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3G基站產(chǎn)品功耗測(cè)試方法

作者: 時(shí)間:2012-09-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

一.前言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/260014.htm

隨著三張運(yùn)營(yíng)牌照的發(fā)放,網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中,同時(shí)2G網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容優(yōu)化也在根據(jù)市場(chǎng)需求有條不紊的進(jìn)行著,隨著網(wǎng)絡(luò)的快速擴(kuò)張,運(yùn)營(yíng)商對(duì)能耗需求不斷加大。中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通的運(yùn)維支出報(bào)告顯示:僅2007年中國(guó)移動(dòng)電費(fèi)支出就達(dá)76億元人民幣,中國(guó)聯(lián)通也高達(dá)45億元,電費(fèi)支出幾乎占據(jù)了兩家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商80%以上的運(yùn)維費(fèi)用。這個(gè)數(shù)字還在隨著中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展而迅猛增長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)移動(dòng)內(nèi)部提供的耗能分析圖表顯示,目前基站耗能占據(jù)73%,這其中基站主設(shè)備耗電占據(jù)51%,基站空調(diào)耗電占據(jù)46%,其他配套設(shè)備耗電3% 。移動(dòng)作為耗能大戶,如何準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行,對(duì)于運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商尋求降低能耗的方法實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)有著十分重要的意義。

事實(shí)上,在全球節(jié)能減排的大趨勢(shì)下,通過對(duì)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商生產(chǎn)需求分析,設(shè)備制造商們很早就意識(shí)到基站耗能指標(biāo)對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的重要性,在一些知名設(shè)備商內(nèi)部,比如愛立信,都有非常完備的專門針對(duì)基站能耗的測(cè)試方法和設(shè)備。

基站的實(shí)時(shí)能耗受到多種因素的影響,基站所處的環(huán)境(溫度,濕度),基站安裝位置和散熱方式,載頻的配置和業(yè)務(wù)量,基站供電電源等,都會(huì)對(duì)基站的實(shí)時(shí)能耗造成比較大的變化。總體來說,基站耗能測(cè)試方法可以分為兩大類,一類是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,在實(shí)驗(yàn)室搭建測(cè)試環(huán)境,模擬實(shí)際運(yùn)行的配置和業(yè)務(wù);第二類是規(guī)模組網(wǎng)條件下站點(diǎn)實(shí)地測(cè)試,完全真實(shí)的基站運(yùn)行環(huán)境和業(yè)務(wù)加載。設(shè)備商在產(chǎn)品研發(fā)階段,以及運(yùn)營(yíng)商在建網(wǎng)初期對(duì)入網(wǎng)產(chǎn)品能耗進(jìn)行評(píng)估多用第一種方法,比如目前中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)組織各大TD-SCDMA廠商在中國(guó)移動(dòng)通信研究院進(jìn)行了兩輪實(shí)驗(yàn)室。第二類方法主要被用在成熟的商用網(wǎng)絡(luò)中,比如中國(guó)移動(dòng)GSM設(shè)備能耗以及節(jié)能測(cè)試。可以預(yù)見在3G商用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成熟后,站點(diǎn)實(shí)地方案將會(huì)被運(yùn)營(yíng)商廣泛采用。

二、3G移動(dòng)基站功耗整體測(cè)試方案及配置

對(duì)于一體化基站和分布式基站基帶處理單元,常用實(shí)際的整機(jī)功率來衡量其指定工作狀態(tài)下的功耗,也就是在指定工作狀態(tài)下基站的輸入電壓乘以電流;對(duì)于分布式基站射頻單元,實(shí)際應(yīng)用中用整機(jī)效率來衡量其在指定工作狀態(tài)下的功耗,即機(jī)頂總功率在整機(jī)功耗中所占百分比。無論是哪種類型的基站,能耗測(cè)試本質(zhì)上是測(cè)量設(shè)備在指定工作狀態(tài)下其輸入的供電電壓和電流值。

2.1功耗測(cè)試原理圖

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試時(shí),RNC及CN可以由Simulator代替。輔助設(shè)備主要包括業(yè)務(wù)加載工具(撥打工具,信號(hào)源等)以及射頻通道開關(guān),頻譜儀等

2.2測(cè)試工具:

萬用表(測(cè)量電壓),嵌流表(測(cè)量基站電流),Agilent34970(長(zhǎng)時(shí)間記錄電流值),功率計(jì),信號(hào)源與頻譜儀(實(shí)驗(yàn)室測(cè)試用)

2.3測(cè)試環(huán)境:

保證與實(shí)際基站運(yùn)行環(huán)境的一致性,候測(cè)基站環(huán)境指標(biāo)為:溫度范圍(22℃~26℃),濕度(50%~70%)。

2.4測(cè)試配置:

測(cè)試時(shí)應(yīng)根據(jù)基站每塊基帶板能夠支持的載波數(shù)及整個(gè)基站能夠支持的最大載波數(shù),對(duì)基站進(jìn)行不同的小區(qū)和載頻配置,例如,每塊基帶板最多支持6載波,一個(gè)基站最多可支持三塊基帶板也就是18載波,那么基站載頻一般配置為1x6,2x6和3x6,并在各種不同的載扇配置下面,對(duì)業(yè)務(wù)信道進(jìn)行0%(空載),50%,80%,100%(滿載)加載,記錄每種配置下基站的電壓電流值。對(duì)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的功耗測(cè)試,也可以根據(jù)運(yùn)營(yíng)商實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)情況指定典型的載扇配置和業(yè)務(wù)量加載。

三.測(cè)試方法優(yōu)化分析:

根據(jù)前期運(yùn)營(yíng)商組織的幾輪功耗測(cè)試結(jié)果來看,愛立信的基站耗能呈現(xiàn)出了良好的梯度,即基站設(shè)備功耗均會(huì)隨著無線設(shè)備所帶負(fù)載值的增加而呈現(xiàn)出線性上升,功耗的梯度分布特性為運(yùn)營(yíng)商后期選用軟件節(jié)能方案提供了良好的技術(shù)參考。此外在基站高負(fù)荷運(yùn)行時(shí),射頻單元功放的非線性缺陷會(huì)被放大,因此在測(cè)試基站滿負(fù)荷運(yùn)行功耗時(shí),同時(shí)監(jiān)測(cè)ACLR等射頻指標(biāo)可以有效的考查射頻單元的性能。

對(duì)基站各模塊耗能分布進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),相當(dāng)大一部分電能消耗在了基站內(nèi)部散熱系統(tǒng)(風(fēng)扇、空調(diào))上,因此為了獲取準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果,被測(cè)基站所處的環(huán)境溫度和濕度,必須能夠代表絕大多數(shù)基站的運(yùn)行環(huán)境,而且基站安裝方式應(yīng)與實(shí)際安裝情況一致。這樣被測(cè)基站的散熱系統(tǒng)工作方式才具有典型的代表意義。實(shí)際上,基站的功耗測(cè)試與環(huán)境測(cè)試相結(jié)合的起來也是一種值得嘗試的方案。

為了使被測(cè)基站的能耗指標(biāo)對(duì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和設(shè)備商產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義,基站應(yīng)該具備豐富軟硬件控制接口從而獲得各個(gè)軟硬件模塊的實(shí)際能耗值。這就要求在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就要充分考慮產(chǎn)品各個(gè)模塊能耗指標(biāo)及測(cè)試可行性。愛立信研發(fā)部門一向都很重視其產(chǎn)品的能耗指標(biāo),在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)明確規(guī)定了各個(gè)模塊的能耗參數(shù)和相應(yīng)的測(cè)試接口。

四.結(jié)束語

綜上所述,設(shè)備商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)階段,應(yīng)規(guī)范設(shè)備內(nèi)部各模塊的能耗指標(biāo)并以此作為設(shè)計(jì)方案和元器件選型的重要依據(jù)。由于運(yùn)行環(huán)境對(duì)于基站內(nèi)部散熱系統(tǒng)耗能影響較大,因此在功耗測(cè)試階段,各廠商被測(cè)基站所處的運(yùn)行環(huán)境應(yīng)該得到規(guī)范并做到一致性;在滿負(fù)荷功耗測(cè)試期間同時(shí)監(jiān)測(cè)部分射頻性能指標(biāo),能夠有效的考查射頻單元器件的線性特性。功耗測(cè)試不僅要考查基站設(shè)備整體耗能指標(biāo),更應(yīng)重視基站在不同業(yè)務(wù)配置下面能耗指標(biāo)的梯度表現(xiàn),這將成為后期運(yùn)營(yíng)商選取軟件節(jié)能方案的重要參考。

隨著新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng),3G移動(dòng)基站產(chǎn)品能耗測(cè)試必將是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、有著重要實(shí)際意義的工作,它將貫穿于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型、日常維護(hù)、技術(shù)改造等各環(huán)節(jié)。我們應(yīng)綜合產(chǎn)品自身性能特點(diǎn),工作環(huán)境、現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)特性等因素,制定科學(xué)有效的測(cè)試方案。



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