无线基站主设备综合智能节电系统.doc

成果上报申请书成果名称基站主设备智能节电系统成果申报单位 湖南 省（自治区/直辖市）公司成果承担部门/分公司 项目负责人姓名项目负责人联系电话和Email成果专业类别*无线网成果研究类别*相关网络解决方案省内评审结果*优秀关键词索引（35个）节能 BCCH 双层网 三功分 电子开关应用投资 软件0元，硬件每套 0.4 万元（指别的省引入应用需要的投资金额）产品版权归属单位 中国移动湖南有限公司长沙分公司对企业现有标准规范的符合度：（按填写说明4）成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。 本成果由中国移动通信集团湖南有限公司长沙分公司自主研发,完全拥有知识产权,其中硬件产品委托京信公司开发,其中该成果已经申请三项专利(一种基于900MHZ，1800MHZ双层网覆盖的基站节电的方法和软件、一种基于蜂窝网络结构的基站节电的方法和装置 （定向）和一种基于蜂窝网络结构的基站节电的方法和装置 （全向）)。本成果的主要目的是降低基站主设备在网络闲时的能耗，通过在网络闲时关闭900、1800共同覆盖区域内1800小区的功率，以及在网络闲时利用单个小区实现整个基站3小区的覆盖，从而关闭其它两个小区的功率来达到节能的目的。本成果符合国家节能减排的政策方针，能够充分体现移动公司对社会的责任感，具有良好的社会效益；在目前能源价格高企、电价不断上涨的局面下也能够取得巨大的经济效益。通过理论分析和现场验证，在同时开启两项功能的情况下，对900、1800共站址的基站，即使不考虑节约的tch功耗，最少也能够节约5个BCCH的功耗（每个BCCH每小时功耗在400瓦左右），按每天启用8小时计算，一天能够节约5*0.4*8=16度电，每年能够节约16*365=5840度电，对只有900的基站，每天最少能够节约2*0.4*8=6.4度电，每年最少能够节约6.4*365=2336度电，通过对调度时间进行优化，预计还能够进一步节能30%以上，对于整个移动公司庞大的网络规模而言，能够节约的能源是非常巨大的。省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。 通过在一个配置为4/4/4的纯900M基站试运行，每天启用8小时，每天能够节约67度电，通过另一个900、1800共站址的配置都为8/8/8的基站试运行，每天启用8小时，每天能够节约1620度电，试运行效果与理论分析基本一致，能够取得非常好的节能效果，并且对网络覆盖几乎没有影响。文章主体（3000字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明5”。 基站主设备智能节电系统背景情况： 保护环境、节约资源，构建可持续的经济发展模式已经成为国家经济发展最重要的政策方针之一，各级政府也都强制要求各机关、企业主动节约能源，号召通过技术创新实现节能减排，中央财政资金还安排了对重大节能技改项目的专项资金支持。移动公司做为耗能大户，主动承担节能减排的责任，能够充分体现企业的社会责任感；与此同时，由于能源价格高企、电价不断上涨，通过技术创新来节约能耗也是公司降低成本，提高效益的重要手段之一。而移动公司的高能耗主要是由基站、空调等设备产生的，因此把基站、空调的能耗降低是关键。目前针对空调和环境的节能减排手段已经有很多，许多运营商都投入了大量的资金用于空调和环境的改造，效果也十分明显；但是针对基站主设备的节能技术，主要掌握在设备制造商手中，并且大多数都还在开发过程中，实际投入使用的设备非常少，而且从设备制造商角度出发的节能减排技术只能在话务低时降低tch的能耗，无法解决BCCH始终满功率发送带来的大量的无谓的能耗。本成果从移动网络的结构出发，充分利用网络忙闲时显著分隔的特征（晚上23：00到凌晨7：00大部分基站的话务量都非常低），采用两种手段来降低网络闲时基站主设备的能耗。第一种手段是利用1800M基站通常都是为了解决容量，在网络闲时可以关闭全部功率而对网络没有任何影响的特点，由软件自动实现1800M小区功率的关闭和开启；第二种手段是利用功分器和电子开关等元件新开发了一种设备，该设备能够在网络闲时实现单小区覆盖整个基站3小区覆盖范围的效果，从而能够关闭其它两个小区的功率来达到节能的目的。技术方案：一、系统架构图图1 系统架构图系统架构如上图所示，基站节能系统包括两个部分，1、基站节能系统服务器。控制基站功率的开启和关闭，控制基站节能设备的切换，基站节能设备的切换目前只能通过短信方式发送控制命令实现，预留以太网通信方式；2、基站节能设备，节能设备置于移动基站机房内，实时接收基站节能系统发送的切换命令，并通过短信报告自己的工作状态。二、软件设计1、软件架构设计软件架构采用分布式服务器架构设计，三层结构，包括通信服务器、应用服务器和客户端，通信服务器负责与基站节能设备之间的通信，应用服务器负责应用逻辑业务处理，包括基站关闭功率和基站开启功率业务逻辑，客户端负责客户的一些操作维护功能实现，由一些客户端业务逻辑组件组成。软件架构图如图2所示：图2 软件架构图2、外部接口设计外部接口包括与基站节能设备的接口、与OMC-R数据库之间的接口、与OMC-R命令行的接口，主要接口设计如下：l 与基站节能设备的接口目前采用短信方式，协议采用中国移动协议规范。预留以太网通信方式。l 与OMC-R数据库之间的接口OMC-R提供基站相关信息视图，基站节能系统每天调用数据库接口，更新基站相关数据到基站节能系统数据库中。l 与OMC-R命令行接口命令文本由基站节能系统生成，由基站节能系统FTP到OMC-R服务器中，然后Telnet登陆到OMC-R系统执行命令基站切换命令。外部接口设计图如图3所示：图3 外部接口图3、软件功能描述 软件部分可以单独使用，用于实现1800M小区（或类似性质的小区）的功率关闭和开启，并在出现意外情况时发短信通知系统维护员处理；软件部分也可结合远端基站节能设备一起使用，由软件控制小区功率的关闭和开启，并在得到成功响应后，自动控制远端基站节能设备进行相应的切换。三、硬件设计1、系统原理图4 硬件原理图S11，S12，S13为一个基站的三个小区射频输出， 在其中一个区的机架顶馈线端口安装三功分器，以及单点双触开关（图中，开关1和2），在忙时通过开关1和开关2直接输出功率至天线，这时系统的天馈与普通的小区一样，每个小区的天线对应每个小区的馈线输出；在网络闲时，将开关导通至三功分器并分配到3个扇区，同时开关2、3、4自动导通到三功分器的输出、旁路正常的输出，再通过软件将基站的其他两个扇区的功率降低或关闭，到忙时再将旁路开关和信号选择开关切回，恢复原天线配置及小区功率。 系统对于旁路开关的控制有两种方式，包括定时切换和远程控制切换。定时切换是指基站节能设备根据预先设置好的该站忙闲时，启动旁路开关和信号选择开关。远程控制切换是指由服务器软件先对小区功率进行关闭或开启，再通过短信等手段远程控制系统中的开关。2、系统构成硬件部分由电源、射频开关、基站功率分配器、电源、监控板及指示灯构成。通过软件设计节能的时间段，当进入节能时间段时（如23：007：00），切换到节能状态，此时对于一个三扇区基站而言只使用一个BCCH信道， 基站成为全向站覆盖，这就节约两个小区消耗的功率。电源监控板射频开关功率分配器图五 硬件系统框图3、硬件系统功能l 用于切换基站的小区信号，降低基站主设备的功耗。l 本地及远程监控功能：通过RS-232串口可进行设备开关机和设备状态及参数查询，以及监控软件的更新下载。也可通过设备内置的GSM Modem进行远程监测和控制，方便使用维护。l 内置监控备用锂电池，保障设备一旦停电，故障信息可自动上报，便于即时维护l 当设备发生故障或停电时，射频信号会自动旁路(即不节能状态)，以保证原有基站的射频传输不会中断，避免影响基站的覆盖 效果： 1、理论分析 图六 基站能耗组成从图六可以看出，每个小区的BCCH功耗在忙闲时都固定在400W左右，本成果的主要目的是降低闲时BCCH的功耗，同时由于使tch的占用相对集中，也能够降低部分tch的功耗，但下面的效果分析只针对BCCH功耗。对900、1800共站址的基站，闲时只需保留1个900小区，最少能够节约5个BCCH的功耗（每个BCCH每小时功耗在400瓦左右），按每天启用8小时计算，一天能够节约5*0.4*8=16度电，每年能够节约16*365=5840度电；对只有900的基站，每天最少能够节约2*0.4*8=6.4度电，每年最少能够节约6.4*365=2336度电，通过对调度时间进行优化，预计还能够进一步节能30%以上。系统在网络忙时，处于电子开关旁路状态，插损小于0.3db，驻波小于1.3，对网络覆盖几乎没有任何影响；系统在网络闲时，处于节能状态，需通过三功分对功率进行分录，插损小于6db，驻波小于1.3，但是由于网络闲时关闭了2/3的发射机，而且由于话务量很低，整体底噪的降低能够产生56db的增益，对网络的覆盖也几乎没有影响。2、实际应用通过在一个配置为4/4/4的纯900M基站试运行，每天启用8小时，每天能够节约67度电；通过另一个900、1800共站址的配置都为8/8/8的基站试运行，每天启用8小时，每天能够节约1620度电，试运行效果与理论分析基本一致，能够取得非常好的节能效果，并且对网络覆盖几乎没有影响。通过在忙、闲时进行锁频测试，系统覆盖距离和质量未出现下滑。本省应用推广情况： 已在长沙移动公司进行试点，试点结果发现节能效果良好。“成果上报申请书”的填写说明：1、“成果专业类别”指：业务网、无线网、核心网、传输网、IP、管理信息系统、支撑网、工程、基建、其他。2、“成果研究类别”指：超前研究、新产品开发、相关网络解决方案、现有业务优化、其他。3、“省内评审结果”指：优秀、通过。4、“对企业现有标准规范的符合度”指：列举该成果使用并符合的中国移动统一发布的企业标准的名称和编号，详细描述该成果在现有的企业标准基础上所需新增的功能要求（如业务流程的改变、设备新增的功能要求等）。5、“文章主体”：根据不同科技成果分类实施不同的主体要求，具体如下：1）超前研究类成果主体包括： 背景情况 技术特点分析 标准化情况 其他运营商应用情况（可选） 技术发展趋势 引入策略分析2）相关网络解决方案类成果主体包括： 背景情况 技术方案：概述、网络解决方案（如果涉及到网络方面的改造，信令改造，路由改造等，应有详细的描述）、设备及系统改造/建设要求、码号资源需求 效果（解决了哪些问题） 本省应用推广情况3）新产品开发类成果主体包括： 业务及功能简介：业务概述、业务主要功能介绍 技术实现方案：包括业务实现组网结构图、相关系统（平台、终端）功能和要求、业务实现流程、码号要求等 业务申请和开通：包括用户范围及业务使用范围、业务申请与注销等 业务商务模式及资费：包括商务模式、业务资费模式、业