(nèi)設(shè)備加熱。熱交換器的風(fēng)機具有調(diào)速功能,可根據(jù)負荷變化調(diào)機轉(zhuǎn)速。
4 總結(jié)
電能在通信企業(yè)能源消耗中占有絕對比重,節(jié)能在電信行業(yè)勢在必行。在國內(nèi)電信市場日益飽和、殺手級業(yè)務(wù)缺失的壓力下,降低能耗節(jié)約開支實乃擺脫困境、提升利潤的有效途徑。移動通信基站節(jié)能是一項長期、復(fù)雜的系統(tǒng)工程,貫穿于規(guī)劃建設(shè)、日常維護、技術(shù)改造等各環(huán)節(jié),必須處理好網(wǎng)絡(luò)安全與節(jié)能效果、投入成本與節(jié)能回報率等多方面的關(guān)系。盲目增加節(jié)能產(chǎn)品未必能達到理想的節(jié)能效果。移動運營企業(yè)應(yīng)深入了解整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實際運行狀況和能耗構(gòu)成,對不同條件下設(shè)備運行數(shù)據(jù)實行有效跟蹤分析,摸索行之有效、成本效益俱佳的解決方案。
參考文獻
關(guān)鍵詞 綠色節(jié)能基站 SDR軟基站技術(shù) 分布式基站 高效率功放
以全球移動通信系統(tǒng)(GSM)為代表的2G網(wǎng)絡(luò),而且有以通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)為代表的3G網(wǎng)絡(luò),而長期演進(LTE)技術(shù)也已經(jīng)開始逐步商用。每一代技術(shù)都有其自身的一整套通信設(shè)備,包括從基站到核心網(wǎng)等一系列的網(wǎng)元。每一代新技術(shù)的引入都疊加了一套新的設(shè)備,這是傳統(tǒng)上普遍采用多網(wǎng)共存建網(wǎng)方式造成的。顯然,對于這種建網(wǎng)方式,隨著多代技術(shù)的不斷采用,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備及配套設(shè)備規(guī)模將不斷增加,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)能耗相應(yīng)大幅增長。
據(jù)統(tǒng)計,無線通信系統(tǒng)中,約80%的能耗來自基站系統(tǒng)。如何在保證用戶業(yè)務(wù)以及基站覆蓋和演進能力的前提下,實現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能降耗是綠色基站實現(xiàn)的關(guān)鍵。本文將對綠色基站的構(gòu)架和實現(xiàn)技術(shù)進行探討,尋求基站節(jié)能降耗的有效途徑。
1 SDR軟基站技術(shù)
軟件無線電(SDR)軟基站是基于SDR技術(shù)設(shè)計和開發(fā)的基站。SDR技術(shù)采用了開放的模塊化結(jié)構(gòu),基帶處理功能可以通過不同的軟件模塊來實現(xiàn),軟件可以隨著器件和技術(shù)的發(fā)展不斷更新或擴展。當(dāng)前,軟件無線電主要通過現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、數(shù)字信號處理器(DSP)、通用處理器(GPP)實現(xiàn)。與傳統(tǒng)的基于FPGA以及DSP的SDR相比,基于高性能GPP的SDR系統(tǒng)可以降低通信系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試的復(fù)雜度,具有更好的靈活性和可擴展性?;诟咝阅蹽PP的SDR系統(tǒng)能極大地節(jié)省系統(tǒng)的硬件成本和人力成本。
軟基站與傳統(tǒng)基站最大的不同之處在于其射頻單元(RU)具備軟件可編程和重定義的能力,進而實現(xiàn)了智能化的頻譜分配和對多標(biāo)準的支持。SDR軟基站解決方案使得運營商可以將多種頻段下的多種制式網(wǎng)絡(luò)融合成為一張網(wǎng)絡(luò),簡化了網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu),極大地減少系統(tǒng)網(wǎng)元與配套設(shè)施,從而能大幅降低站點能耗。
以亞太地區(qū)某領(lǐng)先運營商的2G/3G替換項目為例。該運營商原有網(wǎng)絡(luò)的單個典型站點,使用了3個傳統(tǒng)機柜來組成GSM900+GSM1800+UMTS2100網(wǎng)絡(luò),功耗為4 280 W。采用SDR基站進行單站容量替換(同時增加了UMTS900的覆蓋)后,單站典型功耗降低了57%。這里僅僅比較了單站功耗.由此可見,SDR基站在節(jié)能降耗上效果明顯。
2 分布式基站技術(shù)
SDR軟基站模塊化設(shè)計理念,使得基站形態(tài)得以不斷革新?;鶐幚韱卧?射頻拉遠單元(BBU+RRU)分布式基站使得網(wǎng)絡(luò)部署更加靈活。分布式基站將SDR基站的基帶單元和射頻單元獨立開來,彼此之間用光纖相連射頻單元可以直接安裝在樓頂或鐵塔上面,通過幾米的跳線和天線直接相連,減少了傳統(tǒng)長達幾十米的饋線投資和損耗,降低了功放輸出功率要求,節(jié)省了設(shè)備能耗。另外,隨著功耗的減小,射頻單元可以采用自然散熱技術(shù),不需要空調(diào)甚至風(fēng)扇配置,大幅降低了配套功耗,也降低了設(shè)備噪聲。
基帶處理單元可以靈活地插入原有傳統(tǒng)電源或傳輸機架中,或者直接安裝在墻上與支架上,從而將空間占用減少到最低程度,可減少征地、機房建設(shè)以及空調(diào)配套等費用。
3 高效率功放技術(shù)
在基站整體功耗中,射頻部分的功耗占據(jù)了最大部分,而功放又是射頻中功耗最大的部分,約占射頻部分總體功耗的80%。此外,基站耗電量的降低可以減少設(shè)備發(fā)熱量,相應(yīng)空調(diào)的耗電量也會相應(yīng)減少。因此,提高功放效率是降低基站主設(shè)備功耗的有效手段。
高效率功放的設(shè)計主要從功放電路應(yīng)用、器件選型和工藝突破等幾方面來開展。功放種類從傳統(tǒng)昂貴的線性前饋功放,經(jīng)過AB類高功放,發(fā)展到了與數(shù)字預(yù)失真(DPD)技術(shù)配合的Doherty功放。功放芯片從橫向擴散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)慢慢向氮化鎵(GaN)、高壓異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HVHBT)等新器件發(fā)展。整個功放的效率從不到10%提升到現(xiàn)在的45%,并朝50%以上努力。目前,DPD+Doherty功放技術(shù)是整個無線通信基站系統(tǒng)的主流應(yīng)用。
DPD可使信號預(yù)失真,它將一個預(yù)失真元件與功放元件級聯(lián),由于預(yù)失真元件實現(xiàn)的非線性失真與放大器展示的非線性失真數(shù)量相當(dāng)?shù)饔孟喾?,因此能夠?qū)崿F(xiàn)高度線性的功放輸出。
Doherty 功放技術(shù)包括載波放大器C(Carrier)和峰值放大器P(Peak)兩部分。載波放大器在接近飽和的狀態(tài)時工作,以獲得較高的效率,大部分信號通過該放大器放大;峰值放大器只在峰值到來時才工作,大部分時間不消耗功率。它們的合成輸入輸出特性的線性區(qū)比單個放大器的線性區(qū)有較大擴展,從而保證信號落在線性區(qū)的前提下獲得較高的效率。
持續(xù)提升功放效率的需求驅(qū)動功放技術(shù)不斷發(fā)展,目前新的功放技術(shù)還有包絡(luò)跟蹤(ET)功放技術(shù)、數(shù)字開關(guān)功放技術(shù)等。
綜上所述,基于SDR的系統(tǒng)架構(gòu)和分布式產(chǎn)品形態(tài)改變了傳統(tǒng)的多頻段多技術(shù)制式網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式,極大地降低了網(wǎng)絡(luò)能耗,并促進了新型能源的應(yīng)用基于SDR平臺的BBU+RRU新一代基站已經(jīng)在全球大規(guī)模部署。其突出的綠色節(jié)能特性在全球應(yīng)用中得到客戶的信賴。。功放技術(shù)進步及智能節(jié)電技術(shù)的運用進一步提升了資源利用率,減少了排放。無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能降耗,需要多種節(jié)能手段和技術(shù)的綜合應(yīng)用,但基站自身的技術(shù)進步與創(chuàng)新是綠色基站解決方案的根本。
參 考 文 獻
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[2] 賈春明,費曉菲. SDR軟基站拓展3G網(wǎng)絡(luò)新平臺. 世界電信,2008(12)
[3] 牟永建. 中興通訊的分布式軟基站解決方案. 郵電設(shè)計技術(shù),2008(4)
[4] 肖俊,李江,譚雙江. 基站節(jié)能減排技術(shù)淺析. 郵電設(shè)計技術(shù),2010(6)
[5] 劉星,蔡文洲. 節(jié)能基站構(gòu)建生態(tài)型TD網(wǎng)絡(luò). 移動通信,2009(12)
D network base station implementing technology of green energy
Guo Hongyan
(TEDA Polytechnic,Tianjin 300457,China)
關(guān)鍵詞:無線基站;機房;節(jié)能減排;技術(shù)
中圖分類號: TN92 文獻標(biāo)識碼: A 文章編號: 1673-1069(2016)31-153-2
0 引言
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,通信行業(yè)逐漸成了國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。通信行業(yè)的興起給人們的生活帶來了翻天覆地的變化,為人們提供了一種方便、快捷的溝通交流方式。但是,伴隨人們環(huán)保意識的增強,很多人開始關(guān)注通信行業(yè)對能源的消耗和環(huán)境的污染,尤其是無線基站機房中有大量耗能設(shè)備。因此,對于無線基站實施節(jié)能減排技術(shù)勢在必行,不僅能夠有效降低能耗,節(jié)約資源,而且有助于提高通信企業(yè)的經(jīng)濟效益。
1 無線基站機房能耗分析
如圖1所示,為無線基站機房能耗分布圖。由圖可知,在無線基站內(nèi)部主要能耗由基站主設(shè)備(通信設(shè)備)、空調(diào)系統(tǒng)及通信電源系統(tǒng)組成。其中基站主設(shè)備大約占基站總能耗的50%,空調(diào)系統(tǒng)能耗占總能耗的40%左右,而通信電源系統(tǒng)能耗占總能耗的5%―10%。從數(shù)據(jù)可以看出,在無線基站機房中主要能耗為基站主設(shè)備和空調(diào)系統(tǒng)?;局髟O(shè)備用電主要在網(wǎng)設(shè)備數(shù)量及其功耗,同時業(yè)務(wù)信道載頻負荷的變化也會引起基站系統(tǒng)耗電很大的波動;為了保證基站機房內(nèi)適合各設(shè)備的運轉(zhuǎn),需要空調(diào)系統(tǒng)來維持,所以,空調(diào)系統(tǒng)是機房內(nèi)主要耗能設(shè)備;而通信電源系統(tǒng)在工作時產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)換的損耗、濾波的能量消耗,造成電能的損耗。由此我們可以分析得出,要想在無線基站機房內(nèi)應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù),就要從三個方面入手:主設(shè)備的節(jié)能減排、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排以及無線基站建筑的節(jié)能減排。
2 無線基站機房節(jié)能減排技術(shù)
2.1 主設(shè)備的節(jié)能減排
2.1.1 智能載頻關(guān)斷技術(shù)
在無線基站機房中,話務(wù)量與載頻之間存在直接的關(guān)系,當(dāng)話務(wù)量較大時,載頻必須處于正常狀態(tài),而如果話務(wù)量較少時,載頻依舊處于正常狀態(tài)就會造成資源的浪費。因此,我們可以采取智能載頻關(guān)斷技術(shù)對依據(jù)話務(wù)量的大小合理控制載頻狀態(tài),以此達到節(jié)能效果。具體而言就是,當(dāng)話務(wù)量較小時,智能軟件將分散的話務(wù)量集中,關(guān)閉空閑的載頻;當(dāng)話務(wù)量較大時,智能軟件可以自動將關(guān)閉的載頻激活,使其保持正常狀態(tài)運行。智能載頻關(guān)斷技術(shù)通常適用于人口流動頻繁且規(guī)模較大的區(qū)域,由于這種區(qū)域的話務(wù)量變化相對明顯,因此可以依據(jù)話務(wù)量的變化情況實施智能載頻關(guān)斷技術(shù)。
2.1.2 DTX(不連續(xù)發(fā)射)
有時,人們會在靜音狀態(tài)下使用通信設(shè)備通話,而語音信號在靜音狀態(tài)下依舊進行著信號的傳送,并且整體通話的一般時間被靜音所占據(jù),這種情況下,會對無線基站的通信設(shè)備造成一定的損耗。而DTX技術(shù),也叫不連續(xù)發(fā)射技術(shù)就是可以合理控制通信設(shè)備的語音信號傳送,當(dāng)通信設(shè)備處于靜音狀態(tài)時,采用DTX技術(shù)可以阻止語音信號的傳送,降低了無線基站通信設(shè)備的損耗,不僅如此,應(yīng)用DTX技術(shù)還可以有效降低信號干擾,從而提高通話質(zhì)量,可謂是一舉兩得。
2.2 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排
2.2.1 空調(diào)變溫度設(shè)定技術(shù)
空調(diào)的工作參數(shù)影響著能源的消耗量。而在傳統(tǒng)的通信行業(yè)中,無線基站機房內(nèi)的空調(diào)一直保持固定的工作參數(shù),對資源造成極大的浪費。因此,要想實現(xiàn)節(jié)約能耗的目的,就應(yīng)該合理利用空調(diào)變溫設(shè)定技術(shù)根據(jù)具體情況對空調(diào)工作參數(shù)做出調(diào)整,不僅要適應(yīng)基站環(huán)境溫度,而且也要保證基站內(nèi)設(shè)備的正常工作,同時讓每一臺空調(diào)都實現(xiàn)最大化的運行效率??照{(diào)變溫度設(shè)定技術(shù)對于無線基站機房的工作具有重要意義,而且適用度也比較高,在保證了基站內(nèi)工作溫度的前提下,還能實現(xiàn)節(jié)能減排的良好效果。
2.2.2 空調(diào)變頻改造技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,變頻空調(diào)受到越來越多人的青睞。雖然它的價位相比傳統(tǒng)空調(diào)略高,但是因為其采用了變頻控制系統(tǒng)實現(xiàn)了節(jié)約能耗的目的,所以,綜合分析,變頻空調(diào)在節(jié)能減排方面具有很大優(yōu)勢。無線基站機房的空調(diào)要想節(jié)約能耗,也可以采用變頻改造技術(shù),通過對空調(diào)壓縮機改裝變頻控制器,從而調(diào)節(jié)壓縮機運轉(zhuǎn)速度,實現(xiàn)合理使用能源的目的。同時,對空調(diào)應(yīng)用變頻改造技術(shù)還能減少噪音,延長空調(diào)使用壽命。
2.2.3 新風(fēng)能技術(shù)
新風(fēng)能技術(shù)的工作原理是將室外的自然冷風(fēng)與無線基站內(nèi)的熱風(fēng)進行交換,交換過程需要一個新風(fēng)節(jié)能裝置起到相互促進的作用。新風(fēng)能技術(shù)的優(yōu)點就在于可以充分利用室外冷風(fēng)來實現(xiàn)降低無線基站內(nèi)溫度的目的,從而達到節(jié)能減排的效果。由此可見,如果應(yīng)用新風(fēng)能技術(shù)對無線基站外的環(huán)境要求較高,因此,新風(fēng)能技術(shù)適合于室外環(huán)境良好的地區(qū)。
2.3 無線基站建筑的節(jié)能減排
2.3.1 優(yōu)化保溫層的設(shè)置
無線基站通過設(shè)置保溫層可以減少能源的流失,從而實現(xiàn)資源的最大化利用,起到節(jié)能環(huán)保的效果。通常而言,對無線基站設(shè)置保溫層時要考慮到地域的差異,主要是南方、北方之分。而建筑保溫層設(shè)置的水平高低決定了溫度傳導(dǎo)速度的快慢,要想使溫度傳導(dǎo)速度降低,就要提高保溫層的設(shè)置水平。因此,在我國北方地區(qū),為了減少熱量的流失應(yīng)該采取措施優(yōu)化保溫層;而在南方,夏季溫度較高需要設(shè)置保溫層隔熱,在冬季可以通過拆卸保溫層實現(xiàn)有效散熱。
2.3.2 隔熱節(jié)能
設(shè)置隔熱設(shè)施也是實現(xiàn)無線基站建筑節(jié)能的有效措施。其原理是通過隔熱設(shè)施可以減少太陽輻射,也就是基站外的熱量要想進入基站內(nèi)就受到阻隔,從而降低了熱量的傳遞,減弱空調(diào)的負荷,最終實現(xiàn)節(jié)能減排。在我國北方夏季溫度較高,隔熱設(shè)施可以有效減少基站外熱量傳遞到基站內(nèi);而南方與北方相比一年四季溫度都較高,因此設(shè)置隔熱設(shè)施是非常必要的。
總而言之,要想使通信行業(yè)得到長足發(fā)展,積極落實國家節(jié)能環(huán)保的政策是至關(guān)重要的,要想降低無線基站機房能源消耗可以從主要設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)以及基站建筑節(jié)能三方面入手。面對當(dāng)前我國發(fā)展趨勢,在無線基站內(nèi)引入節(jié)能減排技術(shù)能夠有效降低能源消耗量,達到節(jié)能環(huán)保的目的,不僅有利于通信行業(yè)的發(fā)展,而且能夠進一步促進我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。
參 考 文 獻
[1] 林玉龍.無線基站節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用[J].廣東通信技術(shù),2011,04:28-30.
節(jié)能減排是中國政府為推動國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展而采取的一項重大舉措,同時環(huán)保也是全球性的熱門話題。國內(nèi)移動運營商積極響應(yīng)政府號召,順應(yīng)國際發(fā)展趨勢,及時推出“綠色行動”計劃。
由于通信網(wǎng)絡(luò)在其建設(shè)過程中也會消耗土地、電力等大量資源,因此通信產(chǎn)業(yè)節(jié)能,將可以從需求方面減少能耗。移動通信行業(yè)的節(jié)能減排,應(yīng)該基于單位產(chǎn)品的指標(biāo)來衡量其能耗、效率等,所以對于節(jié)能減排工作指標(biāo),可以從單位產(chǎn)品的功耗、產(chǎn)品的集成度、產(chǎn)品的適用性、產(chǎn)品的平滑演進能力等幾個方面來滿足RoHS標(biāo)準的衡量。
近日,中國移動與包括上海貝爾阿爾卡特在內(nèi)主要設(shè)備供應(yīng)商正式簽署“綠色行動計劃”戰(zhàn)略合作協(xié)議,由此全面啟動了以節(jié)能減排工作為核心的綠色行動計劃。針對運營商的新需求,上海貝爾阿爾卡特建立專門的工作組,創(chuàng)建以節(jié)能減排為核心的新型合作模式,并積極探索實現(xiàn)通信產(chǎn)品節(jié)能減排的路子,推出了創(chuàng)新的GSM無線解決方案,包括新的無線基站,TwinTRX雙載頻,MCPA多載頻等,可以幫助運營商大幅降低產(chǎn)品的功耗,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)能減排,低成本高績效地實現(xiàn)GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展。
無線產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展
阿爾卡特朗訊憑借領(lǐng)先的技術(shù)和精心的設(shè)計,使得無線產(chǎn)品擁有優(yōu)越的品質(zhì),良好的設(shè)備兼容性和平滑的演進能力,例如:BSC采用新的技術(shù),集成度大大提高,單機柜容量,滿配置達到2000TRX,并支持未來IP傳輸;基站兼容性好,無線模塊完全通用,TwinTRX和后續(xù)的MCPA多載頻模塊都可以兼容于現(xiàn)網(wǎng)的基站設(shè)備,最大限度地節(jié)省了運營商的投資和運營維護成本。
阿爾卡特朗訊GSM基站單機柜可以支持GSM900和DSC1800雙頻基站,當(dāng)采用TwinTRX模塊后,標(biāo)準單機柜最大可以支持24TRX,適應(yīng)特殊場景網(wǎng)絡(luò)擴容的需求。TwinTRX真正做到完全兼容以前的機架,支持普通單載頻和雙載頻混插配置,提高機柜利用率,保護了運營商的投資。TwinTRX的功耗更低,該模塊采用最新的芯片技術(shù)以及創(chuàng)新的功放技術(shù),載頻功放的效率提高20%以上。同時,Twin載頻不但可以應(yīng)用于MBI/MBO/CBO這些新型基站,而且可以應(yīng)用于G3/G4這些老型號基站,支持與原有載頻混插,支持跨扇區(qū)配置,擴容靈活、工程實施簡單方便,節(jié)省投資運維成本。
所有的宏蜂窩基站都只有三種主要模塊,這三種模塊在室內(nèi)及室外基站中完全通用,基站模塊種類最少,集成度最高,工程維護方便,減少了廢板廢料的污染和排放,而且新的模塊可以在現(xiàn)網(wǎng)中平滑引入,不需要對現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備進行替換,保護用戶的投資,真正實現(xiàn)了節(jié)能降耗。
阿爾卡特朗訊還將不斷加大GSM產(chǎn)品研究開發(fā),推出可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品,包括RRU射頻拉遠,新型基站SBO,支持MCPA多載頻模塊,一個物理模塊可以支持多個邏輯載波,是技術(shù)發(fā)展的趨勢,它可以有效提高功放效率和集成度,大大降低了整個設(shè)備的功耗,進一步滿足運營商節(jié)能降耗,綠色環(huán)保的要求。
基站節(jié)能四點體會
阿爾卡特朗訊持續(xù)創(chuàng)新,推出的無線基站采用多項先進技術(shù)和設(shè)計,即保證設(shè)備的高可靠性,又可實現(xiàn)節(jié)能降耗。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
第一,BTS基站采用熱交換器,自然散熱技術(shù),完全避免了散熱部件帶來的額外功耗,降低了對內(nèi)置風(fēng)扇,外部電源,空調(diào)等設(shè)備的要求,同時提高了設(shè)備穩(wěn)定性。
第二,BTS推出雙載頻模塊,增大基站容量,占地面積減少50%,功耗降低15%~30%,重量減少50%;基站采用最新的芯片技術(shù)以及創(chuàng)新的功放技術(shù),使得未來基站功放效率提高了30%-50%,實現(xiàn)單板同一性能下的最低功耗。TwinTRX雙載頻板支持與單載頻混插,提高機柜利用率;
第三,BTS采用低功耗的設(shè)計,基站的散熱大大降低,因此GSM基站對散熱風(fēng)扇的要求就大大降低,也就降低了用風(fēng)扇散熱產(chǎn)生的噪音污染,并進一步節(jié)省機房空調(diào)的功耗和消除噪音污染。
第四,BTS智能載頻關(guān)斷功能和功放關(guān)斷功能結(jié)合載頻不連續(xù)發(fā)射、優(yōu)先分配BCCH載頻和功率控制功能,可以進一步降低載頻功耗。
提高基站穩(wěn)定性和適應(yīng)性
阿爾卡特朗訊的基站性能穩(wěn)定高,環(huán)境適應(yīng)性強:室內(nèi)型MBI基站可以支持-5℃~+45℃的環(huán)境溫度,適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)機房空調(diào)溫度,基站都可以適應(yīng),從而降低基站的綜合功耗;室外型MBO基站可以支持-45℃~+55℃的環(huán)境溫度,可以滿足特殊場景的部署需求。
除了無線產(chǎn)品穩(wěn)定性,基站的無線性能參數(shù)也高:接收機靈敏度高達-116dBm,可選的60w高功率載頻,支持四路接收分集和發(fā)射分集,提高覆蓋范圍達20%到40%,幫助運營商利用最少的基站獲得最大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
特別值得一題的是:2006年6月底,數(shù)十套CBO室外站在施工難度最高,環(huán)境最惡劣的青藏鐵路沿線得到了現(xiàn)網(wǎng)考驗,整個基站系統(tǒng)經(jīng)受了海拔4600米到5300米高寒地帶,高原環(huán)境的驗證,設(shè)備供電采用太陽能,傳輸都是采用衛(wèi)星和微波傳輸方式,CBO與太陽能供電及衛(wèi)星傳輸?shù)扰涮自O(shè)備配合良好,證明了Evolium無線基站產(chǎn)品的高性能,可以低成本高績效地滿足地區(qū)覆蓋的要求。針對地廣人稀,地形起伏多變的廣域網(wǎng)覆蓋環(huán)境,還使用60W高功率基站,有效幫助移動運營商改善無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量,降低運營成本。
未來的3G時代,移動基站的設(shè)計與建設(shè)將呈現(xiàn)一些新特點、新需求。作為全球領(lǐng)先的全球通信/IT行業(yè)網(wǎng)絡(luò)能源產(chǎn)品及解決方案的供應(yīng)商,艾默生網(wǎng)絡(luò)能源對3G宏基站、分布式基站及室內(nèi)覆蓋等應(yīng)用模式進行了深入分析和研究,并提出相應(yīng)的供電解決方案。
宏基站模式
宏基站是目前應(yīng)用數(shù)量最多、使用范圍最廣的基站類型之一,3G時代仍將得到廣泛應(yīng)用,并主要以室內(nèi)型宏基站及室外型宏基站兩種模式出現(xiàn)。
室內(nèi)型宏基站供電方案:典型的室內(nèi)型宏基站由獨立的機房及內(nèi)部安置的各類設(shè)備構(gòu)成。在3G網(wǎng)絡(luò)中,宏基站繼續(xù)沿用上述建站形制的同時,共站等一系列新的應(yīng)用模式亦不斷出現(xiàn)。對于已有電源擴容能力不足的站點,通過新增電源的方式進行共站改造,僅需根據(jù)新增NodeB設(shè)備的實際情況配置合適的電源系統(tǒng)及蓄電池組即可。室外型宏基站供電方案:室外型宏基站主要由戶外3G設(shè)備及戶外通信電源構(gòu)成。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源的解決方案集選址靈活、安裝便捷、成本低廉、穩(wěn)定可靠等多種優(yōu)點于一體,不僅能滿足通信設(shè)備供電的基本要求,還具有容量大、可靠性高、節(jié)能等優(yōu)良性能。
分布式基站
艾默生網(wǎng)絡(luò)能源針對分布式基站的應(yīng)用特點,以RRU供電模式為切入點,提出了RRU直流遠供、RRU交流遠供及RRU獨立供電等三種方案。
RRU直流遠距離供電方案:分為室內(nèi)方案和室外方案兩種。當(dāng)基站具有獨立的機房時,采用室內(nèi)組合式通信電源為BBU及遠端RRU供電的模式。當(dāng)基站無獨立機房時,則使用戶外建站的方案。該方案使用戶外電源系統(tǒng)作為通信設(shè)備的動力平臺。
RRU交流遠距離供電方案:當(dāng)基站具有獨立機房時,通信電源為BBU提供-48V直流供電。同時,通信電源內(nèi)置逆變器,將-48V直流電逆變?yōu)?20V交流電后,為遠端分布安裝的RRU單元交流供電;當(dāng)基站沒有獨立機房時,可使用戶外建站的方案。EPC戶外電源用戶空間中內(nèi)置BBU及逆變器。BBU采用直流供電,而遠端RRU單元則使用由逆變器提供的220V交流供電。RRU獨立供電方案:根據(jù)RRU自身供電制式、容量及使用場景的不同,就近采用以EPC戶外電源系統(tǒng)為動力平臺的直流供電方案,或者以室內(nèi)一體化交流電源/室外UPS為動力平臺的交流供電方案。在該方案中,由于為每一臺RRU都配置了獨立的供電平臺,站點建設(shè)和運營總成本會因此上升,故該方案更適合應(yīng)用于某基站個別RRU單元需要獨立供電方案的場景中。
室內(nèi)覆蓋應(yīng)用及其供電方案
3G業(yè)務(wù)超過70%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi),室內(nèi)覆蓋將占有極為重要的地位。以多個RRU單元采用同一電源供電或是獨立供電為劃分依據(jù),室內(nèi)分布式基站可劃分為集中供電及分散供電方案。
RRU集中供電方案:可以在布線機房內(nèi)安裝小容量直流通信電源為BBU就近供電。當(dāng)基站采用直流型RRU時,該通信電源可同時為遠端RRU單元提供遠距離直流集中供電。RRU分散供電方案:單獨的RRU通過配置獨立的-48V通信電源或UPS實現(xiàn)交流或直流獨立供電,兩種方式均具有不間斷供電的功能。而某些場所也可以采用RRU直接引入樓宇220V交流市電的方案。