多網協同下基站最小化節能建設方案研究
2014/12/11 12:58:42 一、概述
隨著芯片技術和功放技術的進步，無線設備的集成度和能效得以大幅度改進，基站節能存在較大優化空間。工程建設中心從提高機房空間利用效率、降低基站機房面積入手，在多網共存最大化網絡配置的前提下，打破固有思維，采取各項措施降低基站的能耗、同時兼顧各專業一體化的要求和維護便利性、擴展性需求，進行基站方案的最小化設計，以達到基站機房面積最小化、能耗最小化的目的，為公司資源管理效能提升探索出一條切實可行的創新之路。
為保證方案的普適性，本課題在對基站載波配置進行統計分析的基礎上，提出了最大化的載波配置。
二、需求分析與可行性研究
無論是傳統的饋線式基站還是新型的分布式基站，其基站設計需要滿足空間、動力、線纜敷設和維護等各方面需求。其空間需求主要體現在室內主設備、傳輸設備、交直流設備與電池、環境調節設備、線纜敷設等，主要受設備型號、系統數量、維護標準的影響。動力需求主要受載波配置、系統冗余、設備類型、空間大小等影響。此外，還需要保證充足便利的安裝維護空間。
近年來，基站設備的集成度大幅度提高，單機架容量大幅度上升，同時，BBU-RRU模式基站的興起也大大降低了無線主設備的占地面積。愛立信設備在15年的時間內，單位面積載波容量提升了8倍。最新版本的RBS6601設備，可以在1.5U安裝空間內容下24個GSM載波或者實現3×4 GSM+3×20MHzTD-LTE的工模塊。于此同時，已知的所有主設備廠家的BBU都實現了19英寸標準設計，這為多系統共機柜安裝創造了條件，使得單機柜多系統堆疊式安裝成為可能。
基站設備耗能主要由無線主設備、傳輸主設備、空調、照明、蓄電池充電及其他等幾個部分構成，其中直流設備功耗占80%左右，空調制冷量需求與直流設備功耗直接相關，直流設備節能將對基站節能起決定性作用。
從以上的占地和能耗分析可以看出，2G設備的19英寸標準化封裝和分布式演進為多系統共架堆疊式安裝創造了先決條件，其能耗的大幅降低為基站提供了最為可行的一條節能路徑。
三、最小化節能基站方案設計
在基站機房中，基站主設備是實現面積最小化、能耗最小化目標的關鍵因素：基站主設備的尺寸規格極大程度地決定了機房的大小。選擇高集成度、低功耗的基站主設備產品并采用高效的安裝方式是本設計方案的核心內容：
1、目前各設備廠家最新的分布式系統設備的BBU主設備僅需占用標準19英寸內機架的2-3U 高度空間。無線基站選用分布式、多載波基站設備，減少機房空間占用，降低設備能耗；
2、設備堆疊式安裝方式：多套無線設備的基帶處理單元BBU采用標準機柜堆疊安裝，充分利用綜合機柜的設備安裝空間；
3、運用新型集成化電源設備：在一體化機柜基站中使用嵌入式電源，在適用場景下使用鐵鋰電池，節省空間占用，降低對機房承重要求；
下圖為核心設備堆疊式安裝效果：
圖1 無線/傳輸堆疊式設計方案
從試點站的安裝初步效果來看，機房內的空間利用、線纜敷設、散熱、耗能等基本符合預期。機房內設備布置整潔、美觀，線纜敷設的數量明顯減少，安裝維護的專業分工界面更為清晰。
四、效益分析
本方案大幅縮減了機房面積和能耗，降低了施工難度，主要體現在以下幾個方面：
1、將基站機房使用面積從傳統的20-30平方米縮減到10平方米以下，大大降低選址對物業的要求，將有效提高選址成功率。
2、采用分布式設備，有效降低機房面積，同時采用高溫蓄電池、高效整流模塊、智能熱交換系統等節能手段，大大降低基站空調制冷量需求。
3、直流系統優化后，線纜數量從588米下降至109米，下降為原來的18.5%，且主要的布放工作集中在機架內，施工難度大大降低，材料費省了44%。
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