基站节能技术范文篇1
关键词：物联网；节能减排；智慧能耗计量；合同能源管理
Abstract:Energymanagementcontractinghasbecameanimportantwayfortelecomoperatorstosaveenergyandreduceemissions.Acquiringdataaboutchangesinenergyconsumptionisdifficulttodoaccuratelyandthecostisveryhigh.Contractingoutenergymanagementisdifficultbecauseofthelackofvaliddataforenergyconsumption.Bycreatingasmartenergyconsumptionmeasurementsystemandaddingatransformerandcollectortoenergy-consumingequipmentinthebureaustationandengineroom,real-timedataonenergyconsumptioncanbeacquired.Thisdatacanbeuploadedtotheenergyconsumptionmeasurementplatformforevaluationandanalysisafterithasbeenprocessedinthemeteringgateway.Thiswillpromoteenergymanagementcontractingandreduceemissions.
Keywords:Internetofthings;energysavingandemissionsreduction;smartenergyconsumptionmeasurement;energymanagementcontracting
1电信运营商节能减排的
背景
中国从2006年开始，强调“节能减排”是企业节能增效、落实科学发展观的重要手段，并要求“十二五”期间将单位国内生产总值(GDP)能耗在2010年基础上下降16%，并规定节能总目标为：到2022年单位GDP能耗在2005年基础上下降40%～45%。然而，通信行业随着业务量和网络规模的快速扩张，通信领域能源的消耗持续增加，仅2010年，三大电信运营商行业综合耗电就超过了300亿度，能耗增长幅度高于收入增长幅度，运营成本不断增加。能耗亟待严格控制，节能减排任务艰巨。
1.1电信运营商节能减排的需求
作为国有大型通信企业，电信运营商在整个通信行业产业链中处于龙头位置，其地位举足轻重。覆盖面广，耗能大是电信运营商面临的现实问题。基于国家对节能减排的要求，电信运营商对于自身节能减排方面的考虑可归结为管理和生产两个层面的需求。
管理层面需求主要包括：采用怎样的管理手段能够有效支撑企业节能总体目标的实现？节能减排工作如何统筹计划、统一安排？指标如何分解、落实？采用各种技术上、管理上节能手段的节能效果如何，如何科学评估？耗能指标是否可量化，是否覆盖全面，数据是否客观？如何建立科学的考核体系？如何减少管理成本，提高管理效率？
生产层面需求主要包括：耗能设备是否能够做到可监可控，是否能够分表计量，按照设备、专业等维度分析能耗情况？能耗计量是否准确、及时，控制手段的自动化程度、安全程度如何？能耗管控工作是否会大量增加维护的工作量，难度如何？是否需要大面积地改动现网结构，施工改造难度如何？等等。
1.2电信运营企业的节能举措
基于以上需求，电信运营企业分别根据自身的情况和特点，主要从局房管理、通信主设备、通信配套设备几个方面采取措施以达到节能减排的效果。
局房管理方面，对现有通信机房建筑围护结构进行节能改造，积极试点各类节能新技术，如新的风系统、热交换系统等。
通信主设备方面，对通信机房主设备和基站主设备进行节能改造或升级。机房主设备采用设备改造和网络架构演进技术实现节能。设备改造包括老旧设备改造和老旧设备替换缩容；网络演进技术包括核心网网络架构扁平化，话务网/信令网持续IP化，时分复用(TDM)设备逐步退网，采用软交换设备，向下一代网络(NGN)、IP多媒体子系统(IMS)发展；业务网由垂直向水平演进，业务网IP化IT化，业务平台接口标准化、功能组件能力复用化，管理功能集中化、统一化；数据/IT系统采用动态调整技术、虚拟化技术、云计算技术，采用刀片式服务器和单位功耗更低的芯片；传输上采用光纤宽带(FTTx)、无源光网络(xPON)、大容量波分等新技术。基站主设备节能主要采用硬软件节能技术和天线馈线技术。硬件节能技术包括机架架构设计、设备板件设计、分布式基站等；软件节能技术包括话务优先分配技术、载频智能下电技术、时隙级功放关断技术等。通信配套设备方面，对空调和电源进行节能改造并采用新能源，空调节能采用节能技术、节能型空调、改变空调送风方式实现；电源方面采用直流电源节能技术、交流电源节能技术、蓄电池节能技术、动态环境监控技术等；新能源方面采用太阳能光伏发电技术、风能及多能源互补供电技术、燃料电池发电技术等。
1.3电信运营企业节能问题与现状
随着节能工程的开展，节能改造前后基站/机房的能耗变化采集是非常重要并且相当复杂的工程，一些问题比较突出。目前局站、机房耗能数据采集大多采用人工抄表，此种方式不但耗费人力资源，且获得的数据易受各种因素的影响导致数据不准确，如厂家为了提高节能率，采取改变测试环境，修改测试参数，修改空调参数，调整温度传感器位置，篡改节能数据等方式达到宣传的节能效果。具体在节能减排工作中，局站、机房内的具体耗能设备定位不明，单个耗能设备的耗电多少不得而知，对于耗能设备的耗电量缺乏系统的统计和评估，不利于节能减排工作有效合理的展开。基站配套设备(如空调等)的老化也会产生多余的耗能，且老化的设备能直接增加基站本身的耗电量。以上问题使得电信运营企业的节能减排管理需求和生产需求难以解决。
1.4物联网技术对节能减排的作用
物联网具有泛在感知、可靠传送、智能处理等特点，与节能减排的需求相结合，能够带动具备共性的关键技术的创新与实施。
(1)可实现用能精细化管理，可实时监测局站各种能耗设备详细的用电情况，包括电压、电流、功率因数等电参量，解决了原有人工方式的高成本，数据可靠度差等问题，同时可分别对生产用电(如通信设备)、环境用电(如空调)、辅助用电(如照明)等进行分类监控、汇总，定期产生各类用电报表。
(2)为局站节能改造提供数据依据，通过实时采集电量，识别主要能耗设备，有针对性地进行节能改造工作；准确获取节能改造前后用电数据，便于评估节能改造效果；为后续节能改造提供历史统计数据，持续改进；为管理部门制订减排计划、制订各级考核指标提供科学有效的数据支撑。
(3)可作为判断局站配套设备是否老化的一项依据。通过实时采集电量，可发现异常耗能设备(如空调)，据此可及时升级或更新，减少不必要的能耗浪费。
(4)为实施合同能源管理提供数据支撑，可以掌握节能项目实施前后耗电数据，为合同能源管理项目提供科学的计量手段与测算数据，准确衡量节能效果，把握双方收益，合理确定分成模式。
2合同能源管理
2.1合同能源管理运行模式
合同能源管理是一种新型的市场化节能机制，由节能需求单位(甲方)和节能整体方案提供单位(乙方)通过签署合同，以甲方减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。目前中国合同能源管理运行模式主要有3种：
(1)节能效益分享型模式。节能改造工程的全部投入和风险由乙方承担，项目实施完毕，经双方共同确认节能率后，在项目合同期内，双方按比例分享节能效益。项目合同结束后，先进高效节能设备无偿移交给甲方使用，以后所产生的节能收益全归甲方享受。
(2)节能量保证型模式。节能改造工程的全部投入和风险由乙方承担，在项目合同期内，乙方向甲方承诺某一比例的节能量，用于支付工程成本；达不到承诺节能量的部分，由乙方负担；超出承诺节能量的部分，双方分享；直至乙方收回全部节能项目投资后，项目合同结束，先进高效节能设备无偿移交给甲方使用，以后所产生的节能收益全归甲方享受。
(3)运行服务型模式。甲方无需投入资金，项目完成后，在一定的合同期内，乙方负责项目的运行和管理，甲方支付一定的运行服务费用。合同期结束，项目移交给甲方。
2.2能耗计量的方法
能耗计量的方法主要有3种：
(1)与同一标杆站比较法。节能改造前，选定一标杆站，标杆站要充分考虑局站结构尺寸差异、设备量的差异、设备功耗的差异、空调性能的差异、局站内外环境的差异等，在相同时间间隔内交替开启节能设备，检测节能设备开启前后的耗电量，统计一定时间后计算改造标杆站的节电率。
(2)对比标杆站测试法。节能改造前，选定一改造标杆站A1和一未改造标杆站B1，所选取的标杆站要充分考虑局站结构尺寸差异、设备量的差异、设备功耗的差异、空调性能的差异、局站内外环境的差异等因素尽可能地小，节能改造一定时期后，算出项目改造标杆站的节电率。
(3)历史数据比较法。历史数据比较法是将经节能改造所有局站上年度每月的用电数据与改造后的用电数据进行比较(新建局站可参照同类老局站数据)，作为节电效果的评定依据。但由于随着后续组网基站对于之前同一基站的话务量影响、温湿度等影响，历史比较法也存在一定误差。
综上，由于话务量、天气、温湿度、地域、基站/机房的墙体厚度、材质等可变因素太多，难以建立近似的数学模型分析，可考虑将以上几种方法得到的节电量进行加权系数取平均值作为最终节电量的标定。
3基于物联网的智慧能耗
计量平台
物联网技术是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理。与传统节能减排技术相比，基于物联网技术的智慧能耗计量平台具有泛在感知、数据采集精准灵活、可监可控、科学决策等优势。
3.1智慧能耗计量系统体系结构
遵循物联网的体系架构，智慧能耗计量平台的体系架构[1]从下至上总体可分3层：感知层(感知延伸层)、网络层、应用层，其中感知层主要对需要感知的耗能设备进行能耗数据的采集，通过传感网传至网络层，网络层将感知层上传的能耗数据通过物联网网关进行协议转换，通过承载网络传至应用层的能耗计量应用系统进行智能化处理。智慧能耗计量平台体系架构如图1所示。
3.2智慧能耗计量系统感知层
智慧能耗计量平台感知层主要设备包括传感器和能源管控网关。传感器由在耗能设备的火线上(如基站、空调等)加装的开口式电流互感器和采集器构成，对耗能设备的用电信息(电压、电流、电能)实时采集，然后通过近距离通信方式(RS-485总线，ZigBee等)传至能源管控网关进行统一数据预处理。开口式电流互感器与普通电流互感器一样，其工作原理与变压器基本相同，如图2所示。由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，电流互感器额定电流比I1/I2等于N1/N2。电流互感器实际运行中负荷阻抗很小，二次绕组接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。开口式电流互感器采用阻燃、高强度乙烯基聚合物(PVC)外壳注塑成型，铁芯采用取向冷轧硅钢带卷绕而成，二次导线采用高强度电磁漆包线均匀绕制在铁芯上，通过对内部铁芯、匝数上对电流进行补偿，达到磁场平衡。根据待监测的耗电设备一次电流值，可选择不同电流变比的传感器。
采集器内部采用单芯片高可靠微控制器，实现了控制、数字信号处理与数据通信的结合，采用数字信号处理技术，提高了对耗电设备的电压、电流、功率、功率因数及电能测算精度。能源管控网关通过RS-485总线或无线ZigBee方式和前端采集器之间完成数据采集和汇聚功能，其通信接口需要支持电表通信规约DL/T645-1997/2007，便于集成第三方的电能采集终端，同时采用专门的电磁兼容性设计，有较强的抗干扰能力。上行链路要支持以太网、通用分组无线业务(GPRS)、宽带码分多址(WCDMA)，通信形式可任意选择，支持双链路备份。采集速度可以远程设定，支持简单网络管理功能。
3.3智慧能耗计量系统网络层
智慧能耗计量平台网络层包括现有的接入、传输网络和物联网统一业务支撑平台。接入和传输网络主要提供高效、稳定、及时、安全的数据传输功能，可依据不同的建设需求和环境条件，合理选择搭配适合的传输网络。物联网统一业务支撑平台对能源管控网关上传的能耗数据进行标准化处理并进行业务路由，然后再根据设定的上报周期把数据上传给应用层的能耗计量应用系统。同时，物联网统一业务支撑平台提供一些共性管理支撑功能和ITC能力标准化封装，例如通信、定位等，并开放给应用层调用，能够大大减少应用系统中相同的支撑管理类功能的重复开发，缩短应用开发周期。
3.4智慧能耗计量系统应用层
智慧能耗计量应用系统一方面从物联网统一业务支撑平台获取到各类能耗数据后通过实时监测、能耗预警、统计分析、测算评估等功能实现对企业整体耗能情况的精确掌握，另一方面通过智能联动、远程控制等功能可根据能耗设备的实时负荷强度对设备进行精细化节能控制。实时监测功能根据需要设定监测周期、监测范围、监测指标，并实时获取测量的能耗指标数据，以列表等各种形式实时呈现。能耗预警功能设定设备能耗预警阶梯阀值，以绝对阀值、同比、环比的方式分析越限情况，以声、光、电或短信等方式实时报警提醒。统计分析功能按照专业、地域、部门、设备等维度，以日报、周报、月报等形式对能耗数据进行统计分析，并自动生成能耗报表。测算评估功能建立科学的节能测算基准、评估测算的模型与方法，并在节能减排系统中设定。远程控制功能可以对能耗设备进行远程控制，如批量设定空调温度等；能够基于节能方案，分析、分解到设备级控制指令方案中，并批量下发。
4结束语
智慧能耗计量平台以物联网架构为基础，以先进的感知技术、平台化的应用技术作为载体，为节能减排工作提供了一种有效的辅助管理手段[2-9]。
在不改变机房设备的基础上，智慧能耗计量平台针对现网耗能设备，采集客观数据并统一管控与智能分析，建立科学的能耗评估模型和体系，为管理者决策落实节能减排方案提供了可靠的数据支撑；另外对电信运营商采用合同能源管理提供了有力的数据支撑和评估手段，使得前期只需较少投入或零投入，即可达到节能减耗的效果。
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收稿日期：2012-01-12
基站节能技术范文
摘要:无线通信系统经过多年的发展,各制式出现融合的趋势。同时运营商降低采购和运营成本的需求,使得支持多种制式、平滑演进的“软基站”成为无线基站演进的方向。文章对无线通信系统软基站的相关技术背景进行了介绍,并对实际软基站的架构设计思想、系统模块构成及关键技术等进行了提纲挈领地分析。文章指出未来软基站将继续向集成度更高、基带资源调配更灵活、传输方式更丰富、成本更低、节能更环保几个方向发展。关键词:无线通信;软基站;多模基站Abstract:Withtherapiddevelopmentofwirelesscommunicationsystems,differentstandardshavebeguntobemerged.OperatorsplacestringentrequirementsonreducingOPEXandCAPEX,andasaresult,softbasestationssupportingmultiplestandardshavebecomepreferred.Thispaperintroducesthebackgroundofsoftbasestations,thenanalyzesarchitecturedesign,systemmodules,andkeytechnologies.Itsuggeststhefuturedevelopmentofsoftbasestationswilltendtowardsmoreintegrated,flexibledeploymentofresourcebaseband;abundanttransmission,lowercost,andenergyefficiency.Keywords:wirelesscommunications;softbasestation;multimodebasestation短短的十余年内,移动通讯发展出2G/3G/4G三代制式及10余种标准体制。同时,多种制式的网络将长期共存。长期以来,各设备商都采用一种制式对应一种基站的设计模式,导致运营商投资巨大、运维困难。例如,仅中国移动基站建设一项投资规模即达数千亿元。运营商需要基站同时支持2G/3G并后续向4G平滑升级来保护设备投资,并需要各种制式的基站表现为一个网络以降低总体运营成本。当今移动通信市场竞争日趋激烈,实现高性能的多模软基站对在全球市场竞争中脱颖而出具有决定性的意义;但由于各制式间相差巨大,它的实现面临大量实现难题而一直停留在纸面。中兴通讯通过多年的研究与开发,全球首家推出了多模软基站,并通过大量的创新技术,在无线整体性能上实现了业界领先。文章将对软基站,主要是基带单元的架构与实现进行介绍。1业界的努力移动网络正加快向ALLIP的演进,第三代合作伙伴计划(3GPP)、3GPP2、电气和电子工程师协会(IEEE)等国际标准组织相继提出了基于ALLIP的网络架构。NodeB在4G的演进中
本论文转载于精英：,架构演变为扁平化,不再有传统的接入侧的协议汇聚终结点,转而接入开放的传输网络。随着多制式共存、网络融合的发展,在无线网络控制器/基站控制器(RNC/BSC)出现了Iur-g接口定义[1-2],NodeB和RNC之间、NodeB内部通讯也都走向了标准化和开放化。Abis接口、Iub接口和基带射频接口也从各个厂家的私有定义,逐步转变到开放标准。无线接入侧的IP化、IT化也已形成一种趋势。IT业界的思想和技术在通讯设备上大量应用,如分布式数据库、点对点(P2P)技术、虚拟化、云计算等。这些技术以往主要针对大型服务器或互联网络的数据存储、交互、处理,使网络负载更均衡。开放式基站架构联盟(OBSAI)[3]由多个厂商共同构建,目标是搭建一个开放的基站架构。OBSAI架构基本上能够描述基站架构的一般形态,但是从实现角度看,其结构不够小型化、架构不够紧凑、先进性不足,也没有被设备商实际采用。OBSAIRP03接口[4](基带射频接口)虽然面向各种制式提供了较高的灵活性,并向更高的速率演进,但是因为其实现复杂、承载效率较低(有效带宽只有84%)、物理实现不够经济等原因,只在少量厂家被应用。微型通信计算架构(MicroTCA)[5-6]是由国际PCI工业计算机制造组织(PICMG)协会制定的开放式计算架构。MicroTCA重点在于实现技术,定义了包括结构尺寸、电源架构、机框管理、交换平面等一系列的实现方案。MicroTCA架构能够被用于高性能嵌入式计算、通信、物理学等多个领域,但是标准复杂,工程实现存在困难,并且在通信领域的应用中,其架构从配置成本、适用性方面还需改进。中兴通讯的软基站系统基于MicroTCA标准,进行了许多改进和关键技术的攻关实现。通用公共射频接口(CPRI)[7]是针对基带射频接口定义的规范,各设备厂家基本上都使用了CPRI规范。在CPRI的基础上,运营商组成的下一代移动通信网(NGMN)定义了开放基带射频接口(OBRI),对帧格式等进行了进一步的定义,并努力向软件接口统一。除了以上一些开放标准之外,还有中国移动为TD制定的Ir接口等其他一些规范,进行设备接口的标准化工作。上述标准向统一架构做出了一些努力,但距离实现多模共存的软基站还有相当大的距离。近年来,半导体技术、软件技术有了突飞猛进的发展,使软基站能够从纸面走向现实。现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理(DSP)技术的发展使“软基带”逐渐可行;处理器技术使处理能力不会再严重制约架构定义;总线串联/解串器技术能在有限的连接下提供很高的带宽,并能简化系统架构;软件中开放的、标准化的协议大量应用,加速了多制式在架构上和接口上的融合;云计算等分布式技术理论的应用为软件可配置化提供了方向。2软基站的整体构架支持多种制式、平滑演进的软基站,要从宏观上对各种产品的实现进行高度的抽象和总结,将其公共部分提取出来,设计高度统一的架构。无线基站的组成如图1所示。从整个基站的角度看,室内基带处理单元(BBU)、射频单元(RU)要能够兼容多种制式业务,同时将Iub(Abis)、Ir两个接口标准化,屏蔽产品形态和制式的差异,才能满足软基站的要求。Iub接口已经逐步标准化,信道化E1等方式逐步被IP化所取代,使得2G、3G基站能够在Iub/Abis口上走向统一。Ir接口有CPRI、OBSAI等标准可循,宏观上可以统一。技术问题主要存在于针对各制式及应用场景的实现上。从BBU内部来看,可以将功能划分成如图2所示的四大部分:通过对功能模块的分解抽象,我们把BBU的架构实现分解成3个平面:公共资源平面、业务交换平面、I/Q交换平面。如图3所示。以上两种划分方式,实际上是不精确的,各部分之间的边界也可能模糊,但是便于对架构进行研究。从功能模块划分来看,传输可以被各制式共享,可以认为和制式无关;主控、时钟、电源部分也可认为和制式无关(时钟和制式相关);基带处理、射频接口部分,和制式相关。软基站的实现,必须将和制式相关的部分分解到更细的颗粒,在更细的颗粒上尽量做到无制式区别;对于无法消除制式特性的部分,需要进行封装,外特性屏蔽制式区别。
对于平面:(1)主要的差异在于各制式有不同的时钟需求。(2)采用成熟的千兆以太网(GE)或者快速以太网(FE)交换平面,软件统一内部协议,这样可易于形成统一的交换平面。(3)采用Serdes方式可以从架构上消除制的差异,但是因为各个制式I/Q数据的速率各不相同,如果实现多模共存可配置,必须再通过一定方式的封装,屏蔽制式的差异。3公共资源实现公用资源管理与无线业务的无关性,使基站具备支持多制式的能力,以及通过软件配置平滑演进的能力,是软基站实现的关键课题。在硬件方面,软基站主要的问题是各种制式分别具有不同的时钟,所用的码片速率有1.2288MHz、3.84MHz、44.8MHz、13MHz(以及这些频率的倍频或分频)等。选取122.88MHz的公共频率,可以很容易地在各个基带单元上采用成熟的数字锁相环并产生各个频点,从而在公共资源平面上基本屏蔽制式的差异。在软件方面,软基站需要实现多种制式平滑演进、共存并保证多制式间互不干扰,实现传输链路和主控/时钟备份能力,并实现软件可配置、可自由加载/卸载无线制式。中兴通讯借鉴了准虚拟化和操作系统虚拟化在嵌入式领域应用[8]的思想,并优化系统架构,构建了可软件配置的软基站系统。虚拟化是目前IT行业的热门技术,也是构成云计算的一个重要技术基础。借助虚拟化技术,用户将可以在单一计算机硬件中安装多个操作系统(虚拟机),并实现多重任务处理,从而达到节省IT开支和高速处理计算任务等目的[9]。通过虚拟可实现动态的资源部署和重配置,满足业务扩展的需求,也可实现较完善的业务隔离和划分、对数据和服务可控和安全的访问,还可以通过虚拟资源提供与物理资源无关的接口和协议的兼容性。传统的基站中,无线业务、数据库管理、设备管理、告警管理、版本管理、传输管理和控制等相互耦合,多制式并存时会存在多种限制和冲突。通过构造虚拟化的设备管理层,可以将无线业务与设备管理解耦,对无线业务屏蔽基站的公用设备管理,提供基站统一的设备管理操作。同时,多个不同制式业务运行在独立的虚拟空间中,无需感知其他业务的存在,可以灵活地增加和删减制式。这样就可以实现多模基站的统一管理,并能够对多业务进行独立的升级维护,为运营商提供了灵活的制式扩展能力。4传输近年来接入网与传输网的融合呈现出加速的趋势,三层路由协议以及以太网管理协议在基站侧的需求逐步增加。接入设备在无线网络云中越来越多地承担了传输接口承载、协议终结、路由转换、内部节点管理、甚至多节点网络管理的作用。近年来,更是涌现了自发现,自配置等智能化相关的综合性技术。随着数据业务的快速增长和网络逐步开放,无线基站比以往承担了更多的角色,不但要为终端用户提供语音,数据服务,同时需要充当传输路由节点、汇聚节点,为多个站点提供传输服务。为了应对复杂的传输组网和传输协议,软基站需要具备如下能力:(1)内置多样的传输能力。基站部署的场地往往受限制,同时需要适应局方已经部署的各种传输方式。软基站需要内置多样化传输的能力,如微波,无源光纤网络(PON),E1/T1,同步传输模块1(STM-1)、以太网等多种传输介质,并能够提供灵活的组网方式。同时,基站还需要支持在多种传输介质同时进行分路传输,如以太网和E1同时接入,以太网承载数据业务,E1承载语音业务。(2)采用标准化传输协议栈。互联网工程任务组(IETF)等标准组织开放的网络协议簇,独立于网络硬件环境提供了标准化的高层协议,能够满足基站多种制式并存、互联互通的需求。从2002年起,中兴通讯即开始研发全IP无线基站,实现了IPoverE1和FE接入多业务传送平台弹性分组数据环技术(MSTPRPR)的过渡组网方式。对于逐步走向开放的网络架构,软基站需要更加注重传输管理和传输安全,提供Internet协议安全性(IPSec)(数字证书管理,部署)和IPv6等解决方案,以及802.3ah等以太网管理协议。(3)传输资源的统一管理。传输资源在多模基站中是多制式业务的公共资源。在软基站上需要能够通过传输配置实现多种传输方式共存,以及不同业务在共传输下的带宽的QoS调度、带宽流控等功能。(4)接入网和传输网融合。随着向4G的发展,基站从最初实现二层交换协议,逐步发展到实现三层路由协议以满足日益复杂的组网需求。同时,基站不仅仅只作为传输叶节点,而是集路由管理节点和协议终结节点为一体,甚至部分代替多协议标签交换(MPLS)边缘路由器,降低整个网络的部署成本。5软基带从各制式看,除CDMA2000核心技术基本为Qualcomm垄断,基带调制解调采用专用集成电路(ASIC)之外,其他各种通信制式基带实现均呈现多样化,各设备厂商形成了包括ASIC、数字信号处理(DSP)、DSP+ASIC、数字信号处理+现场可编程门阵列(DSP+FPGA)等多样的实现方式,这些方式各存在优缺点。经过FPGA、DSP技术,以及基带处理实现技术多年的发展,通过更换软件(包括现场可编程门阵列网表)、更换制式的软基站已经不是天方夜谭。在FPGA中实现硬加速器,DSP阵列中实现复杂算法,并采用高速的SRIO交换平面实现DSP阵列、FPGA之间的互联,就可以提供强大的基带处理能力,实现多种制式的处理。软基带技术在各个制式应用主要的制约因素是实现成本。例如对于全球移动通讯系统(GSM)这样成熟的、成本非常敏感的市场,对基带处理能力要求不高,能够承载长期演进(LTE)业务的基带硬件应用于全球移动通讯系统将存在极大的资源浪费。另外,统一的大基带处理资源池在不同制式之间如何灵活的分配处理能力,并实现灵活的资源扩展,也是亟待研究的课题。随着业务实现的固化,在成本压力的驱动下设备厂商会从全软基带到半软基带、并向ASIC迁移,同时也就逐步失去了随标准演进的能力和业务迁移的灵活性。6基带射频接口基带射频接口标准中,由于实现简单、实现经济性好、带宽利用率高等一系列优点,CPRI得到了广泛的认可和应用。OBRI或欧洲电信标准化协会ETSI的ORI也借用了CPRI的底层定义。CPRI规范分成两个层次,如图4所示。层一包括了物理层传输、I/Q数据的时分复用(TDM)映射等,层2包括了控制信令等的定义。CPRI组织对UMTS/LTE等的I/Q格式进行了规定,但是对GSM、CDMA2000的I/Q数据,可能是基于码片速率的原因,没有进行规范。协议二层划分原理上是能够承载多业务的,但是在层一进行过于细节的定义,其实并不利于实现多模式的软基站。相对而言,OBSAIRP03的四层结构就更加能够适应。如表1所示,在OBSAIRP03中,保证数据点到点传输的协议层,均能做到与制式无关。如果要使得CPRI适于传输多种不同制式,就需要考虑细化分层,并在底层的空口数据容器AxC(AntennaCarrier)大小定义上考虑I/Q数据的容量适配,但在使用上要做到与制式无关,在传输过程中只考虑无制式AxC的传输,而不关心I/Q向AxC映射的方式、制式、采样的信息等。只在无法忽略制式差异的两端(也就是基带调制解调和中频处理)才看到制式数据。这样在部分情况下可能会牺牲一点承载效率,也可能会提高一些复杂度,但是从无线产品演进以及灵活性的角度看,这样的代价还是非常值得的。
7软基站未来的趋势软基站的架构形态,会走向多模,扁平化架构,尤其是多模软基站,对“软”技术提出了更高的要求,需要提供更为丰富的软件服务。软件服务内容从单纯的传统基站业务转向集成传输,集成控制器,集成路由器等多种功能角色为一体,并从固定功能服务转向了可配置的,可选择定制的服务方向。目前的软基站硬件架构已基本能够满足多业务共存的需要。未来软基站将继续向集成度更高、基带资源调配更灵活、传输方式更丰富、成本更低、节能更环保几个方向发展。未来软件技术将坚定地走向IP化、IT化。基站将走向开放标准。基站接入开放的网络后,未来的IP网络安全性将受到更多的关注;未来软基站将更多地提供智能化、分布式以及虚拟化的相关技术,通过此类技术灵活地组合基站功能,并逐步完成基站的负载均衡:(1)SON等技术的横空出世,对于基站的管理方式是一种革新。自发现、自下载、自配置,使接入网能够便利地加入或删除网络节点,并能够自动进行网络优化。随着未来几年内标准的逐步完善,及在基站设备中的实现,软基站的智能化能力将会大幅提高。(2)分布式数据处理模型及技术的应用,可以解决以往基站模型中存储空间及处理资源瓶颈,将不均衡的业务处理分布化,形成均衡负载处理。最近热门的“云计算”技术也是分布式计算、并行计算、网格计算等演变而来[10],通过大型服务器的集中运算能力来提供云服务,并将这些概念走向商业化。尽管最终走向云服务尚需时日,但是对于云计算的基本理论可以在基站中借鉴和应用。(3)虚拟化技术的应用,会进一步抽象基站的功能划分,形成处理器资源池和数据处理池的二层简化结构。各个功能业务能够动态地分配到具有空闲处理能力的单板上,甚至对实现基站的分布式处理提供技术支撑,实现资源配置的优化并降低能耗,实现绿色基站。8参考文献[1]ETSITS143130V5.0.0.DigitalCellularTelecommunicationsSystem(Phase2+),Iur-gInterface,Stage2(3GPPTS43.130version5.0.0Release5)[S].2002.[2]申昌湖,张利深.Iur-g,架起2G/3G融合的桥梁[J].中兴通讯技术(简讯),2009(12):12-13.[3]BTSSystemReferenceDocument,V2.0[R].OBSAI,2009.[4]ReferencePoint3Specification,V4.2[R].OBSAI,2009.[5]MicroTelecommunicaionsComputerArchitecturebaseSpecification,R1.0[R].PICMG,2009.[6]AdvancedMezzanineCardbaseSpecification,R2.0[R].PICMG,2009.[7]CPRISpecification,V4.0[R].CPRI,2009.[8]HEISERG.TheRoleofVirtualizationinEmbeddedSystems[C]//Proceedingsofthe1stWorkshoponIsolationandIntegrationinEmbeddedSystems(IIES''''08),Apr1,2008,Glasgow,UK.NewYork,NY,USA:ACM,2008:11-16.[9]Gartner.改变IT产业现有格局的十大技术[J].软件科技与产业动态,2008(59):1-3.[10]中国云计算网.[EB/OL].[2009-05-28].
基站节能技术范文
【关键词】环保；基站；通信
在全球都关注绿色环保的今天，基站一体化无线通信系统的节能技术成为了运营商与制造商所要面临的重要问题。基站建设作为重要的网络网元，是运营商建设投资的重心，也是绿色环保的关注热点。
一、绿色通信基站建设理念
绿色通信，具体是指组成通信的全部要素和过程，以减排节能与保护环境作为关键点不断实施改进，实现资源共享，组成效率高、能耗低、排放低、没有污染、可以回收、成本低廉的通信基站，进一步利用现代化通信信息深入应用到个人、社区与社会中，带动了社会经济循环的低碳生态发展。绿色通信的内容是重点强调了全部要素与过程的生命周期性，坚持减量化、再次循环与利用的基本原则，主要解决能耗与污染的关键要素、将绿色运营作为重心，发起绿色消费与制造，促进信息化社会发展，进一步降低建设及使用能耗等。近些年来通信企业通过节能减排的推进，积极履行在社会中的责任，企业在节约成本和推动社会低碳化发展方面都获得了显著的成绩。具体表现在：一是通信业努力挖掘企业自身具备的节能潜在能力，利用设备交换和改造基站空调系统，对中心数据实时改造减排节能，引入自然冷源到基站中，促进通信节能网络工作的展开；二是作为消耗能源的基站建设产业，采用一体化的建设思路和拼装式结构，缩短中间环节，实现循环利用，达到节能减排目的。
二、通信基站一体化绿色节能技术
基站形态构架的创新式建设使移动网络更加的高效，配置的网络设备数量更加的科学合理，最大程度上对基础配套设备进行了共享，最大限度的节省了资源。基于这个基础，利用具有高效率的职能功放技术能够促进基站整体降低功耗。
（一）射频功放技术
在整体基站的功耗中，占据了功耗最大部分的是射频技术，功放又成为了功耗最大的射频部分，大约占总体射频功耗的80%。除此之外，基站降低电量也能够有效的减少设备产生的发电量，对应空调产生的耗电量也会随之减少。因此，基站主设备降低功耗的重要手段就是功放功率的提升。
设计高效率功放的突破点是电路功放应用、选型器件以及技术工艺等。功放类型也从线性昂贵的功放前景，经过高功放AB类，逐渐发展为预失真数字配合技术的功放。功放的芯片从金属横向氧化物半导体逐渐发展为双极晶体管等创新器件。功放整体效率从14%迅速提高至45%。提升功放效率的不断需求推动了功放技术的持续发展。
（二）节电智能技术
因为无线用户具备的移动特点，每天基站不同时间阶段具有较大差异的负荷。基站节电智能技术就是利用对基站小区实施评估的水平量，按照判决最终结果将空闲资源成功转至休眠状态，或者是利用负载的具体情况，使得配置智能功放电源能够达到节能的最终目标。
1.调压动态技术
调压动态技术也可以称之为功率匹配动态技术。调压动态技术利用负载跟踪产生的变化，应用可变分级电压，对供电功放电源实施智能化的控制，实现功率管理。调压动态技术能够确保在不同的功率负荷情况下，全部保证最优的功放效率，实现配置不同功率下的降耗节能。高效智能的电源能够在负载不同的情况下，转换高效率电源，负载最大时电源效率可达92%。
2.载波智能调整技术
基站展开工作过程中负荷由动态性质变化引起的，尤其是在全天中，业务量在忙碌和清闲时具有很大差异。基站的载波数量通常按照繁忙时需求的业务量进行配置。各载波在闲时业务量会比较小，大部分载波功率因为应用于控制信道，造成较低的功率利用率。载波智能调整技术能够按照基站变化的业务量对基站载波数的输出动态实时调整，以便能够降低控制信道载波工作功率产生的开销。
三、绿色节能技术在通信基站中的应用
（一）机房温控智能系统
无限设备中的风扇以及基站机房中的空调为设备系统提供了相对适宜的工作环境，同时耗损了大量的资源与能量。因此对风扇设备与空调机房能量耗损有效降低，也是节能的重要途径。机房自动控制温度系统利用室内外的温度传感器对其进行温度测量，按照室内外具有的温度差，通过自然风调节温度。只有在较大温差并且具备一定室内温度时，控制系统才会被启动进行降温处理。可以单独使用自动控制系统，也可以结合空调使用，充分应用自然因素对全天候机房节电基站进行调节。温控智能系统能够最大程度上减少运行机房空调的时间，一年中80%左右的时间能够利用风扇实施强制通风来代替空调。同传统的机房比较，可以达到70%节能效果。
（二）供电能源绿色计划
通信基站自身大幅度降低功耗，致使利用风能、太阳能等绿色能源代替传统供电成为了一种可能。伴随着不断发展的技术，电源太阳能以及光、风互补的基站供电计划已经逐步实施应用。风能和太阳能电源采用了完全的自然能源，达到了减排节能的发展趋势，其特点就是低成本运营、具有低耗、清洁等特点，投入一次性就能够长期获益，可是也会受到气候条件的限制。为了能够使其工作正常，平均日照每天应达到4kWh/m2，风速能够符合正常涡轮工作的条件，当前相对可靠的能源清洁方案是混合风、光的供电。在白天太阳能和风能将共同工作为设备进行供电，在晚上，风能与电池组将会提供设备供电。在没有日照与风的时候，通过电池组实施供电。按照基站所处环境的不同。可以灵活使用风能与太阳能设备。
四、环保需求下通信基站一体化的新发展
通信从模拟信号、2G、3G，即将步入4G时代。然而要使无线信号满足越来越多用户同时使用，或都让视频更流畅，无线上网速度更快，需要有足够的通信载频来支持，需要更多的无线通信基站。基站的建设数量必将越来越多，建站的密度也会越来越大，往往与城市发展规划、城市节能减排、城市绿色环保要求形成矛盾。从现状来分析，市中心、经济开发区、郊区、城乡结合部等区域通信基站建设都面临储多困难，而纯粹以基站建设为主要功能的工程也会遭到人民群众的阻挠，更会形成社会资源的浪费，与现今倡导的社会主题不和谐。
从城市规划和发展建设可以看出，一些市政工程，如路灯照明、公安安全监控系统、交通安全监控系统、道路指示牌、广告载体等均为必要的社会建设工程，而其建设的方案与通信基站建设要求存在许多雷同之处，若可以将其中一些共同要求结合起来，一些特定站点工程集中满足几大功能的需求，那必将节约大量社会资源，既能解决社会必须的建设工程，又能解决通信基站建设的难题，充分发挥多功能效益，实现绿色低碳、节能减排的社会效益。故对于基站建设具有的一体化、多功能、可反复利用等特点技术和方法，将成为未来建设发展的一个主方向。
结束语
通信基站一体化绿色环保设计来自于多个方面，能够有效的降低网络耗能，同时推动了新型能源的广泛应用。因此对于环保需求下的通信基站建设一体化研究具有重要意义。
参考文献
[1]宋玉利,李东晓,武占生.基站主设备智能节电技术探讨[J].邮电设计技术,2010(3):70-73.
[2]肖华华.朱登魁.胡留军.自适应多天线技术[J].中兴通讯技术2011，(2).