GSM老旧设备节能改造方案研究
2020-04-21
1 引言
随着用户规模和业务的持续快速增长，网络规模越来越大、网元数量尤其是基站数量越来越多。据统计，电费开支占总费用支出的41%，影响着运营商利润增长。另一方面，国家稳步推进节能降耗，庞大的基站规模导致的电量耗费大，成为运营商实现节能降耗的重大压力。
2 GSM老旧设备节能改造必要性
4G发展迅速但GSM仍将长期存在，根据预测，到2020年底GSM仍有数亿在网用户。而GSM老设备目前面临三大问题：
（1）运维成本高：电费高，功耗大，停电后电池续航时间短；设备已经停产，备件购买难。
（2）设备能力低：集成度低，机房空间占地大，配套消耗大；平台结构有限，单机柜不能超过12TRX。
（3）演进支持差：老硬件10%以上新特性无法支持，如小区级寻呼、广播信道、节电功能等。老硬件无法支持后续演进。
2.1 新旧设备对比
现网某厂家所有RBS2000型基站在服时间超过7年，相对于新型的RBS6000基站，RBS2000基站单机柜容量小、占用机房空间大，劣势明显：
（1）RBS6201单机柜满配载波容量是RBS2202的12倍、RBS2206的6倍；
（2）RBS6000节省机房建设成本，能有效降低租赁成本；
（3）相同容量RBS6000节点数少，运维效率高、运维成本低
① 故障率更低
② 容量更大、单位运维成本；
③ 单站硬件连接简化，便于安装、更换以及故障定位；
④ 配置更方便灵活，有利于容量和性能方面措施。
图1是实验室标准环境对S888配置的RBS2000和RBS6000型基站所做的功耗测试，由测试数据可知RBS2000型基站大大高于RBS6000型基站。
图1 RBS2000与RBS6000型基站功耗对比
2.2 GSM老旧设备基站改造必要性
随着用户终端更新和业务的发展，用户会逐渐迁移到4G，但仍有垂直行业应用和部分保守语音业务用户难以迁移到4G，即使到2020年，GSM网络仍将有数亿在网用户。因此，仍需要保证连续的2G覆盖作为基础底层网络。由于900 MHz的覆盖相对完备，将保留900 MHz以确保广度、深度覆盖。随着话务向4G迁移，4G容量和覆盖压力增加，GSM的频谱资源逐步转模作FDD LTE。
综合所述，如能及时对现网老旧的RBS2000基站进行现代化改造换型为RBS6000型基站，综合成本造价最优，同时利用节省的电费实现促进向目标网的演进。
3 改造前后性能验证
为验证爱立信RBS2000型基站换型为RBS6000型基站（相同载波数配置）前后的功耗，对比分析是否节电降耗，在某市开展了测试，选取RBS2202、RBS2206、RBS6201及RBS6601共4个基站类型进行能耗测试。
3.1 测试方法
对于RBS2202、RBS2206型基站，由于测试仪器数量有限拟对单柜进行测试并通过业务量等效核算整站能耗。
对于RBS6201、RBS6601型基站，可以直接进行整站能耗测试。
测试仪表及记数方式：根据测试仪器情况，分为人工读数、自动记数、FSU系统计数，来采集单柜/站的电流电压数据。
（1）人工读数：采用普通钳流表通过人工定时记录设备电流。
① 测试仪器：普通钳流表
② 时间：每站测试2天，每天早上8:00～晚上8:00
③ 记录颗粒度：半小时/次
（2）自动记数：采用具有存储功能的钳流表自动对设备能耗进行纪录。
① 测试仪器：具有存储功能的钳流表
② 时间：1天/站
③ 记录颗粒度：半小时/次
（3）FSU系统记数
① 测试仪器：铁塔FSU系统
② 时间：1天/站
③ 记录颗粒度：半小时/次
3.2 测试站点
结合区域属性、环境温度、机房环境相似及话务指标等因素，选择站如下：站点1（RBS2202）、站点2（RBS2206）、站点3（RBS6201）、站点4（RBS6601），以上站点均位于城区，机房环境良好，话务量接近，空调均正常制冷，表1计列测试站点信息。
表1 测试站点信息
3.3 测试结果
根椐方案选取符合要求的在网站点：使用万用表、钳流表，以及安装FSU系统测量机架内设备供电电压及负载电流，从而计算每种机架类型的功率能耗。以下为选取的4个基站能耗测量情况，相关测试结果见图2、3、4、5所示。
以下各图中，折线表示取样时间对应的实际测试数据；直线表示根据各取样数据平均值拟合的一次函数，表征数据变化趋势。
图2 站点1电流测试数据
图3 站点2电流测试数据
图4 站点3电流测试数据
图5 站点4电流测试数据
根据测试结果，统一折算出整站功耗，对比各个设备 类型能耗情况如表2所示：
表2 测试结果对比
3.4 测试结论
根据测试结果，RBS2202、 RBS2206、 RBS6201、RBS6601设备能耗呈逐级下降趋势，如下图6所示。RBS6000系列设备能耗明显小于2000系列，单系统大概节约48.3%耗能。
图6 测试设备单小时测试总功耗（kW＊h）
4 总结与展望
测试表明，在话务量和运行环境相近的情况下，RBS6000型基站设备相对RBS2000型基站设备功耗下降显著，采用RBS6000型基站现代化改造老旧的RBS2000型基站设备，一方面可以有效降低电费支出，投资周期内节省的电费支出完全可以收回现代化改造的投资；另一方面，通过对RBS2000型基站用RBS6000型基站进行现代化改造，是实现节能降耗目标的有效手段。
