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摘要：提高通信網絡能源效率(EE)是提升運營商盈利的重要手段，將能效指標進一步分解為通信設備能效(TEE)和基礎設施能效(IEE)更能適應電信運營商及鐵塔運營商建維管理組織模式，可以實現節(jié)能減排工作的量化管理。低能效TOP N管理是基于能效定義的基本管理方法，在幫助提升運營商盈利的同時，實現通信網絡節(jié)能減排。
一、 提高通信網絡能源效率(EE)是提升運營商盈利的重要手段
能耗收入比(ECR，Energy Cost per Revenue)是企業(yè)能耗成本占業(yè)務收入的比例，可以很直觀地比較不同運營商單位能源成本產生的收入水平。歐洲運營商平均能耗收入比在1%左右，中國運營商平均超過3%。每降低能耗收入比一個百分點，利潤率就能相應地提升一個百分點。在運營商普遍利潤下滑甚至出現虧損的互聯網+時代，降低能耗收入比是運營商提升盈利的措施之一。由于能耗成本直接與能耗及能源單價直接相關，于是有：
(1)
式1中，PUnit是能源單價，ETotal是總能耗，Revenue是總收入�？偸杖胍驳扔诳偭髁�(Traffic)和單位流量資費(Rate)的乘積。
在數據流量與資費一定的條件下，降低總能耗就能降低能耗收入比。通信網絡業(yè)務流量與能耗的比值就是通信網絡能源效率(簡稱EE，Energy Efficiency)。在ITU標準L.1330中，無線網絡能源效率EE是無線業(yè)務量與全網總能耗的比值，見式(2)，業(yè)務量可用流量表示，也可以用無線網絡覆蓋面積表示。當采用單位能耗的流量表示網絡能效時，其量綱為b/J，即比特每焦耳。
EE = Traffic / ETotal (2)
將式(2)代入式(1)，得
(3)
由式(3)可知，在能源價格和資費固定的條件下，為了降低能耗收入比ECR，提升通信網絡能源效率是唯一途徑。
二、 能效管理需要進一步細化通信網絡能效指標(EE=TEE×IEE)
通信網絡能源效率指標中的能耗是總能耗，總能耗既包括通信設備能耗，也包括基礎設施能耗。當業(yè)務流量大時，即使通信設備和基礎設施都不節(jié)能，網絡能效都會很好;相反地，即使基礎設施采用了充分的節(jié)能措施，通信設備高能耗或低業(yè)務流量，都會導致網絡能效很低。
由于多數運營商從事通信設備建維和從事基礎設施建維的團隊并不相同，尤其是在塔商模式快速發(fā)展的今天，兩者由不同公司負責建設和維護管理，僅有的一個能效指標不能滿足各自部分對規(guī)劃建設和運維管理進行優(yōu)化的需要，有必要將通信網絡能源效率進一步細分成兩個子指標，即通信設備能源效率和基礎設施能源效率，參見式(4)。
(4)
其中：
(5)
(6)
Etelecom equipment指通信設備能耗，TEE是通信設備能源效率(Telecom Equipment Efficiency)，IEE是基礎設施能源效率(Infrastructure Energy Efficiency)�？疾旄髂茉葱手笜藭r，如果考察范圍為全網，可加前綴N;如果考察一個站點，可加前綴S。即：
SEE = STEE × SIEE (7)
NEE = NTEE × NIEE (8)
其中SEE是站點能源效率，STEE是站點通信設備能源效率，SIEE是站點基礎設施能源效率;NEE是全網能源效率，NTEE是全網通信設備能源效率，NIEE是全網基礎設施能源效率。
當能效指標分解后，就能通過指標掌握和對比不同子網、不同站點各自部分能源效率，幫助分析和解決能源效率問題。
三、 通信設備能效(TEE)是網規(guī)網優(yōu)的重要參考依據
在MBB(Mobile Broadband，無線寬帶)時代，隨著移動智能終端的普及，消費者對網絡“無處不在”的渴求，數據流量呈指數增長，隨之而來的是無線網絡快速擴容、站點密度幾何級數增長，設備能耗成本年增長高達20%以上，抵消了部分業(yè)務增長帶來的收益。
從架構上看，傳統(tǒng)網絡一般分為核心層、匯聚層、接入層。隨著網絡規(guī)模不斷擴大，網絡流量爆發(fā)式增長，核心層、匯聚層設備隨著接入層設備數量的增加而增加，使得網絡變得更復雜，能耗也越來越大。在這種情況下，需要首先采用扁平化網絡架構進行網絡建設，取消匯聚層設備，在核心層部署大容量系統(tǒng)，直接連接接入層設備，將原來的三層網絡簡化為二層網絡，可以實現網絡整體節(jié)能30%。
從站點規(guī)模來看，合理的網絡規(guī)劃可以改善覆蓋、降少站點數量，使通信網絡能耗成比例降低。從通信設備來看，老舊2G設備能耗是新設備的數倍;相同功能、不同型號的通信設備能耗也有顯著區(qū)別。選擇合理規(guī)劃站點數量、合適的通信設備，可以將通信設備能耗降到最低。
從運行情況來看，通信網絡中業(yè)務量通常呈周期性波動，忙時負荷高，閑時負荷低。通過智能休眠及關斷，實現能源隨業(yè)務動態(tài)供給，可以有效提升通信設備能源效率。定期優(yōu)化網絡信噪比及速率匹配度，也可以有效減少業(yè)務能耗。合理開啟軟件節(jié)能特性，節(jié)能效果可達10~35%。
通信設備節(jié)能需要網規(guī)網優(yōu)動作，通信設備能效(TEE)是重要的參考依據，是衡量網絡設備能效的核心技術指標。
四、 基礎設施能效(IEE)是基站動力建維重點
根據通信網絡發(fā)電、配電、變換、負載(即通信設備)、溫控和維護管理六環(huán)節(jié)能耗模型分析，基礎設施能效就是負載能耗與各環(huán)節(jié)能耗之和(即總能耗)的比值。不同站點類型，基礎設施能源效率有一定的區(qū)別，如基站設備全部置于機房內時，空調為所有設備制冷，在夏熱冬冷、夏熱冬暖和嚴寒地區(qū)空調能耗占基站總能耗的50%左右，基礎設施能效低于50%。對于分布式基站，由于功率較大的無線發(fā)射設備移至室外塔上安裝，不需要制冷或加熱，站點基礎設施能耗普遍超過60%。由于基站中不同設備的溫度敏感性不同，采用分艙溫控可以進一步降低能耗，如室外一體化機柜建站方案就是分艙溫控的典型代表，基礎設施能源效率可以在大多數地區(qū)達到90%以上。
隨著站型(有機房或無機房、BTS或DBS等)和設備配置(高效電源、高溫電池、高效溫控等)的不同，基站的基礎設施能源效率從低于50%到高于90%不等，現網基礎設施能耗平均有30%以上能耗節(jié)省空間。全球通信網絡能耗超過300億美元，通過提高基礎設施能效，每年可節(jié)省空間約100億美元。以運營商年收入2萬億美元計算，平均能耗收入比可降低0.5%，相應的，運營商平均利潤率提高0.5個百分點，相比平均約7%的利潤率，利潤提升幅度高達7%以上。因此，提升基礎設施能效，降低能耗成本，是基礎設施建維的重點。
五、能效指標是科學管理手段的基礎
基站可能是由于設備多、業(yè)務量大導致高能耗，能源效率不一定低;大量低能耗站點可能未受關注，反而因為低能效而提升了能源成本。單純只關注高能耗站點進行改進是片面的，不能有效提升全網能源效率、降低能源成本。定義通信設備能效和基礎設施能效，使低能效TOP N管理成為可能。低能效TOP N管理指通過網管系統(tǒng)按周期(如一個季度)向維護管理團隊發(fā)出TOP N基站(或子網、區(qū)域網絡)改進工單，改進工單可以包括兩個改進目標：
上期低能效TOP N基站中的大多數(如約定80%)基站通過能效整改，不再出現在本期的低能效TOP N基站清單中;
能效指標得到提升，低能效TOP N入圍站點的能效指標及能效平均值均不得低于上期，如可以設定最低目標為與上期相同，標準目標為有5%改進，挑戰(zhàn)目標為有10%改進。
通信設備維護管理團隊接收到通信設備低能效TOP N基站改進工單后，分析這些站點低能效原因并采取改進措施，如開啟節(jié)能功能、提出老舊高功耗通信設備升級建議、建議網優(yōu)，或反饋通過優(yōu)化商業(yè)模式提高設備利用率以提升業(yè)務流量的參考建議等�；A設施維護管理團隊接收到基礎設施低能效TOP N站點改進工單后，同樣分析低能效原因并采取改進措施，如合理提高空調溫度設置、采取如封堵機房電纜孔等密封機房措施、清洗或更換空調、改造低效電源、站點疊光、建議將室內基站室外化搬遷或建議將RRU移出機房上塔等。
針對子網或區(qū)域低能效情況，通信設備和動力維護管理團隊都可能提出批量改造、利用太陽能等措施，或增加室外一體化高效站點采購比例、采用高溫電池方案等，用管理指標驅動節(jié)能目標的達成。
六、 結論
提高通信網絡能源效率(EE)是提升運營商盈利的重要手段，將能效指標進一步細分為通信設備能效(TEE)和基礎設施能效(IEE)更能適應電信運營商和鐵塔運營商建維組織，有利于科學的量化管理。低能效TOP N管理是基于能效定義的基本管理方法，在幫助提升運營商盈利的同時，實現通信網絡節(jié)能減排。
為了實現有效降低能耗成本的目標，需要在管理上設置通信設備能源效率和基礎設施能源效率指標，參考業(yè)界優(yōu)秀標桿和基線，采用低能效TOP N管理等改進手段。部署具有能效管理功能的通信網絡及站點網管系統(tǒng)，是能效指標有效應用的前提。數字化、網絡化和智能化的站點網絡支撐全網能效管理，是通信網絡與基礎設施的發(fā)展方
