DSP技術(shù)在基站系統(tǒng)中的節(jié)能研究與應(yīng)用

李妲

摘要：當(dāng)今移動(dòng)通信業(yè)的迅猛發(fā)展，使得運(yùn)營商對(duì)能耗的需求不斷加大。降低基站設(shè)備能耗，提高穩(wěn)定性已成為當(dāng)前研究的首要熱點(diǎn)。針對(duì)基站系統(tǒng)，利用動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)，在系統(tǒng)檢測(cè)到TRX下行方向上持續(xù)若干個(gè)時(shí)隙沒有話務(wù)占用時(shí)，則將功放模塊的bias關(guān)閉，以此來達(dá)到節(jié)省能耗的目的。測(cè)試結(jié)果表明，開啟DPS功能后對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能沒有產(chǎn)生任何負(fù)面的影響，QoS結(jié)果穩(wěn)定，大大節(jié)省了運(yùn)營支出。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；基站；DPS；bias

1研究背景

我國擁有全球最大的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大，并且隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)張，電費(fèi)支出幾乎成為不可節(jié)省的費(fèi)用支出。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，某通信運(yùn)營商的運(yùn)維支出報(bào)告顯示：僅2007年電費(fèi)支出高達(dá)45億元，電費(fèi)支出幾乎占據(jù)了該公司80%以上的運(yùn)維費(fèi)用。因此，為從根本上實(shí)現(xiàn)節(jié)能，單從運(yùn)維的角度己不能滿足需求。隨著基站的不斷激增，如何降低基站設(shè)備能耗，成為節(jié)能減排的重中之重。

本文提出一種將DPS技術(shù)應(yīng)用于基站系統(tǒng)中進(jìn)行節(jié)能的方案，通過對(duì)測(cè)試基站的性能分析，得到了很好的節(jié)能運(yùn)用效果，如將其應(yīng)用于全網(wǎng)將會(huì)為運(yùn)營商帶來巨大的收益。

2 DPS原理簡(jiǎn)介

基站系統(tǒng)在空中接口實(shí)時(shí)檢測(cè)TRX下行方向的時(shí)隙占用情況，如圖1所示，如有持續(xù)若干個(gè)時(shí)隙無話務(wù)占用，則將功放模塊的bias關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能。整個(gè)執(zhí)行過程均在BTS側(cè)完成，系統(tǒng)只需極短的時(shí)間即可完成全部操作，所需時(shí)間僅取決于TRE的類型（G3，G4或者G5），與BTS的類型無關(guān)。但對(duì)于所有的TRE類型，開啟或關(guān)閉bias的時(shí)間都小于1個(gè)時(shí)隙時(shí)長。且這一過程與TRX上承載的業(yè)務(wù)無關(guān)，可以用于語音、數(shù)據(jù)或信令的時(shí)隙。

由于其快速的系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，在有突發(fā)話務(wù)的情況下也不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生任何負(fù)面影響，其工作原理如圖1所示。

3功耗測(cè)試基站信息

根據(jù)前期對(duì)試驗(yàn)站點(diǎn)的測(cè)試，DPS功能僅能應(yīng)用于非BCCH的TWIN載頻。即BCCH載頻、普通單載頻及1載頻小區(qū)無法使用DPS功能。鑒于如上信息，選取兩測(cè)試基站做為本文性能分析的測(cè)試站點(diǎn)，其信息如表1—2所示。

4功耗測(cè)試

基站電源測(cè)量?jī)x表連接方式如圖2所示。

針對(duì)測(cè)試基站于2016年12月11日進(jìn)行DPS功能開啟前功耗測(cè)試與QoS觀察，12月23日凌晨激活DPS功能，12月23日進(jìn)行DPS功能開啟后功耗測(cè)試與OoS觀察。DPS功能開啟后基站功耗明顯變低，對(duì)比曲線如圖3—4所示。

并針對(duì)不同站型及不同時(shí)段測(cè)量出基站功耗比對(duì)表，但由于受節(jié)假日的影響，S333基站的話務(wù)量激增，使得DPS效果下降，因此在功耗計(jì)算中分別列出了包含和不含圣誕節(jié)的數(shù)據(jù)，S222站型的話務(wù)量基本保持平穩(wěn)，數(shù)據(jù)測(cè)量如表3所示。

由以上數(shù)據(jù)可以看到，當(dāng)DPS功能激活后，站點(diǎn)功耗明顯下降，S222站型單基站平均功耗降低87 W，如果不考慮節(jié)假日因素，S222站型單基站功耗平均降低82 W；S333站型單基站平均功耗降低135 W，如果不考慮節(jié)假日因素，則$333單基站平均功耗降低147 W。

5 QOS觀察測(cè)試小區(qū)QoS情況

在開啟DPS功能后，測(cè)試基站的QoS保持穩(wěn)定，沒有發(fā)生明顯的變化，新華書店D小區(qū)及電影公司小區(qū)QoS情況如表4所示。

6 DPS節(jié)能效果預(yù)測(cè)

以試驗(yàn)基站數(shù)據(jù)為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，若將DPS功能應(yīng)用于全網(wǎng)，預(yù)計(jì)每天節(jié)電約1 100 kWh；按電價(jià)0.8元/kWh計(jì)算，全年將節(jié)約電費(fèi)31.68萬元。節(jié)能率：全年節(jié)約電費(fèi)金額/投資金額=0.704；投資回收期預(yù)測(cè)：1/節(jié)能率×12=17（月）。由此可見DPS技術(shù)應(yīng)用于基站系統(tǒng)，為運(yùn)營商帶來了巨大的OPEX收益。