摘要：提高通信網(wǎng)絡(luò)能源效率(EE)是提升運(yùn)營(yíng)商盈利的重要手段，將能效指標(biāo)進(jìn)一步分解為通信設(shè)備能效(TEE)和基礎(chǔ)設(shè)施能效(IEE)更能適應(yīng)電信運(yùn)營(yíng)商及鐵塔運(yùn)營(yíng)商建維管理組織模式，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排工作的量化管理。低能效TOP N管理是基于能效定義的基本管理方法，在幫助提升運(yùn)營(yíng)商盈利的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排。
一、 提高通信網(wǎng)絡(luò)能源效率(EE)是提升運(yùn)營(yíng)商盈利的重要手段
能耗收入比(ECR，Energy Cost per Revenue)是企業(yè)能耗成本占業(yè)務(wù)收入的比例，可以很直觀地比較不同運(yùn)營(yíng)商單位能源成本產(chǎn)生的收入水平。歐洲運(yùn)營(yíng)商平均能耗收入比在1%左右，中國(guó)運(yùn)營(yíng)商平均超過(guò)3%。每降低能耗收入比一個(gè)百分點(diǎn)，利潤(rùn)率就能相應(yīng)地提升一個(gè)百分點(diǎn)。在運(yùn)營(yíng)商普遍利潤(rùn)下滑甚至出現(xiàn)虧損的互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，降低能耗收入比是運(yùn)營(yíng)商提升盈利的措施之一。由于能耗成本直接與能耗及能源單價(jià)直接相關(guān)，于是有：
(1)
式1中，PUnit是能源單價(jià)，ETotal是總能耗，Revenue是總收入。總收入也等于總流量(Traffic)和單位流量資費(fèi)(Rate)的乘積。
在數(shù)據(jù)流量與資費(fèi)一定的條件下，降低總能耗就能降低能耗收入比。通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量與能耗的比值就是通信網(wǎng)絡(luò)能源效率(簡(jiǎn)稱EE，Energy Efficiency)。在ITU標(biāo)準(zhǔn)L.1330中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能源效率EE是無(wú)線業(yè)務(wù)量與全網(wǎng)總能耗的比值，見(jiàn)式(2)，業(yè)務(wù)量可用流量表示，也可以用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積表示。當(dāng)采用單位能耗的流量表示網(wǎng)絡(luò)能效時(shí)，其量綱為b/J，即比特每焦耳。
EE = Traffic / ETotal (2)
將式(2)代入式(1)，得
(3)
由式(3)可知，在能源價(jià)格和資費(fèi)固定的條件下，為了降低能耗收入比ECR，提升通信網(wǎng)絡(luò)能源效率是唯一途徑。
二、 能效管理需要進(jìn)一步細(xì)化通信網(wǎng)絡(luò)能效指標(biāo)(EE=TEE×IEE)
通信網(wǎng)絡(luò)能源效率指標(biāo)中的能耗是總能耗，總能耗既包括通信設(shè)備能耗，也包括基礎(chǔ)設(shè)施能耗。當(dāng)業(yè)務(wù)流量大時(shí)，即使通信設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施都不節(jié)能，網(wǎng)絡(luò)能效都會(huì)很好;相反地，即使基礎(chǔ)設(shè)施采用了充分的節(jié)能措施，通信設(shè)備高能耗或低業(yè)務(wù)流量，都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)能效很低。
由于多數(shù)運(yùn)營(yíng)商從事通信設(shè)備建維和從事基礎(chǔ)設(shè)施建維的團(tuán)隊(duì)并不相同，尤其是在塔商模式快速發(fā)展的今天，兩者由不同公司負(fù)責(zé)建設(shè)和維護(hù)管理，僅有的一個(gè)能效指標(biāo)不能滿足各自部分對(duì)規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)維管理進(jìn)行優(yōu)化的需要，有必要將通信網(wǎng)絡(luò)能源效率進(jìn)一步細(xì)分成兩個(gè)子指標(biāo)，即通信設(shè)備能源效率和基礎(chǔ)設(shè)施能源效率，參見(jiàn)式(4)。
(4)
其中：
(5)
(6)
Etelecom equipment指通信設(shè)備能耗，TEE是通信設(shè)備能源效率(Telecom Equipment Efficiency)，IEE是基礎(chǔ)設(shè)施能源效率(Infrastructure Energy Efficiency)�？疾旄髂茉葱手笜�(biāo)時(shí)，如果考察范圍為全網(wǎng)，可加前綴N;如果考察一個(gè)站點(diǎn)，可加前綴S。即：
SEE = STEE × SIEE (7)
NEE = NTEE × NIEE (8)
其中SEE是站點(diǎn)能源效率，STEE是站點(diǎn)通信設(shè)備能源效率，SIEE是站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施能源效率;NEE是全網(wǎng)能源效率，NTEE是全網(wǎng)通信設(shè)備能源效率，NIEE是全網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施能源效率。
當(dāng)能效指標(biāo)分解后，就能通過(guò)指標(biāo)掌握和對(duì)比不同子網(wǎng)、不同站點(diǎn)各自部分能源效率，幫助分析和解決能源效率問(wèn)題。
三、 通信設(shè)備能效(TEE)是網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)的重要參考依據(jù)
在MBB(Mobile Broadband，無(wú)線寬帶)時(shí)代，隨著移動(dòng)智能終端的普及，消費(fèi)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)“無(wú)處不在”的渴求，數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)增長(zhǎng)，隨之而來(lái)的是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)快速擴(kuò)容、站點(diǎn)密度幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，設(shè)備能耗成本年增長(zhǎng)高達(dá)20%以上，抵消了部分業(yè)務(wù)增長(zhǎng)帶來(lái)的收益。
從架構(gòu)上看，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一般分為核心層、匯聚層、接入層。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)流量爆發(fā)式增長(zhǎng)，核心層、匯聚層設(shè)備隨著接入層設(shè)備數(shù)量的增加而增加，使得網(wǎng)絡(luò)變得更復(fù)雜，能耗也越來(lái)越大。在這種情況下，需要首先采用扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，取消匯聚層設(shè)備，在核心層部署大容量系統(tǒng)，直接連接接入層設(shè)備，將原來(lái)的三層網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化為二層網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整體節(jié)能30%。
從站點(diǎn)規(guī)模來(lái)看，合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可以改善覆蓋、降少站點(diǎn)數(shù)量，使通信網(wǎng)絡(luò)能耗成比例降低。從通信設(shè)備來(lái)看，老舊2G設(shè)備能耗是新設(shè)備的數(shù)倍;相同功能、不同型號(hào)的通信設(shè)備能耗也有顯著區(qū)別。選擇合理規(guī)劃站點(diǎn)數(shù)量、合適的通信設(shè)備，可以將通信設(shè)備能耗降到最低。
從運(yùn)行情況來(lái)看，通信網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)量通常呈周期性波動(dòng)，忙時(shí)負(fù)荷高，閑時(shí)負(fù)荷低。通過(guò)智能休眠及關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)能源隨業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)供給，可以有效提升通信設(shè)備能源效率。定期優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信噪比及速率匹配度，也可以有效減少業(yè)務(wù)能耗。合理開(kāi)啟軟件節(jié)能特性，節(jié)能效果可達(dá)10~35%。
通信設(shè)備節(jié)能需要網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)動(dòng)作，通信設(shè)備能效(TEE)是重要的參考依據(jù)，是衡量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能效的核心技術(shù)指標(biāo)。
四、 基礎(chǔ)設(shè)施能效(IEE)是基站動(dòng)力建維重點(diǎn)
根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)電、配電、變換、負(fù)載(即通信設(shè)備)、溫控和維護(hù)管理六環(huán)節(jié)能耗模型分析，基礎(chǔ)設(shè)施能效就是負(fù)載能耗與各環(huán)節(jié)能耗之和(即總能耗)的比值。不同站點(diǎn)類型，基礎(chǔ)設(shè)施能源效率有一定的區(qū)別，如基站設(shè)備全部置于機(jī)房?jī)?nèi)時(shí)，空調(diào)為所有設(shè)備制冷，在夏熱冬冷、夏熱冬暖和嚴(yán)寒地區(qū)空調(diào)能耗占基站總能耗的50%左右，基礎(chǔ)設(shè)施能效低于50%。對(duì)于分布式基站，由于功率較大的無(wú)線發(fā)射設(shè)備移至室外塔上安裝，不需要制冷或加熱，站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施能耗普遍超過(guò)60%。由于基站中不同設(shè)備的溫度敏感性不同，采用分艙溫控可以進(jìn)一步降低能耗，如室外一體化機(jī)柜建站方案就是分艙溫控的典型代表，基礎(chǔ)設(shè)施能源效率可以在大多數(shù)地區(qū)達(dá)到90%以上。
隨著站型(有機(jī)房或無(wú)機(jī)房、BTS或DBS等)和設(shè)備配置(高效電源、高溫電池、高效溫控等)的不同，基站的基礎(chǔ)設(shè)施能源效率從低于50%到高于90%不等，現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施能耗平均有30%以上能耗節(jié)省空間。全球通信網(wǎng)絡(luò)能耗超過(guò)300億美元，通過(guò)提高基礎(chǔ)設(shè)施能效，每年可節(jié)省空間約100億美元。以運(yùn)營(yíng)商年收入2萬(wàn)億美元計(jì)算，平均能耗收入比可降低0.5%，相應(yīng)的，運(yùn)營(yíng)商平均利潤(rùn)率提高0.5個(gè)百分點(diǎn)，相比平均約7%的利潤(rùn)率，利潤(rùn)提升幅度高達(dá)7%以上。因此，提升基礎(chǔ)設(shè)施能效，降低能耗成本，是基礎(chǔ)設(shè)施建維的重點(diǎn)。
五、能效指標(biāo)是科學(xué)管理手段的基礎(chǔ)
基站可能是由于設(shè)備多、業(yè)務(wù)量大導(dǎo)致高能耗，能源效率不一定低;大量低能耗站點(diǎn)可能未受關(guān)注，反而因?yàn)榈湍苄Ф嵘四茉闯杀�。單純只關(guān)注高能耗站點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)是片面的，不能有效提升全網(wǎng)能源效率、降低能源成本。定義通信設(shè)備能效和基礎(chǔ)設(shè)施能效，使低能效TOP N管理成為可能。低能效TOP N管理指通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)按周期(如一個(gè)季度)向維護(hù)管理團(tuán)隊(duì)發(fā)出TOP N基站(或子網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)絡(luò))改進(jìn)工單，改進(jìn)工單可以包括兩個(gè)改進(jìn)目標(biāo)：
上期低能效TOP N基站中的大多數(shù)(如約定80%)基站通過(guò)能效整改，不再出現(xiàn)在本期的低能效TOP N基站清單中;
能效指標(biāo)得到提升，低能效TOP N入圍站點(diǎn)的能效指標(biāo)及能效平均值均不得低于上期，如可以設(shè)定最低目標(biāo)為與上期相同，標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)為有5%改進(jìn)，挑戰(zhàn)目標(biāo)為有10%改進(jìn)。
通信設(shè)備維護(hù)管理團(tuán)隊(duì)接收到通信設(shè)備低能效TOP N基站改進(jìn)工單后，分析這些站點(diǎn)低能效原因并采取改進(jìn)措施，如開(kāi)啟節(jié)能功能、提出老舊高功耗通信設(shè)備升級(jí)建議、建議網(wǎng)優(yōu)，或反饋通過(guò)優(yōu)化商業(yè)模式提高設(shè)備利用率以提升業(yè)務(wù)流量的參考建議等�；A(chǔ)設(shè)施維護(hù)管理團(tuán)隊(duì)接收到基礎(chǔ)設(shè)施低能效TOP N站點(diǎn)改進(jìn)工單后，同樣分析低能效原因并采取改進(jìn)措施，如合理提高空調(diào)溫度設(shè)置、采取如封堵機(jī)房電纜孔等密封機(jī)房措施、清洗或更換空調(diào)、改造低效電源、站點(diǎn)疊光、建議將室內(nèi)基站室外化搬遷或建議將RRU移出機(jī)房上塔等。
針對(duì)子網(wǎng)或區(qū)域低能效情況，通信設(shè)備和動(dòng)力維護(hù)管理團(tuán)隊(duì)都可能提出批量改造、利用太陽(yáng)能等措施，或增加室外一體化高效站點(diǎn)采購(gòu)比例、采用高溫電池方案等，用管理指標(biāo)驅(qū)動(dòng)節(jié)能目標(biāo)的達(dá)成。
六、 結(jié)論
提高通信網(wǎng)絡(luò)能源效率(EE)是提升運(yùn)營(yíng)商盈利的重要手段，將能效指標(biāo)進(jìn)一步細(xì)分為通信設(shè)備能效(TEE)和基礎(chǔ)設(shè)施能效(IEE)更能適應(yīng)電信運(yùn)營(yíng)商和鐵塔運(yùn)營(yíng)商建維組織，有利于科學(xué)的量化管理。低能效TOP N管理是基于能效定義的基本管理方法，在幫助提升運(yùn)營(yíng)商盈利的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排。
為了實(shí)現(xiàn)有效降低能耗成本的目標(biāo)，需要在管理上設(shè)置通信設(shè)備能源效率和基礎(chǔ)設(shè)施能源效率指標(biāo)，參考業(yè)界優(yōu)秀標(biāo)桿和基線，采用低能效TOP N管理等改進(jìn)手段。部署具有能效管理功能的通信網(wǎng)絡(luò)及站點(diǎn)網(wǎng)管系統(tǒng)，是能效指標(biāo)有效應(yīng)用的前提。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)支撐全網(wǎng)能效管理，是通信網(wǎng)絡(luò)與基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展方 
