多网协同下基站最小化节能建设方案研究
2014/12/11 12:58:42 一、概述
随着芯片技术和功放技术的进步，无线设备的集成度和能效得以大幅度改进，基站节能存在较大优化空间。工程建设中心从提高机房空间利用效率、降低基站机房面积入手，在多网共存最大化网络配置的前提下，打破固有思维，采取各项措施降低基站的能耗、同时兼顾各专业一体化的要求和维护便利性、扩展性需求，进行基站方案的最小化设计，以达到基站机房面积最小化、能耗最小化的目的，为公司资源管理效能提升探索出一条切实可行的创新之路。
为保证方案的普适性，本课题在对基站载波配置进行统计分析的基础上，提出了最大化的载波配置。
二、需求分析与可行性研究
无论是传统的馈线式基站还是新型的分布式基站，其基站设计需要满足空间、动力、线缆敷设和维护等各方面需求。其空间需求主要体现在室内主设备、传输设备、交直流设备与电池、环境调节设备、线缆敷设等，主要受设备型号、系统数量、维护标准的影响。动力需求主要受载波配置、系统冗余、设备类型、空间大小等影响。此外，还需要保证充足便利的安装维护空间。
近年来，基站设备的集成度大幅度提高，单机架容量大幅度上升，同时，BBU-RRU模式基站的兴起也大大降低了无线主设备的占地面积。爱立信设备在15年的时间内，单位面积载波容量提升了8倍。最新版本的RBS6601设备，可以在1.5U安装空间内容下24个GSM载波或者实现3×4 GSM+3×20MHzTD-LTE的工模块。于此同时，已知的所有主设备厂家的BBU都实现了19英寸标准设计，这为多系统共机柜安装创造了条件，使得单机柜多系统堆叠式安装成为可能。
基站设备耗能主要由无线主设备、传输主设备、空调、照明、蓄电池充电及其他等几个部分构成，其中直流设备功耗占80%左右，空调制冷量需求与直流设备功耗直接相关，直流设备节能将对基站节能起决定性作用。
从以上的占地和能耗分析可以看出，2G设备的19英寸标准化封装和分布式演进为多系统共架堆叠式安装创造了先决条件，其能耗的大幅降低为基站提供了最为可行的一条节能路径。
三、最小化节能基站方案设计
在基站机房中，基站主设备是实现面积最小化、能耗最小化目标的关键因素：基站主设备的尺寸规格极大程度地决定了机房的大小。选择高集成度、低功耗的基站主设备产品并采用高效的安装方式是本设计方案的核心内容：
1、目前各设备厂家最新的分布式系统设备的BBU主设备仅需占用标准19英寸内机架的2-3U 高度空间。无线基站选用分布式、多载波基站设备，减少机房空间占用，降低设备能耗；
2、设备堆叠式安装方式：多套无线设备的基带处理单元BBU采用标准机柜堆叠安装，充分利用综合机柜的设备安装空间；
3、运用新型集成化电源设备：在一体化机柜基站中使用嵌入式电源，在适用场景下使用铁锂电池，节省空间占用，降低对机房承重要求；
下图为核心设备堆叠式安装效果：
图1 无线/传输堆叠式设计方案
从试点站的安装初步效果来看，机房内的空间利用、线缆敷设、散热、耗能等基本符合预期。机房内设备布置整洁、美观，线缆敷设的数量明显减少，安装维护的专业分工界面更为清晰。
四、效益分析
本方案大幅缩减了机房面积和能耗，降低了施工难度，主要体现在以下几个方面：
1、将基站机房使用面积从传统的20-30平方米缩减到10平方米以下，大大降低选址对物业的要求，将有效提高选址成功率。
2、采用分布式设备，有效降低机房面积，同时采用高温蓄电池、高效整流模块、智能热交换系统等节能手段，大大降低基站空调制冷量需求。
3、直流系统优化后，线缆数量从588米下降至109米，下降为原来的18.5%，且主要的布放工作集中在机架内，施工难度大大降低，材料费省了44%。
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