摘要： 針對通信基站的建設模式，提出了一種基于通信基站一體化的創新性解決方案，通過結構化、模塊化、、智能化設計，能夠達到全面降低能耗、減小基站TCO，達到快速建站，資源共享，分期部署等目的。結合現場安裝調試及實際上站的測試結果分析，與常規基站建設方式的建設方式、節能效果、可靠性相比，本方案實現了5小時快速交付，無人值守，全年能耗降低20%以上。
1 引言
隨著通信網絡的日新月異的持續演進和用戶數量的不斷增長，通信設備的功耗越來越大，基站數量也越來越多，大大增加了通信運營企業的總成本支出，但利潤率卻隨之降低。而通信機房作為通信網絡中最主要的組成部分，其節能減排的效果直接影響通信運營企業各項關鍵經營考核指標的完成。
按照全國各地不同地區的氣候分布情況做平均統計，供配電設備功耗占15%以下，基站機房每年通信網絡主設備功耗占45%左右，機房內空調能耗超過40%。在通信網絡主設備不變的情況下，如何對通信基站合理設計布局降低空調和供配電的功耗，配合通信運營企業最大限度的降低不必要的電費支出，是值得深入研究和分析的課題。
2.傳統基站建設模式存在的問題
傳統基站中包含：交流配電箱、開關電源柜、通信主設備柜、動力環境監控、舒適型空調柜機、鉛酸蓄電池組、走線架等幾個組成部分，如圖1所示。
圖1 傳統建設模式下的基站內部組成
通常基站機房內空間的熱負荷較大，而且沒有優化氣流組織，空調不能對發熱設備精細化分區制冷，同時相當比例的基站機房采用彩鋼板等保溫隔熱性能較差的建筑材料，在夏季炎熱地區會吸收太陽輻射，導致內部的封閉環境中溫升較高，從而空調會進一步加大制冷量，從而增加額外的電費支出。而且民用的舒適型空調相與機房專用的精密空調對比，顯熱比低，壽命短，故障率高，給維護帶來了很大負擔。
另外各組成部分布局比較松散，設備機柜與組合式開關電源機柜外觀和風格不能統一，顯得不很美觀，不同設備安裝和調試進度難以統一控制。功率和信號線纜的走線需要因地制宜的根據現場實際情況按照操作規范來設計，增加了項目施工的周期間和人工成本。
3.創新基站建設模式的設計理念
本文提到的創新解決方案的設計基于一體化和模塊化的思路，可以解決上述問題。
一體化是指將機房內部通信設備的收納空間、走線，供配電、制冷和監控管理五大功能集成到一起，優化配置設備資源，多個功能組件高度整合的同時也嚴謹劃分出不同物理功能區域，高防護等級規避了灰霾對通信設備侵蝕的風險。在空間利用上，該方案創新性地把傳統基站基于二維空間布局拓展到基于三維空間布局，機房空間占用率提高了30%左右。如圖2所示。
圖2 創新解決方案下的基站內部組成
模塊化是指將不同單元安裝功能分成各個模塊，各功能單元采用結構化設計以實現模塊之間靈活無縫的組合，以滿足不同應用場景的快速建站和分期部署要求，滿足多用戶在線擴容要求，可以隨著業務量的增加，靈活添加空調綜合柜或/和恒溫電池柜，實現平滑過渡，不需要前期一次性投入遠期規劃的最終工程量，現場組裝拼接也簡單易行，在5小時之內快速部署完成。如圖3所示。
圖3 創新解決方案
4.創新基站建設模式的解決方案
解決方案為一體化整體解決方案，包含電源與配電，空調制冷單元，監控管理，用戶空間多個子系統。電源系統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，同時設置輪流休眠功能，保證在不同負載率的條件下，最大限度降低供電損耗。系統的電池倉為恒溫控制。大大延長了電池這一重要資產的使用壽命。空調系統采用高能效比空調，整個系統采用優化氣流設計，使系統內部氣流組織得到了最大限度的優化，達到分區域控制精確制冷的效果，整個系統溫度場平均分布，即使在極端情況下也不會出現局部過熱點
應對不同季節及氣候條件和地理分區，系統可工作于多種模式
按照試驗站現場測試統計，在含加熱和不含加熱兩種方式下，全年平均節電率34% ，如表1所示。
表1 不同運行工況下節電量和節點率統計
可見冬季及嚴寒地區保溫加熱模式，夏季及炎熱地區的空調制冷模式節能效果都比傳統方案節省很多能耗，如圖6中加粗框體所示。
圖6 不同溫控模式下全年節能分析統計
5.結束語
目前該方案已經在全國不同氣候區域的多個省市的鐵塔公司及運營商基站中應用，現場如下圖所示。
綜上，該解決方案采用創新設計理念，將傳統基站中各功能單元進行標準化、結構化、模塊化設計，并集成一體化智能監控，為通信運營企業提供具有以下諸多實際應用價值：
(1)快速建站，低TCO運營
將傳統基站供配電、溫控、備電、空間收納、監控等各功能單元模塊化，使得建設工程進度加快，質量提高。與常規建站方式相比，采用高效電源系統、高效熱管理系統、智能化管理系統和封閉冷/熱通道設計等，整體TCO降低20%以上，對改善通信運營企業的利潤有著積極意義。
(2)節能環保，占地面積小
采用高效電源、高能效制冷技術和封閉冷/熱通道設計等，可降低基站PUE值。平面分散的建站模式向立體共享建站轉變，大大降低基站占地面積，并減小站址選取難度。
(3)平滑擴容，分期投資，多用戶分區管理
根據項目投資及初期需求進行選擇性建設，后期平滑擴容，延緩資金壓力。采用分區管理，維護界面更加清晰。
(4)智能化集中管理
全業務網管平臺支持智能化集中管理，能實現全方位環境和設備監控，支持各運營商的能耗統計和分析，具有設備、環境、空間、電池等可視化資源管理功能。
(5)個性化服務
采用標準建站模式，同時能為各通信運營企業提供專業的供電、備電、空間、熱管理、維護等個性化解決方案。
京公網安備 11010502049343號