中国的移动通信经过十多年的发展飞速,移动用户超过6亿,已成为世界头号通信大国。据统计,目前全国移动基站超过60万台,仅仅基站年耗电量就超过78亿千瓦时,如果考虑相关配套的空调、电源和传输等,耗电量将翻番,不仅给运营商带来较大的运营成本负担,也给环境带来了污染。在构建和谐社会的目标下,提升通信网络的节能环保性能,建设绿色移动网络,实现与环境的和谐发展已逐渐成为通信产业的共识,很多通信企业已将节能减排列入了企业的KPI考核体系,通过技术创新和方案创新实践通信领域的绿色运动。
中兴通讯将节能减排规划成一个包括节约电能、减少占地、节省原材料、降低综合能耗的全方位、全周期的绿色解决方案。
一、2G/3G共站建设实现节能减排
移动通信网络建设是一项浩大的工程,除了大量资金、人力的投入外,机房、铁塔、光缆等资源都是不可或缺的。在城市规划越来越规范、居民健康意识越来越强的情况下,机房获取、铁塔架设和光缆的布放都越来越困难,这些都是WCDMA 网络建设无法回避的难题。能否充分利用2G即GSM 网络资源是实现优质、快速、低成本建设WCDMA 网络的关键。对GSM 网络资源的利用主要包括以下方面:利用GSM 机房及配套设备、利用GSM 室内分布系统等。
1. 充分利用现有机房和配套设施
对机房空间充足的站点,采用共站方式建设,无需新建机房,只需对现有机房进行适当调整和配套设施的改造扩容即可满足WCDMA建设,大大加快建设速度,也节省了新建机房、铁塔等设施的钢材、水泥等消耗,减少了碳排放量。
目前紧凑型双模宏基站更适应节能建设需要,中兴通讯ZXSDR BS8800具有体积小、容量大、发射功率高、载扇数支持多、扩容能力强、技术演进全面等诸多特点。BS8800体积为950mm×600mm× 450mm(高×宽×深),重量只有150Kg,采用前走线、前维护设计,可直接靠墙安装,落地安装占地面积0.27m2,加上正面维护面积仅需 0.63m2即可满足运营维护要求,极大降低了对机房空间、机房面积和机房承重的需求,可以很好地适应2/3G共机房建设。BS8800安装及维护占地面积示意图如图1所示。

图1 ZXSDR BS8800安装及操作维护占地面积示意图
2. 2G/3G共室内分布系统
根据海外成熟商用网络的运营经验,语音业务的ARPU值不断下降,而数据增值业务是提升ARPU值的有效手段。因此,WCDMA网络建设的关键之一就是建设高质量的室内分布系统。GSM室内覆盖系统中有一部分设计时已考虑GSM/WCDMA等多系统共室内分布系统,WCDMA建设时只需提供信号源接入现有室内分布系统即可实现3G信号接入,为用户提供优质服务。而对于现网中未考虑WCDMA接入的室内分布系统,一般情况下室内天线、馈线、泄漏电缆、转接头等也可以直接共用,而功分器、耦合器、合路器等窄带器件则需要更换为宽带器件或新增。
二、BBU+RRU分布式基站实现节能减排
分布式基站采用开放式架构设计,基站由BBU(Baseband Unit)和RRU(Remote Radio Unit)组成。BBU实现控制管理、基带处理、Iub接口等功能,RRU则集成功放、收发信机、双工器等射频相关功能,二者之间通过光纤连接。这种新型的组网方案,因其较低的工程要求和灵活的安装方式以及良好的覆盖性能,受到越来越多运营商的青睐。
1. 零机房面积占用,绿色建网
BBU见缝插针BBU只有2U高,可以充分利用现有设备的空闲空间,如内置于传输机架或GSM设备机架,如果设备没有空余空间,可以在19英寸安装架中安装或直接挂墙安装,实现见缝插针式的安装,大大降低对机房空间的要求。
RRU随遇而“安”RRU具有IP65的防护等级,满足室内外全天候多场景安装,可以通过挂墙、抱杆、塔顶多种方式灵活安装,有点空间就能安身,有效解决运营商机房资源不足或站址难以解决的问题。
中兴通讯BBU和RRU是业界体积最小、集成度最高的,其灵活的安装和组网方案,可以有效解决建网过程中存在的机房空间紧张、承重不足等问题,大大提高现有机房利用率,降低机房建设投资和建材消耗,实现节能减排绿色建网。
2. 轻便灵活安装,绿色工程
RRU体积小、重量轻,只有16.5Kg,无需专业运输工具,安装灵活便捷,可以实现单人作业完成安装。如图2所示。

图2 RRU单人搬运安装
从海外商用网络和国内试验网的建设经验来看,传统宏基站从设备进场到安装调测完毕大约需要消耗3人×3天的工时,BBU+RRU安装调测全部完成大约需要2人×2天的工时,与宏基站相比,可以节约55%的施工时间。因此BBU+RRU分布式基站在工程安装施工过程中可以有效降低对人力、运输器具的需求,提高网络建设速度,实现节能减排和绿色工程。
三、增强覆盖技术实现节能减排
降低网络能耗最有效的方法是减少基站数量,中兴通讯通过多种增强覆盖解决方案,在保证相同的网络容量和覆盖质量的情况下,有效增加WCDMA基站覆盖范围,进而减少建站数量,全面实现节能减排并降低网络建设成本。
高灵敏度接收技术:接收机的灵敏度直接影响着Node B的覆盖范围,从而也决定了一定覆盖面积下的基站数量。在3GPP协议中,基站单天线接收灵敏度要求为-121dBm,而中兴通讯系列化Node B采用先进的基带处理算法及射频技术,单天线接收灵敏度高达-126.5dBm,相比业界平均水平领先1dB。
RRU近天线安装,降低天馈损耗,提高覆盖:RRU直接安装在楼顶或铁塔天面,通过几米的跳线和天线连接,省却几十米的主馈线缆,降低馈线损耗3dB左右,小区上行覆盖半径增加20%以上。
多天线接收技术:多天线接收分集可以降低对解调所需Eb/No的要求,改善上行覆盖。其中四天线接收比两天线接收可改善2.8dB,在农村等低话务区域或广覆盖区域应用可有效减少基站数量。
塔放技术:通过改善基站合成噪声系数,弥补馈线损失,可以较大改善上行覆盖。一般塔放可带来3~12dB可调的上行增益改善。
上下行链路预算改善,可以减少基站的数目,具体对应关系如表1所示。

四、高效率功放和动态功率匹配实现节能减排
1. 高效率功放,绿色运营
基站功放单元约占整个基站耗能的65%左右,因此提高功放效率是降低基站主设备功耗的最有效手段。中兴通讯WCDMA基站功放技术一直领先业界,在 06年就推出了DPD+Doherty技术,功放采用非线性输出,减少回退,提高效率,降低热耗。在2008年中兴通讯基于DPD+Doherty技术,采用独创的算法,将功放效率提高到40%的业界领先水平,使基站功耗较业界平均水平降低45%以上。图3为S111配置情况下业界传统基站和中兴通讯绿色节能基站典型功耗对比。

传统基站在典型配置(S111)情况下功耗在800W左右,中兴通讯采用专利技术的绿色节能基站功耗只有390W,每 10000台基站,每年可以节省的耗电量就达0.36亿度,不仅运营成本降低,同时能源消耗和二氧化碳排放量大大降低。按1公斤标准煤发出3度电的标准计算,燃烧1吨标准煤就会产生二氧化碳2620公斤、二氧化硫8.5 公斤、氮氧化物7.4公斤。采用中兴通讯节能基站一年每1万台可以少消耗近1.25万吨标准煤,减少二氧化碳排放量3.275万吨和20万公斤的二氧化硫、氮氧化合物等排放量。
同时RRU采用高效率功放,工作时热耗也很低,功放通过铜基板制作的PCB,与结构件无缝隙紧密连接,直接通过模块的腔体表面自然散热,省去宏基站通常散热所需的风扇、热交换器或空调等器件,降低了能耗,实现RRU真正静音工作,全面开展绿色运营。
2. 动态功率匹配技术
由于无线用户的移动性,无线设备每天不同的时间段负荷差异很大,在白天业务高峰时,可能需要多个载波(如S333)承担高负荷业务,而在晚上夜深人静的时候,可能一个载波(S111)就能满足业务需求,传统功放电源只能在额定负载区域效率最优,在低负载区域效率较低。中兴通讯采用动态功率匹配(D-PT)技术,智能配置功放电源,保证在不同的功率负荷下,功放均以最优的效率工作,实现不同功率配置下的节能减排。智能高效率电源满足在不同的负载下,电源的高效率转换,在最大负载下,电源效率高达92%。在典型功耗下,D-PT技术可以使整机功耗再降低12%。如图4所示。

此外,中兴通讯还通过应用智能机房温控技术、推行绿色供应链、利用新型能源等措施全面推动节能减排运动。智能机房温控系统充分利用自然条件实现机房节电和全天候的温度调节,大大减少机房空调的运行时间,比传统机房节能最高可达70%;中兴通讯在业界较早实行绿色供应链,绿色供应链保证了环保理念贯穿产品设计、生产、使用、回收的每个环节;由于中兴通讯基站功耗降低,太阳能、风能等绿色可再生能源可以在更广范围内获得使用,目前中兴通讯太阳能供电解决方案已在非洲等多个国家应用,绿色能源的使用实现了节能减排,也减少了维护工作量,有效降低了运营商的运营成本。
持续“节能减排”,推动绿色移动网络深入发展,实现3G网络价值最大化,是运营商和设备商的共同追求。中兴通讯通过不断创新的技术和解决方案,努力为运营商和最终用户建设更加节能环保的3G网络,让民众在蓝天下享受移动通信带来的美好生活。 |