移动通信基站在节能新技术的应用研究和实践

中国联合网络通信有限公司玉林市分公司网络优化中心 邹 洁

1 引言

随着移动通信的飞速发展，中国手机用户已超过10亿，为满足用户增长需求，基站数量迅速增加，据统计，截止2015年6月全国移动基站数超过320万个，仅基站的能耗就超过了330亿KWh。近几年，针对基站节能减排各大运营商采取了大量的措施、技术，每项技术都各有特点和使用范围，在不同地区、不同环境都有一定的节能效果，我们并不赞同在需要经过大量改造与投入大成本来实现节能减排，而是采取智能节电新技术手段来降低系统能耗。

2 智能节电技术基本原理

随着基站数量的不断增加，耗电也在不断增加，通过对机房能耗的分析发现，无线网络基站整体能耗约占全部通信网络能耗的53%以上，所以基站主设备节能技术对于于改善整个通信网络的节能具有积极意义。

通信机房基站主设备功耗主要由机柜功耗和载频功耗两部分组成，机柜功耗主要包括控制板、风扇、合路器几部分，能耗值在基站功耗中所占比例较少，载频功耗则是基站功耗的主要部分。从载频功率消耗的角度来讲，单个载频功耗主要包括两大部分：基带模块功耗和功放模块功耗。

基带模块是载频的基本组成部分，在工作时一直启动在工作状态，其功耗也非常小。而功放模块是载频中向天馈发射功率的主要部分，通常情况下，无论是否有业务发生，功放模块都以满负荷状态工作，占整个载频功耗绝大部分。采用智能节电技术，系统能够根据业务负荷对功放模块进行瞬时关断和开启。功放模块能耗由静态能耗和动态能耗两部分组成，其中静态能耗由偏置电压控制，动态能耗由工作电压控制。智能节电技术通过关闭功放模块的工作电压和偏置电压降低功放模块的功耗，进一步降低载频功耗，从而实现基站整体能耗的降低。

所以降低移动基站主设备能耗的关键点之一，是如何解决网络闲时载频功耗居高不下的问题，即如何利用系列化智能软件节电技术，根据网络负载状况动态调整载频功耗，实现移动基站的节能。智能节电技术可以通过硬件或软件控制实现，其实现方式可分为基于负荷的载频的PA关断和基于时隙的PA关断。

3 基于载频智能关断技术实现节能减排

3.1 载频智能关断技术原理

载频智能关断技术主要是通过合理评估基站的即时话务载荷，在话务负荷较小时及时的将部分载频转入到系统休眠的工作状态，减小基站对电能的消耗，而当话务负荷回到对应的标准之后，又激活处于休眠状态的系统，使他们恢复到正常的工作状态，以满足对应的话务载荷使用需求，实现最终的智能节电。

3.2 载频智能关断技术的具体实现过程

载频智能关断技术的主要实现机制如下：在各个小区的空闲信道数量达到或者系统设置的信道最低限制时（通常设置≥8,因GSM一个载频通常为8个信道），而且空闲状态持续所设定的一段时间之后，系统就将执行切断载频的指令。

而系统在选择所关闭的载频时，一般会考虑到下面这样几个主要的因素：

（1）待关断的小区载频配置≥2；

（2）待关断的载频是TCH载频，而非BCCH载频;

（3）整个TCH载频之内的信道全是空闲信道；

（4）待关闭载频所在小区空闲信道设置数量；

（5）待关闭载频空闲状态持续时间；

首先系统判断是否需要关闭载频，这主要与通信载频的空闲TCH信道数目相关，而系统的多重判断策略将保证整个系统关闭的准确程度，将系统每隔10s对空闲的TCH信道完成一次扫描，进行对应的判断操作；一旦空闲的TCH信道数目大于所设置的系统最低值，系统计时器+1,而小于设定的值时，系统的计时器将-2，而在计时器达到设定的门限值时，将选择最为合适的载频予以关闭。

4 基于DPS时隙智能关断技术实现节能减排

载频中有两个功放，分别控制静态功放和动态功放，而且可以针对一个载频中的每个时隙的分别进行静态和动态功放的开关，利用时隙智能关断技术，如果一个时隙没有了话务占用，那么功放会单独关闭这个时隙的静态和动态功放，这就是“时隙级功放关断”功能，其实现原理是通过系统在检测TRX下行方向上持续若干个时隙没有话务占用，则将功放模块的Bias 关闭，从而达到节省能耗的目的。

5 基于不连续发射功率控制技术实现节能减排

功率控制，根据保证通话质量的实际需要调整基站与手机的发射功率，目的是在保证良好传输质量的前提下，降低发射功率，从而降低整网干扰、减少功耗，达到节能消耗目的。DTX不连续发射技术是功率控制的一种，也是降低基站功耗的一个重要辅助手段，即在没有语音信号传输时就停止连续发送无线信号，从而使干扰电平减少以降低系统的功耗。在GSM中，对上行链路和下行链路都可分别使用功控，而且可对每个移动台独立进行，该功能带来的作用是：上行可以节省移动台电池和减少系统内干扰，下行表现为降低基站功耗，其主要应用于频率复用密度高、话务量大或系统干扰水平高的网络。

6 结束语

移动运营商的节能减排是一个系统工程，涉及到无线、交换、传输、数据等各个专业，要达到整个系统节能减排的目的，需要在保证网络安全性的前提下，各个专业、各个部门全力合作，充分挖掘主设备和配套设备的节能技术方案，并从组织、管理和考核上加以保证。持续节能减排，推动绿色移动网络深入发展，实现网络价值最大化，是运营商持续性发展的重点工作，需通过不断创新的技术，实现节能减排的目标，让民众在蓝天下享受移动通信带来的美好生活，是作为一个具有社会责任感企业的目标。

[1]徐金炉,等.移动通信基站节能减排解决方案.邮电设计技术.