摘要：針對(duì)通信基站的建設(shè)模式，提出了一種基于通信基站一體化的創(chuàng)新性解決方案，通過(guò)結(jié)構(gòu)化、模塊化、、智能化設(shè)計(jì)，能夠達(dá)到全面降低能耗、減小基站TCO，達(dá)到快速建站，資源共享，分期部署等目的。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試及實(shí)際上站的測(cè)試結(jié)果分析，與常規(guī)基站建設(shè)方式的建設(shè)方式、節(jié)能效果、可靠性相比，本方案實(shí)現(xiàn)了5小時(shí)快速交付，無(wú)人值守，全年能耗降低20%以上。

關(guān)鍵詞：通信機(jī)房 創(chuàng)新 節(jié)能 供電 制冷

1 引言

隨著通信網(wǎng)絡(luò)的日新月異的持續(xù)演進(jìn)和用戶數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，通信設(shè)備的功耗越來(lái)越大，基站數(shù)量也越來(lái)越多，大大增加了通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)的總成本支出，但利潤(rùn)率卻隨之降低。而通信機(jī)房作為通信網(wǎng)絡(luò)中最主要的組成部分，其節(jié)能減排的效果直接影響通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)各項(xiàng)關(guān)鍵經(jīng)營(yíng)考核指標(biāo)的完成。
按照全國(guó)各地不同地區(qū)的氣候分布情況做平均統(tǒng)計(jì)，供配電設(shè)備功耗占15%以下，基站機(jī)房每年通信網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備功耗占45%左右，機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)能耗超過(guò)40%。在通信網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備不變的情況下，如何對(duì)通信基站合理設(shè)計(jì)布局降低空調(diào)和供配電的功耗，配合通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)最大限度的降低不必要的電費(fèi)支出，是值得深入研究和分析的課題。

2.傳統(tǒng)基站建設(shè)模式存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)基站中包含：交流配電箱、開(kāi)關(guān)電源柜、通信主設(shè)備柜、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控、舒適型空調(diào)柜機(jī)、鉛酸蓄電池組、走線架等幾個(gè)組成部分，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)建設(shè)模式下的基站內(nèi)部組成

通?；緳C(jī)房?jī)?nèi)空間的熱負(fù)荷較大，而且沒(méi)有優(yōu)化氣流組織，空調(diào)不能對(duì)發(fā)熱設(shè)備精細(xì)化分區(qū)制冷，同時(shí)相當(dāng)比例的基站機(jī)房采用彩鋼板等保溫隔熱性能較差的建筑材料，在夏季炎熱地區(qū)會(huì)吸收太陽(yáng)輻射，導(dǎo)致內(nèi)部的封閉環(huán)境中溫升較高，從而空調(diào)會(huì)進(jìn)一步加大制冷量，從而增加額外的電費(fèi)支出。而且民用的舒適型空調(diào)相與機(jī)房專(zhuān)用的精密空調(diào)對(duì)比，顯熱比低，壽命短，故障率高，給維護(hù)帶來(lái)了很大負(fù)擔(dān)。

另外各組成部分布局比較松散，設(shè)備機(jī)柜與組合式開(kāi)關(guān)電源機(jī)柜外觀和風(fēng)格不能統(tǒng)一，顯得不很美觀，不同設(shè)備安裝和調(diào)試進(jìn)度難以統(tǒng)一控制。功率和信號(hào)線纜的走線需要因地制宜的根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況按照操作規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)，增加了項(xiàng)目施工的周期間和人工成本。

3.創(chuàng)新基站建設(shè)模式的設(shè)計(jì)理念

本文提到的創(chuàng)新解決方案的設(shè)計(jì)基于一體化和模塊化的思路，可以解決上述問(wèn)題。

一體化是指將機(jī)房?jī)?nèi)部通信設(shè)備的收納空間、走線，供配電、制冷和監(jiān)控管理五大功能集成到一起，優(yōu)化配置設(shè)備資源，多個(gè)功能組件高度整合的同時(shí)也嚴(yán)謹(jǐn)劃分出不同物理功能區(qū)域，高防護(hù)等級(jí)規(guī)避了灰霾對(duì)通信設(shè)備侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)。在空間利用上，該方案創(chuàng)新性地把傳統(tǒng)基站基于二維空間布局拓展到基于三維空間布局，機(jī)房空間占用率提高了30%左右。如圖2所示。

圖2 創(chuàng)新解決方案下的基站內(nèi)部組成

模塊化是指將不同單元安裝功能分成各個(gè)模塊，各功能單元采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)模塊之間靈活無(wú)縫的組合，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的快速建站和分期部署要求，滿足多用戶在線擴(kuò)容要求，可以隨著業(yè)務(wù)量的增加，靈活添加空調(diào)綜合柜或/和恒溫電池柜，實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡，不需要前期一次性投入遠(yuǎn)期規(guī)劃的最終工程量，現(xiàn)場(chǎng)組裝拼接也簡(jiǎn)單易行，在5小時(shí)之內(nèi)快速部署完成。如圖3所示。

圖3 創(chuàng)新解決方案

4.創(chuàng)新基站建設(shè)模式的解決方案

解決方案為一體化整體解決方案，包含電源與配電，空調(diào)制冷單元，監(jiān)控管理，用戶空間多個(gè)子系統(tǒng)。電源系統(tǒng)可采用高效整流模塊，也可以采用高效與普效整流模塊混插的方式，同時(shí)設(shè)置輪流休眠功能，保證在不同負(fù)載率的條件下，最大限度降低供電損耗。系統(tǒng)的電池倉(cāng)為恒溫控制。大大延長(zhǎng)了電池這一重要資產(chǎn)的使用壽命。空調(diào)系統(tǒng)采用高能效比空調(diào)，整個(gè)系統(tǒng)采用優(yōu)化氣流設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)內(nèi)部氣流組織得到了最大限度的優(yōu)化，達(dá)到分區(qū)域控制精確制冷的效果，整個(gè)系統(tǒng)溫度場(chǎng)平均分布，即使在極端情況下也不會(huì)出現(xiàn)局部過(guò)熱點(diǎn)

應(yīng)對(duì)不同季節(jié)及氣候條件和地理分區(qū)，系統(tǒng)可工作于多種模式

按照試驗(yàn)站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)，在含加熱和不含加熱兩種方式下，全年平均節(jié)電率34% ，如表1所示。

表1 不同運(yùn)行工況下節(jié)電量和節(jié)點(diǎn)率統(tǒng)計(jì)

可見(jiàn)冬季及嚴(yán)寒地區(qū)保溫加熱模式，夏季及炎熱地區(qū)的空調(diào)制冷模式節(jié)能效果都比傳統(tǒng)方案節(jié)省很多能耗，如圖6中加粗框體所示。

圖6 不同溫控模式下全年節(jié)能分析統(tǒng)計(jì)

5.結(jié)束語(yǔ)

目前該方案已經(jīng)在全國(guó)不同氣候區(qū)域的多個(gè)省市的鐵塔公司及運(yùn)營(yíng)商基站中應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)如下圖所示。

綜上，該解決方案采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，將傳統(tǒng)基站中各功能單元進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、模塊化設(shè)計(jì)，并集成一體化智能監(jiān)控，為通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供具有以下諸多實(shí)際應(yīng)用價(jià)值：

（1）快速建站，低TCO運(yùn)營(yíng)

將傳統(tǒng)基站供配電、溫控、備電、空間收納、監(jiān)控等各功能單元模塊化，使得建設(shè)工程進(jìn)度加快，質(zhì)量提高。與常規(guī)建站方式相比，采用高效電源系統(tǒng)、高效熱管理系統(tǒng)、智能化管理系統(tǒng)和封閉冷/熱通道設(shè)計(jì)等，整體TCO降低20%以上，對(duì)改善通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)的利潤(rùn)有著積極意義。

（2）節(jié)能環(huán)保，占地面積小

采用高效電源、高能效制冷技術(shù)和封閉冷/熱通道設(shè)計(jì)等，可降低基站PUE值。平面分散的建站模式向立體共享建站轉(zhuǎn)變，大大降低基站占地面積，并減小站址選取難度。

（3）平滑擴(kuò)容，分期投資，多用戶分區(qū)管理

根據(jù)項(xiàng)目投資及初期需求進(jìn)行選擇性建設(shè)，后期平滑擴(kuò)容，延緩資金壓力。采用分區(qū)管理，維護(hù)界面更加清晰。

（4）智能化集中管理

全業(yè)務(wù)網(wǎng)管平臺(tái)支持智能化集中管理，能實(shí)現(xiàn)全方位環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控，支持各運(yùn)營(yíng)商的能耗統(tǒng)計(jì)和分析，具有設(shè)備、環(huán)境、空間、電池等可視化資源管理功能。

（5）個(gè)性化服務(wù)

采用標(biāo)準(zhǔn)建站模式，同時(shí)能為各通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供專(zhuān)業(yè)的供電、備電、空間、熱管理、維護(hù)等個(gè)性化解決方案。