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1引言

隨著通信行業的飛速發展，通信覆蓋了人們生活的方方面面，與此同時，通信產業的能量消耗與環境保護問題也日益明顯。根據美國著名咨詢機構Gartner的調查，通信業耗能占據全球耗能2%，對比其他行業，通信業能耗相對較高。特別是在能源日益短缺的今天，如何節約能源、降低能耗成為通信業研究的一個熱點問題。綠色通信是節能減排、綠色環保理念在通信行業的體現。綠色通信具體體現在包括設備制造企業研發低能耗、低輻射的綠色產品與解決方案。運營企業建設綠色通信網絡，降低網絡建設及維護成本等。

隨著我國經濟的增長，能源消耗速度加快，能源過度消耗將嚴重制約我國經濟的持續增長。因此，節能將是我國國民經濟發展中至關重要且迫在眉睫的問題，也是減少能源消耗，提高能量效率的重要方面。黨的十七大報告指出：“要加強能源資源節約，增強可持續發展能力”，“建設科學合理的能源資源利用體系，提高能源資源利用效率”。國家“十一五”規劃要求2010年相對2005年單位GDP能耗降低20%。國務院2007年6月了《節能減排綜合性工作方案》，明確指出了未來3年我國節能減排的具體目標。據統計，我國通信產業耗電總量在各行業中排名第14；各種能耗費用超過100億元人民幣。工業和信息化部關于印發《2009年工業和通信業節能與綜合利用工作要點》的通知。通知中要求各單位按照國務院《2009年節能減排工作安排》要求，結合工業、通信業節能減排工作實際，推動節能減排各項工作深入開展。

綠色通信、節能減排不僅在我國，在全球也是備受關注的重點之一。通信高效節能目前成為各個標準化組織的關鍵議題之一，ETSI，3GGP，IEEE等標準組織都已經針對通信網絡節能問題開展標準化工作。在各大標準化組織和各國政府的促進下，通信行業各大運營商將節能減排作為降低運營成本的重要手段，設備制造商也針對能量高效技術展開研發。

隨著通信產業的高速發展，通信網絡特別是移動蜂窩網絡的高能耗問題也日趨嚴峻。目前，蜂窩網絡的發展局勢是要為無線接入提供高速數據接入，這對蜂窩網絡的覆蓋范圍與基站密度提出了更高的要求，從而也提高了蜂窩網絡運營成本與能量消耗。因此，綠色無線通信技術更值得關注。

2綠色通信相關標準化

針對通信網絡的能量消耗問題，相關標準組織都已經開始著手相關標準化工作。目前的工作重點集中在能量效率的定義、通信網絡能耗測定方法等方面。2008年10月中旬，由氣候組織（TCG）代表全球電子可持續性倡議（GESI）完成的《Smart2020：實現信息時代的低碳經濟》報告指出，ICT行業本身的減排空間巨大，同時，通過信息通信技術的運用，還有助于減少其他行業的碳排放，并為這些行業創造經濟效益。報告強調，通過采用ICT智能解決方案，可以最大限度地提高能效，減少的二氧化碳排放量相當于ICT行業排放量的5倍。該報告同時指出，智能建筑、智能交通、智能電機、智能電網以及一些非物質化裝置等領域可通過ICT應用實現減排。在全球變暖的大環境之下，節能減排同樣成為電信行業的重要工作內容。ITU也將環境和氣候變化問題視為當前通信發展過程中非常關鍵的一點。2007年ITU-T的“ICTsandClimatChange”技術報告系列，分析了當前ICT行業的碳排放量和對環境氣候的影響，明確指出將環境和氣候變化納入今后的研究點中，并提出了多種可以用于減排的技術和場景。2008年7月，ITU-T成立ICT與環境變化焦點組（ITU-TSG5），制定節能減排的相關技術標準，計劃4年內在ICT領域達到節能15%的目標，在下一代網絡NGN的推動過程中減少40%的能耗。同時，ITU還關注將ICT行業相關技術應用在其他行業中，如通過源端協作、智能傳輸技術、基于RFID技術的傳感器網絡的應用等以輔助其他行業減少碳排放量。2009年7月召開的環境和氣候變化大會上，分別就ICT行業對環境和氣候變化的影響，氣候監測，如何減少ICT行業對環境和氣候的影響的2種方案，ICT行業對其他行業減排的輔助方式等方面進行了細致的探討，多個國家在ICT行業節能減排方面達成了共識，并提出了實現方案。

自2005年起，歐洲電信標準化協會（ETSI）的環境工程技術委員會（TCEE）了一系列標準，規范信息與通信技術領域的能源消耗。其中，2008年5月啟動的無線接入網設備能量高效部分將針對無線接入網能效準則、測定方法等進行定義，第一階段主要針對GSM/EDGE，WCDMA/HSPA和WiMAX系統。

2009年6月的TR102532v1.1.1中提出了各種潛在能源（如風能、光能、水能）在通信網絡中的使用，并針對這些功能方式分別分析了其使用場景、使用方法和可行性。2009年8月的TS102706v1.1.1針對無線接入網絡設備制定了一系列的能量有效性測量評估方法，包括：評估原則和步驟；無線基站設備、無線基站站點、無線網絡能量的有效性建模；能耗測量方法、條件和步驟。在評估方法中，充分考慮了不同時段網絡負載、覆蓋面積和容量對能耗的影響。另外，ETSI關于通信網絡節能的研究大部分集中在寬帶有線網絡中節能方法的研究上。

作為無線移動通信網絡最有影響力的標準制定組織，3GPP組織將節能作為實現可持續發展的重要工作之一。2009年3月，3GPPTSGSAWG5的第63次會議上，明確指出節能管理（ESM）將在LTE及以后的無線接入網標準中作為新的研究點納入標準，并且SAWG5將和RANWGs一起制定一系列eNB節能控制機制，以控制整個網絡的能耗。

IEEE也已經開始了高效節能的以太網標準化工作，成立了IEEE802.3az能量有效性工作組推動，該標準使用新的物理層芯片技術，并根據節能需要針對高層協議進行改進。預計2010年高能效以太網相應標準將會出臺，采用符合該標準的網絡設備將會為用戶節省70%～90%的耗電量。

2008年4月世界無線通信解決方案聯盟網絡接口、能源和保護委員會（ATISNIPP）正式成立電信節能組TEE（TelecommunicationEnergyEfficiency），致力于通信設備能量有效性相關的標準和技術報告的制定，主要包括定義能量有效性的度量方式、測量技術、新的技術、通信網絡運營解決方案等。截至2009年末，NIPPTEE已了一系列關于測量電信設備能量有效性的方法技術文檔。

中國通信標準化協會CCSA于2009年10月成立了“通信產品環保標準特設任務組”（ST2），該特設任務組主要定位在通信領域節能與綜合利用的標準體系和框架的研究，基礎性、通用性標準的研制。目前的工作重點為移動終端設備節能功耗參數與測量方法。

3當前蜂窩網絡節能技術

就目前的蜂窩網絡節能技術來看，它涉及無線設備的節能技術、無線網絡節能技術、可替代能源（風能、光能等）的利用，以及減少資源占用（土地、機房、設備等），這里主要探討無線網絡節能技術。

總所周知，GSM網絡是現有較為成熟的全球移動覆蓋網絡，如何共享和充分利用現有GSM網絡資源，完成優質、快速、低成本的UMTS網絡（及LTE網絡）建設，是運營商極為關切的問題，其中機房資源越來越成為網絡建設的瓶頸，如何共享這部分資源，中興通訊BBU+RRU方案可以很好地解決這個問題（見圖1）。

BBU+RRU分布式基站采用開放式架構設計，基站由BBU和RRU組成。BBU實現控制管理，基帶處理，Iub接口等功能，RRU則集成功放、收發信息、雙工器等射頻相關功能。這種新型的組網方案，因其較低的工程要求和靈活的安裝方式以及良好的覆蓋性能，可以實現價值區域網絡的快速部署，滿足多場景覆蓋需求。

集中控制和多點分體覆蓋，分離后的BBU，RRU在體積和重量上都大大減小，BBU無需專用機房，可放置于傳輸架內部，或利用設備多余空間，或直接墻掛安裝。有效解決機房緊張、承重不足等建網問題，對機房空間和承重要求大大降低，幾乎可以實現零機房面積占用安裝。RRU整機功耗低，配套電源和蓄電池成本大大降低，可直接懸掛室外抱桿、壁掛安裝與宏基站相比，采用分布式基站可以節約55%的施工時間。也可以有效降低對人力和運輸工具的需求，提高建網速度。

以下是幾個BBU+RRU分布式基站具體解決方案場景。

(1)在場景1中（見圖2），BBU+RRU室內解決方案能夠實現更為經濟靈活的室內覆蓋，采用小功率RRU+室內分布系統，替代干放，消除噪聲，提升覆蓋質量，同時多數情況下UMTS網絡和GSM可以共用室內分布系統。

(2)場景2（見圖3）基于BBU+RRU的覆蓋方案能夠適應區域性話務遷移場景，滿足城市功能區多樣化環境，充分利用基帶資源，實現網絡負荷均衡和動態調整，逐步提升網絡的覆蓋范圍和信號質量，提升用戶體驗。

(3)第3個應用場景是可以充分利用城市的光纖網絡資源，實現多場景覆蓋以及高速移動切換。

4未來蜂窩網絡節能技術

目前，關于綠色通信節能減排方面問題的研究引起了國內外的廣泛關注，特別是在無線傳感器網絡和Adhoc網絡中，已經有了廣泛的研究；但是在蜂窩移動通信網絡中，節能的研究大多局限在基站硬件設備的改進、管理和控制上，并沒有從技術層面上改進網絡中能耗大的問題。下面從不同網絡角度分別介紹。

在蜂窩網中，因為基站的能耗占通信網整個能耗的80%，所以基站能耗的研究比較多，重點關注基站機房的能耗，特別是基站設備的能耗和機房空調的能耗。基站主設備節能成為最大的突破口，也是運營商關注的重點。主要集中提升基站功放能效，采用節能軟件降低基站運行能耗，各類綠色潔凈能源的采用（如風能、太陽能、生物能源等）、改進基站站點設計等。

如基站軟件能耗控制算法，可根據話務量情況，通過軟件控制，降低設備能耗，包括關閉空閑基帶板卡、基帶板卡DSP節點模式、關閉空閑時隙的功放、關閉部分射頻通道、全動態全矩陣基帶池技術等。新能源的應用對于基站的穩定性提出了更高的要求，風能和太陽能等不穩定電力源，要求基站設備能夠有更強壯的生命力。在整體網絡規劃上，專家提出了“需求—設計—研發—制造—供應鏈—部署—回收—需求”等閉環周期節能系統；一個好的網絡規劃，在不影響用戶通話質量和減少覆蓋的基礎上，可以最大限度地減少基站數量。這對于運營商來說，不但可以減少初期成本投入，同時也可以減少后期維護成本。

3GPP關于節能的研究將包括3方面的工作：

(1)在保證覆蓋率、容量和服務質量的前提下盡可能減少優化基站的個數。

(2)優化基站的能量效率并最小化設備能耗。

(3)為移動網絡尋找新的能源（如風能、太陽能）。

目前，所有工作已圍繞第一個方面展開。ESM功能是在自組織網絡（SON）的基礎上實現的，目的在于通過相關機制優化E_UTRAN設備的能耗。OAM通過直接（將優化功能加入管理系統中）和間接（向優化功能提供相關的網絡性能信息）的方式主導控制優化過程。2009年12月的TR32.826最新版本v1.0.0中，提出在非業務流量高峰時段，可通過基站開關和載頻開關的方案來降低能耗。圍繞這個方案分析了3種節能管理的控制架構，考慮了該方案在eNB重疊或載頻受限的幾種場景中的使用方式。IRPManager需實時檢測網絡和用戶服務質量受到ES功能的影響并設置ES功能相關參數、監測ES功能的使用情況。標準中還通過仿真分析了在不同基站開關數目和載波開關數目情況下，能夠支持的用戶呼叫數和網絡能耗情況。并在假設4個可用載波頻段的情況，定義了網絡能耗模型。

蜂窩網中能量有效性在學術方面的研究，提高能量利用率或節能的方式主要集中在控制基站的性能方面，提出最小化基站能量消耗，提高基站能量利用率（功放、系統中基站的開關情況、射頻處理器和基站的分離），根據網絡中通信流量按照時間的分布情況，控制系統中處于激活狀態的基站的數量，以節約資源；提出最小化系統中基站的個數，BS控制的小區大小和系統容量（智能天線、資源分配），根據用戶信道狀況，分級調整用戶使用MIMO的情況（使用天線數），目的是最小化功率；通過提高載波功率利用率減少功率；通過關閉某些基站減少功率，在網絡流量較低的時候關閉某些基站，將平衡流量的流量控制轉化為集中流量的流量控制。

5結束語

本文總結了相關標準組織對綠色通信、網絡節能的標準化工作，同時從現有蜂窩網絡中的節能技術、下一代蜂窩網絡中的節能技術兩個方面進行了討論，為未來技術發展與標準化工作提供了參考。