CDMA移动网络绿色之道

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对于运营商来说,节能减排不仅仅是降低网络能耗,也是节材、节地、节约人力的多重需求,在减少CO2排放的同时,节省总运营成本,实现绿色环保与经济效益双赢。

节能减排正当时

随着社会经济的迅速发展,中国已成为耗电耗能大国。据统计,中国每单位GDP所消耗的煤炭量是发达国家的2-5倍。面对严峻的形势,国家提出到2020年全国单位GDP CO2排放降低40-45%。节能减排已经成为中国当前最重要的工作之一。

在国资委下发的《中央企业节能减排监督管理暂行办法》文件中,中国电信已被定义为“关注类企业”,并将节能减排完成指标纳入了企业负责人任期经营业绩考核。

2009年随着CDMA网络的大规模引入,中国电信耗电较2008年增长约40%,未来随着移动、宽带业务的迅速发展,网络规模的迅速扩大,预计能耗将持续快速增长,中国电信的节能减排任务十分艰巨。

移动网络能耗是中国电信整网能耗的重要组成部分,也是中国电信目前节能潜力巨大的领域,中国电信要如何打造一个绿色的移动网络呢?

众所周知,移动网络能耗的90%来自无线站点。在无线站点的能耗组成中,主设备约占50%,空调约占45%,其他设备能耗在5%以下。因此,基站和空调是移动网络节能的重点。基于主设备与空调这两个能耗关键点的解决方案又可分解为两个维度:网络级解决方案、设备级解决方案。

从网络建设模式入手

所谓网络级解决方案是相对于单个设备而言,指基于多个设备、或多种设备的建网模式类方案。绿色网络级解决方案主要有分布式建网、无机房建网两种模式。

分布式建网模式是指提升现网分布式基站比例,大规模采用分布式基站来组网。与传统宏基站相比,分布式基站可以在机顶功率不变的情况下实现约40%的功耗节约,同时其RRU可以免空调使用、免机房使用,大幅节省配套成本。

无机房建网模式是指不再采用传统土建机房建网,而是更多地采用室外站、室外机柜来代替传统土建机房,从而节省空调功耗,并减少配套投资。

在传统的建网模式中,基站主设备的成本往往只占站点CAPEX的30%,而在欧洲等发达国家,这一比例被降至15%左右,配套建设是站点建设投资的大头。这意味着若采用分布式、无机房建网模式,对站点机房、空调、备电、占地面积、天馈系统的要求将大为降低,从而也将大幅度降低运营商的建网投资。经综合测算,采用这种分布式建网、无机房建网模式,可节省50%以上的能源消耗,40%以上的配套投资消耗。

从设备节能入手

所谓设备级方案是指优选高效率节能设备,从设备维度来节约能源、节省配套投资。

绿色基站

华为绿色CDMA基站从三个层面实现节能减排:第一层,最新的功放芯片和增强的Doherty高效功放技术,将功放效率由2007年的33%提升到2008年的40%以上。第二层,绿色节能软件采用载频关断等技术,有效降低设备静态功耗及低业务量时的能耗,避免了不必要的能源浪费。第三层,采用多密度载波和射频宽带技术实现单模块支持8个载波,同等容量下基站体积更小、重量更轻、备电等配套要求更低。中国电信采用华为绿色基站在某本地网进行改造后,在相同配置下,绿色基站的功耗只有原设备功耗的1/3,占地面积只有原设备的1/2,在相同占地面积下的容量提升了4倍,且支持未来向DoRB/LTE的平滑演进。
绿色机房

绿色机房方案主要包括3个方面:新建站点机房采用一体化紧凑型室外机柜;现有传统站点机房的节能改造;BSC等设备核心机房的热管理改造与规划。

一体化紧凑型室外绿色机柜:随着网络覆盖、质量的提升,现网移动通信站点数越来越多,租赁或新建机房的成本越来越高,采用紧凑型室外机柜是一个节能、节材、节地、节约部署时间的好方法。

紧凑型室外机柜占地最小仅1平米,且主设备、传输、电源、监控设备均可安装于其中,还可放置一定的蓄电池,相对于传统机房节约占地面积超过60%,房体体积减少超过70%,大幅节省机房建设投入或租赁成本。紧凑型室外机柜还可实现对设备、电池的分仓温控,对温度要求高的蓄电池进行单独制冷,相对于传统土建机房或薄板拼装机房可节省冷却能耗40-80%。
 
在机柜安装上,主设备与配套设备可集成于机房中,整体发运,适合于街边站和楼顶站,现场只需将机房加固在地基上,即可直接开始调试;也可以散件发货,现场拼装机,适合于山顶站和楼顶站,通常只需3人2小时即可完成拼装,相对于传统机房建设或装修而言,大幅节省了部署时间。

传统站点机房改造:主要有智能通风/换热、机房独立温控两个解决方案。

智能通风方案以风机抽入新鲜冷空气、排出热空气的方式降低对空调的需求,从而降低空调功耗。对于室外温度过高,无法使用直通风解决问题的情况,智能通风系统启动空调,以保障设备的稳定运行。但在使用智能直通风的过程中,通常会碰到两个较典型的问题:一个是空气混浊问题。在空气混浊地区,可以考虑用“热交换系统”来替代直通风,避免灰尘对防尘网和设备本身带来的危害。另一个问题是,若在机房墙面开通风孔,可能存在一定的物业协调难度。

机房独立温控方案是对BTS、传输、电源,蓄电池等进行独立温控,对于温度不敏感的设备可以少制冷,对温度敏感设备则单独进行制冷,从而有效减少了不必要的消耗。该方案相对于智能通风方案则规避了空气混浊、墙面开孔等困难,具备更广泛的适应性。

BSC等设备核心机房的热管理改造与规划:通常核心机房的冷却功耗占整体功耗45-50%,通过优化机房热管理来提高机房的冷却效率,也是节能的重要环节。机房热管理的关键在于设计,包括送风方式、冷/热通道的分布和大功耗设备的布局优化等等。通过对这些热管理关键点的优化设计,可实现冷却系统节能15-40%。
绿色站点供电

绿色站点供电主要包含两个方面:一个是采用更高效率、小型化的供电电源;另一个是采用太阳能、风能、生物等新型能源,实现CO2的零排放。基站设备功耗的降低,为太阳能、风能等绿色能源在站点上的规模使用奠定了基础。华为及时推出了太阳能、太阳能加风能、太阳能加柴油发电机等适应不同站点环境的绿色能源解决方案,特别适用于偏远郊区、海岛等不容易获得电力的小容量室外站。与单独使用柴油发电机相比较,使用太阳能供电除了能减少CO2的排放,还可以减少站点的访问次数和维修费用,一般3-5年就能收回额外投资,使用太阳能的收益明显高于使用柴油发电机。

未来大量移动新用户发展、持续的移动带宽提升都将持续带来网络建设的需求,将带来持续的排放压力和财务压力。合理的选择绿色移动网络建网模式与方案,将可同时满足节能、节材、节地、节人力的多重需求,在减少CO2排放的同时节省总运营成本,实现绿色环保与经济效益双赢的目标。

绿色战略在华为

“绿色通信、绿色华为、绿色世界”是华为公司的一项重要战略,对于设备的节能降耗设计,也一直是华为公司研发流程中的一个重要环节。为切实落实绿色战略,华为公司成立了专门的公司级节能减排机构,并在各产品线设立相应的节能减排设计环节,将节能减排设计贯穿于从采购、研发、生产到物流运输的整个生命周期。

华为公司除了积极参与国内、国际节能标准组织的合作,共同制定节能减排标准,也积极与全球运营商联合展开节能减排合作,如:Vodafone、Telefonica、TI、CMCC等等。在Vodafone的节能战略实施过程中,华为是其重要的合作伙伴。Vodafone在其全球2007环保年报中,把华为分布式基站方案评为新技术典范,在2009年的环保报告中将与华为合作的太阳能绿色站点及新燃料电池作为其节能环保典范。华为还与TI合作全生命周期绿色节能评估、整机散热、埋地机柜。与Telefonica合作核心网络动态能耗管理,建立联合创新中心。全面参与CMCC的绿色行动计划,合作开展了企标制定,绿色站点、绿色物流、绿色能源等行动。

华为愿与运营商共同应对环保难题,携手迈入绿色通信时代。

作者:宁自砺   来源:华为技术
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