无线基站的节能技术与应用探析

2019-05-06 版权声明 举报文章

无线基站的节能技术与应用探析

【摘要】近年来,随着通信行业的迅猛发展,通信行业的能源消耗不断增加。据有关统计,2010年,整个通信行业年耗电量已经超过220亿千瓦时,已经严重影响了电信企业的效益和发展。其中无线基站数量占通信机房比例最大,如果能将基站的能量消耗降低下来对于整个移动通信的节能降低非常关键。本文主要阐述了主设备节能、配套设备节能和建筑节能三种常用方法,为移动基站节能工作提供建议和参考。并详细分析了这三种节能技术的典型应用。

【关键词】无线基站节能技术应用

当前,节能减排已经成为国家的一项基本国策。这是我国政府强力推进建设资源节约型,环境友好型社会的必然要求。其中,通信领域的能源消耗已经引起了社会的广泛关注。在移动通信整体网络架构中,基站设备的能源消耗高达70%。因此无线基站的节能技术对于节能减排有重要意义。运营商和设备厂家都在基站节能方面提出了很多方案。下图给出的是无线基站各种设备的能耗构成。

由图可知,无线基站耗电主要是主设备耗电和配套设备中的空调耗电。基站节能减排的措施可以从主设备节能、机房配套设备节能和建筑节能三个方面进行考虑。

一、无线基站节能方法

无线基站节能减排的原则有以下几点:(1)系统可靠性;(2)方案可行性;(3)技术有效性;(4)经济合理性;(5)效果可测性。

据有关统计,传统基站单站年耗电量高达1.6万度。因此,如何降低基站主设备能耗,成为运营商面临的越来越迫切的问题。新一代基站具有高集成度、全IP化、高载频、高效率数字功放、模块化的特征。这些特征将使新一代基站更节能。

(1)提高功放效率及设备集成度。基站主设备采用数字预失真技术,功放稳定性增强,集成度增加。这种技术可以提高功放效率,减少基站的发热量。数字预失真技术使基站功能模块变得更小。基站主设备采用高集成度的设计和低功耗的芯片,可以达到降低功耗的目的。这样不仅能够降低基站的占用空间,还能减小机柜数量。同时基站功率的减少,不仅降低能耗,也减小了无线基站的辐射。新一代的基站设备解决了基站难以进入小区的难题,有利于保护消费者的健康。(2)软件节能技术。由基站设备耗电图可以看出,基站设备耗电的波动很大。常采用的降低其耗电的方法有时隙关断技术或者进行优化业务量等。当业务量少的时候,可以让一些载频处于待机状态。采用这种措施既降低能耗又能维持基站的正常运行。(3)分布式基站技术。目前的分布式基站技术是把基站分为基带和射频两个部分。传统的馈线带来的损耗较大,可以用光纤代替传统的馈线,减少传统馈线带来的损耗。拉远单元可以采用自然散热技术,能够降低温控能耗,分布式基站技术可将基站消耗的功率大幅度降低。(4)降低环境温度要求。通过设计改进设备对运行环境温度的要求,提高设备正常运转的温度上限。这样可以减少空调的使用时间,达到节能的目的。

(1)基站环境温湿度智能监测控制系统。机房温湿度检测与通风系统、空调控制系统,形成基站机房环境智能监测控制系统。根据检测到的基站环境的温湿度可以自动开启或者关闭通风系统,这样可以节约电能。另外,也可以引入新风系统,采用直通风、自然散热的方式来降低机房温度,但是这种方式也受到环境的限制。(2)基站电源治理。传统的电源谐波电流大,给电网带来了严重的影响,使电网波形失真。蓄电池对环境温度要求较高,人们常采用的措施是运用专用设备只将蓄电池的温度降低下来,整个机房的温度并不用降低。采用半导体技术的温控蓄电池柜,把机房蓄电池放入单独的恒温蓄电池柜进行单点温控,这样既可以满足蓄电池对环境温度的要求又可以达到节能的目的。

建筑保温层设置越好,建筑内温度传导越慢。尤其是在北方地区,应该加强基站机房的建筑保温层设计。在南方,夏天应该安装保温设施。而在冬天应该拆卸掉,以利于散热。尤其在南方采取隔热措施可以有效避免室外热量进入室内。建筑隔热层设置则单方向影响室外热量传导进室内。

二、基站节能技术在实际工程中的应用

分布式基站传统基站能耗可降低65%。分布式基站节能的来源如下:(1)RRU靠近天线安装;(2)基带部分集中放置,射频部分置于天面;(3)RRU拉远覆盖,将设备功耗分离。

分布式节能技术的典型应用:(1)高校宿舍室内覆盖;(2)农村覆盖;(3)隧道辐射。

室外站标准机房是适应于各种无线环境的小型机房。它采用模块化设计,由设备舱、配套舱、蓄电池舱组成。根据内置设备不同的工作温度要求,各基本单元灵活选用热交换器、直通风、半导体空调等多种温控技术,在达到预定的温控效果同时,实现节能环保的目标。

室外一体化机柜站机房与传统机房相比有以下优点:(1)占地面积减少超过60%;(2)节约温控能耗40%~80%;(3)部署时间节约80%,防盗性能高于业界标准30%;(3)不仅保持着站点美观有序,同时满足网络长期扩容需求。

室外站一体化机房有以下优势:(1)单柜占地仅需一平米;(2)年节省电费3000―10000元;(3)大幅降低TCO,当年投资,当年盈利。

室外一体化机柜站技术的应用场所:(1)城区街边站/楼顶站;(2)郊区山顶站/高速路边站;(3)独立温控蓄电池柜。

随着业务信道载频负荷的变化,基站系统耗电波动很大,通过软件动态功率控制技术实现动态节能是无线通信节能技术的发展趋势。

第一是基于负荷的TRX/PA关断。通过软件控制实现基于网络业务负荷的TRX开关调整或PA偏置调整。BSC根据每个载频板的话务情况进行判断。当话务量负荷上升,超过设置的门限时,BSC会立即激活被关断的TRX。载频启动时间最高达分钟级。而话音信道载频板所对应的功放模块PA偏置电压,载频启动时长在毫秒级。

第二是基于时隙的PA关断。通过硬件或软件控制实现基于时隙业务负荷的PA偏置开关调整。PA偏置开关调整主要是关闭或打开PA的偏置电压,来控制PA的偏置电流。而基于时隙的PA关断就是在时隙没有话务,即动态功耗为0的情况下,进一步关断功放的静态功耗。关断后时隙级功放的功耗为0。基于时隙的PA关断可以做到各个时隙功放单独开关。

三、结束语

综上所述,基站节能技术已经相当丰富。节能技术以优化资源利用方式为核心,以提高资源利用率为目标。积极进行相关节能措施的探索与研究,从而提出更多切实可行的节能措施。通信行业的节能减排势在必行,这一方面是为响应国家节能减排的号召,另一方面是为了电信企业的长久发展。通信基站节能减排是一项系统工程,需要电信运营商、制造商统一协调配合,针对各项技术的应用特点,综合考虑各方面因素,才能做好无线基站节能减排工作。

参考文献

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