绿色移动信息通信技术应用与实践

2012-08-09王洋樊锐兰

电信工程技术与标准化 2012年1期

王洋，樊锐兰

（中国移动通信集团山西有限公司网络运维管理中心，太原 030009）

1 引言

2007年，我国IT产品的总耗电量在300～500亿度之间，而且IT产品能源消耗还以每年8%～10%的速度增长，CO2的排放主要来自计算机（40%）、服务器（23%）和固定、移动通信（共占24%）[1]。

2010年4月国资委发布了《中央企业节能减排监督管理办法》要求央企在2015年，万元产值综合能耗较2010年下降16%左右，并将节能减排纳入央企负责人考核指标，我国三大电信运营商由“一般类企业”转为“关注类企业”[2]。因此，信息通信网络运营维护的绿色化程度将对我国的绿色战略的实现有着重要的影响。

信息通信网络运营过程包括用户、电信运营商、通信设备信息供应商以及相关行业协会、政府机构，上述各环节相互作用、相互影响形成完整闭合的通信网络运营链条。通过上述4方面的有效沟通、实践探索、协调运作必然会加速实现信息通信网络节能减排的发展进程。基于电信运营商的特殊产业链位置，信息通信网络的生产经营维系着位于产业链上游的通信设备信息供应商和位于产业链下游的用户。通过分析电信运营商与用户之间的业务服务过程、通信设备信息供应商与电信运营商之间的技术合作过程将为绿色信息通信网络的实现提供有效途径。

2 绿色信息通信网络中的角色价值分析

信息通信网络运营过程包括用户、电信运营商、通信设备信息供应商以及相关行业协会、政府机构，上述各环节相互作用、相互影响形成完整闭合的通信网络运营链条。通过上述4方面的有效沟通、实践探索、协调运作必然会加速实现信息通信网络节能减排的发展进程。

用户主要包括个人用户、家庭用户、企业用户以及CP（内容提供商，Content Provider）/SP（服务供应商，Service Provider），该层属于信息通信网络的业务应用层，涉及到通信终端、通信信息化应用平台搭建、移动会议业务、OA（办公自动化，Office Automation）系统应用、SIM卡应用、绿色包装应用、电子渠道应用、终端回收等。

电信运营商主要是指信息通信运营企业，电信运营商作为信息通信网络运营链中的核心位置起着连接另外三方的纽带作用，同时也是影响绿色信息通信网络实现的主要推动者，涉及到对用户的绿色理念宣传和绿色方案执行、绿色通信技术的实践应用以及评估推广、提高用户信息化程度进而全方位减少全社会能源消耗、自身运营能耗管理控制、协助政府以及行业协会制定执行相关标准、规范等。

通信设备信息供应商主要包括信息通信材料供应商、信息通信设备制造商、通信工程咨询服务商等，涉及到绿色通信技术研发、绿色产品服务供应链、绿色通信设计方案提供、能耗监测评估、节能降耗标准制定等。

行业协会及政府机构主要在国家通信行业的节能减排的标准制定以及监督执行方面起着重要作用，特别是2010年7月由国务院办公厅印发的《2010年节能减排工作安排》以及中国通信企业协会编制的《通信节能产品目录》等文件对于通信行业的节能减排工作的推进具有重要的指导意义。

基于电信运营商的特殊产业链位置，信息通信网络的生产经营维系着位于产业链上游的通信设备信息供应商和位于产业链下游的用户（如图1所示）。通过分析电信运营商与用户之间的业务服务过程、通信设备信息供应商与电信运营商之间的技术合作过程将为绿色信息通信网络的实现提供有效途径。

图1 信息通信网络运营维护作用结构

3 电信运营商的绿色信息通信网络技术应用探讨

对于电信运营商而言，绿色信息通信网络技术的应用推广主要涉及基站和接入机房、通信机房和数据中心机房等运营环节，在各层面结合设备投资（CAPEX）、运营支出（OPEX）等参考数值，以技术为契机，以应用为主导履行电信运营商对社会“绿色”责任和义务。

基站及接入机房耗电量（包括通信设备、空调、电源设备以及其他配套设备）大约占运营能耗的70%，其中基站总设备能耗约占基站等接入设备能耗的51%，因此基站节能成为了降低运营商运营成本和节能减排的重要方面。

3.1 基于负荷的TRX关断与PA关断

由于城市工作生活规律所产生的“潮汐效应”，即：工作时段大规模的“客户终端”涌向中央商务区，下班时段生活区则成为了“客户终端”的密集区。基站设备基于上述规律设计智能关断控制技术： BSC根据每个载频板的话务情况进行判断，将空闲时长超过门限时间的话音信道载频板所对应的功放模块PA工作电压关闭，当话务负荷上升超过一定门限时，BSC会立即激活被关断的TRX，以满足话务需求，同时载频启动时间最高达分钟级；BSC根据每个载频板的话务情况进行判断，将空闲时长超过门限时间的话音信道载频板所对应的功放模块PA偏置电压关闭，在话务增长时以毫秒级的时间内重新打开功放偏置电压以满足用户话务需求[3]。

3.2 分布式基站技术

分布式基站结构采用基带处理单元（BUU，Bandwidth Based Unit）与射频处理单元（RRU，Remote Radio Unit）分布式组合设计，二者通过光纤相连。在网络部署时，将基带处理单元与核心网、无线网络控制设备集中在机房内，通过光纤与规划站点上部署的射频拉远单元进行连接，实现网络覆盖。相对传统基站而言，该结构可以有效提高地理空间的利用率，减少了空调等其它配套设施的功耗，提高了基站覆盖能力，便于基站工程建设，由于分布式基站的内部Ir接口的标准化使得各研发厂家也便于单元功能升级和扩展。

3.3 高压直流供电

基站及接入机房的能源供给可采用高压直流供电方案，直流电源模块输出与电池直接并连为设备供电的方式可以有效保证能源供给；直流电源工程割接中，只需将输出电压和极性匹配瞬间切换即可实现不停电割接；采用直流输入不存在相位和频率问题，从而回避了电源谐波带来的能耗问题；模块化的直流高压系统属于标准电气设备，现场值守人员可通过配套的监控系统对分路输出和母线的绝缘情况、整流器模块的负载率等情况使电源系统转换效率和安全性都大大提高。

3.4 电路谐波治理

通信机房和数据中心机房作为信息通信网络的核心部分同时也是能源的高消耗环节，电力系统作为机房的能源供给基础，在信息承载支撑、通信业务服务方面起着决定性作用。谐波会降低发电、输电及用电设备的效率，电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，进而导致由于电气测量设备波动引起的继电保护和自动装置的误动作；谐波通过电容耦合、电磁感应和电气传导会感应到通信线路,干扰邻近通信系统，产生噪声降低通信质量，甚至干扰通信系统正常工作，因此在工程方案设计中应当做相应的技术处理[4]。

谐波处理方法包括无源滤波和有源滤波两种方式，无源滤波是由无源元件（电阻、电容、电感）组成串联回路，通过将回路的谐振频率设定为需滤除的谐波频率达到滤除N次谐波的目的，此方法存在成本低但容易与系统产生谐振、系统参数只能补偿固定无功功率无法精确补偿等问题，因此效果并不十分理想；有源谐波滤除装置由电力电子元件组成电路，通过产生与系统的谐波同频率、同幅度、相位相反的谐波电流与系统中谐波电流相互抵消，但由于受到电力电子元件电压、电流额度要求以及装置制作流程也相对复杂致使成本较高[5]。

3.5 送风优化与选址建设

基站空调占基站总体能耗的40%，而基站附属建筑结构带来的空调能耗站空调总能耗的40%，因此基站附属建筑导致的能耗占基站总能耗的16%，同时该比例值与基站所处地理位置、建筑材料的传热性、隔热性、与空气的接触面积、窗墙比例都有着密切的关系。基站空调氟利昂中加入空调节能剂，氟利昂在空调中循环时，带入到设备表面，通过抑制油泡、清除油膜、抗磨损、抗氧化等手段，从而起到降低能耗的作用；采用环保节能型制冷剂替代氟利昂，从而避免大气臭氧层的破坏。基站空调外机的通风应顺畅，保证室外机的散热效果，同时考虑使用基站专用空调；室内、外机连接的冷媒管道应尽量短，做好保温处理，以免降低效率；对于偏远山区等野外基站不要选用室外型设备，防止设备丢失；在基站外表面用使用热反射隔热涂料，并参考《基站外表面用反射隔热涂料技术要求与应用导则》测试“机房外表面热反射隔热涂料”的效果，进而推广应用提升接入机房隔热效果，降低连锁能耗问题。基站建设过程中从业务需求、网络架构、无线射频、管理维护和安全防护等方面的标准化规范进而减少配套设施的差异问题带来的管理耗能问题。

3.6 通信运营楼宇绿色建设

通信运营楼宇包括生产机房、办公室、营业厅等涉及通信整个环节的各类建筑用房，绿色通信建筑的概念源于智能楼宇的思想，其物理结构与智能化设备的合理配置和有机融合，综合考虑了建设场地、室外环境、节能技术与能源利用、机房室内环境以及能源管理等多方面因素[6]。节能减排的涉及理念贯穿于整个楼宇的生命周期，例如：初期的建筑结构设计、建筑材料、各类能源来源与高效管道传输利用等；使用中的空间合理划分、能源量化控制管理、结构流程优化等；楼宇重建中的设备材料重复利用、零污染销毁等环节。