移動通信基站在節能新技術的應用研究和實踐

中國聯合網絡通信有限公司玉林市分公司網絡優化中心 鄒 潔

1 引言

隨著移動通信的飛速發展，中國手機用戶已超過10億，為滿足用戶增長需求，基站數量迅速增加，據統計，截止2015年6月全國移動基站數超過320萬個，僅基站的能耗就超過了330億KWh。近幾年，針對基站節能減排各大運營商采取了大量的措施、技術，每項技術都各有特點和使用范圍，在不同地區、不同環境都有一定的節能效果，我們并不贊同在需要經過大量改造與投入大成本來實現節能減排，而是采取智能節電新技術手段來降低系統能耗。

2 智能節電技術基本原理

隨著基站數量的不斷增加，耗電也在不斷增加，通過對機房能耗的分析發現，無線網絡基站整體能耗約占全部通信網絡能耗的53%以上，所以基站主設備節能技術對于于改善整個通信網絡的節能具有積極意義。

通信機房基站主設備功耗主要由機柜功耗和載頻功耗兩部分組成，機柜功耗主要包括控制板、風扇、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講，單個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，在工作時一直啟動在工作狀態，其功耗也非常小。而功放模塊是載頻中向天饋發射功率的主要部分，通常情況下，無論是否有業務發生，功放模塊都以滿負荷狀態工作，占整個載頻功耗絕大部分。采用智能節電技術，系統能夠根據業務負荷對功放模塊進行瞬時關斷和開啟。功放模塊能耗由靜態能耗和動態能耗兩部分組成，其中靜態能耗由偏置電壓控制，動態能耗由工作電壓控制。智能節電技術通過關閉功放模塊的工作電壓和偏置電壓降低功放模塊的功耗，進一步降低載頻功耗，從而實現基站整體能耗的降低。

所以降低移動基站主設備能耗的關鍵點之一，是如何解決網絡閑時載頻功耗居高不下的問題，即如何利用系列化智能軟件節電技術，根據網絡負載狀況動態調整載頻功耗，實現移動基站的節能。智能節電技術可以通過硬件或軟件控制實現，其實現方式可分為基于負荷的載頻的PA關斷和基于時隙的PA關斷。

3 基于載頻智能關斷技術實現節能減排

3.1 載頻智能關斷技術原理

載頻智能關斷技術主要是通過合理評估基站的即時話務載荷，在話務負荷較小時及時的將部分載頻轉入到系統休眠的工作狀態，減小基站對電能的消耗，而當話務負荷回到對應的標準之后，又激活處于休眠狀態的系統，使他們恢復到正常的工作狀態，以滿足對應的話務載荷使用需求，實現最終的智能節電。

3.2 載頻智能關斷技術的具體實現過程

載頻智能關斷技術的主要實現機制如下：在各個小區的空閑信道數量達到或者系統設置的信道最低限制時（通常設置≥8,因GSM一個載頻通常為8個信道），而且空閑狀態持續所設定的一段時間之后，系統就將執行切斷載頻的指令。

而系統在選擇所關閉的載頻時，一般會考慮到下面這樣幾個主要的因素：

（1）待關斷的小區載頻配置≥2；

（2）待關斷的載頻是TCH載頻，而非BCCH載頻;

（3）整個TCH載頻之內的信道全是空閑信道；

（4）待關閉載頻所在小區空閑信道設置數量；

（5）待關閉載頻空閑狀態持續時間；

首先系統判斷是否需要關閉載頻，這主要與通信載頻的空閑TCH信道數目相關，而系統的多重判斷策略將保證整個系統關閉的準確程度，將系統每隔10s對空閑的TCH信道完成一次掃描，進行對應的判斷操作；一旦空閑的TCH信道數目大于所設置的系統最低值，系統計時器+1,而小于設定的值時，系統的計時器將-2，而在計時器達到設定的門限值時，將選擇最為合適的載頻予以關閉。

4 基于DPS時隙智能關斷技術實現節能減排

載頻中有兩個功放，分別控制靜態功放和動態功放，而且可以針對一個載頻中的每個時隙的分別進行靜態和動態功放的開關，利用時隙智能關斷技術，如果一個時隙沒有了話務占用，那么功放會單獨關閉這個時隙的靜態和動態功放，這就是“時隙級功放關斷”功能，其實現原理是通過系統在檢測TRX下行方向上持續若干個時隙沒有話務占用，則將功放模塊的Bias 關閉，從而達到節省能耗的目的。

5 基于不連續發射功率控制技術實現節能減排

功率控制，根據保證通話質量的實際需要調整基站與手機的發射功率，目的是在保證良好傳輸質量的前提下，降低發射功率，從而降低整網干擾、減少功耗，達到節能消耗目的。DTX不連續發射技術是功率控制的一種，也是降低基站功耗的一個重要輔助手段，即在沒有語音信號傳輸時就停止連續發送無線信號，從而使干擾電平減少以降低系統的功耗。在GSM中，對上行鏈路和下行鏈路都可分別使用功控，而且可對每個移動臺獨立進行，該功能帶來的作用是：上行可以節省移動臺電池和減少系統內干擾，下行表現為降低基站功耗，其主要應用于頻率復用密度高、話務量大或系統干擾水平高的網絡。

6 結束語

移動運營商的節能減排是一個系統工程，涉及到無線、交換、傳輸、數據等各個專業，要達到整個系統節能減排的目的，需要在保證網絡安全性的前提下，各個專業、各個部門全力合作，充分挖掘主設備和配套設備的節能技術方案，并從組織、管理和考核上加以保證。持續節能減排，推動綠色移動網絡深入發展，實現網絡價值最大化，是運營商持續性發展的重點工作，需通過不斷創新的技術，實現節能減排的目標，讓民眾在藍天下享受移動通信帶來的美好生活，是作為一個具有社會責任感企業的目標。

[1]徐金爐,等.移動通信基站節能減排解決方案.郵電設計技術.