聚焦“碳達(dá)峰、碳中和”運(yùn)營商低碳、低成本建網(wǎng)思考

【摘要】" " 在全球氣候變暖大背景下，我國政府提出“碳達(dá)峰”與“碳中和”的目標(biāo)，綠色低碳將是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重中之中。目前，我國已經(jīng)建成了全球最大規(guī)模的5G通信網(wǎng)絡(luò)，由于5G網(wǎng)絡(luò)耗電是傳統(tǒng)4G的2-4倍，運(yùn)營商越來越重視通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能降耗。本文闡述了通過C-RAN、頻率極簡(jiǎn)、配套極簡(jiǎn)、設(shè)備智能節(jié)能技術(shù)等方式實(shí)現(xiàn)低碳、低成本建網(wǎng)的思路，助力國家雙碳目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】" " C-RAN" " 頻率極簡(jiǎn)" " 極簡(jiǎn)配套" " 節(jié)能技術(shù)

引言：

隨著全球氣候變暖，各國都出臺(tái)相應(yīng)的政策，減少二氧化碳排放，我國二氧化碳排放目標(biāo)，即力爭(zhēng)于2030年前實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。

一、信息通信行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

2019年全球用電量量 25萬億度，其中網(wǎng)絡(luò)用電占比1.8%，預(yù)計(jì)2025年占比增長至2.7%，目前運(yùn)營商OPEX整體支出已超過凈利潤，電費(fèi)侵蝕利潤28%，5G部署后能耗增加74%，電費(fèi)侵蝕利潤超50%。

二、“低碳”、“低成本”網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路

2.1極簡(jiǎn)架構(gòu)

2.1.1 D-RAN向CRAN轉(zhuǎn)變

由傳統(tǒng)D-RAN（分布式無線接入網(wǎng)）建設(shè)方式向C-RAN（集中化處理）轉(zhuǎn)變，C-RAN建設(shè)方式是對(duì)分布式基站的進(jìn)一步演進(jìn)，是具有 “集中化、協(xié)作化、計(jì)算化”、“綠色節(jié)能”的無線接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架[1]。將 BBU 集中堆疊放置、 RRU 裸纖拉遠(yuǎn)接入基站。該方式不僅可以減少無線基站建設(shè)難度、提升無線載波利用率以及抗干擾能力、降低設(shè)備能耗節(jié)省空調(diào)能耗，減少RRU端配套建設(shè)，從而減少建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)配套資源共享（如GPS、 后備電源、傳輸設(shè)備等）。通過C-RAN集中化部署，實(shí)現(xiàn)低成本、高效益的無線網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。

根據(jù)測(cè)算，與D-RAN（傳統(tǒng)建設(shè)方式）相比，C-RAN集中（4/5G同時(shí)集中）部署，平均單站CAPEX可節(jié)約0.9-2.5萬元/站、OPEX可節(jié)約2-2.6萬元/站/年，如果按20萬基站采用C-RAN方式進(jìn)行建設(shè)，預(yù)計(jì)1年綜合成本可節(jié)約55億元。

2.1.2極簡(jiǎn)配套

經(jīng)過C-RAN改造后，由于拉遠(yuǎn)站點(diǎn)仍在使用機(jī)房內(nèi)鐵塔蓄電池進(jìn)行備電，因此仍需支付配套租金和機(jī)房內(nèi)空調(diào)公攤費(fèi)用。極簡(jiǎn)配套方式是將拉遠(yuǎn)站點(diǎn)遠(yuǎn)端進(jìn)行電源改造[2]，采購支持室外化部署的電源及電池，將RRU及AAU設(shè)備電源線接到室外電源上，通過室外電池進(jìn)行備電，全室外化后機(jī)房完全騰空，節(jié)省機(jī)房內(nèi)空調(diào)電費(fèi)，同時(shí)可與鐵塔協(xié)商退租，節(jié)省租金。

電費(fèi)節(jié)省=站點(diǎn)耗電 * 電費(fèi)單價(jià) * 按功率共享分?jǐn)偙?/p>

由于進(jìn)行了C-RAN改造，此部分節(jié)省主要是空調(diào)電費(fèi)的節(jié)省，按空調(diào)1.5匹，全年工作，24小時(shí)開啟，全年可節(jié)省功耗：28.8度/天*365天= 10512度，節(jié)省運(yùn)維成本12614.4元（按獨(dú)享測(cè)算，1.2元/度）。

無線站點(diǎn)的演進(jìn)趨勢(shì)為傳統(tǒng)的室內(nèi)機(jī)房向一站一柜過渡，最終為一站一桿的極簡(jiǎn)站點(diǎn)形態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全室外化部署，無機(jī)房，免空調(diào)，省維護(hù)。

2.2極簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)

目前4G網(wǎng)絡(luò)存在多個(gè)頻段，以中國移動(dòng)為例，存在E/F/A/D/FDD900/FDD1800頻段，根據(jù)各頻段的覆蓋能力、站點(diǎn)比例、手機(jī)終端滲透率等情況，制定全網(wǎng)統(tǒng)一的F/A/D/FDD900/FDD1800多頻段定位與互操作策略，網(wǎng)絡(luò)頻率目標(biāo)向簡(jiǎn)化頻譜演進(jìn)，簡(jiǎn)化方法根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)多層網(wǎng)小區(qū)利用率計(jì)算所需實(shí)際容量，根據(jù)實(shí)際所需容量進(jìn)行簡(jiǎn)配，拆除閑置頻段，節(jié)省能耗。

折算扇區(qū)PRB舉例：該扇區(qū)內(nèi)含3個(gè)小區(qū)，對(duì)應(yīng)等效載波數(shù)為M1，M2，M3，對(duì)應(yīng)PRB利用率為P1，P2，P3，則該扇區(qū)的總PRB利用Ps=M1*P1+M2*P2+M3*P3，則該扇區(qū)當(dāng)前平均PRB利用率為Px=Ps/（M1+M2+M3），若直接退頻F2，則該扇區(qū)剩余小區(qū)的平均PRB利用率變?yōu)镻x1=Ps/（M1+M2+M3-0.5）

通過極簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)策調(diào)整，2020年A省拆除FA頻段站點(diǎn)1500個(gè)，全年可節(jié)省功耗：24度/天*365天*1500站= 13140000度

2.3其他低碳、低成本建網(wǎng)手段

綠色能源節(jié)能：隨著單晶硅技術(shù)的成熟及效率提升，基于光伏的站點(diǎn)、機(jī)房疊光方案已經(jīng)具備實(shí)施部署的條件[3]，根據(jù)示范站疊光每站可省電5700度/年。

5G智能節(jié)能控制技術(shù)：

1.符號(hào)關(guān)斷技術(shù) ：如果資源未占用，則符號(hào)關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)節(jié)電功能。

2.通道關(guān)斷技術(shù)：在特定時(shí)段當(dāng)本小區(qū)上用戶較少或無用戶時(shí)，將關(guān)閉部分發(fā)射通道。

小區(qū)負(fù)荷 lt;=負(fù)荷門限，則開啟通道關(guān)斷功能，實(shí)現(xiàn)節(jié)電功能

小區(qū)負(fù)荷 gt;負(fù)荷門限，關(guān)閉通道關(guān)斷功能， 正常工作模式

3.小區(qū)休眠技術(shù)：根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況，設(shè)置嚴(yán)格的小區(qū)休眠時(shí)間區(qū)間，連續(xù)監(jiān)測(cè)用戶數(shù)為0，則開啟小區(qū)休眠功能，實(shí)現(xiàn)節(jié)電功能，小區(qū)休眠時(shí)間段終止時(shí)，關(guān)閉小區(qū)休眠功能， 正常工作模式。

符號(hào)關(guān)斷功能打開，通道關(guān)斷和小區(qū)休眠功能開啟后，基站AAS功率降幅明顯，達(dá)到節(jié)能目的，根據(jù)測(cè)算：

三、結(jié)束語

運(yùn)營商通過站址結(jié)構(gòu)調(diào)整、頻段極簡(jiǎn)、極簡(jiǎn)配套改造、節(jié)電技術(shù)的運(yùn)用不僅可以降低建設(shè)成本和運(yùn)維費(fèi)用，同時(shí)，推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)低碳建設(shè)，助力國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，為早日實(shí)現(xiàn)我國的“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

參" 考" 文" 獻(xiàn)

[1]王昌廷， 韓冬梅. C-RAN傳輸解決的新思路[J]. 通訊世界， 2015（11）：8-10.

[2]黃彬， 莫景善.極簡(jiǎn)站點(diǎn)創(chuàng)新改造方案探究和應(yīng)用[J]. 移動(dòng)通信， 2019， 043（012）：79-83.

[3]林芫君. 低成本、節(jié)能減排的基站后備動(dòng)力保障——站點(diǎn)疊光方案[J]. UPS應(yīng)用， 2016（10）：53-56.