通信移動(dòng)基站節(jié)能技術(shù)介紹與研究

余丹娟

(廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司南京分院，江蘇 南京 210029)

通信移動(dòng)基站節(jié)能技術(shù)介紹與研究

余丹娟

(廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司南京分院，江蘇 南京 210029)

本文從移動(dòng)通信基站的節(jié)能技術(shù)原理出發(fā)，介紹了三種不同技術(shù)：載頻智能關(guān)斷、不連續(xù)發(fā)射DTX以及DPS時(shí)隙智能關(guān)斷；結(jié)合用戶體驗(yàn)及通信設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步研究移動(dòng)通信基站節(jié)能技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更低能源消耗，這具有非常重要的研究意義。

智能節(jié)電；載頻功耗；DPS時(shí)隙

1 引言

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)移動(dòng)手機(jī)用戶已經(jīng)超過(guò)10億，為了更好地服務(wù)移動(dòng)通信用戶，創(chuàng)造更高級(jí)的用戶體驗(yàn)，通信基站數(shù)量也在逐年增加。根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，至2015年6月我國(guó)移動(dòng)基站數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了320萬(wàn)。從基站功耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，已經(jīng)達(dá)到了330億KWh。近幾年，我國(guó)對(duì)研究移動(dòng)通信基站上的節(jié)能技術(shù)上有很大的投入，各大運(yùn)營(yíng)商都投入了大量的資金和人力，發(fā)展并開發(fā)了一批符合自身特點(diǎn)的節(jié)能方案。從效果上來(lái)看，都能根據(jù)不同地區(qū)的情況達(dá)到相應(yīng)的目的，但是對(duì)這種大投入的研究節(jié)能技術(shù)并非十分樂觀，相比較下采用智能節(jié)電技術(shù)來(lái)降低移動(dòng)通信基站的能耗更為切合實(shí)際，更具有研究前景。

2 基本原理

隨著移動(dòng)通信基站數(shù)量逐年增加，其耗電量也在持續(xù)攀升，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)通信基站的能耗在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中占比是最大的，達(dá)到53%以上。因此，對(duì)降低移動(dòng)通信基站的能耗研究具有十分重要的意義。

降低移動(dòng)基站耗能最為關(guān)鍵的部分是解決基站處于空閑狀態(tài)時(shí)的耗能，因?yàn)榛咎幱诳臻e狀態(tài)時(shí)，全部設(shè)備不需要處于一個(gè)滿負(fù)荷的狀態(tài)，并且可以讓其在保證用戶最優(yōu)體驗(yàn)的前提下，關(guān)閉空閑狀態(tài)的頻段，從而降低功耗。在基站功耗降低的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)通信，當(dāng)用戶量增大或者是話務(wù)通信增多時(shí)，基站能夠快速激活已經(jīng)關(guān)閉的基站頻段，實(shí)現(xiàn)滿載通信，及時(shí)保證用戶的通信質(zhì)量。移動(dòng)通信基站的功耗主要來(lái)源于兩個(gè)部分，一個(gè)是機(jī)柜功耗，另一個(gè)是載頻功耗。總的來(lái)說(shuō)就是利用智能軟件對(duì)基站設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷量來(lái)調(diào)節(jié)基站的載頻功耗，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)基站的智能化操作和管理。

3 載頻智能關(guān)斷技術(shù)

載頻智能關(guān)斷技術(shù)與其它的節(jié)能手段相比，能夠通過(guò)最小的花費(fèi)實(shí)現(xiàn)最大能量節(jié)省，從技術(shù)手段上來(lái)看，不僅具有簡(jiǎn)潔的實(shí)現(xiàn)降低功耗的作用，還在技術(shù)投入上花費(fèi)比較小。從我國(guó)現(xiàn)有的基站數(shù)量來(lái)說(shuō)，因?yàn)橐呀?jīng)達(dá)到了很大的規(guī)模，要從載頻智能關(guān)斷上實(shí)現(xiàn)降低能耗的作用是一種最為便捷和可行的方式，而且能夠?qū)崿F(xiàn)能耗降低和保證通信質(zhì)量的雙贏，最大限度的節(jié)省開發(fā)研究花費(fèi)[1]。

載頻智能關(guān)斷技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)：在移動(dòng)通信基站的空閑信道達(dá)到設(shè)置的最低值時(shí)，維持一定時(shí)間后，將空閑信道的頻道切斷，從而實(shí)現(xiàn)能耗降低。但是在切斷頻道時(shí)，要考慮多方面的因素，包括以下五點(diǎn)：切斷信道的數(shù)量大于兩個(gè)；必須是切斷TCH載頻，而不是BCCH載頻；所有的待切斷的頻段必須是處于空閑狀態(tài)；必須設(shè)置待切斷頻段的數(shù)量；必須設(shè)置待切斷頻段的空閑時(shí)間。要評(píng)估一個(gè)載頻是否要切斷，主要是通過(guò)空閑的TCH信道數(shù)量來(lái)控制，所以系統(tǒng)需要采取多重評(píng)估手段，來(lái)保障切斷的準(zhǔn)確性，防止誤差操作。設(shè)置系統(tǒng)對(duì)空閑的TCH信道每隔10秒掃描一次[2]，然后對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采取判斷；如果空閑的TCH信道數(shù)量達(dá)到了預(yù)設(shè)的最低值，系統(tǒng)計(jì)時(shí)時(shí)間加一，如果沒有達(dá)到就減去二，如果計(jì)時(shí)器達(dá)到了預(yù)設(shè)時(shí)間值，就將信道切斷。

4 DPS時(shí)隙智能關(guān)斷技術(shù)

載頻功效模塊能耗由靜態(tài)能耗和動(dòng)態(tài)能耗兩部分組

成。在控制功放時(shí)，可以對(duì)每一個(gè)載頻中的功放實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分別控制。采用DPS時(shí)隙智能關(guān)斷技術(shù)，如果一個(gè)載頻內(nèi)沒有通話業(yè)務(wù)，就將這個(gè)載頻內(nèi)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功放關(guān)閉。如果系統(tǒng)判斷TRX在下行方向上的某一個(gè)時(shí)段內(nèi)沒有通話業(yè)務(wù)，就把這個(gè)功效模塊關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)降低功耗的目的。該模塊在空閑狀態(tài)時(shí)耗能比較大，而且耗能比例也較大，所以將其處于空閑狀態(tài)下的下行功放關(guān)閉，能夠極大程度地降低通信移動(dòng)基站設(shè)備的耗能。并且，采用DPS時(shí)隙智能關(guān)斷技術(shù)，系統(tǒng)在關(guān)閉后發(fā)現(xiàn)有業(yè)務(wù)時(shí)能夠快速自我啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信無(wú)影響開啟和關(guān)閉，從而最大限度的保證用戶體驗(yàn)[3]。

5 不連續(xù)發(fā)射功率控制技術(shù)

功率控制就是在保障實(shí)際通話質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)節(jié)基站與手機(jī)的發(fā)射功率，從而實(shí)現(xiàn)功耗上的降低，不僅能進(jìn)一步減少整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的干擾，而且能達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。DTX不連續(xù)發(fā)射是目前的主流功率控制技術(shù)中的一種，它是實(shí)現(xiàn)降低基站功耗的手段之一，其基本原理是基站在沒有語(yǔ)音通話服務(wù)的情況下就切斷信號(hào)的連續(xù)發(fā)送，從而降低系統(tǒng)功耗。無(wú)線通信系統(tǒng)中，在上行和下行鏈路上都可以對(duì)功耗進(jìn)行控制，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)移動(dòng)終端的獨(dú)立控制。不連續(xù)發(fā)射功率控制技術(shù)顯著的特點(diǎn)是上行控制能夠減少移動(dòng)臺(tái)的電量消耗，降低系統(tǒng)的干擾，下行控制能夠減少基站的電量消耗，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。該技術(shù)推薦在話務(wù)量大的地區(qū)或者是在干擾性強(qiáng)的區(qū)域使用。

6 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)通信基站節(jié)能減排技術(shù)的研究是一個(gè)系統(tǒng)化工作，其影響范圍廣，牽扯的行業(yè)多，需通過(guò)多部門合作，在保證通信質(zhì)量的前提下，研究提出切實(shí)可行并能全面推廣的技術(shù)方案?，F(xiàn)如今雖然已有投入使用的節(jié)能方案，并產(chǎn)生了一定的效果，但是從整體來(lái)看，節(jié)能減排最大化的網(wǎng)絡(luò)價(jià)值還有不小的發(fā)展空間。其是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的工作，我們需全面結(jié)合當(dāng)前通信工程建設(shè)情況及設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)，不斷優(yōu)化通信基站節(jié)能手段，為通信行業(yè)的綠色和諧發(fā)展做出更大努力。

[1]高金波．節(jié)能新技術(shù)在通信基站領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用研究[C]．中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2011年年會(huì)，2011．

[2]孟一翔．移動(dòng)通信基站節(jié)能減排技術(shù)研究[D]．上海交通大學(xué)，2012．

[3]郭大東．移動(dòng)通信技術(shù)與應(yīng)用基站空調(diào)室外機(jī)防盜技術(shù)研究與實(shí)踐[C]．遼寧省通信學(xué)會(huì)2009年通信網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)年會(huì)，2009．

Introduction and Research of Energy Saving Technology for Mobile Base Station

Yu Danjuan
(Guangdong Telecom Planning&Design Institute Co.,Ltd.Nanjing Branch,Nanjing 210029,Jiangsu)

From the principle of energy-saving technology of mobile communication base station,this paper introduces three different techniques:carrier intelligent shutdown,discontinuous transmission(DTX)and DPS slot intelligent shutdown.Combined with the user experience and communication equipment development trend,it further studies on the mobile communication base station energy saving technology,in order to achieve lower energy consumption,which has very important significance.

intelligent power;power frequency;DPS slot

TN929.5

A

1008-6609(2016)07-0059-02

余丹娟,女，湖北黃岡人，助理工程師，碩士，研究方向：通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及組網(wǎng)技術(shù)。