浅析基于话务负荷的自适应绿色基站

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1、浅析基于话务负荷的自适应绿色基站构筑环境友好的生产模式，高效使用有限的能源，是运营商现阶段的研究重点。文章探讨了一种基于话务承载情况自适应调整能源消耗的模式，能在不损失业务承载能力和性能的前提下降低电力消耗，并针对现网的话务模型进行算法优化。应用结果显示该模式切实可行，利于推广，能在通信系统性能与节能目标间实现有效平衡。　　绿色运营；基站节能；载波；话务归集　　[Abstract]:Environmentallyfriendlyproductionandefficientenergyusearekeyareasofstudyfortelecomoperators.Anadaptiveener

2、gyconsumptionmodulebasedontrafficloadcanreducepowerconsumptionwithoutlossofservicecapacityorperformance.Inthispaper,algorithmoptimizationforcurrentnetworktrafficisalsoproposed.Resultsshowtheadaptivemoduleiseasytoapplyandpromote,andbalancesperformanceandenergysavingrequirementsofacommunicationssyste

3、m.　　environmentallyfriendlyoperation;energyefficiencybasestation;carrier;trafficre-assignment　　　　随着全球气候变暖，降低碳排放和能源消耗的呼声越来越强烈。中国也正从粗放型能源消耗模式向精细型经济模式转型。与此同时，3G牌照的发放加剧了中国电信市场的竞争局面。在此背景条件下，如何在确保网络服务质量不降低的前提下实现节能减排，绿色运营，对于中国的移动运营商而言具有重要的现实意义。　　移动运营商的能源消耗按空间划分，可分为核心网机房耗能和基站机房耗能。核心网机房由于总数较少且集成化程度高，电能使用效率较

4、高，能耗降低的余地较小。基站机房数量众多且地点分散，对电能的需求总量较大，能耗占据通信设备能耗的绝大部分。基站机房的电能消耗中，电源与散热约占57%，传输设备和主设备基带处理单元约占20%，功放耗能约占23%[1-3]。由于功放用于射频信号发射，而射频信号发射量与基站话务负荷密切相关，相关研究表明控制功放能耗是基站节能的重要环节。本文重点研究如何降低载波功放模块的能耗，使其与话务负荷相匹配，从而实现设备高能效运行与节约能源。　　　　1基站能耗与话务量的关系　　　　受用户行为影响，电信网络承载话音和数据业务的负荷随时间急剧变化的现象非常明显。以年为单位的现象观察，各重要节假日均出现话务高峰现象

5、，数据业务月初的峰值现象也相当显著；以月为单位观察，周一话务明显高于其他各日；以日为单位观察，忙时的10点和18点与闲时凌晨3点的话务量相比高出数十倍。图1、图2所示为某运营商XX年、XX年无线话音业务、数据业务的负荷情况。　　为验证基站设备话务负荷与电能消耗的关系，本文通过功率计现场测量了某基站主设备(不含传输、动力环境监控等子系统)电能消耗与24小时话务量与的关系。如图3所示。基站忙时话务量约为闲时的30倍，但电能消耗却没有明显的变化，对于话务忙时和闲时，主设备电力消耗都在左右。　　功放单元作为实现射频功能的主要器件，仅在无线信号的发射时刻起作用。在闲时，大多数载波处于闲置状态，不发射任

6、何信号，其对应的功放完全可以关闭。为评估无信号发射条件下基站能耗，本文在话务闲时对现网运行的GSM基站进行了主设备模块能耗实验。　　表1所示为主设备能耗记录。表1中CU为基带处理单元，PA为功放单元，单载波由CU+PA构成。　　不难计算无话务负荷单载波CU+PA单元能耗为×(66-57)÷12=。可见以基站平均载波配置数为18计算，某地市上万套无话务负荷的载频单元总能耗相当可观。如果能够以话务量为参考，自适应地设置载频单元进入低功耗状态，能够节约大量的能源消耗。　　　　基于话务负荷的自适应绿色基站设计　　　　为不影响网络运行质量，关闭载波单元需要考虑以下问题：　　(1)基于用户随机化分配原则

7、，即使在话务量很小的时刻，用户也被随机化地近似均匀地分配在不同的载波上。在GSM系统中，每个载波能够最多承载8个用户；在TD-SCDMA系统中，根据上行配置不同每个载波最多承载7～25个话音用户；直接关闭载波单元必然导致该载波承载的所有用户掉话。　　(2)需要确定载频进入低功耗模式和恢复正常工作模式的原则。不同设备的工作机制不同，载波进入低功耗模式往往需要经历一段时间，如何根据话务水平设置基站中关闭载波的比例