淺談綠色基站方案實(shí)現(xiàn)

　　在綠色環(huán)保成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)的今天，無線通信系統(tǒng)的綠色節(jié)能技術(shù)成為電信運(yùn)營商和設(shè)備制造商面對的核心課題。基站設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)的重要網(wǎng)元，是運(yùn)營商投資建設(shè)的關(guān)鍵，也是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能降耗的主要關(guān)注點(diǎn)。

　　推出了太陽能GSM基站的印度企業(yè)VNL近一段時(shí)間以來都是輿論的焦點(diǎn)：巴塞羅那移動(dòng)通信世界大會(huì)（WMC2010）上，GSM協(xié)會(huì)將“綠色產(chǎn)品及項(xiàng)目獎(jiǎng)”頒給了它；去年12月，美國《時(shí)代》周刊將其創(chuàng)始人兼董事長評選為“年度技術(shù)先鋒”……

　　VNL 的成功在于它推出了低成本、低功耗、易裝卸的“微電信”基站�；�站是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的耗能大戶，新能源在基站中的使用方便了移動(dòng)通信到達(dá)偏遠(yuǎn)地區(qū)。但同時(shí)，隨著移動(dòng)寬帶在城市地區(qū)的率先發(fā)展，基站數(shù)量的大量增加和服務(wù)器的大量使用將持續(xù)提高通信設(shè)備的用能，城市通信設(shè)備如何提高用能效率也是一個(gè)必須重視課題。一個(gè)是針對少量用戶的偏遠(yuǎn)地區(qū)，一個(gè)是針對海量用戶的城市網(wǎng)絡(luò)，綠色基站的“兩極化”發(fā)展道路上，時(shí)刻用節(jié)能思維而不是速度至上的思維才是最重要的。

　　作為無線通信網(wǎng)絡(luò)的載體，基站一方面需要保持高質(zhì)量的覆蓋能力，另外一方面需要保證足夠的升級演進(jìn)潛力。隨著用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量的增加，消耗了大量能源。簡單地減少基站數(shù)量，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變差。如何在保證用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)以及基站覆蓋和演進(jìn)能力的前提下，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能降耗是綠色基站解決方案的關(guān)鍵。

　　本文將從基站的架構(gòu)與形態(tài)創(chuàng)新、節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)以及綠色站點(diǎn)應(yīng)用等方面對綠色基站解決方案進(jìn)行探討，尋求基站節(jié)能降耗的有效途徑。

　　1 無線多制式融合基站系統(tǒng)

　　無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)計(jì)算（Mobile Computing）的基石。在無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的物理位置的不斷變化--即節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性、資源重用、QoS、路由、接口、擁塞控制、通道分配等諸多方面帶來了挑戰(zhàn)。

　　無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多代共存、多頻共存的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。不僅有以全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）為代表的2G網(wǎng)絡(luò)，而且有以通用移動(dòng)通信系統(tǒng)（UMTS）為代表的3G網(wǎng)絡(luò)，而長期演進(jìn)（Lte） 技術(shù)也已經(jīng)開始逐步商用。每一代技術(shù)都有其自身的一整套通信設(shè)備，包括從基站到核心網(wǎng)等一系列的網(wǎng)元。顯然，對于這種建網(wǎng)方式，隨著多代技術(shù)的不斷采用，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備及配套設(shè)備規(guī)模將不斷增加，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)能耗相應(yīng)大幅增長。想實(shí)現(xiàn)在多網(wǎng)共存并保證業(yè)務(wù)質(zhì)量的情況下降低網(wǎng)絡(luò)能耗，就需要從根本上改變多頻段多代技術(shù)共存網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方式。

　　軟件無線電（SDR）軟基站是基于SDR技術(shù)設(shè)計(jì)和開發(fā)的基站［1-2］。軟基站與傳統(tǒng)基站最大的不同之處在于其射頻單元（RU）具備軟件可編程和重定義的能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了智能化的頻譜分配和對多標(biāo)準(zhǔn)的支持。

　　SDR軟基站解決方案使得運(yùn)營商可以將多種頻段下的多種制式網(wǎng)絡(luò)融合成為一張網(wǎng)絡(luò)，簡化了網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)，極大地減少系統(tǒng)網(wǎng)元與配套設(shè)施，從而能大幅降低站點(diǎn)能耗。

　　以亞太地區(qū)某領(lǐng)先運(yùn)營商的2G/3G替換項(xiàng)目為例。該運(yùn)營商原有網(wǎng)絡(luò)的單個(gè)典型站點(diǎn)，使用了3個(gè)傳統(tǒng)機(jī)柜來組成GSM900+GSM1800+UMTS2100 網(wǎng)絡(luò)，功耗為4 280 W.采用SDR基站進(jìn)行單站容量替換后，單站典型功耗降低了57%.這里僅僅比較了單站功耗，未計(jì)算由于機(jī)房空間節(jié)省而降低的空調(diào)能耗。由此可見，SDR基站在節(jié)能降耗上效果明顯。

　　2 分布式基站與超級基帶群

　　SDR軟基站模塊化設(shè)計(jì)理念，使得基站形態(tài)得以不斷革新。基帶處理單元+射頻拉遠(yuǎn)單元（BBU+RRU）分布式基站使得網(wǎng)絡(luò)部署更加靈活。

　　2.1 分布式基站

　　SDR軟基站系統(tǒng)不僅保留了傳統(tǒng)的機(jī)架式室內(nèi)外宏基站形態(tài)，更創(chuàng)新地推出了BBU+RRU分布式基站。分布式基站將SDR基站的基帶單元和射頻單元獨(dú)立開來，彼此之間用光纖相連［2-3］。

　　射頻單元可以直接安裝在樓頂或鐵塔上面，通過幾米的跳線和天線直接相連，減少了傳統(tǒng)長達(dá)幾十米的饋線投資和損耗，降低了功放輸出功率要求，節(jié)省了設(shè)備能耗。另外，隨著功耗的減小，射頻單元可以采用自然散熱技術(shù)，不需要空調(diào)甚至風(fēng)扇配置，大幅降低了配套功耗，也降低了設(shè)備噪聲。

　　基帶處理單元可以靈活地插入原有傳統(tǒng)電源或傳輸機(jī)架中，或者直接安裝在墻上與支架上，從而將空間占用減少到最低程度，可減少征地、機(jī)房建設(shè)以及空調(diào)配套等費(fèi)用。

　　2.2 超級基帶群解決方案

　　利用分布式基站將基帶處理能力和射頻單元分離的特征，可以將多個(gè)基帶單元集中放置，并通過光纖拉遠(yuǎn)方式接入安裝在覆蓋區(qū)的RRU.集中放置的基帶單元形成基帶群，并對不同小區(qū)之間的基帶資源進(jìn)行集中調(diào)度和控制，這就是超級基帶群解決方案。

　　超級基帶群解決方案進(jìn)一步改變了基站建設(shè)的形態(tài)，使基帶處理能力集中、充分共享及實(shí)現(xiàn)虛擬化［4］。基帶池的處理設(shè)備可以動(dòng)態(tài)調(diào)度來處理不同RRU的基帶信號，適應(yīng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的潮汐效應(yīng)，使基帶資源得到最優(yōu)利用。采用超級基帶群方案，通過集中調(diào)度和控制，能極大地減少基站機(jī)房數(shù)量，并最大程度地實(shí)現(xiàn)機(jī)房、電源、傳輸?shù)扰涮踪Y源共享，減少能源消耗�；�于超級基帶群的無線接入網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。