基站主設(shè)備節(jié)能技術(shù)研究

能源問題是制約經(jīng)濟發(fā)展的主要問題，在國家“十一五”發(fā)展綱要中特別強調(diào)指出能源問題的緊迫性，提出了要把節(jié)約資源作為基本國策，并將能源消耗指標作為“十一五”規(guī)劃目標中最重要的約束性指標之一。作為移動運營商，中國移動和中國聯(lián)通也都提出了自己的節(jié)能減排目標，中國移動的基本目標是2010年單位業(yè)務(wù)量耗電量比2005年下降30%，中國聯(lián)通近期目標是到2010年單位業(yè)務(wù)量能耗較2005年下降20%。

從移動網(wǎng)絡(luò)的能耗結(jié)構(gòu)分析（圖1），無線網(wǎng)能耗占總能耗的比重比較大，達到了77.7%，而中國移動和中國聯(lián)通在全國的無線基站數(shù)超過了55萬個，因此，基站節(jié)能技術(shù)的研究對于移動運營商的節(jié)能減排有著重要的意義�；�站耗電主要由主設(shè)備耗電和配套設(shè)備耗電組成，本文將從基站主設(shè)備的能耗結(jié)構(gòu)出發(fā)，對主設(shè)備節(jié)能技術(shù)原理及適用性進行分析。

圖1XX移動各專業(yè)能耗結(jié)構(gòu)分析

基站主設(shè)備功耗主要有機柜功耗和載頻功耗組成（圖2）：其中機柜功耗主要是由控制板、風扇和合路器等設(shè)備構(gòu)成的，占主設(shè)備能耗的比重較�。惠d頻功耗主要由基帶功耗、射頻信號功耗、靜態(tài)功放功耗和動態(tài)功放功耗組成，是主設(shè)備能耗的主要組成部分。因此，基站主設(shè)備節(jié)能可以從載頻功耗等方面進行分析。

圖2基站主設(shè)備能耗結(jié)構(gòu)圖

載波智能關(guān)斷

無線網(wǎng)絡(luò)每天的話務(wù)量基本都有雙忙時的概念，基本上上午10點和下午7點會出現(xiàn)峰值忙時，此時的忙時話務(wù)量達到最大，而在其他時間（比如：0-8點）話務(wù)量就比較低。無線網(wǎng)絡(luò)在做載頻配置時一般要滿足忙時話務(wù)量的需求，所以在閑時載頻的利用率會比較低。載波智能關(guān)斷技術(shù)正是利用了話務(wù)量的這一特性，當某個載頻不承載話務(wù)量時，可以通過關(guān)斷此載頻的功放來達到節(jié)能減排的目的（圖3）。

圖3 24小時話務(wù)量分析

在載頻智能關(guān)斷的控制上，可以從時間和話務(wù)量兩個維度上進行控制：在時間維度上可以設(shè)置載頻智能關(guān)斷的時間，比如每天的0-7點開啟此功能；在話務(wù)量維度上，當某個小區(qū)的信道占用數(shù)低于某一個值時，選擇一個空閑載頻進行關(guān)斷，當某個小區(qū)的信道占用數(shù)高于某一個值時，可以開啟一個關(guān)斷的載頻。這兩個維度可以單個使用，也可以同時使用，各個設(shè)備廠家在載頻智能關(guān)斷上也有一定的差異。

采用載頻智能關(guān)斷技術(shù)，基站主設(shè)備大概能夠節(jié)能10%左右，但根據(jù)目前試點情況還不具備大規(guī)模推廣的條件，主要是因為依據(jù)話務(wù)量進行載頻開關(guān)不能實時進行，一般是5-15分鐘為一個判斷周期，因此，當有突發(fā)話務(wù)發(fā)生時，會造成接入失敗或者掉話。技術(shù)成熟度有待驗證，建議在試點的前提下逐步推廣，同時不建議在VIP基站中使用。

時隙智能關(guān)斷

時隙智能關(guān)斷技術(shù)原理類似于載波智能關(guān)斷，當某個時隙不承載話務(wù)時，對應時隙的功放電源將會關(guān)閉，相對于載頻智能關(guān)斷，時隙智能關(guān)斷技術(shù)控制更加精確，控制效率更高。在實現(xiàn)的方式上，不同廠家存在較大的差異，有些廠家時隙智能關(guān)斷基于硬件，不需要手動設(shè)置就能夠?qū)崿F(xiàn)實時的時隙關(guān)斷，有些廠家智能關(guān)斷基于軟件，需要手動設(shè)置，這給大范圍推廣和維護帶來一定的難度。

采用時隙智能關(guān)斷，基站主設(shè)備能夠節(jié)能12%左右，存在的問題類似于載頻智能關(guān)斷，建議在試點的情況下逐步推廣，不建議在VIP基站中采用。

雙密度載頻

雙密度載頻（圖4）通過在一塊單板上集成兩個載頻的收發(fā)信機來實現(xiàn)。從結(jié)構(gòu)上分析，雙密度載頻子系統(tǒng)由雙密度收發(fā)信單元DTRU（DoubleTransceiverUnit）和背板DTRB組成。DTRU支持模塊支持兩個載波的處理能力，主要包括三個基本模塊：基帶與射頻單元DBRU（DTRUBaseband and RF Unit）、功率放大單元DPAU（DTRU Power Amplifier Unit）和雙密度載頻電源DTPS（DTRU Power Supply Unit）。可以看出，雙密度載頻共用了基帶、射頻、功放和電源單元，相對于單密度載頻能夠節(jié)省大量的能耗。

采用雙密度載頻，基站主設(shè)備能夠節(jié)能30%-40%，同時能夠節(jié)約20%的機房空間，這對于機房資源比較緊張的地區(qū)有比較大的采用空間。但是，對于原來已有的老基站，一般不能支持簡單的雙密度載頻替換，主要是因為射頻或者機柜不能兼容。因此，雙密度載頻建議在新建基站和設(shè)備采購中推廣。

圖4  雙密度載頻結(jié)構(gòu)圖

BBU+RRU

BBU+RRU分布式解決方案（圖5）是把傳統(tǒng)的GSM基站分成兩個相對獨立的單元：基帶單元（BasebandUnit）和遠端射頻單元（RemoteRadioUnit）�；鶐�單元由基帶處理板組成，構(gòu)成一個資源池，可以供多個RRU共享。RRU則提供了信號的射頻處理功能，兩者之間采用光纖進行連接。BBU通過Abis接口與BSC通信，RRU通過Um接口與手機終端進行通信，兩者構(gòu)成分布式基站架構(gòu)。這樣，BBU可以集中放置在主設(shè)備機房或者置于室外，RRU實現(xiàn)靠近天線安裝，對于機房的要求大大降低了。

BBU+RRU的分布式解決方案能夠縮短3/4的建設(shè)周期，由于共用了配套資源以及減少了傳輸能源損耗，能耗比傳統(tǒng)基站減少了40%左右，投資只是傳統(tǒng)投資的1/6。在站址資源緊張、光纖資源豐富的區(qū)域可以逐步推廣。

圖5  BBU+RRU分布式解決方案

優(yōu)化手段實現(xiàn)節(jié)能

優(yōu)化手段節(jié)能主要是利用DTX（不連續(xù)發(fā)射）、功率控制和優(yōu)先占用BCCH載頻等方式來實現(xiàn)節(jié)能（圖6）。根據(jù)統(tǒng)計，通話過程中大概有50%的時間是處于靜音狀態(tài)，利用DTX技術(shù)可以降低設(shè)備的發(fā)射功率，從而達到節(jié)能減排的效果。功率控制可以根據(jù)信號強度來調(diào)整發(fā)射功率，從而達到節(jié)能的效果。在載頻功率分配上，BCCH載頻總是以最大功率進行發(fā)射的，所以此載頻總是處于開通狀態(tài)。因此，當有新的呼叫進入時，可以優(yōu)先分配到BCCH載頻的業(yè)務(wù)信道上，這樣一方面不會給系統(tǒng)帶來額外負荷，另一方面便于調(diào)整載頻負載，把其他載頻上輕負載調(diào)整到BCCH載頻上，便于實現(xiàn)載頻的智能關(guān)斷。

圖6 優(yōu)先分配BCCH載頻實現(xiàn)載頻智能關(guān)斷

據(jù)統(tǒng)計，采用DTX平均能耗能夠下降約5%，采用功率控制平均能耗能夠下降約3%，采用優(yōu)先占用BCCH載頻平均能耗下降6%。這三種優(yōu)化手段對現(xiàn)網(wǎng)的影響不大，可以在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的過程中逐步推廣。

這里要提到的是，移動運營商的節(jié)能減排是一個系統(tǒng)工程，涉及到無線、交換、傳輸、數(shù)據(jù)等各個專業(yè)、也涉及到計劃、市場、財務(wù)、運維等各個職能部門。因此，移動運營商如果要達到節(jié)能減排的目的，需要在保證網(wǎng)絡(luò)安全性的前提下，各個專業(yè)，各個部門全力合作，充分挖掘主設(shè)備和配套設(shè)備的節(jié)能技術(shù)方案，并從組織、管理和考核上加以保證。對于基站主設(shè)備的節(jié)能，直接關(guān)系到整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，所以在推廣的過程中應根據(jù)各省市實際情況和設(shè)備能力在試點的基礎(chǔ)上逐步推廣。