DSP技术在基站系统中的节能研究与应用

    李妲

    

    

    

    摘要：当今移动通信业的迅猛发展，使得运营商对能耗的需求不断加大。降低基站设备能耗，提高稳定性已成为当前研究的首要热点。针对基站系统，利用动态节能技术，在系统检测到TRX下行方向上持续若干个时隙没有话务占用时，则将功放模块的bias关闭，以此来达到节省能耗的目的。测试结果表明，开启DPS功能后对网络性能没有产生任何负面的影响，QoS结果稳定，大大节省了运营支出。

    关键词：移动通信；基站；DPS；bias

    1研究背景

    我国拥有全球最大的移动通信网络，GSM无线网络规模巨大，并且随着网络的不断扩张，电费支出几乎成为不可节省的费用支出。据相关数据统计，某通信运营商的运维支出报告显示：仅2007年电费支出高达45亿元，电费支出几乎占据了该公司80%以上的运维费用。因此，为从根本上实现节能，单从运维的角度己不能满足需求。随着基站的不断激增，如何降低基站设备能耗，成为节能减排的重中之重。

    本文提出一种将DPS技术应用于基站系统中进行节能的方案，通过对测试基站的性能分析，得到了很好的节能运用效果，如将其应用于全网将会为运营商带来巨大的收益。

    2 DPS原理简介

    基站系统在空中接口实时检测TRX下行方向的时隙占用情况，如图1所示，如有持续若干个时隙无话务占用，则将功放模块的bias关闭，从而实现有效节能。整个执行过程均在BTS侧完成，系统只需极短的时间即可完成全部操作，所需時间仅取决于TRE的类型（G3，G4或者G5），与BTS的类型无关。但对于所有的TRE类型，开启或关闭bias的时间都小于1个时隙时长。且这一过程与TRX上承载的业务无关，可以用于语音、数据或信令的时隙。

    由于其快速的系统反应时间，在有突发话务的情况下也不会对网络性能产生任何负面影响，其工作原理如图1所示。

    3功耗测试基站信息

    根据前期对试验站点的测试，DPS功能仅能应用于非BCCH的TWIN载频。即BCCH载频、普通单载频及1载频小区无法使用DPS功能。鉴于如上信息，选取两测试基站做为本文性能分析的测试站点，其信息如表1—2所示。

    4功耗测试

    基站电源测量仪表连接方式如图2所示。

    针对测试基站于2016年12月11日进行DPS功能开启前功耗测试与QoS观察，12月23日凌晨激活DPS功能，12月23日进行DPS功能开启后功耗测试与OoS观察。DPS功能开启后基站功耗明显变低，对比曲线如图3—4所示。

    并针对不同站型及不同时段测量出基站功耗比对表，但由于受节假日的影响，S333基站的话务量激增，使得DPS效果下降，因此在功耗计算中分别列出了包含和不含圣诞节的数据，S222站型的话务量基本保持平稳，数据测量如表3所示。

    由以上数据可以看到，当DPS功能激活后，站点功耗明显下降，S222站型单基站平均功耗降低87 W，如果不考虑节假日因素，S222站型单基站功耗平均降低82 W；S333站型单基站平均功耗降低135 W，如果不考虑节假日因素，则$333单基站平均功耗降低147 W。

    5 QOS观察测试小区QoS情况

    在开启DPS功能后，测试基站的QoS保持稳定，没有发生明显的变化，新华书店D小区及电影公司小区QoS情况如表4所示。

    6 DPS节能效果预测

    以试验基站数据为测试标准，若将DPS功能应用于全网，预计每天节电约1 100 kWh；按电价0.8元/kWh计算，全年将节约电费31.68万元。节能率：全年节约电费金额/投资金额=0.704；投资回收期预测：1/节能率×12=17（月）。由此可见DPS技术应用于基站系统，为运营商带来了巨大的OPEX收益。