移動(dòng)通信基站在節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用研究和實(shí)踐

中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司玉林市分公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心 鄒 潔

1 引言

隨著移動(dòng)通信的飛速發(fā)展，中國(guó)手機(jī)用戶已超過(guò)10億，為滿足用戶增長(zhǎng)需求，基站數(shù)量迅速增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2015年6月全國(guó)移動(dòng)基站數(shù)超過(guò)320萬(wàn)個(gè)，僅基站的能耗就超過(guò)了330億KWh。近幾年，針對(duì)基站節(jié)能減排各大運(yùn)營(yíng)商采取了大量的措施、技術(shù)，每項(xiàng)技術(shù)都各有特點(diǎn)和使用范圍，在不同地區(qū)、不同環(huán)境都有一定的節(jié)能效果，我們并不贊同在需要經(jīng)過(guò)大量改造與投入大成本來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，而是采取智能節(jié)電新技術(shù)手段來(lái)降低系統(tǒng)能耗。

2 智能節(jié)電技術(shù)基本原理

隨著基站數(shù)量的不斷增加，耗電也在不斷增加，通過(guò)對(duì)機(jī)房能耗的分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站整體能耗約占全部通信網(wǎng)絡(luò)能耗的53%以上，所以基站主設(shè)備節(jié)能技術(shù)對(duì)于于改善整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能具有積極意義。

通信機(jī)房基站主設(shè)備功耗主要由機(jī)柜功耗和載頻功耗兩部分組成，機(jī)柜功耗主要包括控制板、風(fēng)扇、合路器幾部分，能耗值在基站功耗中所占比例較少，載頻功耗則是基站功耗的主要部分。從載頻功率消耗的角度來(lái)講，單個(gè)載頻功耗主要包括兩大部分：基帶模塊功耗和功放模塊功耗。

基帶模塊是載頻的基本組成部分，在工作時(shí)一直啟動(dòng)在工作狀態(tài)，其功耗也非常小。而功放模塊是載頻中向天饋發(fā)射功率的主要部分，通常情況下，無(wú)論是否有業(yè)務(wù)發(fā)生，功放模塊都以滿負(fù)荷狀態(tài)工作，占整個(gè)載頻功耗絕大部分。采用智能節(jié)電技術(shù)，系統(tǒng)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)荷對(duì)功放模塊進(jìn)行瞬時(shí)關(guān)斷和開(kāi)啟。功放模塊能耗由靜態(tài)能耗和動(dòng)態(tài)能耗兩部分組成，其中靜態(tài)能耗由偏置電壓控制，動(dòng)態(tài)能耗由工作電壓控制。智能節(jié)電技術(shù)通過(guò)關(guān)閉功放模塊的工作電壓和偏置電壓降低功放模塊的功耗，進(jìn)一步降低載頻功耗，從而實(shí)現(xiàn)基站整體能耗的降低。

所以降低移動(dòng)基站主設(shè)備能耗的關(guān)鍵點(diǎn)之一，是如何解決網(wǎng)絡(luò)閑時(shí)載頻功耗居高不下的問(wèn)題，即如何利用系列化智能軟件節(jié)電技術(shù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整載頻功耗，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)基站的節(jié)能。智能節(jié)電技術(shù)可以通過(guò)硬件或軟件控制實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)方式可分為基于負(fù)荷的載頻的PA關(guān)斷和基于時(shí)隙的PA關(guān)斷。

3 基于載頻智能關(guān)斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

3.1 載頻智能關(guān)斷技術(shù)原理

載頻智能關(guān)斷技術(shù)主要是通過(guò)合理評(píng)估基站的即時(shí)話務(wù)載荷，在話務(wù)負(fù)荷較小時(shí)及時(shí)的將部分載頻轉(zhuǎn)入到系統(tǒng)休眠的工作狀態(tài)，減小基站對(duì)電能的消耗，而當(dāng)話務(wù)負(fù)荷回到對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)之后，又激活處于休眠狀態(tài)的系統(tǒng)，使他們恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)，以滿足對(duì)應(yīng)的話務(wù)載荷使用需求，實(shí)現(xiàn)最終的智能節(jié)電。

3.2 載頻智能關(guān)斷技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程

載頻智能關(guān)斷技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)機(jī)制如下：在各個(gè)小區(qū)的空閑信道數(shù)量達(dá)到或者系統(tǒng)設(shè)置的信道最低限制時(shí)（通常設(shè)置≥8,因GSM一個(gè)載頻通常為8個(gè)信道），而且空閑狀態(tài)持續(xù)所設(shè)定的一段時(shí)間之后，系統(tǒng)就將執(zhí)行切斷載頻的指令。

而系統(tǒng)在選擇所關(guān)閉的載頻時(shí)，一般會(huì)考慮到下面這樣幾個(gè)主要的因素：

（1）待關(guān)斷的小區(qū)載頻配置≥2；

（2）待關(guān)斷的載頻是TCH載頻，而非BCCH載頻;

（3）整個(gè)TCH載頻之內(nèi)的信道全是空閑信道；

（4）待關(guān)閉載頻所在小區(qū)空閑信道設(shè)置數(shù)量；

（5）待關(guān)閉載頻空閑狀態(tài)持續(xù)時(shí)間；

首先系統(tǒng)判斷是否需要關(guān)閉載頻，這主要與通信載頻的空閑TCH信道數(shù)目相關(guān)，而系統(tǒng)的多重判斷策略將保證整個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉的準(zhǔn)確程度，將系統(tǒng)每隔10s對(duì)空閑的TCH信道完成一次掃描，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的判斷操作；一旦空閑的TCH信道數(shù)目大于所設(shè)置的系統(tǒng)最低值，系統(tǒng)計(jì)時(shí)器+1,而小于設(shè)定的值時(shí)，系統(tǒng)的計(jì)時(shí)器將-2，而在計(jì)時(shí)器達(dá)到設(shè)定的門(mén)限值時(shí)，將選擇最為合適的載頻予以關(guān)閉。

4 基于DPS時(shí)隙智能關(guān)斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

載頻中有兩個(gè)功放，分別控制靜態(tài)功放和動(dòng)態(tài)功放，而且可以針對(duì)一個(gè)載頻中的每個(gè)時(shí)隙的分別進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功放的開(kāi)關(guān)，利用時(shí)隙智能關(guān)斷技術(shù)，如果一個(gè)時(shí)隙沒(méi)有了話務(wù)占用，那么功放會(huì)單獨(dú)關(guān)閉這個(gè)時(shí)隙的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功放，這就是“時(shí)隙級(jí)功放關(guān)斷”功能，其實(shí)現(xiàn)原理是通過(guò)系統(tǒng)在檢測(cè)TRX下行方向上持續(xù)若干個(gè)時(shí)隙沒(méi)有話務(wù)占用，則將功放模塊的Bias 關(guān)閉，從而達(dá)到節(jié)省能耗的目的。

5 基于不連續(xù)發(fā)射功率控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

功率控制，根據(jù)保證通話質(zhì)量的實(shí)際需要調(diào)整基站與手機(jī)的發(fā)射功率，目的是在保證良好傳輸質(zhì)量的前提下，降低發(fā)射功率，從而降低整網(wǎng)干擾、減少功耗，達(dá)到節(jié)能消耗目的。DTX不連續(xù)發(fā)射技術(shù)是功率控制的一種，也是降低基站功耗的一個(gè)重要輔助手段，即在沒(méi)有語(yǔ)音信號(hào)傳輸時(shí)就停止連續(xù)發(fā)送無(wú)線信號(hào)，從而使干擾電平減少以降低系統(tǒng)的功耗。在GSM中，對(duì)上行鏈路和下行鏈路都可分別使用功控，而且可對(duì)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)獨(dú)立進(jìn)行，該功能帶來(lái)的作用是：上行可以節(jié)省移動(dòng)臺(tái)電池和減少系統(tǒng)內(nèi)干擾，下行表現(xiàn)為降低基站功耗，其主要應(yīng)用于頻率復(fù)用密度高、話務(wù)量大或系統(tǒng)干擾水平高的網(wǎng)絡(luò)。

6 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的節(jié)能減排是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到無(wú)線、交換、傳輸、數(shù)據(jù)等各個(gè)專業(yè)，要達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)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(gè)專業(yè)、各個(gè)部門(mén)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。持續(xù)節(jié)能減排，推動(dòng)綠色移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)深入發(fā)展，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值最大化，是運(yùn)營(yíng)商持續(xù)性發(fā)展的重點(diǎn)工作，需通過(guò)不斷創(chuàng)新的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，讓民眾在藍(lán)天下享受移動(dòng)通信帶來(lái)的美好生活，是作為一個(gè)具有社會(huì)責(zé)任感企業(yè)的目標(biāo)。

[1]徐金爐,等.移動(dòng)通信基站節(jié)能減排解決方案.郵電設(shè)計(jì)技術(shù).