余玉廣，鄒 潔，牟 強

（中國聯(lián)合網絡通信有限公司玉林分公司 玉林 537000）

1 前言

移動通信經過十多年的飛速發(fā)展，中國移動用戶已超過7億。隨著3G的逐漸部署，智能手機的大規(guī)模出現(xiàn)，新型應用的層出不窮，給運營商帶來了巨大壓力。為滿足用戶日益增長的需求，基站數(shù)量迅速增加，據(jù)統(tǒng)計，目前全國移動基站數(shù)超過75萬個，僅基站的能耗就超過了100億千瓦時。基站數(shù)量增加，耗電也在不斷增加。通過對能耗的分析發(fā)現(xiàn)，72%的能耗來自于基站以及配套設施，所有基站中空調耗電占46%。同時，由于業(yè)務隨著人的流動而流動，業(yè)務流量分布極不均衡，使得多數(shù)基站處于閑置狀態(tài)?；竟?jié)能成為當前運營商節(jié)能減排的重中之重。

近幾年，各大運營商針對基站節(jié)能減排采取了很多措施、技術，每項技術各有特點和使用范圍，在不同地區(qū)、不同場合都有一定的節(jié)能效果。節(jié)能減排除了在產品層面不斷挖潛，系統(tǒng)層面的綜合能效也是重要環(huán)節(jié)。并不贊同僅僅通過基于網元或站點的簡單數(shù)學運算評估功耗優(yōu)化帶來的綠色效應，而是進一步采取高效的網絡規(guī)劃和優(yōu)化方案降低系統(tǒng)能耗。

從2/3G共站建設、BBU+RRU分布式基站建設、提升基站覆蓋效率、新節(jié)能技術應用、新設備應用等5個方面，探討移動通信機房基站節(jié)能減排方法。通過網絡設計和優(yōu)化，可以帶來容量和發(fā)射功率上的改善，精巧的話務負荷分擔，可以在不引入新設備的情況下，充分挖掘每個基站的潛力，有效降低宏站平均發(fā)射功率和基站數(shù)。通過提升網絡覆蓋效率，基站功率不再消耗在長距離的路徑和穿透損耗上，從而帶來了更高效的“單位功耗”覆蓋和話務吸收能力，同時大幅提高無線覆蓋質量，提升網絡KPI。與此相對應的，網絡質量的改善將帶來更低的用戶終端發(fā)射功率消耗，減少用于抗干擾的功率消耗。網絡質量改善帶來的良性循環(huán)，最終得以發(fā)展到全網全民低輻射、低功耗的綠色環(huán)保效應。

2 節(jié)能減排實現(xiàn)方案

2.1 2/3G共站建設

移動通信網絡建設是一項浩大的工程，隨著居民健康意識的增強，各運營商面臨站點租賃困難、租賃費用提高等問題，如何充分利用GSM網絡資源是實現(xiàn)優(yōu)質、快速、低成本建設WCDMA的關鍵。2/3G共站建設包括利用現(xiàn)有GSM機房及配套設備、現(xiàn)有GSM室內分布系統(tǒng)等。2/3G共站建設充分利用現(xiàn)有機房和配套設施，對機房空間充足的站點，采用共站方式建設，無需新建機房，只需對現(xiàn)有機房進行適當調整和配套設施的改造擴容，即可滿足WCDMA建設需求，大大加快了建設速度，也節(jié)省了新建機房、鐵塔等設施的鋼材、水泥等消耗，減少了碳排放量。玉林聯(lián)通某期工程的建站平均成本與2/3G共站建設成本對比見表1。

采用2/3G共站建設節(jié)省了站點租賃、電源配套傳輸安裝時間，實現(xiàn)快速，相比單站，建設成本可以減少19.5萬元，按2010年某聯(lián)通建設站點160個計算，可以節(jié)省成本3 120萬元。

同時，采用2/3G共站建設，使用現(xiàn)有機房，不需重新租賃站址，每年可以節(jié)省租賃運維成本160×0.6=96萬元。

2.2 BBU+RRU分布式基站建設

分布式基站采用開放式架構設計，基站由BBU和RRU組成。BBU實現(xiàn)控制管理、基帶處理、IUB接口等功能，RRU則集成功放、收發(fā)信機、雙工器等射頻功能，二者之間通過光纖連接。BBU+RRU組網方式因其較低的工程要求和靈活的安裝方式達到較好的覆蓋效果，成為運營商新基站建設的首選。分布式基站以靈活的安裝方式和容量特性、良好的覆蓋特性適用于各種應用場景，如室內覆蓋、農村覆蓋、主要干道覆蓋、CBD/密集城區(qū)等。

BBU+RRU分布式基站建設具有零占用機房面積、輕便靈活安裝、安裝施工時間短等優(yōu)點，從海外商用網絡和國內試驗網的建設經驗看，傳統(tǒng)宏基站從設備進場到安裝調測完畢大約需要消耗3人×3天的工時，BBU+RRU安裝調測全部完成大約需要2人×2天的工時，與宏基站相比，可以節(jié)約55%的施工時間。因此BBU+RRU分布式基站建設可以降低機房建設投資和建材消耗一擊對人力、運輸器具的需求，提高網絡建設速度，實現(xiàn)節(jié)能減排、綠色建網。

在市區(qū)、縣城區(qū)域，采用分布式基站建設和傳統(tǒng)的宏站建設的成本支出（不考慮主設備價格）對比見表2，運維成本對比見表3。

表1 3G單站建設成本與共站建設成本比較

表2 傳統(tǒng)宏基站與分布式基站CAPEX比較

表3 傳統(tǒng)宏基站與分布式基站OPEX比較

采用分布式基站可節(jié)省約28.68%的CAPEX，包括空調電費、基站電費和站點租金等在內的OPEX則可節(jié)省約65%，達到降本增效的目的。

2.3 提高基站設備覆蓋效率

網絡規(guī)劃實現(xiàn)節(jié)能有2種方法，一是提高基站設備覆蓋效率，二是擴大基站設備覆蓋半徑。兩者并用，可節(jié)約整體基站能耗25%以上。玉林聯(lián)通網優(yōu)中心開展GSM網絡鄉(xiāng)鎮(zhèn)優(yōu)化項目，主要根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)GSM網絡覆蓋特性，通過多元化的優(yōu)化技術手段改善地理環(huán)境復雜、植被茂密、資源投資有限的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域網絡覆蓋及質量，探索出提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)GSM網絡覆蓋效率的綜合應用方案。

提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)GSM網絡覆蓋效率的主要內容為通過GSM網絡優(yōu)化技術解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域的網絡弱覆蓋或無覆蓋問題，進一步提升網絡服務支撐水平，為廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)手機用戶提供高品質的無線網絡覆蓋和質量保障，讓用戶在山間田野或植被環(huán)繞的房屋建筑中都能享有高質量的通信業(yè)務。項目開展中主要以鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域DT測試、CQT測試、話務統(tǒng)計、MR統(tǒng)計、用戶投訴、市場一線業(yè)務發(fā)展需求等數(shù)據(jù)信息作為評估該鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域網絡的重要依據(jù)，通過實地無線環(huán)境勘察，針對不同的無線環(huán)境，立足低成本資源投入的工作思路，探索最佳的優(yōu)化技術方案，轉變了廣西聯(lián)通多年來鄉(xiāng)鎮(zhèn)GSM網絡覆蓋優(yōu)化模式單一的局面。針對不同的無線環(huán)境場景實施最有效的優(yōu)化技術方案，提高優(yōu)化工作效率，主要應用的技術手段如下。

· 參數(shù)優(yōu)化：功控類、接入類、切換類。

· 天饋調整：掛高、方位角、下傾角。

· 功率改造：高增益天線、高功率載頻、合路器低損耗。

· 資本性優(yōu)化：基塔放大器、直放站、新增四扇區(qū)、小區(qū)

分裂、90 W高功率廣覆蓋、發(fā)射分集四分集接收。通過以上技術手段實現(xiàn)了提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)GSM網絡基站覆蓋效率的目標，經過評估，使用傳統(tǒng)的增加宏基站BTS的方法，解決DT/CQT/MR中發(fā)現(xiàn)的38個網絡問題點需12個宏基站，而網絡優(yōu)化通過天饋調整、資本性優(yōu)化手段（直放站、高增益天線、站點搬遷、天線升高、基塔放、基站+直放站）可以達到同樣的覆蓋效果，但成本支出大大減少。優(yōu)化手段與傳統(tǒng)新增宏站建設效果的成本對比見表4。

表4 優(yōu)化手段與宏基站建設解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋問題CAPEX對比

通過實施GSM鄉(xiāng)鎮(zhèn)優(yōu)化提升基站覆蓋效率，解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)網絡問題，相比傳統(tǒng)的宏站BTS建設，成本支出節(jié)省300.67萬元，運維成本每年支出節(jié)省21萬元。

提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)GSM網絡覆蓋效率主要基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站投資有限、用戶分布稀疏，但市場業(yè)務發(fā)展及用戶感知急需網絡廣覆蓋、高質量的服務支撐。項目開展過程中使用低成本優(yōu)化方案，盡量摒棄靠新增宏站解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)網絡覆蓋及質量問題的傳統(tǒng)思維模式，充分響應“降本增效，節(jié)能減排，提高資源利用率”的號召。

2.4 新節(jié)能技術

2.4.1 時隙智能關斷技術

載頻動態(tài)節(jié)電 （DPS）技術，又稱為時隙動態(tài)關斷技術，PA關斷，其通過系統(tǒng)在檢測TRX下行方向上持續(xù)若干個時隙沒有話務占用，則將功放模塊的BIAS關閉，從而達到節(jié)省能耗的目的。理論上來說，在同樣話務的前提下，載頻數(shù)配置越多，基于時隙的PA關斷技術節(jié)電效果越好，但站點功耗與業(yè)務量、功率等級、設備狀況等因素均有關，所以實際情況（多維度變量）決定了節(jié)電效果存在差異。由于基于快速的系統(tǒng)反應時間，在有突發(fā)話務時對網絡性能不會產生任何負面的影響，DPS可以實現(xiàn)在低話務的情況下將基站功耗降到最低，特別適合目前話務量各時段差異較大的情況。

某聯(lián)通選取了不同站型進行效果對比，測試方法如圖1所示。

S222和S333站型DPS功能激活前后，基站24 h分時功耗測試結果如圖2、圖3所示。

從圖2、圖3可以看出，DPS功能激活后，站點功耗明顯下降，S222站型平均功耗下降78 W，S333站型平均功耗下降142 W，站型配置越高，閑時關閉載頻的數(shù)量越多，功耗下降越明顯。

根據(jù)玉林聯(lián)通試點站點指標統(tǒng)計情況，在開啟節(jié)電功能前后，各站點話務量、網絡接通率、切換成功率、掉話率、擁塞率等各項KPI指標均未發(fā)現(xiàn)異常，說明測試期間開啟節(jié)電功能未對網絡質量造成影響，適合進行推廣使用。

圖1 基站能耗測試方法

圖2 S222站型功耗與話務量分時DPS開啟前后對比

圖3 S333站型功耗與話務量分時DPS開啟前后對比

2.4.2 AMR技術應用

自適應多速率編解碼算法（AMR）是多種語音編解碼算法的集合，使用AMR技術可以使手機終端在不同的網絡環(huán)境下，選擇不同語音編碼速率，在信號載干比（C/I）很好的地方，可以使用很低的編碼速率，如4.75 kbit/s，減少冗余字節(jié)的傳送，由此帶來的增益最多可達4 dB，相當于為基站節(jié)省50%的發(fā)射功率，在提高網絡質量的同時，可以達到節(jié)能減排的效果。

2.4.3 移動網絡IP化

移動IP化在核心網實現(xiàn)了IP綜合承載，這顯著地減少網絡層次、降低網絡處理復雜度、提升網絡性能、減低網絡成本，能比原來的網絡實現(xiàn)更大的節(jié)能成效。目前，通信運營商積極推進移動網絡向全IP化演進，以核心網MSC為例，相對于TDM設備，其節(jié)電比例達到50%～80%，節(jié)地比例為60%～80%，同時延長了設備生命周期，實現(xiàn)平滑演進。

2.5 新設備應用

2.5.1 替換機房G2 BSC

（1）MXBSC 與 G2 BSC 對比

玉林聯(lián)通GSM使用貝爾設備，現(xiàn)有9套G2 BSC，G2 BSC主要存在以下問題。

·容量受限：單個G2 BSC理論連接載頻容量為448 W，EDGE開啟后等效載頻數(shù)量減半，無法滿足玉林聯(lián)通EDGE業(yè)務開通需求。

· 滿配置體積較大。目前玉林名山機房空間不夠，后續(xù)如需新增BSC，需新建機房，成本以及時間不濟。

· 耗電量較大：配套電源配置要求高，運營成本較大，新增BSC需新購置電源列頭柜，費用較高。

·功能板卡類型較多：備件選擇以及存放較難控制，導致返修的備品備件增加。

使用MX（高容量）BSC可以解決上述問題，MXBSC較G2 BSC具有以下優(yōu)點。

· 采用面向未來的技術，模塊集成度高，采用通用模塊，使得擴容和運行維護更容易，并減少備品備件庫存需求。

·核心模塊熱備份功能確保設備運行穩(wěn)定可靠。

· 操作維護平臺、界面、機制都與現(xiàn)有設備相同，無需額外投資。

·配置靈活，可擴展性更好，可以實現(xiàn)兩個單獨的BSC共機架，2個BSC只占用一個BSC的面積。

MXBSC物理性能與G2 BSC性能對比見表5。

玉林聯(lián)通根據(jù)現(xiàn)網情況，提出MXBSC替換G2 BSC方案。

（2）MXBSC 替換 G2 BSC 方案

玉林聯(lián)通現(xiàn)有9套CongFig6配置的G2 BSC，BSC容量為最大支持載頻數(shù)448個，ABIS鏈路數(shù)72個。根據(jù)玉林聯(lián)通的網絡規(guī)模，使用MXBSC替換G2 BSC的優(yōu)化方案。

玉林聯(lián)通GSM網絡拓撲如圖4所示。

現(xiàn)網9個G2 BSC資源利用情況見表6。

玉林現(xiàn)有G2 BSC無法滿足開通EDGE業(yè)務需要，在現(xiàn)網基礎上開通EDGE還需增加一套BSC。根據(jù)同區(qū)域盡量使用同一個LAC，每個BSC只有LAC的BSC劃分原則，提出優(yōu)化方案：Yu_Lin1和 Yu_Lin9；Yu_Lin3和 Yu_Lin5；Yu_Lin2和 Yu_Lin4；Yu_Lin7和 Yu_Lin8；Yu_Lin6分別為同一個區(qū)域，使用5個MXBSC替換解決，替換后各BSC資源利用率見表7。

表5 MXBSC物理性能與G2 BSC性能對比

圖4 玉林聯(lián)通GSM網絡拓撲

表6 現(xiàn)網9個G2 BSC資源利用情況

表7 替換后各BSC資源利用率

通過將G2 BSC替換為MXBSC，BSC資源占用率由84.10%降低到50.76%，容量提升33.34%；滿足后續(xù)新建工程和數(shù)據(jù)業(yè)務EDGE全網開通的需要。機房占用面積由0.52×2.8×9=13.1 m2減少到 0.6×0.6×3=1.08 m2，機房占用面接只有原來的1/12，解決了玉林聯(lián)通名山機房空間不足的問題；BSC每小時能耗由原來的4.5×9=40.5 kW·h降低為 2.1×5=10.5 kW·h，每年可以節(jié)省能耗（40.5-10.5）×24×365=26.28萬千瓦時，運維成本減少15.77萬元，達到了降本增效的良好效果。

2.5.2 雙密度載頻應用

雙密度載頻是指1個TwinTRX對應于2個單TRX模塊，TwinTRX模塊采用了最新芯片集成技術，使得集成度大大提高，降低了模塊設備尺寸和功耗。TwinTRX可以分屬于不同扇區(qū)，它支持大容量模式，采用TwinTRX，可以使原有基站容量大大提升，滿足網絡擴容需要，如緊湊型CBO基站可以實現(xiàn)1/1/1變成2/2/2的配置，MBI5原來支持12TRX，采用Twin TRX模塊后，單機柜最大可以支持24TRX。使用雙密度載頻模塊，可以增大基站容量，占地面積減少50%，功耗降低15%～30%，重量減少50%；同時TwinTRX雙載頻板支持與單載頻混插，提高機柜利用率。

從提升基站覆蓋效率看，把雙密度載頻作為單載頻使用時，通過發(fā)射分集和4路接收分集功能，擴大基站的覆蓋范圍，使載頻輸出功率達到90 W，實現(xiàn)更大的覆蓋半徑，滿足特殊區(qū)域的覆蓋需求，提高基站覆蓋半徑，減少基站BTS的投放數(shù)量，實現(xiàn)節(jié)能減排。

3 結束語

移動運營商的節(jié)能減排是一個系統(tǒng)工程，涉及到無線、交換、傳輸、數(shù)據(jù)等各個專業(yè)，也涉及到計劃、市場、財務、運維等各個職能部門。要達到節(jié)能減排的目的，需要在保證網絡安全性的前提下，各個專業(yè)、各個部門全力合作，充分挖掘主設備和配套設備的節(jié)能技術方案，并從組織、管理和考核上加以保證。持續(xù)節(jié)能減排，推動綠色移動網絡深入發(fā)展，實現(xiàn)2/3G網絡價值最大化，是運營商持續(xù)性發(fā)展的重點工作。作為網絡優(yōu)化人員，需通過不斷創(chuàng)新的技術和設備應用，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，讓民眾在藍天下享受移動通信帶來的美好生活，是作為一個具有社會責任感的企業(yè)的目標。

1 徐金爐,嚴海波,孫琳.移動通信基站節(jié)能減排解決方案.郵電設計技術,2008(4)

2 Alcatel 9130BSC/MFS Evolutiong介紹/B9