導(dǎo)語：節(jié)能減排技術(shù)下的移動通信論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1移動通信機房能耗狀況及存在的問題

1．1移動通信機房能耗狀況分析

從整體看，移動通信公司的能耗包括:電耗、油耗和耗材，而電耗為其主要能耗，約占總能耗的80%以上，因此，移動通信公司的節(jié)能主要是指節(jié)約電能。移動通信公司的電能消耗大體包括:日常行政辦公用電和通信網(wǎng)絡(luò)運營用電兩部分。日常行政辦公用電占總用電的比重很小，這部分的節(jié)能工作主要靠加強日常行政管理實現(xiàn)，而通信網(wǎng)絡(luò)運營用電的節(jié)能減排技術(shù)將是重點研究對象［1，2］。通信網(wǎng)絡(luò)運營用電主要集中在通信機房內(nèi)，通信機房中的電能消耗主要分為兩部分:通信設(shè)備用電和機房環(huán)境用電。通信設(shè)備用電是指通信機房的主設(shè)備和配套電源等設(shè)備的用電，通常機房主設(shè)備包括:交換設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備、無線設(shè)備和傳輸設(shè)備等;配套設(shè)備主要指通信電源設(shè)備和蓄電池;機房環(huán)境用電主要包括:機房空調(diào)、機房照明和機房監(jiān)控等用電。從大量實際工程數(shù)據(jù)粗略統(tǒng)計結(jié)果可知，在通信機房的總用電中，通信主設(shè)備用電約占45%，配套電源設(shè)備用電占8%，機房空調(diào)用電約占40%，而機房照明、機房監(jiān)控等其他用電約占7%，具體能耗分布如圖1所示［3］。從圖1中可看出，機房設(shè)備用電和空調(diào)用電占總用電的90%以上，因此，筆者將重點研究通信機房設(shè)備和空調(diào)的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用。

1．2移動通信機房能耗狀況存在的問題

目前，移動通信機房還存在相當數(shù)量技術(shù)陳舊、能耗高的通信設(shè)備，并且由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)層級較多，網(wǎng)元節(jié)點過多，增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗;同時還存在相當數(shù)量的通信電源設(shè)備缺少智能化控制功能，部分電源設(shè)備技術(shù)落后，供電效率很低，增加了供電系統(tǒng)的能耗。另外，很多通信機房的制冷方式還是基于先冷環(huán)境，再冷設(shè)備的方式，通信機房內(nèi)的機架排列及送風(fēng)制冷方式不合理，導(dǎo)致機房空調(diào)制冷效率低，增加了空調(diào)系統(tǒng)的能耗;同時，很多無線基站機房的空調(diào)系統(tǒng)也沒有智能監(jiān)控系統(tǒng)，為使基站機房中通信設(shè)備能正常工作，保持機房標準的環(huán)境溫度，需要將空調(diào)長期處于開機工作狀態(tài)，產(chǎn)生了大量的不必要的能源浪費。因此，在通信機房中采用先進的節(jié)能技術(shù)，是移動通信公司節(jié)能減排的必然選擇。

2節(jié)能減排技術(shù)在移動通信機房中的應(yīng)用

移動通信公司的通信機房大體分為兩類:通信樞紐機房和無線基站機房。通信樞紐機房面積較大，機房內(nèi)設(shè)備較多，產(chǎn)生的能耗也很大;單個無線基站機房面積較小，一般不超過20m2，機房設(shè)備不多，相比樞紐機房的能耗也較小，但移動無線基站數(shù)量龐大。截止目前，中國移動無線基站總數(shù)量已達40萬個，因此無線基站總耗電量巨大，據(jù)粗略統(tǒng)計其耗電量約占通信網(wǎng)總耗電的70%以上。以下將分別討論節(jié)能減排技術(shù)在這兩類機房中的應(yīng)用。

2．1節(jié)能減排技術(shù)在移動通信樞紐機房的應(yīng)用

移動通信樞紐是移動網(wǎng)絡(luò)的核心和匯聚中心，其通信設(shè)備較多，能耗較大。移動通信樞紐機房的主要能耗包括:通信主設(shè)備、配套電源設(shè)備和空調(diào)設(shè)備的能耗。因此，移動通信樞紐機房的節(jié)能減排主要是機房通信設(shè)備和空調(diào)的節(jié)能減排。

2．1．1移動通信樞紐機房主設(shè)備的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

移動通信樞紐機房內(nèi)的主設(shè)備是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需要依不同項目分期分批建設(shè)安裝的，目前在網(wǎng)設(shè)備新舊交錯，能耗指標也參差不齊。因此，移動公司樞紐機房主設(shè)備節(jié)能減排的技術(shù)應(yīng)用主要從以下幾方面考慮。1)對于早期安裝的通信設(shè)備，在條件允許情況下，通過更換或采用技術(shù)改造等方式，淘汰高能耗、低效率的設(shè)備，合理調(diào)整用電負荷，以達到節(jié)能效果。2)對于新增設(shè)備，要選擇高集成度、低能耗、采用節(jié)能技術(shù)的通信設(shè)備，將設(shè)備能耗指標納入到設(shè)備選型的指標范疇。3)在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，應(yīng)合理組織、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，推進通信網(wǎng)絡(luò)的IP化進程。通過IP化可簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少網(wǎng)元數(shù)量，節(jié)省設(shè)備資源，減少設(shè)備能耗，以達到節(jié)能減排的目的。4)提高機房內(nèi)通信設(shè)備利用率，盡可能利用現(xiàn)有通信設(shè)備資源滿足網(wǎng)絡(luò)運行需求，以避免大量設(shè)備低負載運行，浪費電能。

2．1．2移動通信樞紐機房配套電源的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

移動通信樞紐機房的配套電源設(shè)備主要包括:高低壓配電、備用電源、UPS(UninterruptiblePowerSystem)和直流電源等。對于配套電源設(shè)備的節(jié)能，主要應(yīng)關(guān)注以下兩方面。1)合理的設(shè)備選型和容量配置以及設(shè)計安全、可靠、高效率的電源系統(tǒng)是通信電源設(shè)備節(jié)能的關(guān)鍵。首先，在通信電源設(shè)計中，應(yīng)盡量減少供電環(huán)節(jié)，避免增加不必要的供電環(huán)節(jié)，減少由于供電環(huán)節(jié)過多造成的能耗;其次，合理設(shè)計導(dǎo)線路由，使供電系統(tǒng)盡可能靠近負荷中心，減少供電距離，縮短電纜長度，降低電能損耗;另外，合理設(shè)計供電方式，根據(jù)用電負荷的大小和機房實際情況，通過科學(xué)計算，靈活選用集中或分散方式供電，以達到節(jié)能降耗的目的。2)除要關(guān)注通信電源設(shè)備在設(shè)計和設(shè)備選型階段的節(jié)能外，還應(yīng)關(guān)注通信電源在運營過程中的節(jié)能，提倡合理的節(jié)能運行方式。在實際運營中，應(yīng)根據(jù)通信機房內(nèi)實際工作負荷情況，在保證安全的前提下，合理調(diào)整電源的工作模塊。一般情況下，通信樞紐機房電源設(shè)計容量都是按滿足一定時期主設(shè)備負載并考慮一定的冗余。因此，在機房使用初期，機房內(nèi)設(shè)備較少，用電負荷遠未達到設(shè)計容量，這個階段可采用人工方式關(guān)斷多余的電源模塊，以提高電源模塊工作效率;另外，要根據(jù)機房內(nèi)設(shè)備重要等級，確定不同等級的保護方式，以減少電源的冗余度，達到節(jié)能降耗的目的［4］。

2．1．3移動通信樞紐機房空調(diào)的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

通信機房的主要能耗是通信設(shè)備和空調(diào)，通信設(shè)備是機房運行的主體，其能耗指標由設(shè)備型號決定。在正常情況下，尤其是樞紐機房的設(shè)備，其節(jié)能潛力有限，而空調(diào)能耗占機房能耗的40%左右，其節(jié)能潛力巨大。因此，移動樞紐機房空調(diào)設(shè)備的節(jié)能應(yīng)是重點關(guān)注的。通信樞紐機房空調(diào)設(shè)備的節(jié)能主要包括:機房空調(diào)設(shè)備本身的節(jié)能和機房空調(diào)環(huán)境的節(jié)能。

1)機房空調(diào)設(shè)備的節(jié)能?？照{(diào)設(shè)備節(jié)能主要是采用節(jié)能技術(shù)的空調(diào)，如變頻節(jié)能空調(diào)，它既可降低開關(guān)損耗，又可提高低頻運轉(zhuǎn)時的能效，該技術(shù)已經(jīng)很成熟，并得到廣泛應(yīng)用。另外，通過對機房專用空調(diào)進行自適應(yīng)控制技術(shù)，以達到節(jié)能效果。其實現(xiàn)方式是通過自動計算機房不同的工作條件、空調(diào)冷量分布環(huán)境等綜合數(shù)據(jù)，動態(tài)跟蹤計算空調(diào)外部環(huán)境的溫濕度，精確控制空調(diào)送風(fēng)量，使空調(diào)始終處于最合理的工作狀態(tài)，優(yōu)化冷量的利用效果，提高空調(diào)使用效果，達到節(jié)能減排的目的［5］。

2)機房空調(diào)環(huán)境的節(jié)能。機房空調(diào)環(huán)境節(jié)能主要是指通過合理布置機房內(nèi)的空調(diào)機組、風(fēng)路及設(shè)備機柜排列，形成機房內(nèi)有組織的氣流流向和流量，實現(xiàn)精確、高效的送風(fēng)方式，以節(jié)省空調(diào)機組的用電量。在設(shè)計機房內(nèi)氣流組織時，首先遇到的是送風(fēng)方式的問題，通常機房空調(diào)送風(fēng)方式分為兩種:上送風(fēng)和下送風(fēng)，上送風(fēng)方式是上送風(fēng)側(cè)回風(fēng)，一般采用射流+彌漫方式送風(fēng)，這種方式氣流組織比較混亂，冷卻效果不好，即使采取一些補救措施，存在問題仍然較多;下送風(fēng)方式是下面送風(fēng)側(cè)面集中回風(fēng)的送風(fēng)方式，從氣流熱壓原理以及大量實際工作和運營經(jīng)驗證明，下送風(fēng)方式更為合理。其次是機柜排列問題，在早期，為保持機房內(nèi)的設(shè)備美觀、整潔和維護方便，機房內(nèi)每列機柜都是朝一個方向排列的。而通信機柜內(nèi)的散熱部分主要在機柜背面，空調(diào)送入的冷風(fēng)從機柜正面進入，在機柜內(nèi)經(jīng)過冷熱交換，帶走熱量，熱風(fēng)從機柜的背面吐出，因此，機柜朝一個方向排列方式容易造成前排機柜吐出的熱風(fēng)被后排機柜從正面吸入，這樣后排機柜進風(fēng)溫度會明顯高于前排，使機房內(nèi)溫度分布不均衡。要保證設(shè)備處于良好的工作溫度，就會使機房總體制冷增加，增加了多余能耗。為此，從節(jié)能及合理的氣流組織角度考慮，相鄰兩排機柜采用“面對面”和“背靠背”的方式排列更為合理，具體機柜排列與氣流組織如圖2所示。由于通信設(shè)備都是采用正面進冷風(fēng)、背面出熱風(fēng)的交換方式，因此，這種機柜排列方式可以很自然地形成冷熱風(fēng)道隔離，避免了不必要的冷熱交換，可大幅提高空調(diào)系統(tǒng)的制冷效率，減少空調(diào)耗電。因此，對于新機房建議采用下送風(fēng)方式和機柜“面對面”和“背靠背”的排列方式，以便合理組織氣流。由于早期節(jié)能觀念不強，因此機房建設(shè)時大多采用上送風(fēng)方式，機柜也是按一個朝向排列，對于這種情況的機房，應(yīng)視具體實際情況，進行適當改造。如有條件可加裝風(fēng)管、風(fēng)帽及冷熱空氣隔離擋板，以使冷熱空氣相互隔離，做到對通信設(shè)備的精確送風(fēng)，并能在一定程度上起到節(jié)能的效果［6-10］。

2．2節(jié)能減排技術(shù)在移動無線基站機房的應(yīng)用

通信基站一般由無線主設(shè)備、配套電源設(shè)備、傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備和空調(diào)設(shè)備等組成。由實際工程和運營調(diào)查的大量數(shù)據(jù)可知，通信基站中無線主設(shè)備耗電量約占基站機房總能耗的42%～46%，空調(diào)耗電量約占基站機房總能耗的45%～48%，配套電源占總能耗的7%～9%，照明、監(jiān)控等其余部分約占總能耗的2%～3%。因此，通信基站的節(jié)能應(yīng)重點關(guān)注無線主設(shè)備和空調(diào)及電源的節(jié)能技術(shù)［11］。

2．2．1通信無線基站機房主設(shè)備的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

通信基站無線主設(shè)備的主要節(jié)能技術(shù)有3種:分布式基站組網(wǎng)技術(shù)、載頻智能關(guān)斷技術(shù)和多密度載頻技術(shù)。分布式基站組網(wǎng)模式最初源自于第三代移動通信中的“BBU(BuildingBasebandUnit)+RRU(RemoteRadioUnit)”的組網(wǎng)模式，它將傳統(tǒng)的無線基站分為BBU基帶和RRU射頻模塊兩部分，利用光纖替代傳統(tǒng)的射頻饋線，將射頻模塊RRU部分拉遠，這種模式減少了射頻饋線導(dǎo)致的損耗。同時，因RRU一般都不需要新建機房，因此，采用分布式基站組網(wǎng)技術(shù)，可達到節(jié)能減排的目的。一般情況下，無線基站的載頻配置都是按滿足實際測試的忙時話務(wù)量考慮的，而實際上無線基站的業(yè)務(wù)量在時域上是不均衡的。在業(yè)務(wù)量小時，載頻利用率會降低，載頻智能關(guān)斷技術(shù)正是針對話務(wù)量的這一特點設(shè)計的。當話務(wù)量小時，適當關(guān)閉部分載頻、時隙甚至是信道與板卡，以提高載頻利用率，節(jié)約電能。多密度載頻是在一塊單板上集成多個載頻收發(fā)信機，共用基帶、射頻、功放和電源單元，相對于單載頻和雙載頻，其能耗更低［12］。

2．2．2移動無線基站機房配套電源的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

移動基站電源節(jié)能技術(shù)主要包括開關(guān)電源整流模塊休眠技術(shù)和蓄電池恒溫箱技術(shù)。通常移動基站電源容量是按無線主設(shè)備負載和蓄電池平均充電電流進行配置的，受蓄電池充電電流的制約，通信電源整流模塊設(shè)置的冗余很大。正常情況下負載率不高，而清晨和晚間時段業(yè)務(wù)量小時，負載率會更低，使電源模塊的使用效率降低。因此，根據(jù)基站通信電源的這一特點，通過監(jiān)控模塊實時控制冗余電源模塊進行休眠，自動對冗余電源模塊進行軟關(guān)斷或開啟，減少電源模塊的空載損耗，降低不必要的電源模塊能耗，節(jié)約電能，提高電源運行效率。移動基站蓄電池對環(huán)境溫度要求較高，當溫度降低時，蓄電池容量會減少。例如，通過實際測試數(shù)據(jù)表明，當蓄電池溫度從25℃降到0℃時，蓄電池的容量就會下降到額定容量的80%左右。當溫度過低，還會對蓄電池的使用壽命產(chǎn)生嚴重影響，而溫度過高也會使蓄電池的使用壽命受到影響。因此，采用專用蓄電池恒溫箱，降低蓄電池的溫度，而不是把整個機房的溫度都降低，同樣也可以達到節(jié)能的效果。

2．2．3移動無線基站機房空調(diào)的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

移動基站機房面積都不大，大多不超過20m2，機房內(nèi)設(shè)備不多，產(chǎn)生熱源主要是無線主設(shè)備，其業(yè)務(wù)量在時域上也不均衡。因此，散發(fā)的熱量在時域上也不均衡，并且機房外部溫度環(huán)境隨著季節(jié)和時間的不同，變化也很大。傳統(tǒng)的制冷方式為保持機房內(nèi)的溫度，空調(diào)機要長時間工作，產(chǎn)生大量的多余冷量，造成大量不必要的能耗，因此，基站空調(diào)節(jié)能潛力很大。當前基站空調(diào)節(jié)能采用的新技術(shù)為基站一體化空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，其模型如圖3所示。該系統(tǒng)由中央空調(diào)控制器、進風(fēng)機、出風(fēng)機、溫濕度傳感器等4部分組成。進風(fēng)機、出風(fēng)機組成通風(fēng)系統(tǒng)，中央空調(diào)控制器和溫濕度傳感器組成控制系統(tǒng)，用于測試室內(nèi)外溫濕度，并判斷控制通風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)機的工作狀態(tài)。采用基站一體化空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，可充分利用基站機房室內(nèi)外溫濕度環(huán)境。當室外溫度低于室內(nèi)，通過引入室外大量冷空氣，對室內(nèi)自然降溫，同時，排出機房內(nèi)熱空氣。依靠大量的空氣流通，實現(xiàn)機房內(nèi)散熱，以低功率的通風(fēng)系統(tǒng)替代高功率的空調(diào)機，達到節(jié)省電能的目的。同時，系統(tǒng)也減少了空調(diào)的工作時間，延長了空調(diào)的使用壽命。實踐證明，此種節(jié)能方式在實際工程中效果相當明顯［13-17］。

3結(jié)語

我國地大物博，區(qū)域廣闊，各地方自然環(huán)境差異很大。因此，具體節(jié)能技術(shù)的選擇和應(yīng)用必須結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，要因地制宜，不能生搬硬套。另外，在采用一種節(jié)能技術(shù)和措施前，應(yīng)先進行試點實驗，一方面看節(jié)能效果，另一方面也要看可能會產(chǎn)生的負面影響，要做綜合評估，在取得成熟經(jīng)驗后，才能逐步推廣使用。關(guān)于節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用，是基于筆者對實際工程設(shè)計工作的總結(jié)和分析，以及大量實際工程經(jīng)驗，可對移動運營商的節(jié)能減排工作提供幫助。

作者：孫祾工作單位：吉林大學(xué)長春電信工程設(shè)計院股分有限公司