移动通信基站节能探讨

移动通信基站节能探讨

作者：邹邵华

来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2013年第06期

摘要：我国在“十一五”发展纲要中特别指出可持续发展的意义，强调指出企业节能减排的重要性并将能源消耗指标作为“十一五”规划目标中最重要的约束性指标之一；作为移动运营商，开展节能减排工作是贯彻落实国家方针政策的重要措施，本文将从基站主设备、基站电源、新能源等三个方面着手，分析目前通信基站节能减排主要方式，探讨各种节能方式的可行性，力争为通信业的节能减排提供参考。

关键词：基站节能减排能耗节能技术

0 引言

机柜功耗和载频功耗是基站主设备功耗的两大组成部分，其中机柜功耗由风扇、控制板以及合路器等构成，并且占主设备的能够比重较小；载频功耗是主设备能耗的主要组成部分，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。因此，分析基站的主设备节能主要从载频功耗入手。基站功能单元组成如下图所示：

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本文将从基站主设备、基站电源、新能源等三个方面着手，探讨节能成本低，简单易实现的节能途径。

1 载频智能断电技术

任何移动无线网络每天的话务量都有忙时和闲时的概念，而且忙时基本分为两个时间段：上午十点和下午七点的话务量达到最大，但是零点到八点的话务量则很低。移动无线网络工程规划设计的基站在最起初的阶段都是满足忙时的话务量的载频配置，但是闲时就会造成配置的浪费。基于话务量的这一特征，目前使用的载频智能关断技术可以通过此载频处于休眠状态而不承载话务量，以实现节能目的。虽然采用此技术可以给基站的主设备节能10%作用，但是此技术并不是实时检测的，它的一个判断周期为5-15分钟。因此，当话务量突然增大时就会造成接入失败或掉话的现象。由于此技术尚不成熟，可以在试点下逐步推广，但是不建议使用在VIP基站中。

2 时隙智能关

BTS根据当前的时隙是否有话务量而控制放大器PA的偏置电压，这就是智能时隙关断的功能，其节能降耗的原理与载波智能关断类似。当BTS时隙处于空闲状态时，功放仍然有静态电流存在，需要消耗一定的功率。在无射频信号的时隙关闭PA的偏置电压以使该时隙的功放无静态电流，在有信号的时隙则将其打开以正常工作，这就是PA偏置关断的功能。PA可以只在有话务的时隙发射功率，没有话务的时隙没有功率损耗。但是，关闭PA偏置电压时基带部分仍旧是正常工作的。相对于载频智能关断控制更加精准，控制效率更高。实际上早在2004年，各大设备厂商就推出了这类节能软件，但是到了2008年左右才大面积使用。截止2009年9月中国移动智能载频关断数量应用已达102万块。采用时隙智能关断，基站主设备能够节能15%左右。但是在实现的方式上，不同厂家存在较大的差异，这给大范围推广和维护带来一定的难度。

3 AMR（自适应多速率语音编码）的节能效应

AMR技术介绍：MR采用代数码本激励线性预测编码方式，有8种速率集，但是GSM系统只可以在其中4种速率间进行切换，这是由于GSM系统只采用2bit传输编码模式的信息。AMR技术的基本原理主要是通过预测网络的无线信道特征，结合语音编码的方式从而达到网络容量和通话质量的优化组合。系统根据信道的特征可以随时切换不同速率的编码模式，当传播的环境较差时就会选择最大抗噪编码模式，而传播环境较好的时候就会选择最优的编码模式。AMR编码模式和传输速率如下表。

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在选择编码方式的时候，移动台应当根据估计的下行信道为基站提供相应的编码建议作为参考；而基站则根据信道的预测结果制定编码模式，同时通知移动台采用同样的编码模式进行解码，并指定上行信道的编码模式。根据上下行信道的测量结果对编码模式进行智能切换是自适应编码模块的功能，主要包括语音编码和信道编码模式、信道速率以及输出功率的自适应三方面内容。手机终端使用AMR技术后可以根据不同的网络环境选择不同的语音编码速率。在信号载干比（C/I）较好的地方可以使用速率较低的编码从而减少冗余字节的传送，由此最多可以带来4dB的增益，而基站相当于节约了40%作用的发生功率、目前此技术日渐成熟，已经在各大运营商得到广泛应用。

4 分布式基站

目前比较成熟的分布式基站技术，是把基站分为基带单元（BBU）和射频拉远模块（RRU）两部分如下图。为了大幅降低基站消耗的功率，在基带单元和射频单元之间采用光纤代替传统的馈线而拉远部分射频以减少馈线导致的3db损耗。拉远单元采用的是自然散热技术，因此除了节省温控能耗外，还具有占地小以及安装快捷的优点。分布式基站具有适应性强、成本低以及工程建设方便等优势，代表了基站的基本走向。由于分布式基站缩短了3/4的建设周期，共用配套资源的同时降低了传统能耗的40%作用，并且投资仅为传统投资的1/6，

因此，分布式基站得到了广泛的应用。尤其是在3G网络，目前，3种3G制式TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000都有分布式基站产品。

5 新能源基站

目前在我们很多地区由于市电供应不充足、风力或阳光充沛出现太阳能基站、风能基站和风光混合基站。太阳能、风能等作为绿色无污染的清洁能源，基站配电采用风、光、市电和充电电池组相结合，可大大降低电能消耗，具有能源取之不尽、清洁无公害、供电可靠性高、运行维护成本低等优点。目前广阔的西藏、新疆、甘肃等地市电经常因自然因素而中断，基站配电往往采用太阳能、风能和充电电池组相结合，有条件的市区站点同时引入市电，利用太阳能或风能给电池组充电，在市电中断时由电池组供电，两种配电系统之间配置切电保护设备。这种节能方式容易受气候条件影响，因此在广大的内地无法广泛推广，因此新能源基站只能作为一种补充方案。

6 基站环境温湿度智能监测控制节能

机房的温度、湿度、通风以及空调控制系统共同组成了基站机房环境的智能检测控制系统，运营商在进行智能通风改造和引入通风系统时主要通过智能开启或关闭通风系统或空调实现的。但是一般采用直通风和自然散热等方式达到降低能耗的目的。自然通新风系统和热交换新风系统构成了基站的新风系统。当室外的空气温度比室内温度高到一定程度的时候就能给通风实现室内散热而达到了机房内部降温的目的，由于基站空调的运转时间大大减少，从而达到了节能的目的。

7 结语

目前，对于基站主设备的节能，直接牵涉到整个网络的稳定性和可靠性，尽管关于通信基站节能减排运营商已经有许多成熟的方案，但是通信基站节能是一项长期、复杂的系统工程，贯穿于规划建设、日常维护、技术改造等各环节，这里既牵涉到很多专业，也牵涉到很多厂家或部分，而且通信行业的节能减排没有形成统一的行业标准。因此基站节能需要多项技术相结合，多方面人员通力合作才能形成一个更好的节能系统，而且只能更好，没有最好。

参考文献：

[1]刘涛.移动通信基站的综合节能[J].电信工程技术与标准化，2006(06).

[2]赖春旺.基站节能方法和途径初探[J].电信工程技术与标准化，2006(06).

[3]魏鹏飞.关于基站空调运行节能的研究[J].电信工程技术与标准化，2006(06).

[4]孙研.通信机房节能综合解决方案[J].电信工程技术与标准化，2006(06).