綠色移動(dòng)信息通信技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐

王洋，樊銳蘭

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理中心，太原 030009）

1 引言

2007年，我國(guó)IT產(chǎn)品的總耗電量在300～500億度之間，而且IT產(chǎn)品能源消耗還以每年8%～10%的速度增長(zhǎng)，CO2的排放主要來(lái)自計(jì)算機(jī)（40%）、服務(wù)器（23%）和固定、移動(dòng)通信（共占24%）[1]。

2010年4月國(guó)資委發(fā)布了《中央企業(yè)節(jié)能減排監(jiān)督管理辦法》要求央企在2015年，萬(wàn)元產(chǎn)值綜合能耗較2010年下降16%左右，并將節(jié)能減排納入央企負(fù)責(zé)人考核指標(biāo)，我國(guó)三大電信運(yùn)營(yíng)商由“一般類企業(yè)”轉(zhuǎn)為“關(guān)注類企業(yè)”[2]。因此，信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的綠色化程度將對(duì)我國(guó)的綠色戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)有著重要的影響。

信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)過(guò)程包括用戶、電信運(yùn)營(yíng)商、通信設(shè)備信息供應(yīng)商以及相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)、政府機(jī)構(gòu)，上述各環(huán)節(jié)相互作用、相互影響形成完整閉合的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)鏈條。通過(guò)上述4方面的有效溝通、實(shí)踐探索、協(xié)調(diào)運(yùn)作必然會(huì)加速實(shí)現(xiàn)信息通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排的發(fā)展進(jìn)程?；陔娦胚\(yùn)營(yíng)商的特殊產(chǎn)業(yè)鏈位置，信息通信網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)維系著位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的通信設(shè)備信息供應(yīng)商和位于產(chǎn)業(yè)鏈下游的用戶。通過(guò)分析電信運(yùn)營(yíng)商與用戶之間的業(yè)務(wù)服務(wù)過(guò)程、通信設(shè)備信息供應(yīng)商與電信運(yùn)營(yíng)商之間的技術(shù)合作過(guò)程將為綠色信息通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)提供有效途徑。

2 綠色信息通信網(wǎng)絡(luò)中的角色價(jià)值分析

信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)過(guò)程包括用戶、電信運(yùn)營(yíng)商、通信設(shè)備信息供應(yīng)商以及相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)、政府機(jī)構(gòu)，上述各環(huán)節(jié)相互作用、相互影響形成完整閉合的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)鏈條。通過(guò)上述4方面的有效溝通、實(shí)踐探索、協(xié)調(diào)運(yùn)作必然會(huì)加速實(shí)現(xiàn)信息通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排的發(fā)展進(jìn)程。

用戶主要包括個(gè)人用戶、家庭用戶、企業(yè)用戶以及CP（內(nèi)容提供商，Content Provider）/SP（服務(wù)供應(yīng)商，Service Provider），該層屬于信息通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)應(yīng)用層，涉及到通信終端、通信信息化應(yīng)用平臺(tái)搭建、移動(dòng)會(huì)議業(yè)務(wù)、OA（辦公自動(dòng)化，Office Automation）系統(tǒng)應(yīng)用、SIM卡應(yīng)用、綠色包裝應(yīng)用、電子渠道應(yīng)用、終端回收等。

電信運(yùn)營(yíng)商主要是指信息通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)，電信運(yùn)營(yíng)商作為信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)鏈中的核心位置起著連接另外三方的紐帶作用，同時(shí)也是影響綠色信息通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的主要推動(dòng)者，涉及到對(duì)用戶的綠色理念宣傳和綠色方案執(zhí)行、綠色通信技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用以及評(píng)估推廣、提高用戶信息化程度進(jìn)而全方位減少全社會(huì)能源消耗、自身運(yùn)營(yíng)能耗管理控制、協(xié)助政府以及行業(yè)協(xié)會(huì)制定執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。

通信設(shè)備信息供應(yīng)商主要包括信息通信材料供應(yīng)商、信息通信設(shè)備制造商、通信工程咨詢服務(wù)商等，涉及到綠色通信技術(shù)研發(fā)、綠色產(chǎn)品服務(wù)供應(yīng)鏈、綠色通信設(shè)計(jì)方案提供、能耗監(jiān)測(cè)評(píng)估、節(jié)能降耗標(biāo)準(zhǔn)制定等。

行業(yè)協(xié)會(huì)及政府機(jī)構(gòu)主要在國(guó)家通信行業(yè)的節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)制定以及監(jiān)督執(zhí)行方面起著重要作用，特別是2010年7月由國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《2010年節(jié)能減排工作安排》以及中國(guó)通信企業(yè)協(xié)會(huì)編制的《通信節(jié)能產(chǎn)品目錄》等文件對(duì)于通信行業(yè)的節(jié)能減排工作的推進(jìn)具有重要的指導(dǎo)意義。

基于電信運(yùn)營(yíng)商的特殊產(chǎn)業(yè)鏈位置，信息通信網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)維系著位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的通信設(shè)備信息供應(yīng)商和位于產(chǎn)業(yè)鏈下游的用戶（如圖1所示）。通過(guò)分析電信運(yùn)營(yíng)商與用戶之間的業(yè)務(wù)服務(wù)過(guò)程、通信設(shè)備信息供應(yīng)商與電信運(yùn)營(yíng)商之間的技術(shù)合作過(guò)程將為綠色信息通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)提供有效途徑。

圖1 信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)作用結(jié)構(gòu)

3 電信運(yùn)營(yíng)商的綠色信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用探討

對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商而言，綠色信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用推廣主要涉及基站和接入機(jī)房、通信機(jī)房和數(shù)據(jù)中心機(jī)房等運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)，在各層面結(jié)合設(shè)備投資（CAPEX）、運(yùn)營(yíng)支出（OPEX）等參考數(shù)值，以技術(shù)為契機(jī)，以應(yīng)用為主導(dǎo)履行電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)社會(huì)“綠色”責(zé)任和義務(wù)。

基站及接入機(jī)房耗電量（包括通信設(shè)備、空調(diào)、電源設(shè)備以及其他配套設(shè)備）大約占運(yùn)營(yíng)能耗的70%，其中基站總設(shè)備能耗約占基站等接入設(shè)備能耗的51%，因此基站節(jié)能成為了降低運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)成本和節(jié)能減排的重要方面。

3.1 基于負(fù)荷的TRX關(guān)斷與PA關(guān)斷

由于城市工作生活規(guī)律所產(chǎn)生的“潮汐效應(yīng)”，即：工作時(shí)段大規(guī)模的“客戶終端”涌向中央商務(wù)區(qū)，下班時(shí)段生活區(qū)則成為了“客戶終端”的密集區(qū)。基站設(shè)備基于上述規(guī)律設(shè)計(jì)智能關(guān)斷控制技術(shù)： BSC根據(jù)每個(gè)載頻板的話務(wù)情況進(jìn)行判斷，將空閑時(shí)長(zhǎng)超過(guò)門限時(shí)間的話音信道載頻板所對(duì)應(yīng)的功放模塊PA工作電壓關(guān)閉，當(dāng)話務(wù)負(fù)荷上升超過(guò)一定門限時(shí)，BSC會(huì)立即激活被關(guān)斷的TRX，以滿足話務(wù)需求，同時(shí)載頻啟動(dòng)時(shí)間最高達(dá)分鐘級(jí)；BSC根據(jù)每個(gè)載頻板的話務(wù)情況進(jìn)行判斷，將空閑時(shí)長(zhǎng)超過(guò)門限時(shí)間的話音信道載頻板所對(duì)應(yīng)的功放模塊PA偏置電壓關(guān)閉，在話務(wù)增長(zhǎng)時(shí)以毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)重新打開功放偏置電壓以滿足用戶話務(wù)需求[3]。

3.2 分布式基站技術(shù)

分布式基站結(jié)構(gòu)采用基帶處理單元（BUU，Bandwidth Based Unit）與射頻處理單元（RRU，Remote Radio Unit）分布式組合設(shè)計(jì)，二者通過(guò)光纖相連。在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，將基帶處理單元與核心網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備集中在機(jī)房?jī)?nèi)，通過(guò)光纖與規(guī)劃站點(diǎn)上部署的射頻拉遠(yuǎn)單元進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。相對(duì)傳統(tǒng)基站而言，該結(jié)構(gòu)可以有效提高地理空間的利用率，減少了空調(diào)等其它配套設(shè)施的功耗，提高了基站覆蓋能力，便于基站工程建設(shè)，由于分布式基站的內(nèi)部Ir接口的標(biāo)準(zhǔn)化使得各研發(fā)廠家也便于單元功能升級(jí)和擴(kuò)展。

3.3 高壓直流供電

基站及接入機(jī)房的能源供給可采用高壓直流供電方案，直流電源模塊輸出與電池直接并連為設(shè)備供電的方式可以有效保證能源供給；直流電源工程割接中，只需將輸出電壓和極性匹配瞬間切換即可實(shí)現(xiàn)不停電割接；采用直流輸入不存在相位和頻率問(wèn)題，從而回避了電源諧波帶來(lái)的能耗問(wèn)題；模塊化的直流高壓系統(tǒng)屬于標(biāo)準(zhǔn)電氣設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)值守人員可通過(guò)配套的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)分路輸出和母線的絕緣情況、整流器模塊的負(fù)載率等情況使電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率和安全性都大大提高。

3.4 電路諧波治理

通信機(jī)房和數(shù)據(jù)中心機(jī)房作為信息通信網(wǎng)絡(luò)的核心部分同時(shí)也是能源的高消耗環(huán)節(jié)，電力系統(tǒng)作為機(jī)房的能源供給基礎(chǔ)，在信息承載支撐、通信業(yè)務(wù)服務(wù)方面起著決定性作用。諧波會(huì)降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，進(jìn)而導(dǎo)致由于電氣測(cè)量設(shè)備波動(dòng)引起的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作；諧波通過(guò)電容耦合、電磁感應(yīng)和電氣傳導(dǎo)會(huì)感應(yīng)到通信線路,干擾鄰近通信系統(tǒng)，產(chǎn)生噪聲降低通信質(zhì)量，甚至干擾通信系統(tǒng)正常工作，因此在工程方案設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)做相應(yīng)的技術(shù)處理[4]。

諧波處理方法包括無(wú)源濾波和有源濾波兩種方式，無(wú)源濾波是由無(wú)源元件（電阻、電容、電感）組成串聯(lián)回路，通過(guò)將回路的諧振頻率設(shè)定為需濾除的諧波頻率達(dá)到濾除N次諧波的目的，此方法存在成本低但容易與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振、系統(tǒng)參數(shù)只能補(bǔ)償固定無(wú)功功率無(wú)法精確補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題，因此效果并不十分理想；有源諧波濾除裝置由電力電子元件組成電路，通過(guò)產(chǎn)生與系統(tǒng)的諧波同頻率、同幅度、相位相反的諧波電流與系統(tǒng)中諧波電流相互抵消，但由于受到電力電子元件電壓、電流額度要求以及裝置制作流程也相對(duì)復(fù)雜致使成本較高[5]。

3.5 送風(fēng)優(yōu)化與選址建設(shè)

基站空調(diào)占基站總體能耗的40%，而基站附屬建筑結(jié)構(gòu)帶來(lái)的空調(diào)能耗站空調(diào)總能耗的40%，因此基站附屬建筑導(dǎo)致的能耗占基站總能耗的16%，同時(shí)該比例值與基站所處地理位置、建筑材料的傳熱性、隔熱性、與空氣的接觸面積、窗墻比例都有著密切的關(guān)系?；究照{(diào)氟利昂中加入空調(diào)節(jié)能劑，氟利昂在空調(diào)中循環(huán)時(shí)，帶入到設(shè)備表面，通過(guò)抑制油泡、清除油膜、抗磨損、抗氧化等手段，從而起到降低能耗的作用；采用環(huán)保節(jié)能型制冷劑替代氟利昂，從而避免大氣臭氧層的破壞?；究照{(diào)外機(jī)的通風(fēng)應(yīng)順暢，保證室外機(jī)的散熱效果，同時(shí)考慮使用基站專用空調(diào)；室內(nèi)、外機(jī)連接的冷媒管道應(yīng)盡量短，做好保溫處理，以免降低效率；對(duì)于偏遠(yuǎn)山區(qū)等野外基站不要選用室外型設(shè)備，防止設(shè)備丟失；在基站外表面用使用熱反射隔熱涂料，并參考《基站外表面用反射隔熱涂料技術(shù)要求與應(yīng)用導(dǎo)則》測(cè)試“機(jī)房外表面熱反射隔熱涂料”的效果，進(jìn)而推廣應(yīng)用提升接入機(jī)房隔熱效果，降低連鎖能耗問(wèn)題。基站建設(shè)過(guò)程中從業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無(wú)線射頻、管理維護(hù)和安全防護(hù)等方面的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范進(jìn)而減少配套設(shè)施的差異問(wèn)題帶來(lái)的管理耗能問(wèn)題。

3.6 通信運(yùn)營(yíng)樓宇綠色建設(shè)

通信運(yùn)營(yíng)樓宇包括生產(chǎn)機(jī)房、辦公室、營(yíng)業(yè)廳等涉及通信整個(gè)環(huán)節(jié)的各類建筑用房，綠色通信建筑的概念源于智能樓宇的思想，其物理結(jié)構(gòu)與智能化設(shè)備的合理配置和有機(jī)融合，綜合考慮了建設(shè)場(chǎng)地、室外環(huán)境、節(jié)能技術(shù)與能源利用、機(jī)房室內(nèi)環(huán)境以及能源管理等多方面因素[6]。節(jié)能減排的涉及理念貫穿于整個(gè)樓宇的生命周期，例如：初期的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑材料、各類能源來(lái)源與高效管道傳輸利用等；使用中的空間合理劃分、能源量化控制管理、結(jié)構(gòu)流程優(yōu)化等；樓宇重建中的設(shè)備材料重復(fù)利用、零污染銷毀等環(huán)節(jié)。

4 小結(jié)

綠色信息通信節(jié)能體系的構(gòu)建涉及到生產(chǎn)樓、機(jī)房、終端設(shè)備、基站、接入設(shè)備、核心網(wǎng)設(shè)備、空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)、電源以及建筑等多個(gè)實(shí)體環(huán)節(jié)，隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善，昔日高能耗信息通信行業(yè)將會(huì)成為節(jié)能減排進(jìn)程中的綠色典范，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)我國(guó)對(duì)國(guó)際社會(huì)的綠色承諾做出自己的貢獻(xiàn)。

[1] 李潔. ICT與節(jié)能減排及標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展[J]. 電信網(wǎng)技術(shù),2009,(09):31-34.

[2]李潔, 石友康. 通信節(jié)能減排技術(shù)研究[J],電信網(wǎng)技術(shù),2011,(01):36-40.

[3]周紅,樊耀東.基站節(jié)能技術(shù)綜合評(píng)估[J]. 移動(dòng)通信,2009,(10): 92-94.

[4]王洋.綠色信息通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2010,(07):44-48.

[5]中國(guó)電信集團(tuán)公司, 中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院. 通信機(jī)房節(jié)能技術(shù)應(yīng)用綜述[M]. 北京:人民郵電出版社,2010:149-160

[6]賀曉, 劉海勇. 綠色通信建筑技術(shù)體系探討[J]. 2010,10:1-5