绿色基站构建无线环保网络

发布时间:2023-04-18 作者:王泽力(中兴通讯)

     全球面临着气候变暖和能源需求不断上升的双重挑战。全球气候发生着剧烈的变化,温室气体排放量以每年1%的速度增长,当前CO2水平已经比过去160年中任何时候还要高。另一方面,全球能源需求不断上升,据统计能源需求年增长率将保持在2%,到2030年,将累计增长60%。

    Gartner咨询报告显示,ICT行业对全球温室气体排放的直接影响占据2%~2.5%,其中通信业的影响约占1/4,因此通信业对降低碳排放、阻止全球气候变暖有着不可推卸的责任。从2006年开始,全球各大运营商均采取了一系列行动以实现通信业节能降耗的目标。中兴通讯在自身不断实施节能减排的同时,致力于为客户提供绿色节能的产品和解决方案,助力运营商实现网络与环境的和谐共生。

通信行业共同打造绿色网络

    目前中国电信的CDMA基站已经超过17万台,且平均每年以10%~20%甚至更高的速度增加,如每个站点的基站节省35%的功耗,假设平均每基站的功耗为1500W,那么单站点一年节省电耗4600 kW•h(525W×24h×365),推及到CDMA全网,每年节省的电耗高达7.8亿kW•h。按照火力发电计算,这意味着每年可由此节省26万吨原煤的消耗,减少68万吨CO2排放量。目前中国的工业用电每度电费用约0.8元,如果CDMA全网每年节省电耗7.8亿kW•h,则每年可节省电费开销超过6亿元人民币。

    运营商对设备功耗的重视将有效引导设备制造商将节能降耗作为设备研发的重点,而设备总体功耗的降低必然建立在内部各部分芯片、器件等的功耗降低的基础之上,由此将会引发器件和芯片的技术革新。器件和芯片在节能降耗方面的革新可以辐射到移动通信行业之外的领域,带动更多领域的节能降耗。

    目前节能降耗的主要思路是通过多种方式降低基站的耗电量,包括采用高效率功放、智能功耗控制、智能温控技术和自然散热技术等,另外可以通过针对不同的应用场景选用不同功率、不同功耗的基站并结合覆盖增强技术来实现整网的最佳配置。

中兴通讯CDMA产品系列节能技术

    中兴通讯提出的绿色节能技术综合目标是达到最佳的服务/付出比。关键技术主要包括整机低功耗设计、智能载波调整技术、动态功率匹配技术等。


全寿命低功耗设计,降低网络TCO至少30%

    为最大程度保护运营商投资,中兴通讯SDR系列基站在设计之初就基于全寿命低功耗设计。

  • 高性能低功耗的新一代芯片解决方案:集合高效功放器件及动态频率调整等多项技术,能根据业务量负荷动态调整芯片运行频率,从而达到高性能表现与低功耗节能的平衡;
  • 低功耗电路板设计和无铅环保PCB基板:电路设计统筹考虑不同类型芯片和不同处理内容之间的均衡关系,实现单板同一性能下的最低功耗;
  • 整机优化设计:通过整机机柜优化设计和材料选取,降低整体功耗的同时保证了基站性能的卓越发挥。

    全寿命低功耗设计不仅保证了基站性能完全发挥条件下的节能降耗,而且确保基站留有足够冗余度满足EV DO Rev.B以及LTE等进一步演进带来的处理需求。


智能载波调整技术,降低20%电力消耗

    据统计大部分地区的话务量呈现一定的规律性,如写字楼地区的话务量白天大于晚上,居民区的话务量夜晚大于白天,在夜晚12点至次日6点属于话务量最低时段。在话务量低时段使用载波调整技术,基站从3载波调整至2载波或1载波可以达到节能减排效果。通过实际测试,配置S333至S111,射频功率功耗下降20%以上。射频功率的下降,降低了耗电,同时降低了热耗散,从而降低了空调的制冷量,节省了空调的电费。


动态功率匹配技术,降低PA功耗10%

    功率放大器在输出功率比较大的时候,效率较高,而在输出功率较低的时候,效率也较低。针对此现象,可根据不同输出功率调整不同工作电压,对供电电源进行智能管理。在功放输出功率较大的时候,给功放供电的电压较大,而在功放输出功率下降时,通过降低功放的供电电压达到提高功放效率,从而达到降压节能,提高功放效率的目的。通过动态调整电压技术,功放效率最大可提高近10%,降低了热损耗,同时也降低了机房空调的制冷量。


自然散热和智能温控系统节能降耗

    通过创新的设备工艺设计,中兴通讯在设备散热方面采用了领先的自然散热技术。利用气体的热升冷降原理,实现单板与设备的无风扇运营,在大大降低设备额外能耗的同时,极大地降低了运行噪音。

    机房温度自动控制系统通过室内和室外温度传感器测量室内和室外环境温度,根据室内外温度差异,利用自然风进行室内温度调节。只有在室内外温差较小且室内温度高到一定程度时,控制系统才打开空调进行降温。自动控制系统可单独使用,也可以和空调结合使用,充分利用自然条件实现机房节电和全天候的基站环境调节。智能温控系统可大大减少机房空调的运行时间,全年80%左右的时间可采用风扇强制通风替代空调。与传统机房相比,节能最高可达70%。


超级基带群减少站点,整体节能

    超级基站是基于BBU+RRU分布式系统,将BBU集中起来组成BBU基带群,通过光纤拉远RRU射频单元,并以多种组网形式完成信号覆盖。如果采用BBU分散式,每个BBU必须配置一个配电箱、电源系统、电表系统、监控系统、备电电池等,而采用BBU超级基带群方案,每个BBU超级基带池只需配置一套,可以减少机房数量,节省GPS和馈线资源,节省配套设施,方便维护、提高组网性能,少整网耗电。


利用新能源,减少碳排放

    太阳能是地球上最容易得到的绿色能源,无污染,应用技术成熟,发展迅速,光伏产业每年成长率达到40%。太阳能电池厚度从0.50mm 减少到 0.15mm,成本不断降低,使得太阳能被广泛运用。

    风能是另一种绿色能源,资源丰富,运用技术近年来发展迅速,年平均增长率达到27.6%。用于通信基站中的风力发电机是1~10kW的小风机,这种风机的技术已逐步成熟。

    风光互补综合解决方案,即太阳能+风能互补方案,更是将太阳能、风能的优势集成在一起的绿色能源方案。

    中兴通讯可结合当地的气候因素,提供独立太阳能、太阳能+油机、太阳能+风能、太阳能+风能+油机等多种具有竞争力的供电系统解决方案,从全成本的角度提供更低成本、更高可靠性、更易于维护的综合绿色供电系统。

    迄今为止,中兴通讯已在20多个国家为40多个运营商提供了太阳能解决方案,总容量超过了600万W。


    通过以上技术组合部署,基站的24小时内平均功耗即可降低35%以上,单站点一年节省电耗4600kW•h。而基站功耗的减少,又使得相关的供电设备、散热设备、维护设备等网络配套设备的数量和功耗也随之降低,再配合新型能源如太阳能、风能、生物能的应用,可节省约50%的整网能源消耗。目前,绿色节能降耗基站已经在中国、印度、印尼等国家大规模运营,帮助当地的运营商节能降耗,取得了显著的效果。