创设铁青通讯网络,大唐移动多元化节约能源方

C114讯 近年来,随着我国工业化、城镇化的快速发展,能源资源和环境约束日益强化。为加快建设资源节约型和环境友好型社会体系、实现国家经济社会发展的重要转变,节能降耗,成为了各行各业不可推卸的社会责任。

2015年各大运营商均发力4G网络建设,基站的数量大、分布广、安装位置分散且复,能源消耗问题日益凸显,节能降耗已经成为全社会普遍关注的热点问题。

C114讯 自2010年底工信部批复同意TD-LTE规模试验方案以来,中国移动联合产业链上下游稳步推进TD-LTE网络建设和部署。2012年,中国移动不仅按照计划完成规模试验网二阶段测试,还将继续扩大TD-LTE规模试验网的建设,在原有六个城市的基础上新增到10 3个试验城市,使TD-LTE规模试验扩增至13个城市。按照计划,中国移动今年将在试验城市新建超过2万个TD-LTE基站。这一数字将远远超过去年的1000多个。

C114讯 随着我国电信行业的快速发展,作为网络搭建基础的移动通信基站设备不断激增,大量能耗的产生进一步加剧了能源问题。由此,国家对电信运营商提出了明确的节能减排指标,绿色、节能、减排成为当前电信行业新的关键词。

在通信领域,通信网络的基础设备、机房、动力系统以及其他配套设备占据着大量的社会资源。尤其是4G LTE时代到来以后,海量数据流量极速增长,随之而来的是巨大的能源消耗和不断攀升的扩容支出。因此,对于运营商来说,节能减排已不仅仅是为了履行社会责任,更是降低成本、提高利润的迫切需求。

据研究显示,全球移动通信网络每年耗电达1.5兆度,相当于德国和日本用电的总和,同是也相当于全球发电总量的1成。基站能源消耗是运营商成本的重要组成部分,相关数据显示,中国移动年耗电量为100亿度左右,基站机房能耗占比在整个企业已超过60%。因此,要降低通信机房能耗就必须通过降低基站主设备能耗来实现。

大唐移动作为TD-LTE技术和市场的领先者,不仅顺利完成了TD-LTE一阶段测试,总结出有利于后续LTE建网的测试结果和成熟方案。并且于今年5月首批完成了二阶段测试,成功承建北京TD-LTE演示网,可以说,大唐移动助力中国移动稳步推进TD-LTE的商用成熟。在TD-LTE组网方案中,大唐移动提出了立体化组网解决方案,助力中国移动构建无处不在的TD-LTE无线网络。

作为一家有态度、负责任的设备供应商,大唐移动始终把绿色环保作为公司发展的重要目标,积极开发并推动新环保技术的实现。其中,大唐移动推出的智能载波关断技术,就能够很好地解决LTE网络负荷增大的情况下,基站的节能问题。而对于运营来说,这一创新节能技术不仅能够解决设备的能耗问题,更对提高网络合理利用率、削减成本有着重要意义。

大唐移动作为致力于TDD发展的核心设备厂商,一手抓技术、一手促发展,积极实践节能减排工作,研究并推出多种使用范围广、经济又高效的网络节能解决方案,包括:符号关断节能方案、通道关断节能方案、小基站关断节能方案、多网协同节能方案、载频智能关断、下行功控优化等。从器件、组网、软件等多层次多维度出发,全方位应对网络节能问题。

目前移动通信基站主要采用空调和电源模块的节电技术,以及由设备厂商开发的载频级别功放节电技术。虽然能够取得一定的节能效果,但却存在很大的局限性。无法解决基站设备载频功率浪费问题,也没办法充分利用通信网络话务量在一天24小时内周期性波动的特性,进行周期性的判断和功能开关。

1、大唐移动TD-LTE立体化组网方案

大唐移动智能载波关断技术

一、整站节能

大唐移动从2011年起,就致力于研发基站主设备只能节电技术,通过分析现网无线话务量的时间规律及网络话务潮汐特点,结合基站软硬件运营原理,提出了载波级别、符号级别、通道级别、小基站级别、异系统级别等一系列基站节能功能,并推动节能方案的外场测试和应用,取得显著效果。

从目前来看,无线数据业务已经成为中国移动主营业务的主要收入来源,随着移动互联网的迅猛发展,无线数据呈现出前所未有的爆炸式增长。但众所周知,无线数据网络往往是分布不均匀的,如果采用水平的网络架构建设,根本无法满足复杂的业务分布。大唐移动针对TD-LTE覆盖及容量需求,提出了TD-LTE立体化组网方案,简单概括就是分层组网,配合系列化产品设计,可以做到规划灵活、容量灵活,部署灵活。

由于双载波同覆盖可以充分利用现有频率资源,提高系统吞吐量从而提升用户感知,因此其被认为是未来一种很重要的组网方式。大唐移动智能载波关断技术主要针对的就是双载波同覆盖的组网场景,在网络较闲、小区业务量较低的情况下,通过载波关断技术启动绿色节能模式。

在站点节能方面,大唐移动关注整站的功耗情况,可针对不同情况的站点给出相应的解决方案,如符号关断、通道关断、小基站关断等。2014年9月,大唐移动在外场进行了一系列节能功能测试,同时还检验了站点节能技术对网络速率、网络覆盖、关键KPI等指标的影响。结果表明,节能效果明显,且不会对网络性能造成影响。

符号关断节能

立体化组网方案源自蜂窝网络结构,蜂窝网从物理意义上讲分为水平与垂直结构。水平结构是指蜂窝架构,主要包括同异频组网、站间距、重叠覆盖等要素。垂直结构是指网络的分层架构,主要取决于无线系统的多址方式。

大唐移动载波关断技术如图1所示,在两个频点共站址,且每个扇区两个频点方案范围完全相同时,一个载波用来做覆盖小区,另一个用来做容量吸收小区。同时,通过软件对小区的PRB占用率进行周期性监控,在给定的闲时时间段内,如果PRB占用率低于配置门限并且持续一定时间,则容量层用户就被切换到覆盖小区,容量小区关闭激活状态,仅保留覆盖层。这样可以减少天线发射功率,从而达到节能的目的。而当PRB占用率抬升并超过预设门限,且持续一定时间,或者时间超出配置的闲时时间段,则重新唤醒容量小区,接受用户业务。

大唐移动符号关断节能是通过检测符号的时域数据是否包含有效业务数据来决定符号是否关断的。符号中有数据时不关断,符号中无数据时关断。在节能策略结束时间到达后,每个符号都开启。通过外场测试显示,当符号符号关断功能启动时,站点平均节省能耗达20%以上;路测终端在接入成功率、切换成功率上维持100%,对网络性能丝毫没有影响。

大唐移动对符号关断功能进行了长时间的遍历测试。符号关断功能是在节能策略开始时间到达后,按照每个符号的数据情况开启或关断。其原理是通过在RRU中检测符号的时域数据是否包含有效业务数据来决定符号是否关断的;符号中有数据时不关断,符号中无数据时关断。符号关断功能不改变原有的数据映射到RE的方法。在节能策略结束时间到达后,每个符号都开启。在符号关断开关打开时,可以基于时间段控制节能。

大唐移动提出的TD-LTE立体化组网方案,分为覆盖层和容量层。覆盖层主要满足无线覆盖需求,由具备站址建设条件、易于安装维护的宏站站点来实现;容量层主要在覆盖层下,利用宏蜂窝小区提供基础网络,针对高业务容量需求的热点区域,使用微蜂窝、微微蜂窝、家庭基站等增加小区深度覆盖、增加网络容量、提升用户感知等。此类站点由微站、Pico基站以及Femto等基站类型来实现,在站点协调困难、部署困难的地点安装。

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通道关断节能是基于负荷的一种节能方式。当某小区负荷低于通道关断激活门限时,允许关闭本小区的部分通道,以节省能耗。当检查到业务负荷超过通道关断恢复门限后,则退出通道关断模式,恢复原有的通道发射状态。通道关断技术的节能效果也十分显着,站点可平均降低20%左右能耗。如果符号关断和通道关断同时开启,站点平均节能可超过30%。

符号关断功能是自适应的,符号关断开关打开后,无业务数据发送的符号RRU都会进行关断。从原理上分析,在网络负荷低于10%时的节能效率,节能效率较好,可以达到30%以上。

在TD-LTE网络建设初期,为了满足TD-LTE网络的可用性和功能性,中国移动通过TD-S基站升级或者新建基站设备,实现覆盖层的建设。但随着TD-LTE产业化的推进,满足用户高速数据需求将成为中国移动考虑的重点,容量层的网络建设也将成为关键。大唐移动在覆盖层网络建设提供了TD-SCDMA向TD-LTE平滑演进方案,利用TD-SCDMA成熟网络实现TD-LTE覆盖层的建设。大唐移动还在2011年业界首推TD-LTE一体化基站产品,在容量层的基站产品形态和未来演进方面也做了充分研究。除此之外,大唐移动还针对特殊场景——高速公路组网方面提出了有针对性的解决方案,完全满足TD-LTE立体化组网的需求。

小基站节能同样也是基于负荷的节能方式。在热点微站和宏基站重叠组网覆盖时,可在业务负荷低于微站关断门限时(宏微负荷之和低于微站恢复门限),将微站用户迁移到同覆盖的宏基站,同时将微站置于节能状态,以节省基站能耗;当业务负荷高于微站恢复门限时,激活微站,微站进行有效的负荷吸收。通过外场测试,当小基站关断功能开启时,整站功耗节能后功耗下降15%左右,且用户可以在微站和宏站间根据微站的关断情况自由驻留或切换,用户感知良好。

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2、大唐移动TD-SCDMA向TD-LTE平滑演进方案

此外,针对日益增加的站点能耗问题,大唐移动还先后推出了一系列绿色机房整体解决方案,包括数控自适应脉冲活化解决方案、分体式热管空调和机房直接蒸发式空调应用等。可有效解决机房蓄电池组寿命短、容量下降快、耗电量大的问题,使机房空调的耗电量下降30%~60%。

2010年,大唐移动推出了覆盖F、E、D的全频段系列化的TD-LTE产品,包括8通道室外单双频RRU和双通道室内RRU,能够满足TD-LTE各种应用场景的组网需求,组网更加灵活。同时已在现网部署的TD-SCDMA产品支持平滑演进升级,可以最大限度保护运营商的投资。

二、网络节能

要实现TD-SCDMA系统向TD-LTE系统的平滑演进,具备同时支持这两种模式的共平台产品是实现基础。在设计伊始,大唐移动的eNodeB基站产品即采用了TD-SCDMA与TD-LTE共平台的解决方案,TD-SCDMA系统平台可以通过转模或者共模的方式支持TD-LTE。

除了整站节能方案,大唐移动还可根据客户网络的实际情况,充分利用网络业务的潮汐效应,精确分析和评估网络效能,从而将不同制式网络能源与配套能源联动起来。

2012年3至4月,大唐移动在某地开展并顺利完成了现网TD-SCDMA设备升级支持TD-LTE的外场测试,测试区域共包括19个基站,实现了外场连片覆盖区域测试。

为打造经济、高效的绿色网络,大唐移动和中移动研究院合作开展了多网协同下的节能研究。其中,就TD-SCDMA与TD-LTE网络间的协作节能,大唐移动提出可充分利用热点区域存在的业务潮汐效应,通过TD-SCDMA小区与TD-LTE小区间的网络信令交互,实现低业务负荷小区智能休眠/唤醒,降低网络整体能耗。

通过本次某地TD-SCDMA&TD-LTE双模规模测试验证,大唐移动TD-SCDMA现网设备可以升级向TD-LTE平滑演进,可以升级支持TD-SCDMA&TD-LTE两种模式同时运行,升级不会影响TD-SCDMA现网性能,且升级后的TD-LTE网络性能可满足TD-LTE扩大规模试验网、预商用及未来商用的组网和性能要求,完全符合中国移动后续部署TD-LTE网络的需求。

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3、一体化基站产品

大唐移动提供的一体化基站EBS5132D,可以用于室外和室内应用。可以支持1个20M的2*2MIMO小区。EBS5132D具有体积小、集成度高、成本低、安装灵活的特点,典型场景典型特征是“无需机房 小容量”。适用于无机房环境、容量适中的密集城区覆盖,以及特殊场景交通沿线、边际网等覆盖。

EBS5132D支持频段为2575~2615MHz,机箱净重小于15kg,设备容量小于15L。外观如图1所示。

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