智能节电，共建TD-LTE绿色网络

  根据国际能源机构（IEA）的统计，2010年至2015年，全球能源消耗每年以超过2.5%的速度持续增长。许多电信企业上市公司年报及CRS中披露的数据显示，某些运营商在全国企业能耗排行榜中处于前几位。通信企业整体仍处于发展阶段，新型市场用户的增加以及发达市场带宽提升必然带来网络的扩容。宽带逐渐成为像水和电一样的生活必需品，也是国家的基础建设之一。以中国为例，在十二五期间，中国通信用户将超过13亿，全社会网络的基础设施投资将超过2万亿人民币。这些都将导致通信行业能源消耗大量增长。

　　企业需要可持续发展，运营商如何面对高能耗提高带来的财务压力和社会压力？身处高科技移动通信行业，作为领先的设备供应商之一，中兴通讯将如何帮助运营商构建绿色TD-LTE网络？

新技术带来新效率

　　通信网络的能源消耗主体在接入网部分，包括无线接入站点和宽带接入点。移动运营商无线站点能源消耗通常占到整体能耗的70%以上，站点的节能是“绿化”移动网络的第一步。

• 新技术，降功耗
  
  　　功率放大器是基站发射单元的关键组成部分，也是消耗电能的重头，如何在保证其线性指标的前提下，尽量减少能耗的产生，从而降低设备整机功耗？对于TDD系统来讲，功放要求线性度高、可靠性好。传统的功放模块的效率能达到20%左右，采用高效率功放技术，可以显著提高功放和整个RRU的效率。如采用Doherty功放技术，功率放大器的效率可以达到功放模块的效率，超过30%。
  
  　　中兴通讯采用先进的DPD＋Doherty技术，功放效率达30%~40%，体现到RRU整机上，多通道RRU整效率超过30％，单通道RRU整机效率超过35%，最大程度降低了系统功耗。
  
• 智调压，提效率
  
  　　目前功放漏极采用固定电压供电，功放为了达到较高的输出功率，并保证输出线性度等指标，必须使用较高的漏极电压。而功放输出功率较低时，同样采用较高的固定电压供电。功放在输出功率较高时，效率较高；输出功率较低时，效率也较低。因此，当业务配置较低时，功放的低效率浪费很多能耗。
  
  　　针对此问题，采用可调电源模块，根据实时业务情况，对于不同输出功率动态调整工作电压，从而实现功放供电电源的智能管理。功放输出功率较大时，给功放供电的电压较大；当功放输出功率下降时，通过降低功放的供电电压提高功放效率，达到降压节能，提高功放效率的目的。
  
  　　根据固定电压和调压方案测试数据，在功放输出功率30W（机顶输出20W）情况下，功放工作电源可以降低至20V，可以节约能耗近30W，节能效果非常明显。
  
  　　采用可调电源，根据后台业务配置情况对功放工作电压进行智能调整，在业务大、满负荷情况下保证TD-LTE系统的正常使用；而在业务少、低负荷情况下，动态降低功放工作电压，在满足前向发射性能的同时，极大降低了功放的能耗，达到基站系统节能减耗的目的。
  
• 巧关断，精管理
  
  　　降低移动基站设备能耗的关键点之一是解决网络空闲时设备功耗居高不下的问题。可利用系列化智能软件节电技术，根据网络负载状况动态调整设备功耗，实现移动基站的绿色节能。
  
  　　应用中兴通讯PA（功率放大器）关断技术，TD-LTE小区处于低话务量时，部分时隙上的一些符号处于空载状态，此时可以通过将这些时隙上的符号关断来节约能源（见图１）。PA关断功能在无业务占用时启用，当有新的业务接入时关闭的时隙则立即进入工作状态，不影响正常业务。
  
  　　PA关断可以设置关断功能启用的时间段，一般在小区话务量持续比较低的夜间使用；也可以设置在哪些具体的日期禁用这些功能，比如节假日，以保障节假日内用户的正常使用。
  
  　　以支持20M带宽的RRU为例，采用PA关断技术，一天可以节省3%的功耗，尤其是在小区话务量较少的时候（如图2中30%的负载时），单站节省功耗6W。中国移动遍布中国境内的23万个TD-SCDMA基站，如果50%基站升级到TD-LTE，采用PA关断技术，11.5万个站点每小时可以节省功耗69万瓦，也就是说每天可以节省16560度电（690kW×24小时/天=16560度/天），每年可以节省电量将高达6044400度。

新思路拓宽节能路

　　如果说先进的技术迈出了“绿化”TD-LTE网络的第一步，那么TD-LTE设备工艺的革新和网络新架构的启用则将“绿化”工作从基站的一个“点”扩展到TD-LTE整网这个“面”。

• 小体积，更灵活
  
  　　采用TD-LTE进行网络部署的运营商，不少都拥有2G和3G的网络，对TD-LTE 的基本要求就是小体积大功率，尤其对于偏远地区，地形复杂，基站设备的运输和安装是个大问题。中兴通讯提供的业界最小的双通道RRU，重量仅11.5kg。体积小巧的RRU不仅运输方便，而且一个人就可以轻松携带并安装。与传统基站相比，原本需要4个人一天时间才能完成的站点安装工作可以缩减到一个人半天。
  
  　　2U高的BBU可谓是“小尺寸，大心脏”，同等容量下，体积更小，功耗更少，对配套备电的要求更低。同时灵活的安装方式不占用新的空间，自然也不会产生新的土建工程和站点租金等费用。
  
• 自散热，降能耗
  
  　　作为无线站点的重要组成部分，站点机房的节能逐渐成为运营商关注的重点。以中国移动统计数据来看，在基站机房巨额的电费支出中，空调耗电占49%。主要原因是现有基站站点通过空调将机房的室内温度维持在25度到28度之间，导致每年的大部分时间站点的空调都处于工作状态。
  
  　　中兴通讯TD-LTE RRU采用良好的热设计和宽温度范围器件，RRU长期适用工作范围-40℃～+55℃，并通过了-40℃～+70℃的短期工作测试，能够满足全球大部分地区的室外环境应用要求。
  
• 新架构，拓未来
  
  　　与芯片、单板等设备级的成本相比，站址、机房、日常运营所占成本比例往往超过60%。因此在无线架构层面，运营商需要新一代的无线网络解决方案。2011年2月15日，中兴通讯在巴塞罗那宣布，公司正式推出面向未来10年的新一代无线接入网络解决方案C-RAN，意在通过新型的无线接入网架构，大幅降低运营商CAPEX、OPEX，节能降耗。
  
  　　在中国中兴通讯率先与中国移动探索推进C-RAN解决方案，在方案制定过程中，中兴通讯攻克C-RAN多项关键技术，比如，通过“彩光直驱”解决LTE光纤资源耗费问题，通过环保保护解决网络安全问题。
  
  　　基于C-RAN的无线网络架构可以实现“大容量、少局所”，给运营商网络建设带来极大限度的节流。根据中国移动的实际部署情况，在已有的光缆管道资源上，只需少量新建管道和光缆，相比当前广泛应用的分布式基站，采用C-RAN架构可以有效节省接入网的CAPEX达20%、OPEX达约63%，有效减少1/3工程建设周期。

    先进的功放技术让元器件尽其所能，智能的软件让基站有了忙闲的划分，良好的散热设计和宽范围温度区间让设备更加亲近自然。摒弃不必要的浪费是智能节电绿色网络“绿化”行动上的一小步，整个网络架构上的革新则是迈向绿色网络的一大步。

[关键词] 绿色网络