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| “开源”空间远大于“节流” |
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| www.comcw.cn 2008-03-20 15:59 人民邮电报 |
近年来,随着通信网络规模不断扩大,用户不断增加,能耗也与日俱增。如果说以往降低能耗是运营商降低成本的自发需求,那么在国家构建“和谐社会”的背景下,节能降耗的意义就不仅局限于运营商自身了,而是成为运营商作为企业公民承担的社会责任的重要组成部分,是社会可持续发展的必然选择。构建绿色环保的通信网络是构建和谐社会的一个组成部分,特别是在我国已经成为世界第一通信大国、网络规模和用户数量还在不断扩大的前提下,绿色环保已经成为与网络性能、网络成本等并驾齐驱的推动网络发展的重要因素。因此,在这样的形势下,打造绿色网络已经成为整个电信业义不容辞的神圣职责。事实上,在2007年已经有众多的电信设备商和主要配套商推出了自己的“绿色网络”解决方案,不仅华为、中兴通讯、爱立信、诺基亚西门子等主流移动通信设备供应商的基站产品和解决方案,在降耗、节能、减少污染等方面有了大发展,而且,“绿色”的范畴也逐渐由系统设备向配套设备渗透,包括通信电源、空调设备等,绿色环保在各层面铺开。构建绿色网络,有基于现有的网络技术进行“节流”和利用创新技术进行“开源”两个抓手,从目前的情况看,采用创新技术进行“开源”的开发空间远大于“节流”。
首先,业界在寻求新的高效的绿色能源,新型通信动力的开发带来了“绿色革命”。适时使用太阳能、风能和生物燃料等替代能源,将使通信网络的部署更加方便,并减少对化石燃料的依赖,进一步降低对环境的影响。优化能效,不仅可以减少对环境的影响,同时也有利于降低网络的运营成本和消费者的通信成本。找到新的、高效的能源解决方案,可以使运营商在无线站点的部署过程中,既有效地扩大通信网络的覆盖范围,又能将对环境的影响降到最低点。合理地采用替代能源,运营商还可以顺利地将电信网络扩展到没有供电网或供电不稳定的地区。2007年,印度移动运营商Idea Cellular和爱立信宣布,由本地生产的生物燃料提供动力的4个移动基站已经启用,成功扩展了Idea在印度农村地区的商用移动网络覆盖范围。 作为基站的动力,生物柴油不仅可以在本地生产,为农村地区创造就业机会,降低运输压力,而且生物柴油对环境的污染与传统柴油相比要小得多。这种更清洁的可再生燃料需要的现场站点维护也更少,还可以延长基站发电器的使用寿命、降低运营商的成本。目前,太阳能、风能等新型绿色能源已经逐渐应用到通信基站和机房的动力提供上。在广大偏远地区,这种绿色能源不仅解决了当地居民的通信难题,而且还做到了节能环保,必将得到大规模的推广。
其次,对现有移动通信网络的基站设计以及主要耗能部件工作原理的改进和提高也成为节能的重要途径。
无线基站系统使用至今已有数十年,一直没有停止改进的步伐,用于改进输出性能、提高能效的新技术不断涌现。实际上,2005年以后,GSM基站的平均能耗每年都以6%的幅度下降,2007年WCDMA基站的平均能耗比2005年降低了60%以上。
目前,有不少厂家如诺基亚西门子通信、爱立信、中兴通讯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,可以降低能耗三分之二。在传统的无线基站中,所有设备均位于室内或户外地面无线基站内。通常,利用馈电电缆可以将无线单元和天线连接,电缆长度可能达到数10米,从无线传输器中发出的能量有一半在电缆中损耗掉了。此方案将集成化和小型化的无线主单元放置在靠近塔上远端射频单元的户外箱体内,这样可以大大缩短连接两个单元的电缆长度,使得输入的功率可以减少一半,或者输入功率不变而输出功率提高一倍。如果采用这种设计方案,无线基站将不再需要着陆点,站点规划和安装过程都可以大大简化。鉴于自然对流就可将主单元冷却,因而也无需安装冷却系统。
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4个收发机(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)就可以了。
爱立信还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,并考虑到了外观与周围环境相协调等多个方面。它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%的营运成本和能耗。
第三,还有一种提高能效的途径是,通过待机模式控制无线设备,从而有效降低整个网络的能耗。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个收发机,通常并不需要12个收发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,可以让若干个收发机处于待机模式。每个空转的收发机功耗可能非常小,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。重要的是,采用这种方式既节能又不会对服务质量带来任何影响。
最后,对通信电源电流自身波形的有机利用也成为节能的重要举措。在通信电源开发、生产早期,人们主要集中研究电源的输出特性,比较少地考虑电源的输入特性。在早期,由于大量使用谐波电流大的电源,给电网带来严重的污染,使电网波形失真、降低实际负荷能力。近年来,人们的环保意识和安全意识逐渐增强,在各类产品和技术中得到了体现,比如,低谐波处理技术的应用。随着电力电子技术、功率器件的发展,软件谐波处理等先进技术正在逐渐成熟并推广应用,有源谐波处理技术逐渐被用到通信电源产品的设计制造过程中,因为这样不但可以改善电源对电网的负载特性,减少对其他网络设备的谐波干扰,同时也大大提高了电源的效应。专家指出,今后网络时代通信电源必须是低谐波输入的新一代绿色电源。在其他方面,美国Active Power推出的飞轮储能技术免电池UPS系统、艾默生推出的包含谷轮数码涡旋技术以及其他高效能电机技术的动力方案都给“绿色网络”的创新带来了更多的启示。
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