基于通信基站节能减排的探究

基于通信基站节能减排的探究
发表时间：2016-03-29T15:56:20.750Z 来源：《基层建设》2015年21期供稿作者：苏晓明夏心安毛炳红
[导读] 江苏省邮电规划设计院有限责任公司近些年，随着通信基站建设数量的增加、通信网络规模的增大，通信网络设备能源需求日益增长。

江苏省邮电规划设计院有限责任公司江苏南京 210019
摘要：近些年，随着通信基站建设数量的增加、通信网络规模的增大，通信网络设备能源需求日益增长。

从网络的能耗结构分析，无线网络基站能耗占总能耗的78%以上，因此，基站节能减排的研究对于通信行业的节能减排有着重要的意义。

本文通过阐述通信基站高能耗问题，分析提出切实有效的节能减排的方案设计。

关键词：通信基站；节能减排；措施
1.通信基站的节能原则
在进行基站节能减排的改革前，要确立应遵循的技术原则。

1.1可靠性
要保证通信基站的可靠运行，即基站系统的可靠性，进行节能减排工作的前提是要保证不损害基站的安全性与效益，需要有配套的全面性的节能减排方案指导实施，安全平稳推进通信基站节能改革进程。

1.2有效性
在实施通信基站节能减排方案前，要监测方案实施的可行性及技术设备的安全有效性。

优秀的节能减排方案是具有科学性的，需要通过缜密的分析与实践设想来不断完善，实现以低成本来获得最高的长远收益的目标，并辅以不断成熟的节能技术手段，提高能源的利用率。

但是最佳的节能技术是开发利用新型能源，利用太阳能，水能等可再生资源，来分散通信基站的能源使用压力。

1.3可行性和合理性
要从经济上考虑节能减排的方案与技术的可行性与合理性，以及预测未来的收益。

节能减排的重要性不言而喻，但是要分清与基站主功能的主次，要做到节能减排与经济效益同步兼顾，更新节能设备也要在企业财力能承受的范围内，应多将节能减排活动的注意力转移到后期效益回收期，通过在使用节能技术之后的成效来分析与判断效益回收期的长短。

2.通信基站的高能耗功能与项目
2.1通信基站能耗的构成
在基站中的能耗量是非常惊人的，主要的能耗设备包括基站的主要无线传输设备，基站本身电源设备以及空调制冷设备。

其中空调设备与无线传输设备的耗电量最大，电源方面的设施耗电量最小。

但是电源设备（蓄电池）对工作环境的温度要求很高，为了能够正常运转需要依赖于空调设备，所以很大程度上造成了空调制冷设备的耗电量过高。

2.2我国基站应用不合理，主要设备的耗电量惊人
现如今基站主要设施的厂商多为外国的通信设备制造商，我国建造基站的时候首选的也是这类老牌的制造商，设备功率大是产品的特点。

基站在选择主传输设备的时候偏向了大功率的设备设施，这样的大功率设备在运行时很有效率，但是耗电量却也大的惊人。

同时在基站的建设过程中，基站的布局没有得到分散，集中式的布局使得在运行与维护方面的成本大幅提高。

随着客户需求与市场需求的不断变化，通信基站的分散化已经是节能减排手段技术的趋势，不可阻挡。

3.通信基站的节能减排方案设计
3.1对基站主要设备的节能减排方案
第一，主要传输设备是通信基站的心脏功能，是通信传输的主要过程。

我国上一代通信基站主要设备引进的多为大功率老式设备，耗电量大，载频板的功放多为窄带，在用户需求不大，功能配置不高的情况下，窄带载频板的效率较高，较为节省能耗。

但是随着用户不断地增多，配套设置变高，窄带载频板的能耗急剧上升，不如宽带功放载频板的能耗低，宽带的能耗只占了窄带的二分之一，所以对于载频板的功放设备需要进行改进，将窄带换为宽带，节能效果将立竿见影。

基站主设备功耗主要有机柜功耗和载频功耗组成，其中机柜功耗主要是由控制板、风扇和合路器等设备构成的，功耗相对固定，占主设备能耗的比重也较小；载频功耗主要由基带功耗、射频信号功耗、静态功放功耗和动态功放功耗组成，是主设备能耗的主要组成部分。

第二，无线网络在做载频配置时一般要满足忙时话务数据量的需求，所以在闲时载频的利用率会比较低。

载波智能关断技术正是利用了这一特性，当某个载频不承载话务量时，通过关断此载频的功放来达到节能的目的。

时隙智能关断技术原理类似于载波智能关断，当某个时隙不承载话务时，对应时隙的功放电源将会关闭，相对于载频智能关断，时隙智能关断技术控制更加精确，控制效率更高。

3.2基站配套设备的节能减排方案
通信基站的配套设备也是基站能耗高的元凶之一，应该引起重视。

基站配套设备是为了保证基站主设备正常工作而引入的辅助设备，主要包括空调、电池等。

据统计，配套设备的能耗在基站整体能耗的50%左右，为了减少配套设备能耗，出现了分布式基站
（BBU+RRU）。

分布式基站把基带、主控、传输、时钟等功能集成在基带单元BBU（BaseBandUnit），把收发信机、功放等中射频集成在射频单元RRU（RemoteRadioUnit）。

射频单元与基带单元之间通过光纤连接。

分布式基站BBU体积小，可以安装到原有机房或集中放置，以达到节省机房、空调等其它配套设施的目的。

同时，分布式基站BBU和RRU之间使用光纤连接，损耗很小，同样功耗下，具有更高的接收灵敏度和天线端发射功率。

分布式基站在传输和供电条件允许的情况下基本不受环境限制，适用面很广。

常温区域，能耗比传统宏站减少5-22%。

BBU也可以装在室外机柜中和RRU同站址建设，类似于一体化基站，节能效果更明显，但室外机柜的环境与机房环境始终存在差距，对设备性能、寿命都有一定影响。

基站机房作为传统的基站配套设施，目前情况下在一些环境下还是不可或缺的，机房内温度的升高主要是电气设备的长期运行发热导
致，智能通风系统充分利用机房室内外的温差而形成热交换，依靠大量的空气流通，有效地将机房内的热量迅速向外迁移，是一种高效的节能技术。

根据实验数据，室外温度为10-25℃时智能通风节能效率最高，可以达到60%左右。

智能通风系统的经济性与其过滤器面积设置有关，实验表明过滤器面积增加50%，寿命可增加70-80%。

智能通风系统不适用于空气污染严重的地区。

智能热交换系统由风机，换热芯体等组成，通过高导热系数的金属换热芯体，利用热交换降低室内温度。

智能热交换实现了室内外空气的隔绝，避免引入室内污染，节能效率比智能通风低，对设备要求高，经济效益也稍差一些。

热管系统是基于制冷剂在管道内部自然流动，进行热量传导。

热管避免了引入污染，但成本相对较高，热管节能效率低于智能通风，高于热交换。

电源柜是整个基站的动力之源，提高电源柜的效率是一种节能手段，主要有高效整流模块和整流模块休眠，这两种技术采用可以减少4%-7%的能耗。

在基站中的设备，除蓄电池外，基站、传输及电源设备都可以承受30-40℃温度。

利用分区控温原理，采用专用电池柜，保证电池工作在10-25℃，就可以在机房温度达到30℃以上才启动空调，达到节能的目的。

根据测算，采用电池柜可以节约空调能耗20-50%左右。

3.3基站布局环境的节能减排方案
过去的通信基站建筑多为集中式，且对基站房间的要求较高，施工困难，施工时间较长，在运行中的维护维修强度较大，能耗较高，易出现故障。

在通信用户越来越多的今天，集中式基站已不适应当下的节能改革。

现如今在通信基站布局中出现的新型布局模式是将基站站点分散化，减少了运营商建筑基站的投资，而且分散式的布局扩大了基站的服务范围，增强了信号的接受与传输，减轻了维护的工程量，很大程度上起到了节能减排的效果，能够满足基站节能减排的需求。

3.4新能源技术的开发和应用
太阳能和风能技术逐渐成熟。

它不需要以电能为依托，能够与蓄电池组合实现电力的自给转化和运行且运行维护很低。

在通信基站建设中，山区直放站的能够有效的实现风能和太阳能等可再生能源的循环利用，减少了碳排放量，提供了可靠的绿色网络能源系统，采用离网式发电系统方案，适合广大的无市电或缺少市电地区的通信基站所需要。

4.结语
总而言之，通信基站的节能减排工作是一项长期的复杂的工程项目，不科学地使用节能减排方案与技术不会达到预期的效果。

我们需要全面的结合当前基站建设情况来进行探究改革，不断优化通信节能技术手段，为完善通信基站的节能减排方案做出贡献。

参考文献：
[1]张传福，彭灿，李巧玲.TD-SCDMA通信网络规划与设计[M].北京：人民邮电出版社.2011.
[2]中国电信集团公司.通信机房节能技术应用综述[M].北京：人民邮电出版社.2010.。