愛立信方案提高移動網絡能效 構建綠色產業

    保護環境和應對氣候變化，是當今人類面臨的兩個最為迫切的挑戰。隨著能源價格不斷飆升，電信網絡運營商也開始越來越多的審視自身應該承擔的環境和社會責任。當然，還有不得不支付的能源帳單。

    綠色產業的節能潛力

    移動通信是促進全球社會經濟發展的最為重要的技術之一。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%來自移動通信業。全球很多主要電信運營商今天的能耗水平和1995年時基本相同，但其用戶總數卻翻了一番。技術進步使得電信運營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，巧妙地運用電信技術、智能家庭、智能辦公室以及遠程辦公，都能對能源使用量和二氧化碳排放量產生顯著的影響。

                                替代能源可堪大用

    無線設備瞄準高能效

    無線基站系統使用至今已有數十年，用于改進輸出性能、提高能效的新技術不斷涌現。通過改進無線宏蜂窩基站的設計，無線基站的占地也越來越小，這是通信行業對環境保護做出的另一項貢獻。愛立信現在對基站設計提出了更多的改進方案。其中，一個顯著提高能效的途徑是射頻拉遠基站(Main-remote)，即塔頂無線接收器解決方案，可以降低能耗2/3。

    射頻拉遠基站解決方案為替代能源提供了潛在的機會。比如，一個塔頂無線基站每個無線單元消耗的電力不到200W，但帶有四個收發信機(TRX)的無線基站的天線傳輸功率可以達到33dBm，而帶有兩個收發機的無線基站的天線傳輸功率可以達到43dBm。在適宜的時候，無線基站可以分為兩個小區。這意味著一個站點的能耗僅在600W左右(外加傳輸的能耗)。如此低的能耗，對于離網站點而言，采用太陽能或者太陽能和風能相結合的解決方案(外加電池)就可行。

                                圖為射頻拉遠基站的配置

    此外，愛立信還創新提出了環保管塔基站概念，去掉了所有降溫設備或加熱設備，并考慮到了外觀美化等多個方面。愛立信的主要設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，二是利用管塔結構自然產生的“煙囪效應”實現塔內熱量的外散，初步估計可以降低30%到40%之間的營運成本和能耗。

    無線軟件助力降能耗

    另外一種降低能耗的途徑是，通過待機模式控制無線設備，從而有效降低整個能耗。其設想是通過類似于個人電腦的待機／激活模式來自動控制無線設備，降低整個網絡的能耗。

    比如在一個典型的由3個扇區組成的小區中，每個扇區安裝4個收發信機，通常并不需要12個收發信機隨時都處于激活狀態。如果引進先進的電源管理方案，在通信量相對較小時，可以讓若干個收發信機處于待機模式。雖然每個空轉的收發信機功耗可能非常小，但考慮到運營商所擁有的成百上千個無線基站，總體節能量還是非常可觀的。值得注意的是，采用這種方式既節能又不會對服務質量帶來任何影響。

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

                         圖為GSM基站節能特色功能的效果

    核心網節能潛力大

    雖然在那些動輒擁有成百上千個基站站點的無線網絡中，潛在的節能量十分巨大，但核心網絡的節能潛力亦不容忽視。

    在過去的十年間，核心網絡轉向基于IP的路由和交換系統已大大提高了性能。這一點對于語音的傳輸尤其如此，數字壓縮技術使得傳輸容量的需求降低了60%－70%。和上一代產品相比，新一代的移動交換中心服務器(MSC-S)每個用戶所消耗的電力降低了35%左右。一個單獨的MSC-S節點可以為130萬個用戶服務，以前需要占用多個機柜，現在則只需要一個機柜的空間即可(占地面積不到0.5平方米)，有利于減少占地空間，降低對冷卻和能源的需求。此外，MSC池技術(Pooling)也可以使總的傳輸容量需求大幅減少。它將若干移動交換中心合并在一起來覆蓋更大面積，尤其是針對如信宅和商業這些不同類型區域，在負荷模式方面具有互補性的時候所采用。

    其它核心網絡節點，如移動媒體網關(M-MGw)和GPRS支持節點(GSN)的能效也已得到類似的改進。比如，最新一代的Serving GSN(SGSN)每個用戶的耗電量就在其上一代產品的基礎上下降了一半左右。

    設計是能源優化網絡的基石

    一個高效、可持續的網絡，其核心是良好的設計。如果整個網絡設計的能效不高，部件能效再高也難以彌補損失。運營商如果能邀請到經驗豐富的網絡設計專家從一開始就參與整個規劃過程，通常可以將必需的無線站點數量減少30%－50%。事實上，很多投入商用的電信網絡已經證明，一個全面詳盡的網絡設計加上先進的網絡設備，確實可以節約運營商的總體擁有成本和能耗。

    愛立信曾經用總體擁有成本(TCO)分析法計算過，優化的網絡設計，不僅可以使半數無線站點的覆蓋范圍擴大，也可以使整個無線網絡的能耗減少10%。再把減少交通運輸和現場考察而帶來的節能效果等各種因素考慮在內的話，總體上能耗可以降低1/2。按照無線設備的平均使用壽命10－20年來估算，任何運營商都要為此動容了。

    站點配套要講究

    對于帶有多個無線基站的新建室內站點來說，電壓應避免在24V和-48V之間轉換，這樣通常可以節約15%左右的能耗和成本。如果針對不同的電壓使用不同的整流器和備用系統，則會更加節能。

    戶外無線基站在建設時，可以和電池備用單元組合在一起，放在一個統一機柜/箱里，將兩套系統的支持系統合并起來，達到節能的目的。愛立信提供的這種解決方案備用電池最長時間可達12小時。如果基站采用的是簡易電扇或被動換熱器散熱方案的話，可以對箱體內的電池間做單獨冷卻。為了節約成本，可以直接利用無線基站的內部供電系統，既有效地控制電池充電，又對電流波動有良好的耐受性。

    如果基站安裝了備用發電機，那么將基站與電池備用單元合并會更加有利，因為這樣做可大大減少發電機的能耗。很多運營商在電力網中斷后短時間內就啟動了發電機，有的是因為沒有配備大型的蓄電池組，有的卻是擔心電池會很快老化。事實上，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至4年或更長。良好的電池配置可以將供電系統啟動的次數以及發電機運行的時間減少一半以上，不但延長了發電機的使用壽命，還減少了燃料消耗和維護費用。

    替代能源可堪大用

    有些地區可能電網很不可靠，或者根本沒有電力網可以依托，使用柴油發電機定期維護和更換燃料又過于繁難，這時運營商可以在采用低能耗無線基站設備的同時，可考慮各種經濟劃算的替代能源方案，如太陽能、風能、燃料電池以及可再生能源結合蓄電池組實現長期的電力自給運行。

    另外，適時使用這些替代能源，將使通信網絡的部署更加方便，并減少對石化燃料的依賴，進一步降低對環境的影響。合理的采用替代能源，運營商還可以順利的將電信網絡擴展到沒有供電網或供電不穩定的地區。

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

    風能與太陽能一樣，也可提供近乎免費的能源。不過，現代風能產業傾向于發展超大型的風力渦輪機，對于無線基站這樣的較低功耗單位，找到一個經濟合算的解決方案并不容易。而且安裝巨大的槳葉和風力渦輪機必須建設額外的鐵塔，需要占用更多的場地空間。

    燃料電池可靠而高效，且具有負荷跟蹤功能。目前，在擁有穩定電力網的地區，燃料電池可以替代電池組和柴油發電機，為無線基站提供備用電源，并在需要長時間備用的遠程站點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、動物脂肪等。生物燃料的最大好處是其環境效益，較少的礦務雜質含量和運輸環節，使其二氧化碳減少排放78％，二氧化硫以及各種顆粒物質、碳氫化合物也都會有所降低。生物柴油不含鉛和硫，無毒，即使出現滲漏，也可以很快降解。

    長期以來，為了提高用戶滿意度，運營商一直在增加網絡覆蓋，這就造成了公路和基礎設施建設、燃料運輸以及安全保障等方面的成本持續上漲。隨著無線站點的功耗越來越低，采用替代能源，無論是在經濟上，還是技術上都變得越來越有吸引力。

    對于那些既想降低經營支出，又想履行環保義務的運營商來說，能效是他們面臨的一個重大挑戰。愛立信是整套節能策略的提出者，也是提供相關產品和解決方案的領先廠商。全球各地的運營商正在利用愛立信先進的解決方案，降低自身的總體擁有成本，并占據領先的市場地位。