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1、典型应用场景下的基站节能设计（2012版）中国移动通信集团公司二一二年十月 典型应用场景下的基站节能设计 目 录1概述11.1目的11.2适用范围11.3编制依据12基站节能技术12.1无线专业22.1.1 GSM基站节能设备22.1.2 GSM基站智能节电32.1.3 TD-SCDMA基站智能节电42.2电源专业52.2.1 开关电源休眠技术52.2.2 高效整流模块52.2.3 蓄电池节能技术72.2.4 可再生能源92.3空调专业92.3.1 智能通风92.3.2 热管换热机组92.3.3 定制空调92.3.4 热交换器102.4建筑专业102.4.1 热反射隔热涂料102.4.2 围护
2、结构保温102.5结构专业102.5.1 机房结构102.5.2 铁塔113典型应用场景下的基站节能设计113.1典型应用场景113.2无线专业节能设计133.2.1 GSM基站节能设备133.2.2 GSM基站智能节电133.2.3 TD-SCDMA基站智能节电133.2.4 无线专业节能措施建议汇总133.3电源专业节能设计143.3.1 开关电源休眠技术143.3.2 高效整流模块143.3.3 蓄电池节能技术143.3.4 可再生能源153.3.5 电源专业节能措施建议汇总163.4空调专业节能设计163.4.1 智能通风163.4.2 热管换热机组173.4.3 定制空调173.4.
3、4 热交换器173.4.5 空调专业节能措施建议汇总173.5建筑专业节能设计183.5.1 热反射隔热涂料183.5.2 围护结构保温193.5.3 建筑专业节能措施建议汇总223.6结构专业节能设计223.6.1 机房结构223.6.2 铁塔233.7典型基站节能设计整体方案234节能综合效果理论测算274.1测算方法274.2无线专业274.3电源专业284.3.1 开关电源休眠节能效果284.3.2 高效模块节能效果284.3.3 风能、太阳能节能效果294.4空调专业304.5综合测算结果314 典型应用场景下的基站节能设计 1 概述1.1 目的为推广“绿色行动计划”研究的各项节能技
4、术在基站建设中的推广应用，提高新建基站整体能效水平，从节能的角度更好的指导各省公司进行基站建设，总部于2011年编制下发了典型应用场景下的基站节能设计。随着近期移动通信网络的演进发展、基站节能新技术的推广应用，为进一步提高新建基站整体能效水平，实现中国移动整体节能目标，总部结合省公司基站节能措施的实际应用情况，对典型应用场景下的基站节能设计进行优化更新。 典型应用场景下的基站节能设计（2012版）（以下简称“节能设计”）将基站划分为空地、楼顶、楼内的有机房和无机房基站等六类典型应用场景，结合全国五大气候分区，针对每一类典型场景提出一套整体节能措施组合方案建议和配置建议，并提出整体节能效果理论推
5、算方法。同时，补充了GSM多载波基站智能节电、无机房基站、开关电源高效模块、新型蓄电池等近期研究推广的基站节能新技术，在基站整体耗电方面考虑了TD-LTE基站的建设需求。1.2 适用范围节能设计适用于新建GSM900M/1800M、TD-SCDMA、TD-LTE基站，改（扩）建基站的节能设计可参照执行。1.3 编制依据（1）2011年发布的典型应用场景下的基站节能设计；（2）关于中国移动“绿色行动计划”2012年工作的指导意见（中移计201253号）；（3）中国移动“绿色行动计划”节能技术目录（V2.0.0）；（4）中国移动“绿色行动计划”节能技术导则（V2.0.0）；（5）中国移动技术发展路
6、标（2012版）；（6）省公司调研资料。2 基站节能技术基站节能是一个系统工程，需对其各个组成部分进行综合考虑。基站节能技术主要分为无线、电源、空调、建筑、结构等专业内容。2.1 无线专业2.1.1 GSM基站节能设备GSM基站节能设备主要包括GSM分布式基站和GSM多载波基站。（1）GSM分布式基站GSM分布式基站架构的核心概念就是把传统宏基站分离为基带处理单元（BBU）和射频处理单元（RRU）两个独立部分，网络部署时，BBU安装在室内，RRU安装在室外天线端，两者间采用光纤或高速电缆进行连接，构成分布式架构。GSM分布式基站功耗相对于传统GSM宏基站低，射频部分置于天面，同时也降低了对机房
7、空间、电源、空调等配套的需求。（2）GSM多载波基站GSM多载波基站通过引入数字中频合路技术和多载波功率放大器（MCPA）实现多个载波共享一个功放，在节省了普通合路器之后，载频输出功率的损耗大幅减少，基站覆盖所需的载频功率大大降低。多载波功放技术已全面应用于GSM传统宏基站和GSM分布式基站中。GSM多载波基站相对于传统采用单载波功率放大器（SCPA）的GSM基站，提高了设备的集成度，降低了单载频功耗达到30%以上，节能效果明显。主要厂家分布式基站和多载波基站设备型号如表2.1-1所示。表2.1-1 主要厂家基站设备型号汇总表厂家类型型号华为分布式多载波基站DBS3900多载波宏基站BTS39
8、00中兴分布式多载波基站ZXSDR BS8700多载波宏基站ZXSDR BS8800ZXSDR BS8900ZXSDR BS8908上海贝尔分布式多载波基站SUMXRRH多载波宏基站所有基站爱立信分布式多载波基站RBS6601多载波宏基站RBS6201诺基亚西门子分布式/多载波基站Flexi GSM BTS_MCPAFlexi MCPA_RRH122.1.2 GSM基站智能节电GSM基站智能节电技术是通过采用硬件或软件控制的动态功率控制技术，实时评估基站小区载频上的话务量水平，对空闲资源进行关断或调整（主要指载频单元中功放模块PA），实现动态节电的目的。（1）GSM双密度载波基站智能节电技术G
9、SM双密度载波基站智能节电技术主要包括基于时隙的PA关断和基于负荷的TRX/PA关断。PA的功耗由静态功耗和动态功耗两部分组成。由于器件线性特性限制，需要施加一个固定的偏置电压，使得PA工作在线性区域，这部分功耗为静态功耗，静态功耗由偏置电压决定。动态功耗由工作电压决定，仅在有话务的情况下发生，且动态功耗越高载频输出功率越高，在无话务情况下为0。l 基于时隙的PA关断通过硬件或软件控制实现的基于时隙业务负荷的PA偏置开关调整，主要是关闭或打开PA的偏置电压。相对于TRX关断，在更细的粒度上进行时隙级PA关断，在没有话务的时隙（即动态功耗为0）的情况下，进一步关闭PA的偏置电压，从而进一步节省P
10、A的静态功耗，使时隙级PA的功耗为0。时隙级PA关断可以做到各个时隙PA的单独开关。l 基于负荷的TRX/PA关断通过软件控制实现的基于网络业务负荷的TRX开关调整或PA偏置开关调整。TRX开关调整主要是关闭或打开PA的工作电压，PA偏置开关调整主要是关闭或打开PA的偏置电压。“基于负荷的TRX关断”指BSC根据每个载频板的话务情况进行判断，将空闲时长超过门限时间的话音信道载频板所对应的PA工作电压关闭，当监控的话务负荷上升，超过一定门限时，BSC会立即激活被关断的TRX，以满足话务需求。载频启动时间最高达分钟级。在实际应用中，由于TRX开关的时延相对较长，可能会对话务的突变存在一定的滞后性，
11、并且频繁上下电对设备性能可能造成影响，因此在人员流动大、话务突发性强的区域使用该功能需加强对网络质量影响的分析监测。“基于负荷的PA关断”指BSC根据每个载频板的话务情况进行判断，将空闲时长超过门限时间的话音信道载频板所对应的PA偏置电压关闭，在话务增长时能在毫秒级的时间内重新打开PA偏置电压，以满足话务需求。（2）GSM多载波基站智能节电技术GSM多载波基站智能节电技术主要包括基于负荷的智能调压和基于负荷的射频通道关断。l 基于负荷的智能调压根据多个载波的信道占用情况，调整多载波PA的工作电压以改变PA的输出功率，以降低基站功耗。当多载波PA总输出功率下降时，按照一定算法将PA的工作电压也同
12、步降低，使PA减小输出功率，降低载频的功耗，同时还能保持较高的效率。此技术同时适合于单通道和双通道射频模块。l 基于负荷的射频通道关断对于配置两个通道的射频模块，当小区业务负荷低于设定门限时，触发负荷迁移，将业务集中在一个通道上（包含BCCH），并将另外一个通道关断，以降低基站能耗。此技术仅适合于双通道射频模块，且业务负荷较低时才启用。目前，现网双密度载波基站已全面开启智能节电功能，多载波智能节电功能应用较少。主要GSM厂家基站设备智能节电功能支持情况如下表所示。表2.1-2 主要厂家GSM基站设备智能节电功能支持情况厂家GSM双密度载波智能节电GSM多载波智能节电基于时隙的PA关断基于负荷的
13、PA/TRX关断基于负荷的智能调压基于负荷的射频通道关断华为/中兴上海贝尔/爱立信/诺基亚西门子/2.1.3 TD-SCDMA基站智能节电TD-SCDMA基站设备智能节电技术主要包括BBU基带板卡关断和RRU基于时隙的PA关断。（1）BBU基带板卡关断BBU基带板卡关断功能是在业务负荷较低时，通过集中分配或实时迁移零散的业务至一块或少数几块基带板卡的处理资源上，在话务负荷低于一定的安全门限下，关断或休眠空闲的处理板卡，实现节省耗电。当业务量上升时，在正常工作的处理板卡仍存在部分处理资源空闲时，提前打开之前被关断的处理板卡，以避免话务量迅速上升而处理资源不够导致的话务拥塞。（2）RRU基于时隙的
14、PA关断RRU基于时隙的PA关断功能是利用TDD系统的时隙转换开关，在检测到某个下行时隙空闲时，实时关闭下行工作时隙，实现节省发射功率，节约功耗。此外为进一步提升节电效果，可以通过时隙优先策略集中分配或迁移零散时隙业务至一个或少数几个时隙上，以关闭更多空闲时隙。目前TD-SCDMA基站设备厂家均支持以上两种智能节电功能。2.2 电源专业目前，移动通信基站电源节能措施主要包括：模块休眠技术、高效整流模块、铁锂电池、高温电池、氢燃料电池、太阳能风能基站等节能技术。2.2.1 开关电源休眠技术开关电源整流模块休眠技术是根据负载电流大小，与系统的实配模块数量和容量相比较，通过智能“软开关”技术，来自动调整工作整流模块的数量，使部分模块处于休眠状态，把整流模块调整到最佳负载率下工作，从而降低系统的带载损耗和空载损耗，实现节能降耗。2.2.2 高效整流模块高效开关电源整流模块具有如下技术特点：（1）功率因数校正采用无整流桥技术，效率得到提高，功率因数大于0.99，交流输入电流谐波失真低小于5%。（2）D
