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信息通信

全方位“绿色”基站促移动网络能耗持续下降


  如果与其他传统行业横向比较,通信行业对环境的影响是比较小的。但是随着我国通信事业的发展以及通信网络规模的不断扩大,整个通信行业年耗电量已经超过200亿千瓦时,因而,运营商在满足社会信息化需求的同时也需要降低能耗。


保护环境和应对气候变化,是当今人类生存面临的两个最大的挑战。伴随着社会大众环境保护意识的日益提高,电信运营商也开始越来越多地关注自身应该承担的,进行环境保护的社会责任。同时,我国电信运营商还需要满足国资委提出要求:到“十一五”末期完成单位增加值能耗降低20%%,主要污染物排放量减少10%%。

为了满足社会公众和政府管理部门对电信运营商的节能减排要求,以中国移动为代表的运营商正在开展“绿色行动计划”。对于移动电信运营商来说,基站设备的能源消耗占到整个移动通信网络设备能源消耗的90%%,是节能减排需要关注的重点。


基站成移动网络节能先锋


如果与其他传统行业横向比较,通信行业对环境的影响是比较小的。据估算,在全球二氧化碳排放和一次性能源利用中,移动通信行业仅占0.14%%和0.12%%。相比之下,交通运输业排放的二氧化碳以及利用一次性能源要分别占到20%%和23%%。但是随着我国通信事业的发展以及通信网络规模的不断扩大,运营商在满足社会信息化需求的同时也需要降低能耗。最新的数据表明,整个通信行业年耗电量已经超过200亿千瓦时,其中移动通信网络耗电量占据绝大部分,而在移动通信网络中基站的能耗又占到了最大部分。

中兴通讯TD-SCDMA产品总工程师柏燕民告诉《中国电子报》记者:“从整个移动通信网络设备的能源消耗分布来看,基站设备的能源消耗占到了90%%,其他设备,包括核心网和网络管理耗能不到10%%,所以基站节能是移动通信网络节能减排的关键。”

事实也是如此,中国所有移动通信基站加在一起的能耗量是非常大的。仅以目前应用最为广泛的GSM(第二代移动通信标准之一)基站而言,据估算全国GSM载频数量接近270万载频,如果以2007年业界典型的室内宏基站配置为12TRX(12个载频),典型功耗为1600瓦特,那么我国拥有22.5万台室内宏基站。每年耗电量接近32亿千瓦时,仅基站电费就接近20亿元(工业用电按照0.6元/千瓦时计算),还不包含与之相关的空调、变电、传输等方面的功耗。按照1千克煤能够发3千瓦时电来计算,全国的GSM基站每年需要耗费105万吨煤!

正是由于移动基站在移动通信网络中占据了最高的能源消耗比率,所以基站自然也就会成为运营商、设备商关注的重点。近年来,基站的能耗已经出现了持续下降的趋势,成为移动网络中的节能先锋。

爱立信(中国)无线网络系统部高级产品经理吴日平对《中国电子报》表示:“移动通信基站系统使用至今已有数十年,用于改进输出性能、提高能效的新技术不断涌现。实际上,2005年以后,GSM基站的平均能耗每年都有6%%的下降,WCDMA(第三代移动通信技术之一)基站在2007年的平均能耗则比2005年降低了60%%以上。另外,通过改进无线宏蜂窝基站的设计,无线基站的占地面积也越来越小,这是通信行业对环境保护做出的另一项贡献。”


主设备降耗是关键点


移动通信产业链各方都看到了基站节能对于整个移动通行网络节能减排的重要性,虽然具体的节能措施与方法,各个设备厂商都有自己的“高招”,但是其中有一点已经形成大家的共识,就是首先尽量在主设备的能耗降低上面下功夫。

比如中兴的WCDMA/GSM基站以及TD—SCDMA基站,在进行节能设计时都首先考虑到了主设备系统的功耗问题。其中TD—SCDMA基站的节能成为一个亮点,柏燕民告诉记者:“我们首先关注了功率放大器,它是基站发射单元的关键组成部分,也是消耗电能的重头。为此,中兴采用了CFR+DPD高效功放技术,功耗效率提高到20%%以上,大大降低RRU(射频单元)整机功耗。同时我们也推出业界集成度最高功耗最低的基带处理板,每载波功耗降低37%%,大大降低了BBU(基带单元)整机功耗。其次,中兴还根据业务特点采用了业务低流量时段设备智能节电功能,基站散热优化等措施。较传统基站而言,绿色TD-SCDMA基站每年比传统基站节约电能40%%以上。”

爱立信则提出了射频拉远基站(Main-remote),即塔顶无线接收器解决方案,可以降低能耗约2/3。在传统的无线基站中,所有设备均置于室内或户外的地面无线基站设备箱内。而该方案将集成化和小型化的无线主单元放置在靠近基站的远端射频单元的户外箱体内,这样可以大大缩短连接两个单元的电缆长度,使得输入功率可以减少一半,或者输入功率不变而输出功率提高一倍。

吴日平介绍说:“另外一种降低能耗的途径是通过待机模式控制无线基站设备,从而有效降低整体能耗,其设想是通过类似于个人电脑的待机/激活模式来自动控制无线设备,降低整个网络的能耗。比如在典型的3个扇区的小区中,每个扇区安装4个收发信机,通常并不需要12个收发信机随时都处于激活状态。在通信量相对较小时,可以让若干个收发信机处于待机模式。如果所有安装了爱立信GSM基站的运营商都采用这种软件来升级系统,那么每年可以减少二氧化碳排放量100万吨,相当于33万辆小汽车每辆每年行驶1.6万公里的二氧化碳排放总量。”

上海贝尔阿尔卡特针对GSM基站降低能耗的方法是以双载频模块来扩大基站容量,从而使占地面积减少50%%,功耗降低15%%~30%%,重量减少50%%。除了对基站硬件耗能的关注之外,基站系统软件的优化也能够帮助基站实现节能的目的。


配套体系也需注意


移动基站的节能不仅仅包括基站主设备的节能,还涉及电源、空调、机房空间等多个方面。

柏燕民认为:“基站不仅需要电能,还要占用机房、增加配套设施,如:机房空调、电源等,后期还有产品的报废利旧等。而对于全球大多数移动运营商而言,基站主设备只占站点一次性投资的30%%左右,剩下的成本则主要集中在站点配套、机房获取、传输设备、电源系统、天馈系统等,以及后续长期的运维成本上面。所以,真正意义上的绿色并不只是节约电能,而是要把降低能耗、节省原材料、减少占地、节约成本等众多因素考虑在内的一个全方位的‘绿色’。比如,如果采用紧凑型设计理念的绿色TD-SCDMA基站,以10平方米的机房为例,可以节约10%%左右的机房面积。”

上海贝尔阿尔卡特移动接入高级产品推广工程师陈洪涛也对《中国电子报》说:“基站节能需要综合考虑,包括单位产品的功耗、产品的集成度、产品的适用性、产品的平滑演进能力、满足RoHS标准等。”

除此之外,基站节能还会涉及站点配备、替代能源使用(比如太阳能)等方面的问题,可以说基站的节能是一个系统工程。

从另外一个方面来看,正是由于基站节能需要考虑到这么多环节,才表明基站节能潜力大,还有许多可以挖潜的余地。现在已有的措施仅仅是开始。

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  中国2010年节能减排目标


国务院在2007年年中印发了国家发改委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》(以下简称《方案》),明确了2010年中国实现节能减排的目标任务和总体要求。
主要目标:到2010年,中国万元国内生产总值能耗将由2005年的1.22吨标准煤下降到1吨标准煤以下,降低20%%左右;单位工业增加值用水量降低30%%。“十一五”期间,中国主要污染物排放总量减少10%%,到2010年,二氧化硫排放量由2005年的2549万吨减少到2295万吨,化学需氧量(COD)由1414万吨减少到1273万吨;全国城市污水处理率不低于70%%,工业固体废物综合利用率达到60%%以上。



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