愛立信方案提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能效 構(gòu)建綠色產(chǎn)業(yè)

    保護(hù)環(huán)境和應(yīng)對(duì)氣候變化，是當(dāng)今人類面臨的兩個(gè)最為迫切的挑戰(zhàn)。隨著能源價(jià)格不斷飆升，電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商也開始越來越多的審視自身應(yīng)該承擔(dān)的環(huán)境和社會(huì)責(zé)任。當(dāng)然，還有不得不支付的能源帳單。

    綠色產(chǎn)業(yè)的節(jié)能潛力

    移動(dòng)通信是促進(jìn)全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最為重要的技術(shù)之一。但在全球二氧化碳排放和一次性能源利用中，約有0.14%和0.12%來自移動(dòng)通信業(yè)。全球很多主要電信運(yùn)營(yíng)商今天的能耗水平和1995年時(shí)基本相同，但其用戶總數(shù)卻翻了一番。技術(shù)進(jìn)步使得電信運(yùn)營(yíng)商的能耗保持著極低的水平，但仍然有很多降低二氧化碳排放的潛力。比如，巧妙地運(yùn)用電信技術(shù)、智能家庭、智能辦公室以及遠(yuǎn)程辦公，都能對(duì)能源使用量和二氧化碳排放量產(chǎn)生顯著的影響。

                                替代能源可堪大用

    無線設(shè)備瞄準(zhǔn)高能效

    無線基站系統(tǒng)使用至今已有數(shù)十年，用于改進(jìn)輸出性能、提高能效的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。通過改進(jìn)無線宏蜂窩基站的設(shè)計(jì)，無線基站的占地也越來越小，這是通信行業(yè)對(duì)環(huán)境保護(hù)做出的另一項(xiàng)貢獻(xiàn)。愛立信現(xiàn)在對(duì)基站設(shè)計(jì)提出了更多的改進(jìn)方案。其中，一個(gè)顯著提高能效的途徑是射頻拉遠(yuǎn)基站(Main-remote)，即塔頂無線接收器解決方案，可以降低能耗2/3。

    射頻拉遠(yuǎn)基站解決方案為替代能源提供了潛在的機(jī)會(huì)。比如，一個(gè)塔頂無線基站每個(gè)無線單元消耗的電力不到200W，但帶有四個(gè)收發(fā)信機(jī)(TRX)的無線基站的天線傳輸功率可以達(dá)到33dBm，而帶有兩個(gè)收發(fā)機(jī)的無線基站的天線傳輸功率可以達(dá)到43dBm。在適宜的時(shí)候，無線基站可以分為兩個(gè)小區(qū)。這意味著一個(gè)站點(diǎn)的能耗僅在600W左右(外加傳輸?shù)哪芎?。如此低的能耗，對(duì)于離網(wǎng)站點(diǎn)而言，采用太陽能或者太陽能和風(fēng)能相結(jié)合的解決方案(外加電池)就可行。

                                圖為射頻拉遠(yuǎn)基站的配置

    此外，愛立信還創(chuàng)新提出了環(huán)保管塔基站概念，去掉了所有降溫設(shè)備或加熱設(shè)備，并考慮到了外觀美化等多個(gè)方面。愛立信的主要設(shè)想是用混凝土管狀塔來替代通常采用的鋼架基站，這樣做一是可以利用混凝土的隔熱、絕緣等特點(diǎn)，二是利用管塔結(jié)構(gòu)自然產(chǎn)生的“煙囪效應(yīng)”實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)熱量的外散，初步估計(jì)可以降低30%到40%之間的營(yíng)運(yùn)成本和能耗。

    無線軟件助力降能耗

    另外一種降低能耗的途徑是，通過待機(jī)模式控制無線設(shè)備，從而有效降低整個(gè)能耗。其設(shè)想是通過類似于個(gè)人電腦的待機(jī)／激活模式來自動(dòng)控制無線設(shè)備，降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能耗。

    比如在一個(gè)典型的由3個(gè)扇區(qū)組成的小區(qū)中，每個(gè)扇區(qū)安裝4個(gè)收發(fā)信機(jī)，通常并不需要12個(gè)收發(fā)信機(jī)隨時(shí)都處于激活狀態(tài)。如果引進(jìn)先進(jìn)的電源管理方案，在通信量相對(duì)較小時(shí)，可以讓若干個(gè)收發(fā)信機(jī)處于待機(jī)模式。雖然每個(gè)空轉(zhuǎn)的收發(fā)信機(jī)功耗可能非常小，但考慮到運(yùn)營(yíng)商所擁有的成百上千個(gè)無線基站，總體節(jié)能量還是非常可觀的。值得注意的是，采用這種方式既節(jié)能又不會(huì)對(duì)服務(wù)質(zhì)量帶來任何影響。

    如果所有安裝了愛立信GSM基站的運(yùn)營(yíng)商都采用這種軟件來升級(jí)系統(tǒng)，那么每年可以減少二氧化碳排放量100萬噸，相當(dāng)于330，000輛小汽車每輛每年行駛16，000公里的排放總量。

                         圖為GSM基站節(jié)能特色功能的效果

    核心網(wǎng)節(jié)能潛力大

    雖然在那些動(dòng)輒擁有成百上千個(gè)基站站點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)中，潛在的節(jié)能量十分巨大，但核心網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能潛力亦不容忽視。

    在過去的十年間，核心網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向基于IP的路由和交換系統(tǒng)已大大提高了性能。這一點(diǎn)對(duì)于語音的傳輸尤其如此，數(shù)字壓縮技術(shù)使得傳輸容量的需求降低了60%－70%。和上一代產(chǎn)品相比，新一代的移動(dòng)交換中心服務(wù)器(MSC-S)每個(gè)用戶所消耗的電力降低了35%左右。一個(gè)單獨(dú)的MSC-S節(jié)點(diǎn)可以為130萬個(gè)用戶服務(wù)，以前需要占用多個(gè)機(jī)柜，現(xiàn)在則只需要一個(gè)機(jī)柜的空間即可(占地面積不到0.5平方米)，有利于減少占地空間，降低對(duì)冷卻和能源的需求。此外，MSC池技術(shù)(Pooling)也可以使總的傳輸容量需求大幅減少。它將若干移動(dòng)交換中心合并在一起來覆蓋更大面積，尤其是針對(duì)如信宅和商業(yè)這些不同類型區(qū)域，在負(fù)荷模式方面具有互補(bǔ)性的時(shí)候所采用。

    其它核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如移動(dòng)媒體網(wǎng)關(guān)(M-MGw)和GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GSN)的能效也已得到類似的改進(jìn)。比如，最新一代的Serving GSN(SGSN)每個(gè)用戶的耗電量就在其上一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上下降了一半左右。

    設(shè)計(jì)是能源優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的基石

    一個(gè)高效、可持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，其核心是良好的設(shè)計(jì)。如果整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的能效不高，部件能效再高也難以彌補(bǔ)損失。運(yùn)營(yíng)商如果能邀請(qǐng)到經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)專家從一開始就參與整個(gè)規(guī)劃過程，通常可以將必需的無線站點(diǎn)數(shù)量減少30%－50%。事實(shí)上，很多投入商用的電信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)證明，一個(gè)全面詳盡的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加上先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確實(shí)可以節(jié)約運(yùn)營(yíng)商的總體擁有成本和能耗。

    愛立信曾經(jīng)用總體擁有成本(TCO)分析法計(jì)算過，優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，不僅可以使半數(shù)無線站點(diǎn)的覆蓋范圍擴(kuò)大，也可以使整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的能耗減少10%。再把減少交通運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)考察而帶來的節(jié)能效果等各種因素考慮在內(nèi)的話，總體上能耗可以降低1/2。按照無線設(shè)備的平均使用壽命10－20年來估算，任何運(yùn)營(yíng)商都要為此動(dòng)容了。

    站點(diǎn)配套要講究

    對(duì)于帶有多個(gè)無線基站的新建室內(nèi)站點(diǎn)來說，電壓應(yīng)避免在24V和-48V之間轉(zhuǎn)換，這樣通常可以節(jié)約15%左右的能耗和成本。如果針對(duì)不同的電壓使用不同的整流器和備用系統(tǒng)，則會(huì)更加節(jié)能。

    戶外無線基站在建設(shè)時(shí)，可以和電池備用單元組合在一起，放在一個(gè)統(tǒng)一機(jī)柜/箱里，將兩套系統(tǒng)的支持系統(tǒng)合并起來，達(dá)到節(jié)能的目的。愛立信提供的這種解決方案?jìng)溆秒姵刈铋L(zhǎng)時(shí)間可達(dá)12小時(shí)。如果基站采用的是簡(jiǎn)易電扇或被動(dòng)換熱器散熱方案的話，可以對(duì)箱體內(nèi)的電池間做單獨(dú)冷卻。為了節(jié)約成本，可以直接利用無線基站的內(nèi)部供電系統(tǒng)，既有效地控制電池充電，又對(duì)電流波動(dòng)有良好的耐受性。

    如果基站安裝了備用發(fā)電機(jī)，那么將基站與電池備用單元合并會(huì)更加有利，因?yàn)檫@樣做可大大減少發(fā)電機(jī)的能耗。很多運(yùn)營(yíng)商在電力網(wǎng)中斷后短時(shí)間內(nèi)就啟動(dòng)了發(fā)電機(jī)，有的是因?yàn)闆]有配備大型的蓄電池組，有的卻是擔(dān)心電池會(huì)很快老化。事實(shí)上，選擇正確的電池類型并正確使用的話，電池的使用壽命可以延長(zhǎng)至4年或更長(zhǎng)。良好的電池配置可以將供電系統(tǒng)啟動(dòng)的次數(shù)以及發(fā)電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間減少一半以上，不但延長(zhǎng)了發(fā)電機(jī)的使用壽命，還減少了燃料消耗和維護(hù)費(fèi)用。

    替代能源可堪大用

    有些地區(qū)可能電網(wǎng)很不可靠，或者根本沒有電力網(wǎng)可以依托，使用柴油發(fā)電機(jī)定期維護(hù)和更換燃料又過于繁難，這時(shí)運(yùn)營(yíng)商可以在采用低能耗無線基站設(shè)備的同時(shí)，可考慮各種經(jīng)濟(jì)劃算的替代能源方案，如太陽能、風(fēng)能、燃料電池以及可再生能源結(jié)合蓄電池組實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的電力自給運(yùn)行。

    另外，適時(shí)使用這些替代能源，將使通信網(wǎng)絡(luò)的部署更加方便，并減少對(duì)石化燃料的依賴，進(jìn)一步降低對(duì)環(huán)境的影響。合理的采用替代能源，運(yùn)營(yíng)商還可以順利的將電信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到?jīng)]有供電網(wǎng)或供電不穩(wěn)定的地區(qū)。

    太陽能是清潔、永不枯竭的能源，中小容量的站點(diǎn)，或者光纖通信基站都可以利用太陽能獲得完全免費(fèi)的電力。隨著新型基站設(shè)備能耗不斷降低，所需的太陽能電池板的數(shù)量比以往也有大幅減少。而隨著太陽能電池板產(chǎn)能的提高和新技術(shù)研發(fā)，人們擔(dān)心的成本正在大幅度下降。

    風(fēng)能與太陽能一樣，也可提供近乎免費(fèi)的能源。不過，現(xiàn)代風(fēng)能產(chǎn)業(yè)傾向于發(fā)展超大型的風(fēng)力渦輪機(jī)，對(duì)于無線基站這樣的較低功耗單位，找到一個(gè)經(jīng)濟(jì)合算的解決方案并不容易。而且安裝巨大的槳葉和風(fēng)力渦輪機(jī)必須建設(shè)額外的鐵塔，需要占用更多的場(chǎng)地空間。

    燃料電池可靠而高效，且具有負(fù)荷跟蹤功能。目前，在擁有穩(wěn)定電力網(wǎng)的地區(qū)，燃料電池可以替代電池組和柴油發(fā)電機(jī)，為無線基站提供備用電源，并在需要長(zhǎng)時(shí)間備用的遠(yuǎn)程站點(diǎn)部分替代電池的使用。

    生物燃料屬于可再生能源，包括生物柴油、植物油、乙醇、甲醇、沼氣、動(dòng)物脂肪等。生物燃料的最大好處是其環(huán)境效益，較少的礦務(wù)雜質(zhì)含量和運(yùn)輸環(huán)節(jié)，使其二氧化碳減少排放78％，二氧化硫以及各種顆粒物質(zhì)、碳?xì)浠�合物也都�?huì)有所降低。生物柴油不含鉛和硫，無毒，即使出現(xiàn)滲漏，也可以很快降解。

    長(zhǎng)期以來，為了提高用戶滿意度，運(yùn)營(yíng)商一直在增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這就造成了公路和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、燃料運(yùn)輸以及安全保障等方面的成本持續(xù)上漲。隨著無線站點(diǎn)的功耗越來越低，采用替代能源，無論是在經(jīng)濟(jì)上，還是技術(shù)上都變得越來越有吸引力。

    對(duì)于那些既想降低經(jīng)營(yíng)支出，又想履行環(huán)保義務(wù)的運(yùn)營(yíng)商來說，能效是他們面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。愛立信是整套節(jié)能策略的提出者，也是提供相關(guān)產(chǎn)品和解決方案的領(lǐng)先廠商。全球各地的運(yùn)營(yíng)商正在利用愛立信先進(jìn)的解決方案，降低自身的總體擁有成本，并占據(jù)領(lǐng)先的市場(chǎng)地位。