《電子技術應用》
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基站智能節電技術的應用探討
摘要:   移動通信基站耗電量占運營商總耗電量的60~70%左右,如何降低通信基站的耗電量對通信運營商實現節能減排目標有著十分重要的意義。BTS作為移動通信基站用電大戶,BTS耗電量的降低可以減少設備發熱量,相應空調的耗電量也會相應減少。因此做好BTS的節電工作就成為綠色基站建設的重要措施之一。
Abstract:
Key words :

  移動通信基站耗電量占運營商總耗電量的60~70%左右,如何降低通信基站的耗電量對通信運營商實現節能減排目標有著十分重要的意義。BTS作為移動通信基站用電大戶,BTS耗電量的降低可以減少設備發熱量,相應空調的耗電量也會相應減少。因此做好BTS的節電工作就成為綠色基站建設的重要措施之一。
  基站智能節電技術介紹
  BTS小區TRX包括1個BCCHTRX和多個TCHTRX,每個TRX分為Digital、PAbias和TS/calls三部分。BCCH TRX的TS/calls分Broadcast TS、Control TS和Call TS,TCH TRX的TS/calls均為Call TS,Call
TS數量根據話務量變化而變化。
  基站智能節電技術就是通過實時*估小區中的話務量水平,根據判決結果,將不需要的TCHTRX轉入休眠狀態,從而達到省電的效果。小區話務量水平的*估是通過監控小區中當前空閑業務信道數(IdleTrafficChannel)得到。當小區的話務量在特定時間內持續低于某一門限值時,TCH TRX將轉入休眠狀態。TCH TRX轉入休眠狀態后首先會阻止新的呼叫建立在該TRX上,然后通過小區內切換將該TCH
TRX上的連接轉移到其它TRX上。當小區話務量提高后,原先進入休眠狀態的TCH TRX又會在基站智能節電技術的作用下重新進入工作狀態,從而滿足高話務量的需求。
  基站智能節電技術工作原理可參考圖1和圖2。


  為了證實基站智能節電技術的節電效果及網絡通信質量的影響,我們于2008年7月14日~24日在廣西南寧選取了4個基站進行基站智能節電技術關閉/開啟狀態下BTS設備功耗和網絡通信質量的對比分析,并結合TCO分析以探討基站智能節電技術的應用價值。試點基站的設備型號、小區TRX數和機柜數等方面信息見表1。

  智能節電測試數據分析和結論
  基站智能節電技術節電效果是否真實可靠,受基站測試前后總話務量情況、基站TRX利用率和數據采集儀器安裝是否合理等因數影響。基站測試前后話務量如果相差較大則會直接影響測試數據的準確性,基站TRX利用率過低或過高會使計算出來的節電效果要優于或劣于TRX利用率配置合理下的節電效果,數據采集儀器(電流鉗)放置是否合理直接影響設備所測電流的準確性。
  要保證分析數據的真實可靠,需從基站測試前后總話務量、基站TRX利用率、和數據采集儀器等三個方面進行校驗核實。
  1.話務量校驗
  智能節電技術關閉/開啟狀態下每個小區一周總話務量及總話務量差見表2。

  從表2可以看出,智能節電技術關閉/開啟狀態下各一周時間里,周總話務量差在2.1~89.1erl之間,測試結果具有可比性。
  2.TRX利用率校驗
  在測試期間話務量基本保持不變,測試結果具有可比性的基礎上,技術人員再從TRX利用率方面進行校驗。智能節電技術關閉/開啟狀態下各小區TRX利用率見表3。
  TRX利用率=日忙時話務量/(TRX數×7×0.7),城市TRX利用率為0.7(全速率情況下),利用率越高表示TRX使用越繁忙,利用率越低表示TRX使用越空閑。基站如果開通了半速率則忙時TRX利用率會提高,具體需根據半速率比例確定。
  從表3中可以發現:汽車客運站的NX59371小區和NX59372小區,辦公大廈的NX51223小區等三個小區在智能節電技術開啟狀態下忙時TRX利用率為0.24、0.31和0.28,均遠低于0.7(“奧運保障計劃”臨時擴容了TRX),需與同類型同配置小區的節電效果作比較分析。
  NX51223小區的節電效果達到28.80%,優于同類型同配置設備的節電效果,該組數據不作采納;NX59372小區的節電效果為8.80%,與其他同類型同配置設備的平均節電效果基本相當,該組數據保留;NX59371小區無節電效果,需從數據采集儀器方面做進一步的分析。NX10332小區忙時TRX利用率0.78,TRX配置合理,但節電效果達到28.32%,明顯優于同類型同配置設備的節電效果,需從數據采集儀器方面做進一步的分析。
  3.數據采集儀器放置是否合理校驗
  數據采集儀器放置是否合理是通過校驗同狀態、同類型設備的功耗是否有明顯差異來判斷。某測試數據如果與同狀態、同類型其他設備的測試數據存在明顯差異,則認為該測試數據失真而不納入最終分析報告中。
  a.智能節電技術關閉狀態下
  汽車客運站2個小區均為6個TRX,在節電功能關閉狀況下2個小區設備功耗有3A左右的差異;功能開啟后,2個小區設備功耗基本相當。我們懷疑CellA節電技術關閉狀態的測量數據有誤,重新測試后CellA功耗為21A確定原測試數據18.36A為失真數據。因此汽車客運站CellA(NX59371),不納入最終節電效果分析報告中。
  b.智能節電技術開啟狀態下
  技術人員分析了在智能節電技術關閉/開啟情況下,全部RBS2202型6TRX小區和RBS2206型12TRX小區的耗電量同話務量關系。
  經分析發現:在智能節電技術開啟后,某小區(生活社區NX10332小區)相同話務量情況下的耗電量要明顯小于其他小區。在話務量均為0erl左右時,該小區耗電量為400WH,其他小區為500WH,相差20%左右,與前面發現的“NX10332小區TRX配置合理情況下但節電效果達明顯優于同類型同配置設備的現象”一致,故判斷該小區智能節電技術開啟狀態下的測試數據失真而決定不納入最終節電效果分析報告中。并且在智能節電技術關閉和開啟情況下,相同話務量情況下的耗電量基本接近,沒有明顯差異的小區,上述小區的測試數據真實準確。
  通過對測試數據進行校驗核實,技術人員決定將存在測試數據失真的生活社區NX10332小區、辦公大廈NX51223小區和汽車客運站NX59371小區不納入基站智能節電技術的測試結果中。基站智能節電技術的最終測試結果見表4。

  從表4中可以發現:小區TRX數越高節電效果越明顯。小區TRX數越多,在話務量閑時可轉入休眠狀態的TRX數量和節省出來的PAbias功耗會越多,從而節電效果越明顯。根據通信設備集成度越來越高和小區滿TRX數越來越大的發展趨勢,基站智能節電技術的應用效果會進一步提高。
  智能節電技術經濟可行性
  2008年7月14~17日這四天,技術人員對生活社區RBS2202型設備、辦公大廈與酒店RBS2206型設備的BTS和TRX日用電量統計分析見表5。

  從表5中可以得出:RBS2202型設備每TRX日用電量為2.47度,RBS2206型設備每TRX日均用電量為2.13度。汽車客運站由于智能節電技術關閉狀態下測試數據失真,所以不納入本次統計分析。
  智能節電技術軟件費用成交價為295元/TRX,廣西基站電費為0.58元/度,BTS的固定資產投資是按5年折舊報廢考慮。我們對不同類型BTS智能節電技術經濟可行性分析見表6。
  從表6中可以發現:RBS2202型BTS啟用智能節電技術的投資回收期大于固定資產投資折舊年限,不可行;RBS2206型BTS啟用智能節電技術的投資回收期小于固定資產投資折舊年限,具備可行性。考慮RBS2206型不同TRX數的小區節電效果情況,建議智能節電技術在小區TRX數大于6的RBS2206型BTS上應用。
  對網絡性能的影響和應用探討
  基站智能節電技術應用過程中TCHTRX工作狀態和休眠狀態之間的轉換,可能會給網絡性能帶來不良影響。本次測試通過網管系統采集智能節電技術關閉/開啟狀態下的相關網絡性能指標后進行相關統計數據的對比*估。網絡性能統計指標主要包括:傳統網絡統計指標、語音質量指標(信號質量SQI)、數據業務統計指標和BSC的CP負荷指標等四部分內容。傳統網絡統計指標包括了TCH和SDCCH的掉話率、指派成功率及擁塞率,切換嘗試次數和成功率。數據質量指標包括了下行數據業務總量比較、上行數據業務總量比較、GPRS下行IP速率比較和GPRS上行IP速率比較。
  技術人員根據對比*估結果發現:智能節電技術開啟后,網絡性能KPI指標均在正常范圍內波動,BSC的CP負荷指標基本相近。智能節電技術的應用不會給網絡性能帶來不良影響。
  基站智能節電技術作為軟件升級技術,其啟用具有一定的節電效果且不會給網絡性能帶來不良影響,因此基站智能節電技術可作為一項節能減排的措施在現網絡中應用。
  從智能節電技術的經濟可行性分析來看,該項技術在RBS2206型設備上應用具備一定的經濟效益,可根據智能節電技術即通過在話務量閑時將TCHTRX轉入休眠狀態從而節省PAbias功耗來達到節電目的。為了保證智能節電技術有較好的經濟效益,啟用智能節電技術的BTS小區TRX數應大于6(不同廠家設備會有差異,需根據設備自身情況作調整)。
 
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