基站降耗與通信電源休眠節能技術(shù)

一、 引言

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )規模的不斷擴張，通信網(wǎng)絡(luò )的核心設備、動(dòng)力系統以及機房、基站等成倍增加，需要耗費大量的電能。此外，為了確保核心設備的正常運轉，需要采用空調等設備控制室內的溫度，又造成了較高的能耗。

目前，整個(gè)通信行業(yè)耗電達到200億度以上。從可持續發(fā)展的角度，節能減排已成為衡量企業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要指標。

本文從基站的能耗出發(fā)，分析了基站的能耗模型，提出了基站能耗中的級聯(lián)效應。在此基礎上對通信電源設備的節能進(jìn)行了重點(diǎn)分析，提出了休眠節能模式并給出了實(shí)驗室和實(shí)際站點(diǎn)的測試結果。結果表明，通信電源休眠節能模式可以有效的降低電源系統及基站能耗。

二、 典型基站的能耗模型與級聯(lián)效應

圖1 基站能耗模型

根據基站的設備配置及實(shí)際運行狀況統計，基站能耗分配如圖1示。據統計，機房?jì)戎髟O備耗電量約占整個(gè)機房耗電量的43%，空調耗電量約占整個(gè)機房耗電量的46%，通信電源耗電量占機房耗電量的8%左右，剩余3%來(lái)自于機房配電及照明裝置。

根據目前網(wǎng)上設備狀況，各種設備的典型效率如下表1所示：

根據機房?jì)仍O備的工作狀況并結合表一中設備的典型參數，可以推出機房的能效邏輯圖如圖2 。

圖2 機房的能效邏輯圖

通信電源（AC/DC）本身不是空調的的下級設備，但是考慮到空調要對機房?jì)鹊乃性O備（包括空調自身）進(jìn)行散熱，因此可以把空調“等效為”插入機房所有設備前級。

從圖2中機房的能效邏輯圖可以看到，基站內設備功耗是有級聯(lián)效應的，末端設備功耗會(huì )逐級放大?；驹O備每節省一瓦電能，可導致整個(gè)站點(diǎn)節省2.68瓦電能。同樣，通信電源設備的能耗降低，也會(huì )降低機房配電及空調的能耗，因此，站點(diǎn)節能應從末端設備入手，逐漸的向前端推進(jìn)。

三、 通信電源設備節能

通信電源是通信局站的關(guān)鍵設備之一。從基站的能耗模型來(lái)看，通信電源占基站總能耗的8%左右?？紤]能耗的級聯(lián)效應，基站電源的降耗也會(huì )引起前端配電及空調耗電量的減少，因此，通信電源設備節能對機房的整體節能降耗有一定的實(shí)際意義。

圖3 通信電源系統效率曲線(xiàn)

通信電源系統節能要從提高系統整體效率出發(fā)。圖3為典型通信電源設備在不同負載率下的效率曲線(xiàn)。從該效率曲線(xiàn)可以看出，通信電源設備效率在從低負載率到高負載率呈增加趨勢?？紤]目前站點(diǎn)內通信電源的配置，整流模塊的配置均包含了電池充電的容量。正常情況下，由于電池充電相對于整個(gè)系統工作來(lái)講只有很短的時(shí)間。因此，大部分時(shí)間內電源系統工作在50%以下負載率較低的區間，在話(huà)務(wù)量較低的階段，電源系統的負載率會(huì )進(jìn)一步降低。因此，電源系統大部分時(shí)間沒(méi)有工作在最佳的效率區間。

通過(guò)以上分析可以看出，通過(guò)電源系統控制使電源系統工作在最佳效率區間可以提高電源系統效率，從而達到節能的目的。

四、 通信電源休眠節能技術(shù)

通信電源休眠節能技術(shù)是艾默生公司提出的降低通信電源能耗的有效手段。休眠節能技術(shù)的主要思路是電源系統根據系統的負載情況和系統當前模塊的工作情況，通過(guò)合理的邏輯判斷和控制，在保證系統冗余安全的條件下，有選擇的打開(kāi)或休眠部分模塊，使系統工作在最佳效率點(diǎn)并保證模塊間同步老化。

休眠節能模式不同于模塊的冷備份模式。休眠節能模式下，模塊的主電路完全停止工作，控制電路仍在工作，整個(gè)系統處于待機狀態(tài)。一旦有告警等異常情況，休眠模塊可以立即進(jìn)入工作狀態(tài)。這與模塊的冷備份是完全不同的。

休眠節能技術(shù)也不同于傳統的遙控關(guān)機技術(shù)，傳統的遙控關(guān)機功能只關(guān)閉模塊的輸出部分，模塊輸入及其它輔助電路仍處于工作狀態(tài)。因此，模塊在遙控關(guān)機狀態(tài)下仍有一定的損耗。在模塊休眠模式下，模塊的輸入輸出完全處于關(guān)閉狀態(tài)，整個(gè)模塊的待機損耗明顯降低。

統工作在休眠節能狀態(tài)下，一旦負載增大到一定程度或系統異常，系統會(huì )立即根據需要喚醒部分休眠模塊。使整個(gè)系統始終處于安全可靠的工作狀態(tài)之下。

此外，系統可根據設置的工作時(shí)間使模塊輪流休眠，從而使每個(gè)模塊的累計工作時(shí)間基本一致，從而使所有模塊均勻老化，避免個(gè)別模塊過(guò)度老化的現象。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗室測試和實(shí)際站點(diǎn)的運行實(shí)驗，通信電源休眠節能模式可以有效降低通信電源的能耗，對整個(gè)機房的能耗降低也有明顯的作用。表2為網(wǎng)上運行的某型通信電源系統通過(guò)節能改造后，實(shí)際配置210A系統，在不同負載率條件下節能前后的效率比較和節能效果測試數據， 從測試結果可看出，采用休眠節能技術(shù)后，電源系統效率得到明顯提升且在不同負載率下保持較平穩的狀態(tài)。因此休眠節能技術(shù)達到了控制系統在不同負載條件下工作在最佳效率點(diǎn)實(shí)現能耗降低的目的。

表2：電源系統休眠節能測試結果

休眠節能技術(shù)已經(jīng)過(guò)實(shí)際站點(diǎn)的運行驗證，通過(guò)比較站點(diǎn)的平均日耗電量，表明電源休眠節能對降低機房能耗是非常有效的。

五、 總結

通過(guò)本文的分析，可以得到以下結論：

1． 通信局站設備的能耗具有級聯(lián)效應，末端設備功耗會(huì )向上逐級放大。因此，局站當中末端設備能耗降低會(huì )帶來(lái)整個(gè)機房能耗更大的降低。

2． 通信電源設備由于配置和工作特性，大部分時(shí)間沒(méi)有工作在設備的最佳效率點(diǎn)。

3． 通信電源的休眠節能功能不同于模塊關(guān)機和遙控關(guān)機。休眠節能技術(shù)可以保證電源系統正常工作的條件下使系統工作在最佳效率區間，最大程度的降低設備能耗。

4. 實(shí)驗室測試和實(shí)際站點(diǎn)運行的結果表明，休眠節能技術(shù)對降低設備能耗有明顯效果。