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OUTLOOK<br />
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OUTLOOK<br />
3G基站产品<br />
功耗测试方法探讨<br />
一.前言<br />
随着三张3G运营牌照的发放,3G网络建设正在如火如<br />
荼的进行中,同时2G网络的扩容优化也在根据市场需求有<br />
条不紊的进行着,随着网络的快速扩张,运营商对能耗需求<br />
不断加大。中国移动和中国联通的运维支出报告显示:仅<br />
2007年中国移动电费支出就达76亿元人民币,中国联通也<br />
高达45亿元,电费支出几乎占据了两家移动运营商80%以<br />
上的运维费用。这个数字还在随着中国移动和中国联通3G<br />
网络的快速发展而迅猛增长。根据中国移动内部提供的耗能<br />
分析图表显示,目前基站耗能占据73%,这其中基站主设<br />
备耗电占据51%,基站空调耗电占据46%,其他配套设备<br />
耗电3% 。移动基站产品作为耗能大户,如何准确地对其进<br />
行功耗测试,对于运营商和设备商寻求降低能耗的方法实现<br />
节能减排目标有着十分重要的意义。<br />
事实上,在全球节能减排的大趋势下,通过对移动运<br />
营商生产需求分析,设备制造商们很早就意识到基站耗能指<br />
标对于运营商的重要性,在一些知名设备商内部,比如爱立<br />
信,都有非常完备的专门针对基站能耗的测试方法和设备。<br />
基站的实时能耗受到多种因素的影响,基站所处的环<br />
境(温度,湿度),基站安装位置和散热方式,载频的配置<br />
和业务量,基站供电电源等,都会对基站的实时能耗造成<br />
比较大的变化。总体来说,基站耗能测试方法可以分为两<br />
大类,一类是实验室测试,在实验室搭建测试环境,模拟<br />
实际运行的配置和业务;第二类是规模组网条件下站点实<br />
地测试,完全真实的基站运行环境和业务加载。设备商在产<br />
品研发阶段,以及运营商在建网初期对入网产品能耗进行<br />
评估多用第一种方法,比如目前中国移动已经组织各大TD-<br />
SCDMA基站产品厂商在中国移动通信研究院进行了若干轮<br />
实验室功耗测试。第二类方法主要被用在成熟的商用网络<br />
中,比如中国移动GSM设备能耗以及节能测试。可以预见<br />
在3G商用网络运营成熟后,站点实地功耗测试方案将会被<br />
运营商广泛采用。<br />
二.3G移动基站功耗整体测试方案及配置<br />
对于一体化基站和分布式基站基带处理单元,常用实<br />
际的整机功率来衡量其指定工作状态下的功耗,也就是在<br />
指定工作状态下基站的输入电压乘以电流;对于分布式基<br />
站射频单元,实际应用中用整机效率来衡量其在指定工作<br />
状态下的功耗,即机顶总功率在整机功耗中所占百分比。<br />
无论是哪种类型的基站,能耗测试本质上是测量设备在指<br />
定工作状态下其输入的供电电压和电流值。<br />
三.测试方法优化分析<br />
3.1 根据前期运营商组织的几轮功耗测试结果来看,爱立<br />
信的基站耗能呈现出了良好的梯度,即基站设备功耗均会<br />
随着无线设备所带负载值的增加而呈现出线性上升,功耗<br />
的梯度分布特性为运营商后期选用软件节能方案提供了良<br />
好的技术参考。此外在基站高负荷运行时,射频单元功放<br />
的非线性缺陷会被放大,因此在测试基站满负荷运行功耗<br />
时,同时监测ACLR等射频指标可以有效的考查射频单元的<br />
性能。<br />
3.2 对基站各模块耗能分布进行分析发现,相当大一部分<br />
电能消耗在了基站内部散热系统(风扇、空调)上,因此<br />
为了获取准确的测试结果,被测基站所处的环境温度和湿<br />
度,必须能够代表绝大多数基站的运行环境,而且基站安<br />
装方式应与实际安装情况一致。这样被测基站的散热系统<br />
工作方式才具有典型的代表意义。实际上,基站的功耗测<br />
试与环境测试相结合的起来也是一种值得尝试的方案。<br />
3.3 为了使被测基站的能耗指标对运营商网络运维和设备商<br />
产品设计具有指导意义,基站应该具备丰富软硬件控制接<br />
口从而获得各个软硬件模块的实际能耗值。这就要求在系<br />
统设计阶段就要充分考虑产品各个模块能耗指标及测试可<br />
行性。爱立信基站产品研发部门一向都很重视其产品的能<br />
耗指标,在系统设计阶段就已经明确规定了各个模块的能<br />
耗参数和相应的测试接口。<br />
四.结束语<br />
综上所述,设备商在产品设计开发阶段,应规范设<br />
备内部各模块的能耗指标并以此作为设计方案和元器件选<br />
型的重要依据。由于运行环境对于基站内部散热系统耗能<br />
影响较大,因此在功耗测试阶段,各厂商被测基站所处的<br />
运行环境应该得到规范并做到一致性;在满负荷功耗测试<br />
期间同时监测部分射频性能指标,能够有效的考查射频单<br />
元器件的线性特性。功耗测试不仅要考查基站设备整体耗<br />
能指标,更应重视基站在不同业务配置下面能耗指标的梯<br />
度表现,这将成为后期运营商选取软件节能方案的重要参<br />
考。<br />
随着新一代移动通信网络建设和运营,3G移动基站<br />
产品能耗测试必将是一项长期的、有着重要实际意义的工<br />
作,它将贯穿于网络设备选型、日常维护、技术改造等各<br />
环节。我们应综合产品自身性能特点,工作环境、现网业<br />
务运营特性等因素,制定科学有效的测试方案。<br />
参考文献:<br />
《基站领跑通信节能》中国通信运维网<br />
《基站节能降耗核心问题聚焦》通信世界周刊<br />
《3G典型无线设备耗电实测研究》通信技术与标准<br />
2.1 功耗测试原理图<br />
在实验室进行测试时,RNC及CN可以由Simulator代替。辅<br />
助设备主要包括业务加载工具(拨打工具,信号源等)以<br />
及射频通道开关,频谱仪等。<br />
2.2 测试工具:<br />
万用表(测量电压),嵌流表(测量基站电流),<br />
Agilent34970(长时间记录电流值),功率计,信号源与频<br />
谱仪(实验室测试用)。<br />
2.3 测试环境:<br />
保证与实际基站运行环境的一致性,候测基站环境指<br />
标为:温度范围(22℃~26℃),湿度(50%~70%)。<br />
2.4 测试配置:<br />
测试时应根据基站每块基带板能够支持的载波数及整<br />
个基站能够支持的最大载波数,对基站进行不同的小区和<br />
载频配置,例如,每块基带板最多支持6载波,一个基站最<br />
多可支持三块基带板也就是18载波,那么基站载频一般配<br />
置为1x6,2x6和3x6,并在各种不同的载扇配置下面,对业<br />
务信道进行0%(空载),50%,80%,100%(满载)加<br />
载,记录每种配置下基站的电压电流值。对现网设备的功<br />
耗测试,也可以根据运营商实际的网络运营情况指定典型<br />
的载扇配置和业务量加载。<br />
供电电源<br />
电流及电压<br />
测量设备<br />
基站设备 RNC及CN<br />
辅助设备<br />
工作站<br />
本文对移动通信基站产品功耗测试的常用方法进行了详细的<br />
阐述和归纳。移动通信基站耗电量占运营商总耗电量的60~70%左<br />
右,因此科学的功耗测试方法对于获取准确的基站耗能指标,进而<br />
寻求降低通信基站的耗电量,为运营商实现节能减排目标有着十分<br />
重要的意义。<br />
关键词:功耗测试;通信基站;测试方法