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基站節(jié)能

隨著數據流量激增和網絡規(guī)模的快速擴張,三大電信運營商的節(jié)能減排壓力日趨增大。同時,配套設施節(jié)能技改經過數年推動,面臨瓶頸。在此背景下,網絡節(jié)能逐漸受到運營商重視。根據統(tǒng)計,傳統(tǒng)基站單站年耗電量高達1.5萬度左右,因此,如何降低基站運營能耗,成為運營商越來越迫切的問題。從大的范圍來看,站點節(jié)能可以分為兩個層面:網絡拓撲結構優(yōu)化和網元節(jié)能。

網絡拓撲層次的節(jié)能,可以通過減少站點數量,同時提升單位站點話務量能效實現(xiàn)。中國電信集團節(jié)能減排處處長龔建中此前接受記者采訪時曾明確指出,通過網絡結構演進,實現(xiàn)網絡扁平化,是通信行業(yè)節(jié)能減排的關鍵措施。根據中國電信的節(jié)能潛力分析,78%的節(jié)能潛力來自網絡結構調整和優(yōu)化。

分布式基站應用廣泛 C-RAN架構綠色節(jié)能

減少站點的方法有兩種,其一是通過合理的網絡規(guī)劃來提高覆蓋效率,以最少的站點服務最大的用戶/話務量;其二是提高基站設備本身的覆蓋能力,通過先進技術,將設備本身的覆蓋半徑提高,進而提升覆蓋能力。在實踐中,兩種方法常常同時使用,即在合理網絡規(guī)劃和強覆蓋能力設備的配合下,實現(xiàn)廣覆蓋場景下25%以上的能耗節(jié)約,達到有效降低TCO的目的。

在實踐中,分布式基站的應用逐步擴大。大功率的分布式基站,能夠解決廣覆蓋和大容量的問題,可以替代宏基站。而小型化的分布式基站,可以實現(xiàn)室內覆蓋建網模式。

以中國電信為例,中國電信在建設CDMA網絡過程中,大力推廣了分布式基站建設。截至2010年,中國電信分布式基站比例達到30%以上。相比傳統(tǒng)基站,分布式基站無需配套機房和空調,既降低能耗,又節(jié)約占地面積。同時,分布式基站的BBU和BRU之間通過光纖連接,減少了饋線損耗。室外BRU單元采用自然散熱技術,而室內BBU單元體積小,功耗相對較低,減少了機房資源占用,同時也減少了機房空調使用。

近兩年,在分布式基站的基礎上,運營商又在試點一些新的基站模式。例如中國移動大力推廣的C-RAN架構。中國移動研究院陳奎林介紹,C-RAN架構在分布式基站基礎上,通過大規(guī)模的匯聚BBO的基站池,更方便實現(xiàn)協(xié)作化信號,并且能實現(xiàn)整個基站資源動態(tài)調度。相對而言,C-RAN是更清潔、綠色的無線接入網架構,能源消耗更低,建設周期更快,運維成本也更低。珠海移動的試點數據顯示,采用C-RAN架構,能夠實現(xiàn)整體能耗降低71%。

中興通訊TDD產品副總經理姚磊介紹,中興的大容量基帶池解決方案采用現(xiàn)有產品,基于中興特有的FS交換板,單機架可以實現(xiàn)648載頻共享、三機架實現(xiàn)1944載扇的共享;另一方面,通過彩光直驅的傳輸技術,可提高傳輸的效率,降低對現(xiàn)網傳輸的要求。原來一個光纖只能帶一個S444的基站,現(xiàn)在用四個不同波長的光調制在一根光纖里,就可以帶4個S444基站。不僅提高了傳輸效率,而且實現(xiàn)了綠色節(jié)能。

智能關斷 技術成熟

相比網絡拓撲節(jié)能,網元級別的節(jié)能適應更多的場景,受客觀條件限制更少。降低基站主設備的能耗,將帶來供電設備能耗、空調能耗等的連鎖下降,研究發(fā)現(xiàn),主設備每節(jié)省一瓦電能,整站將節(jié)省2.5-3瓦能耗。由此可見,基站主設備節(jié)能將起到關鍵作用。在基站主設備節(jié)能中,時隙級、載頻級等智能關斷技術,是各地已經應用較為成熟的節(jié)能方法。根據中國移動某省公司的數據統(tǒng)計,時隙智能關斷可降低功耗21%-28%;載頻智能關斷可降低功耗約10%,多載波職能調壓及載頻關斷可降低功耗約14%;此外,基站級和鏈路級的動態(tài)關閉技術也可分別降低功耗約7%-9%。近年來,智能關斷技術在各地運營商應用廣泛。河南移動節(jié)能減排主管張樂介紹,截至2010年8月,河南移動基于時隙PA關斷載頻數達到272940個,僅智能載頻一項全年即可節(jié)省5000萬度電能。

寬帶RRU基于寬帶MCPA(多載波功放)和各種節(jié)能軟特性技術,在不同頻段的射頻輸出功率和載波等系統(tǒng)資源完全共享,可以根據運營商的需要和用戶發(fā)展情況進行靈活配置,實現(xiàn)資源最大化利用。實踐證明,相對傳統(tǒng)支持多頻段的拼湊型RRU,寬帶RRU的各項性能指標均有大幅提升,器件數目減少40%,故障率下降60%,功耗降低20%,體積重量減少30%以上,在綠色節(jié)能、快速部署等方面具有明顯優(yōu)勢。

基站以小為美

隨著市場的發(fā)展,在低成本網絡需求的驅動下,運營商對無線站點的要求越來越趨向于小型化。在實際應用當中,運營商獲取和保留站點難度明顯增大。在經濟發(fā)展較好的區(qū)域,人們的環(huán)保和健康意識增強,對無線站點的排斥逐步加大,多數人不愿意看到通信鐵塔和天線,導致站點獲取異常困難,站點租賃費用也大幅上升。而且在某些特定情況下,運營商早期獲取的站點到期后很難續(xù)簽,導致站點流失。中國移動某省2011年的統(tǒng)計就表明,受合同到期或城市拆遷影響,全年站址流失率達到20%。

運營成本逐漸受到運營商重視。低CAPEX站點成為運營商的關鍵訴求。對于OPEX而言,全球有300萬個物理站點,站點的能耗費用(電費、油費)、各種租賃費用(天面、傳輸、土地等)和人工費用不斷上漲,進一步蠶食了運營商有限的利潤空間。

隨著3G的快速普及,迅速建站快速覆蓋成為運營商的新需求。無線站點的建設類似房屋建筑,從站點獲取開始到完成建設,一般需要1到2個月。對于高速發(fā)展的移動網絡來說,這個周期太長了。

在此背景下,幾大設備廠商紛紛提出了新的站點解決方案,各有特色,總體而言,小型化是其共同趨勢。例如,華為推出的第三代站點SEIMER,具有站點占地面積小、PUE低、管理職能、環(huán)境融合和快速建站等多項優(yōu)點。

阿爾卡特朗訊推出的LightRadio方案,長寬只有5厘米左右,使用戶可獲容量與傳統(tǒng)網絡相比,增加了400%,在大大改善流量高度密集區(qū)域的室內覆蓋的同時,占地面積更少,更加節(jié)能。據了解,lightRadio應用的技術具備模塊化的cube陣列帶來的極高可靠性,特別是在小區(qū)邊際能夠顯著提升小區(qū)性能,可以用1/4的每比特成本,提供最多9倍容量的靈云技術網絡。此外,愛立信的Pico基站、諾基亞西門子的LiquidRadio以及中興通訊的GSM微基站系列產品,都具有小而美的特性,既能提高覆蓋效果,也能帶來更低的總所有成本(TCO)。

業(yè)內人士認為,隨著站址資源日益緊張,小型化基站將成為主流趨勢,這些小型基站支持多種靈活安裝方式,能夠快速隱秘地安裝在城市中心的熱點地區(qū)。

關鍵詞: 基站節(jié)能 C-RAN LightRadio

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