爱立信方案提高移动网络能效 构建绿色产业

    保护环境和应对气候变化，是当今人类面临的两个最为迫切的挑战。随着能源价格不断飙升，电信网络运营商也开始越来越多的审视自身应该承担的环境和社会责任。当然，还有不得不支付的能源帐单。

    绿色产业的节能潜力

    移动通信是促进全球社会经济发展的最为重要的技术之一。但在全球二氧化碳排放和一次性能源利用中，约有0.14%和0.12%来自移动通信业。全球很多主要电信运营商今天的能耗水平和1995年时基本相同，但其用户总数却翻了一番。技术进步使得电信运营商的能耗保持着极低的水平，但仍然有很多降低二氧化碳排放的潜力。比如，巧妙地运用电信技术、智能家庭、智能办公室以及远程办公，都能对能源使用量和二氧化碳排放量产生显著的影响。

                                替代能源可堪大用

    无线设备瞄准高能效

    无线基站系统使用至今已有数十年，用于改进输出性能、提高能效的新技术不断涌现。通过改进无线宏蜂窝基站的设计，无线基站的占地也越来越小，这是通信行业对环境保护做出的另一项贡献。爱立信现在对基站设计提出了更多的改进方案。其中，一个显著提高能效的途径是射频拉远基站(Main-remote)，即塔顶无线接收器解决方案，可以降低能耗2/3。

    射频拉远基站解决方案为替代能源提供了潜在的机会。比如，一个塔顶无线基站每个无线单元消耗的电力不到200W，但带有四个收发信机(TRX)的无线基站的天线传输功率可以达到33dBm，而带有两个收发机的无线基站的天线传输功率可以达到43dBm。在适宜的时候，无线基站可以分为两个小区。这意味着一个站点的能耗仅在600W左右(外加传输的能耗)。如此低的能耗，对于离网站点而言，采用太阳能或者太阳能和风能相结合的解决方案(外加电池)就可行。

                                图为射频拉远基站的配置

    此外，爱立信还创新提出了环保管塔基站概念，去掉了所有降温设备或加热设备，并考虑到了外观美化等多个方面。爱立信的主要设想是用混凝土管状塔来替代通常采用的钢架基站，这样做一是可以利用混凝土的隔热、绝缘等特点，二是利用管塔结构自然产生的“烟囱效应”实现塔内热量的外散，初步估计可以降低30%到40%之间的营运成本和能耗。

    无线软件助力降能耗

    另外一种降低能耗的途径是，通过待机模式控制无线设备，从而有效降低整个能耗。其设想是通过类似于个人电脑的待机／激活模式来自动控制无线设备，降低整个网络的能耗。

    比如在一个典型的由3个扇区组成的小区中，每个扇区安装4个收发信机，通常并不需要12个收发信机随时都处于激活状态。如果引进先进的电源管理方案，在通信量相对较小时，可以让若干个收发信机处于待机模式。虽然每个空转的收发信机功耗可能非常小，但考虑到运营商所拥有的成百上千个无线基站，总体节能量还是非常可观的。值得注意的是，采用这种方式既节能又不会对服务质量带来任何影响。

    如果所有安装了爱立信GSM基站的运营商都采用这种软件来升级系统，那么每年可以减少二氧化碳排放量100万吨，相当于330，000辆小汽车每辆每年行驶16，000公里的排放总量。

                         图为GSM基站节能特色功能的效果

    核心网节能潜力大

    虽然在那些动辄拥有成百上千个基站站点的无线网络中，潜在的节能量十分巨大，但核心网络的节能潜力亦不容忽视。

    在过去的十年间，核心网络转向基于IP的路由和交换系统已大大提高了性能。这一点对于语音的传输尤其如此，数字压缩技术使得传输容量的需求降低了60%－70%。和上一代产品相比，新一代的移动交换中心服务器(MSC-S)每个用户所消耗的电力降低了35%左右。一个单独的MSC-S节点可以为130万个用户服务，以前需要占用多个机柜，现在则只需要一个机柜的空间即可(占地面积不到0.5平方米)，有利于减少占地空间，降低对冷却和能源的需求。此外，MSC池技术(Pooling)也可以使总的传输容量需求大幅减少。它将若干移动交换中心合并在一起来覆盖更大面积，尤其是针对如信宅和商业这些不同类型区域，在负荷模式方面具有互补性的时候所采用。

    其它核心网络节点，如移动媒体网关(M-MGw)和GPRS支持节点(GSN)的能效也已得到类似的改进。比如，最新一代的Serving GSN(SGSN)每个用户的耗电量就在其上一代产品的基础上下降了一半左右。

    设计是能源优化网络的基石

    一个高效、可持续的网络，其核心是良好的设计。如果整个网络设计的能效不高，部件能效再高也难以弥补损失。运营商如果能邀请到经验丰富的网络设计专家从一开始就参与整个规划过程，通常可以将必需的无线站点数量减少30%－50%。事实上，很多投入商用的电信网络已经证明，一个全面详尽的网络设计加上先进的网络设备，确实可以节约运营商的总体拥有成本和能耗。

    爱立信曾经用总体拥有成本(TCO)分析法计算过，优化的网络设计，不仅可以使半数无线站点的覆盖范围扩大，也可以使整个无线网络的能耗减少10%。再把减少交通运输和现场考察而带来的节能效果等各种因素考虑在内的话，总体上能耗可以降低1/2。按照无线设备的平均使用寿命10－20年来估算，任何运营商都要为此动容了。

    站点配套要讲究

    对于带有多个无线基站的新建室内站点来说，电压应避免在24V和-48V之间转换，这样通常可以节约15%左右的能耗和成本。如果针对不同的电压使用不同的整流器和备用系统，则会更加节能。

    户外无线基站在建设时，可以和电池备用单元组合在一起，放在一个统一机柜/箱里，将两套系统的支持系统合并起来，达到节能的目的。爱立信提供的这种解决方案备用电池最长时间可达12小时。如果基站采用的是简易电扇或被动换热器散热方案的话，可以对箱体内的电池间做单独冷却。为了节约成本，可以直接利用无线基站的内部供电系统，既有效地控制电池充电，又对电流波动有良好的耐受性。

    如果基站安装了备用发电机，那么将基站与电池备用单元合并会更加有利，因为这样做可大大减少发电机的能耗。很多运营商在电力网中断后短时间内就启动了发电机，有的是因为没有配备大型的蓄电池组，有的却是担心电池会很快老化。事实上，选择正确的电池类型并正确使用的话，电池的使用寿命可以延长至4年或更长。良好的电池配置可以将供电系统启动的次数以及发电机运行的时间减少一半以上，不但延长了发电机的使用寿命，还减少了燃料消耗和维护费用。

    替代能源可堪大用

    有些地区可能电网很不可靠，或者根本没有电力网可以依托，使用柴油发电机定期维护和更换燃料又过于繁难，这时运营商可以在采用低能耗无线基站设备的同时，可考虑各种经济划算的替代能源方案，如太阳能、风能、燃料电池以及可再生能源结合蓄电池组实现长期的电力自给运行。

    另外，适时使用这些替代能源，将使通信网络的部署更加方便，并减少对石化燃料的依赖，进一步降低对环境的影响。合理的采用替代能源，运营商还可以顺利的将电信网络扩展到没有供电网或供电不稳定的地区。

    太阳能是清洁、永不枯竭的能源，中小容量的站点，或者光纤通信基站都可以利用太阳能获得完全免费的电力。随着新型基站设备能耗不断降低，所需的太阳能电池板的数量比以往也有大幅减少。而随着太阳能电池板产能的提高和新技术研发，人们担心的成本正在大幅度下降。

    风能与太阳能一样，也可提供近乎免费的能源。不过，现代风能产业倾向于发展超大型的风力涡轮机，对于无线基站这样的较低功耗单位，找到一个经济合算的解决方案并不容易。而且安装巨大的桨叶和风力涡轮机必须建设额外的铁塔，需要占用更多的场地空间。

    燃料电池可靠而高效，且具有负荷跟踪功能。目前，在拥有稳定电力网的地区，燃料电池可以替代电池组和柴油发电机，为无线基站提供备用电源，并在需要长时间备用的远程站点部分替代电池的使用。

    生物燃料属于可再生能源，包括生物柴油、植物油、乙醇、甲醇、沼气、动物脂肪等。生物燃料的最大好处是其环境效益，较少的矿务杂质含量和运输环节，使其二氧化碳减少排放78％，二氧化硫以及各种颗粒物质、碳氢化合物也都会有所降低。生物柴油不含铅和硫，无毒，即使出现渗漏，也可以很快降解。

    长期以来，为了提高用户满意度，运营商一直在增加网络覆盖，这就造成了公路和基础设施建设、燃料运输以及安全保障等方面的成本持续上涨。随着无线站点的功耗越来越低，采用替代能源，无论是在经济上，还是技术上都变得越来越有吸引力。

    对于那些既想降低经营支出，又想履行环保义务的运营商来说，能效是他们面临的一个重大挑战。爱立信是整套节能策略的提出者，也是提供相关产品和解决方案的领先厂商。全球各地的运营商正在利用爱立信先进的解决方案，降低自身的总体拥有成本，并占据领先的市场地位。