綠色移動信息通信技術應用與實踐

王洋，樊銳蘭

（中國移動通信集團山西有限公司網絡運維管理中心，太原 030009）

1 引言

2007年，我國IT產品的總耗電量在300～500億度之間，而且IT產品能源消耗還以每年8%～10%的速度增長，CO2的排放主要來自計算機（40%）、服務器（23%）和固定、移動通信（共占24%）[1]。

2010年4月國資委發布了《中央企業節能減排監督管理辦法》要求央企在2015年，萬元產值綜合能耗較2010年下降16%左右，并將節能減排納入央企負責人考核指標，我國三大電信運營商由“一般類企業”轉為“關注類企業”[2]。因此，信息通信網絡運營維護的綠色化程度將對我國的綠色戰略的實現有著重要的影響。

信息通信網絡運營過程包括用戶、電信運營商、通信設備信息供應商以及相關行業協會、政府機構，上述各環節相互作用、相互影響形成完整閉合的通信網絡運營鏈條。通過上述4方面的有效溝通、實踐探索、協調運作必然會加速實現信息通信網絡節能減排的發展進程。基于電信運營商的特殊產業鏈位置，信息通信網絡的生產經營維系著位于產業鏈上游的通信設備信息供應商和位于產業鏈下游的用戶。通過分析電信運營商與用戶之間的業務服務過程、通信設備信息供應商與電信運營商之間的技術合作過程將為綠色信息通信網絡的實現提供有效途徑。

2 綠色信息通信網絡中的角色價值分析

信息通信網絡運營過程包括用戶、電信運營商、通信設備信息供應商以及相關行業協會、政府機構，上述各環節相互作用、相互影響形成完整閉合的通信網絡運營鏈條。通過上述4方面的有效溝通、實踐探索、協調運作必然會加速實現信息通信網絡節能減排的發展進程。

用戶主要包括個人用戶、家庭用戶、企業用戶以及CP（內容提供商，Content Provider）/SP（服務供應商，Service Provider），該層屬于信息通信網絡的業務應用層，涉及到通信終端、通信信息化應用平臺搭建、移動會議業務、OA（辦公自動化，Office Automation）系統應用、SIM卡應用、綠色包裝應用、電子渠道應用、終端回收等。

電信運營商主要是指信息通信運營企業，電信運營商作為信息通信網絡運營鏈中的核心位置起著連接另外三方的紐帶作用，同時也是影響綠色信息通信網絡實現的主要推動者，涉及到對用戶的綠色理念宣傳和綠色方案執行、綠色通信技術的實踐應用以及評估推廣、提高用戶信息化程度進而全方位減少全社會能源消耗、自身運營能耗管理控制、協助政府以及行業協會制定執行相關標準、規范等。

通信設備信息供應商主要包括信息通信材料供應商、信息通信設備制造商、通信工程咨詢服務商等，涉及到綠色通信技術研發、綠色產品服務供應鏈、綠色通信設計方案提供、能耗監測評估、節能降耗標準制定等。

行業協會及政府機構主要在國家通信行業的節能減排的標準制定以及監督執行方面起著重要作用，特別是2010年7月由國務院辦公廳印發的《2010年節能減排工作安排》以及中國通信企業協會編制的《通信節能產品目錄》等文件對于通信行業的節能減排工作的推進具有重要的指導意義。

基于電信運營商的特殊產業鏈位置，信息通信網絡的生產經營維系著位于產業鏈上游的通信設備信息供應商和位于產業鏈下游的用戶（如圖1所示）。通過分析電信運營商與用戶之間的業務服務過程、通信設備信息供應商與電信運營商之間的技術合作過程將為綠色信息通信網絡的實現提供有效途徑。

圖1 信息通信網絡運營維護作用結構

3 電信運營商的綠色信息通信網絡技術應用探討

對于電信運營商而言，綠色信息通信網絡技術的應用推廣主要涉及基站和接入機房、通信機房和數據中心機房等運營環節，在各層面結合設備投資（CAPEX）、運營支出（OPEX）等參考數值，以技術為契機，以應用為主導履行電信運營商對社會“綠色”責任和義務。

基站及接入機房耗電量（包括通信設備、空調、電源設備以及其他配套設備）大約占運營能耗的70%，其中基站總設備能耗約占基站等接入設備能耗的51%，因此基站節能成為了降低運營商運營成本和節能減排的重要方面。

3.1 基于負荷的TRX關斷與PA關斷

由于城市工作生活規律所產生的“潮汐效應”，即：工作時段大規模的“客戶終端”涌向中央商務區，下班時段生活區則成為了“客戶終端”的密集區。基站設備基于上述規律設計智能關斷控制技術： BSC根據每個載頻板的話務情況進行判斷，將空閑時長超過門限時間的話音信道載頻板所對應的功放模塊PA工作電壓關閉，當話務負荷上升超過一定門限時，BSC會立即激活被關斷的TRX，以滿足話務需求，同時載頻啟動時間最高達分鐘級；BSC根據每個載頻板的話務情況進行判斷，將空閑時長超過門限時間的話音信道載頻板所對應的功放模塊PA偏置電壓關閉，在話務增長時以毫秒級的時間內重新打開功放偏置電壓以滿足用戶話務需求[3]。

3.2 分布式基站技術

分布式基站結構采用基帶處理單元（BUU，Bandwidth Based Unit）與射頻處理單元（RRU，Remote Radio Unit）分布式組合設計，二者通過光纖相連。在網絡部署時，將基帶處理單元與核心網、無線網絡控制設備集中在機房內，通過光纖與規劃站點上部署的射頻拉遠單元進行連接，實現網絡覆蓋。相對傳統基站而言，該結構可以有效提高地理空間的利用率，減少了空調等其它配套設施的功耗，提高了基站覆蓋能力，便于基站工程建設，由于分布式基站的內部Ir接口的標準化使得各研發廠家也便于單元功能升級和擴展。

3.3 高壓直流供電

基站及接入機房的能源供給可采用高壓直流供電方案，直流電源模塊輸出與電池直接并連為設備供電的方式可以有效保證能源供給；直流電源工程割接中，只需將輸出電壓和極性匹配瞬間切換即可實現不停電割接；采用直流輸入不存在相位和頻率問題，從而回避了電源諧波帶來的能耗問題；模塊化的直流高壓系統屬于標準電氣設備，現場值守人員可通過配套的監控系統對分路輸出和母線的絕緣情況、整流器模塊的負載率等情況使電源系統轉換效率和安全性都大大提高。

3.4 電路諧波治理

通信機房和數據中心機房作為信息通信網絡的核心部分同時也是能源的高消耗環節，電力系統作為機房的能源供給基礎，在信息承載支撐、通信業務服務方面起著決定性作用。諧波會降低發電、輸電及用電設備的效率，電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，進而導致由于電氣測量設備波動引起的繼電保護和自動裝置的誤動作；諧波通過電容耦合、電磁感應和電氣傳導會感應到通信線路,干擾鄰近通信系統，產生噪聲降低通信質量，甚至干擾通信系統正常工作，因此在工程方案設計中應當做相應的技術處理[4]。

諧波處理方法包括無源濾波和有源濾波兩種方式，無源濾波是由無源元件（電阻、電容、電感）組成串聯回路，通過將回路的諧振頻率設定為需濾除的諧波頻率達到濾除N次諧波的目的，此方法存在成本低但容易與系統產生諧振、系統參數只能補償固定無功功率無法精確補償等問題，因此效果并不十分理想；有源諧波濾除裝置由電力電子元件組成電路，通過產生與系統的諧波同頻率、同幅度、相位相反的諧波電流與系統中諧波電流相互抵消，但由于受到電力電子元件電壓、電流額度要求以及裝置制作流程也相對復雜致使成本較高[5]。

3.5 送風優化與選址建設

基站空調占基站總體能耗的40%，而基站附屬建筑結構帶來的空調能耗站空調總能耗的40%，因此基站附屬建筑導致的能耗占基站總能耗的16%，同時該比例值與基站所處地理位置、建筑材料的傳熱性、隔熱性、與空氣的接觸面積、窗墻比例都有著密切的關系。基站空調氟利昂中加入空調節能劑，氟利昂在空調中循環時，帶入到設備表面，通過抑制油泡、清除油膜、抗磨損、抗氧化等手段，從而起到降低能耗的作用；采用環保節能型制冷劑替代氟利昂，從而避免大氣臭氧層的破壞。基站空調外機的通風應順暢，保證室外機的散熱效果，同時考慮使用基站專用空調；室內、外機連接的冷媒管道應盡量短，做好保溫處理，以免降低效率；對于偏遠山區等野外基站不要選用室外型設備，防止設備丟失；在基站外表面用使用熱反射隔熱涂料，并參考《基站外表面用反射隔熱涂料技術要求與應用導則》測試“機房外表面熱反射隔熱涂料”的效果，進而推廣應用提升接入機房隔熱效果，降低連鎖能耗問題。基站建設過程中從業務需求、網絡架構、無線射頻、管理維護和安全防護等方面的標準化規范進而減少配套設施的差異問題帶來的管理耗能問題。

3.6 通信運營樓宇綠色建設

通信運營樓宇包括生產機房、辦公室、營業廳等涉及通信整個環節的各類建筑用房，綠色通信建筑的概念源于智能樓宇的思想，其物理結構與智能化設備的合理配置和有機融合，綜合考慮了建設場地、室外環境、節能技術與能源利用、機房室內環境以及能源管理等多方面因素[6]。節能減排的涉及理念貫穿于整個樓宇的生命周期，例如：初期的建筑結構設計、建筑材料、各類能源來源與高效管道傳輸利用等；使用中的空間合理劃分、能源量化控制管理、結構流程優化等；樓宇重建中的設備材料重復利用、零污染銷毀等環節。

4 小結

綠色信息通信節能體系的構建涉及到生產樓、機房、終端設備、基站、接入設備、核心網設備、空調、通風系統、電源以及建筑等多個實體環節，隨著信息通信技術的發展和相關標準的完善，昔日高能耗信息通信行業將會成為節能減排進程中的綠色典范，同時為實現我國對國際社會的綠色承諾做出自己的貢獻。

[1] 李潔. ICT與節能減排及標準研究進展[J]. 電信網技術,2009,(09):31-34.

[2]李潔, 石友康. 通信節能減排技術研究[J],電信網技術,2011,(01):36-40.

[3]周紅,樊耀東.基站節能技術綜合評估[J]. 移動通信,2009,(10): 92-94.

[4]王洋.綠色信息通信網絡中的節能減排技術應用[J]. 電信工程技術與標準化, 2010,(07):44-48.

[5]中國電信集團公司, 中國電信股份有限公司廣州研究院. 通信機房節能技術應用綜述[M]. 北京:人民郵電出版社,2010:149-160

[6]賀曉, 劉海勇. 綠色通信建筑技術體系探討[J]. 2010,10:1-5