Uyali aloqa tarmoqlari baza stansiyalari quyi tizimining energiya samaradorligini oshirish yo'llari

Uyali aloqa tarmoqlari baza stansiyalari quyi tizimining energiya samaradorligini oshirish yo'llari


Annotatsiya:Uyali aloqa operatorlari uchun ustuvor vazifalardan biri bazaviy stansiya quyi tizimining energiya samaradorligini oshirishdir. Alohida tayanch stansiyaning energiya iste'moli kichik bo'lsa-da, o'rtacha 3-7 kVt, elektr ta'minoti xarajatlari stansiyaning ishlashi bilan bog'liq barcha operatsion xarajatlarning 50-60% ni tashkil qiladi. Baza stansiyasi quyi tizimi minglab tayanch stansiyalarga ega, shuning uchun energiya xarajatlarini kamaytirish aloqa narxini pasaytirish uchun katta imkoniyatlar ochadi.


The Abstract: Reduction of base station subsystem energy consumption is an important challenge for the mobile network operators. Mean energy consumption of the typical base station varies between 3 and 7 kW. So 50-60 percents of the plant operating expenditures are comprised of electricity cost. Since base station subsystem includes thousands of base stations, then application of energy saving may cause significant expenses reduction. Two approaches are considered: the main and auxiliary equipment upgrade and the use of alternative energy sources.
Kalit so'zlar: Energiyani tejash, uyali aloqa, ko'rib chiqish, muqobil energiya manbalaridan foydalanish, energiya tejovchi texnologiyalar.
Hozirgi vaqtda Rossiyaning kattalar aholisi orasida uyali aloqaning haqiqiy kirib borish darajasi 100% ga yaqin, ya'ni. ekstensiv rivojlanish bosqichi (ya'ni abonent bazasini tez o'sishi orqali rivojlanish) tugadi. Uyali aloqa bozorining yanada rivojlanishi xizmatlar paketining kengayishi (birinchi navbatda, ma'lumotlarni uzatish xizmatlari hisobiga) va ularning narxini pasaytirish bilan bog'liq. Aholi zichligi past boʻlgan hududlarda, avtomobil va temir yoʻl boʻylarida uyali aloqani taʼminlash alohida hudud sifatida ajratilgan.
Bunday sharoitda muhim vazifa tarmoqni ishlatish bo'yicha operatsion xarajatlarni kamaytirishdir, bunda asosiy qismi elektr ta'minotiga to'g'ri keladi (tayanch stansiya tizimini ishlatish umumiy xarajatlarining 40-50%). Olis va borish qiyin bo'lgan joylarda joylashgan baza stansiyalari uchun bu xarajatlarning ulushi yanada yuqori, chunki uzoq elektr uzatish liniyalarini qurish yoki avtonom energiya manbalaridan foydalanish (odatda dizel generatorlari) talab qilinadi.
Ushbu maqola tayanch stansiya quyi tizimining energiya samaradorligini oshirish uchun turli yondashuvlarni ko'rib chiqadi. Birinchi qismda umumiy xarajatlar tarkibi va tayanch stansiyalar ishining o'ziga xos xususiyatlari tavsiflanadi, ikkinchisida - energiya sarfini kamaytirishning turli usullari ko'rsatilgan.

1. 
   Uyali aloqa quyi tizimidagi xarajatlar tarkibi
   

Baza stansiyalarini ishlatish bilan bog'liq xarajatlar 3 guruhga bo'linadi: BS uskunasini ishlatish xarajatlari, antenna-mast konstruktsiyalarini ishlatish xarajatlari va aloqa liniyalarini ishlatish xarajatlari. Guruhlarning har birida muntazam va favqulodda ishlarning xarajatlarini va sarf materiallari va energiya ta'minoti xarajatlarini ajratish mumkin.
Muntazam parvarishlash odatda yiliga 1-2 marta chastota bilan amalga oshiriladi. Ular tizimning turli elementlarining holatini tekshirish va baholashni, eskirgan qismlarni rejalashtirilgan almashtirishni (masalan, iqlim tizimining filtrlari va batareyalari) o'z ichiga oladi. Tayanch stansiya minoralarida muntazam ishlar toqqa chiqishga ruxsat olishni talab qiladi.
Favqulodda ta'mirlash kerak bo'lganda amalga oshiriladi. Qoidaga ko'ra, bunday ishlarni bajarish muddatlariga nisbatan qat'iy cheklovlar (bir necha soat) qo'yiladi, bu esa favqulodda vaziyatlar guruhlarining kechayu kunduz tayyorligini ta'minlashni talab qiladi. Zamonaviy avtomatlashtirish vositalari tayanch stansiyalarning ishlashini masofadan nazorat qilish va ularning jihozlarini diagnostika qilish imkonini beradi, bu esa texnik xizmat ko'rsatuvchi xodimlarning ishini sezilarli darajada osonlashtiradi.
Bitta tayanch stansiyani ishlatish uchun ekspluatatsiya xarajatlarining tipik tarkibi (aloqa liniyalari va antenna-mast tuzilmalariga xizmat ko'rsatish bundan mustasno) jadvalda ko'rsatilgan. Xarajatlarning yarmidan ko'pi energiya ta'minoti uchun, energiyaning taxminan uchdan bir qismi yordamchi tizimlar (sovutish va quvvat) tomonidan iste'mol qilinadi.
Baza stansiyalarini shaharlarda yoki aholi punktlari yaqinida joylashtirishda, odatda, elektr ta'minotini tashkil etish bilan bog'liq muammolar paydo bo'lmaydi, chunki. mahalliy elektr tarmog'iga ulanishi mumkin. Agar biron-bir sababga ko'ra elektr tarmog'iga ulanish imkonsiz bo'lsa yoki juda qimmat bo'lsa (masalan, kengaytirilgan elektr uzatish liniyasini qurish talab qilinadi), avtonom quvvat manbalaridan foydalaniladi. Odatda, bunday manba dizel generatorlari to'plamidir (DGU). Bunday holda, parvarishlash ishlarining hajmi va chastotasi sezilarli darajada oshadi: doimiy yoqilg'i ta'minoti va generatorning holatini tekshirish kerak.
Baza stantsiyasining umumiy quvvat iste'moli ko'plab omillarga ta'sir qiladi. [24] da Italiyadagi 95 ta baza stansiyalarining energiya sarfini oʻrganish natijalari keltirilgan. Bitta stantsiyaning o'rtacha yillik energiya iste'moli 35 300 kVt soatni tashkil etdi, bu taxminan 4 kVt o'rtacha quvvatga to'g'ri keladi. Shu bilan birga, UMTS standartidagi (taxminan 3 kVt) tayanch stansiyalarining o'rtacha quvvat iste'moli GSM standartiga (4,5 kVt) nisbatan bir oz pastroqdir, bu transmitterlarning turli chiqish quvvati bilan bog'liq.
Muayyan tayanch stansiyaning quvvat iste'moli uskunaning tarkibiga juda bog'liq. Taxminan, tayanch stansiyani quyidagicha ifodalash mumkin: stansiyaning asosiy jihozlari (radiodullar, raqamli modullar va boshqalar) xonada (konteynerda) raflarda joylashgan, uning normal ishlashi yordamchi uskunalar bilan ta'minlanadi: energiya tizimi. (shu jumladan, batareyalar bilan uzluksiz quvvat manbai) va iqlim nazorati tizimi.
Radio modullar soniga qarab, GSM tayanch stantsiyasining maksimal quvvat sarfi 2–3 kVt (1 radio modul) dan 5–6 kVt (6 ta radio modul) gacha [4], [24, rasm. 4]. Energiyani tejashning "kaskad effekti" deb ataladigan narsa mavjud: masalan, asosiy uskunaning energiya iste'moli kamayganda, issiqlik hosil bo'lishi kamayadi, bu esa sovutish uchun energiya sarfini kamaytiradi, natijada energiyani tejashga qo'yiladigan talablar. elektr ta'minoti tizimi va batareya quvvati kamayadi. Bular. a 1 Vt asosiy uskunaning quvvat sarfini kamaytirish tizim darajasida iste'molni kattaroq miqdorda kamaytirishga olib keladi.
Baza stantsiyasining quvvat sarfi ham bir qator tashqi omillarga bog'liq. Tashqi havo haroratining o'zgarishi sovutish tizimidagi yukning o'zgarishiga olib keladi. Bu holda energiya iste'molidagi tebranishlarning amplitudasi sovutish tizimiga kiritilgan konditsionerning kuchiga mos keladi (0,8 dan 2 kVtgacha). Quyoshli yoz kunlarida energiya iste'moli eng yuqori cho'qqisiga chiqadi. Elektr ta'minoti tizimi ushbu cho'qqidan o'tish uchun zarur quvvat zaxirasini ta'minlashi kerak.
Energiya iste'moli stansiyaning joylashishiga (konteyner, xona) kuchsiz bog'liqdir [24]. Energiya tejovchi tizimlar bilan jihozlangan zamonaviy stansiyalarda quvvat sarfi ham faol abonentlar soniga bog‘liq bo‘lib, bu masala [23] da batafsil ko‘rib chiqiladi.
2. Baza stansiyasi quyi tizimining energiya samaradorligini oshirishning hozirgi tendentsiyalari
Ikkita asosiy, garchi bir-biriga chambarchas bog'liq bo'lsa-da, yo'nalishlar mavjud: tayanch stansiyaning energiya sarfini kamaytirish va elektr energiyasining muqobil manbalaridan foydalanish. Baza stantsiyasining energiya iste'moli kamayishi bilan muqobil energiya manbalaridan foydalanish tobora ko'proq oqlanadi, ammo umuman olganda, ularni qo'llash joyi juda cheklangan bo'lib qolmoqda.
2.1 Baza stansiyasining quvvat sarfini kamaytirish
Eskirgan uskunalarni yangilash. Elektron uskunalar doimiy ravishda takomillashtirilmoqda, zamonaviy tayanch stansiyalar transmitterlarni yaxshiroq optimallashtirish, takomillashtirilgan raqamli modullar va boshqalar tufayli kam quvvat sarfiga ega. Shu bilan birga, takomillashtirish elementar baza darajasida ham sodir bo'ladi (masalan, energiya yo'qotishlari kamroq bo'lgan maxsus ishlab chiqilgan kuchaytirgichlardan foydalanish, o'tish raqamli signallarni qayta ishlashga va hokazo) va uskunaning ishlash algoritmlarini takomillashtirish (shovqinni bostirish sxemalarini takomillashtirish, mavjud chastotalarni taqsimlash va boshqalar) [23]. Masalan, to'rtinchi avlod standartlari ma'lum bir yuk va shovqin darajasi uchun ishlatiladigan spektrning kengligini o'zgartirish imkoniyatini beradi. Yordamchi jihozlar ham takomillashtirilmoqda. Masalan, zamonaviy quvvat manbalarining samaradorligi eski modifikatsiyalar uchun 80% ga nisbatan 95% ga etadi.
tayanch stansiya minoralarini belgilash uchun energiya tejovchi lampalardan foydalanishni ifodalaydi.
Dinamik energiya tejash tizimlari (Dinamik energiya tejash, energiya tejash rejimi). Ushbu texnologiya foydalanilmagan tayanch stansiya modullarini o'chirish yoki energiya tejash rejimiga qo'yish imkonini beradi. Dinamik energiya tejash tizimi turli darajalarda ishlashi mumkin: radio bloklari yoki alohida BS modullarini o'chirish, chastotalarni o'chirish, individual xizmatlar [13]. Uyali aloqa tizimlari abonentlarning maksimal zichligi asosida ishlab chiqilgan bo'lib, ular asosida tayanch stansiyalarning zarur quvvati (radio bloklari soni) aniqlanadi. Shu sababli, agar faol abonentlar soni kunning vaqtiga qarab juda katta farq qilsa, baza stansiyalarining sig'imi ba'zi vaqtlarda to'liq ishlatilmaydi. Dinamik energiya tejash tizimlari foydalanilmagan radio bloklarni o'chirishga imkon beradi, bu esa stansiyaning ish sharoitlariga qarab kunlik quvvat sarfini 10-15% ga kamaytiradi [24]. Bunday energiya tejash tizimlari tungi vaqtda eng katta samarani beradi, kunduzi esa abonentlarning doimiy faolligi tegishli funktsiyalarni faollashtirishga imkon bermaydi.
Abonentlar zichligi past bo'lgan hududlarda dinamik energiya tejash tizimlari sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi, chunki qamrovni saqlab qolish zarurati tufayli transmitterlarni o'chirib bo'lmaydi.
Baza stansiyasi ishlab chiqaruvchilari odatda dasturiy ta'minot bilan faollashtirilgan qo'shimcha sifatida dinamik quvvat tejash imkoniyatlarini taklif qilishadi.
Dinamik energiya tejash yondashuvining keyingi rivojlanishi bazaviy stansiyalarning bir qismini o'chirishdir (ortiqcha qoplama mavjud bo'lganda) [27]. Bunday holda, energiya tejash tizimi allaqachon uyali tarmoq bo'limi darajasida ishlaydi. Ushbu yondashuvni qo'llash faqat haddan tashqari qamrovli hududlarda mumkin, chunki aks holda, erning bir qismi tarmoq qamrov zonasidan chiqib ketadi. Qoidaga ko'ra, bunday ortiqchalik tabiiy ravishda abonentlar to'plangan joylarda tarmoq sig'imi qo'shimcha baza stansiyalarini joylashtirish orqali oshirilganda yuzaga keladi.
Ortiqchalikni dastlab geterogen tarmoqni loyihalash orqali rejalashtirish mumkin (turli radiusli hujayralardan tashkil topgan tarmoq, masalan, ikki darajali qamrovni tashkil qiladi: makro hujayralardan va mikro hujayralardan). Microcells kabi kam quvvat iste'mol qilish potentsialiga ega ular uchun radio signalining susayishi ancha yuqori. Biroq, hisob-kitoblar [25] shuni ko'rsatadiki, bu yondashuv muhim afzalliklarni bermaydi. Sun'iy ortiqcha hosil qilishning ikkinchi usuli - takrorlovchilardan foydalanishdir [27,12,11]. Bu ko'rib chiqiladi quyida batafsil ma'lumot.
Masofaviy radio birliklari va taqsimlangan antenna tizimlari. Baza stantsiyasining iste'molini masofaviy radio birliklari va taqsimlangan antenna tizimlari (Distributed Antenna Systems, DAS) [24], [8], [10] yordamida kamaytirish mumkin. Masofaviy radio birliklari minoraga to'g'ridan-to'g'ri antennalar yonida o'rnatiladi, qolgan jihozlar minora tagida joylashgan.
Ushbu tartibga solish bilan radio uzatish liniyalarining (oziqlantiruvchi) uzunligi sezilarli darajada kamayadi, bu ularning narxini pasaytiradi va radio signalini antennaga uzatishda yo'qotishlarni kamaytiradi. Chunki radio bloklari tayanch stantsiya konteyneridan tashqariga ko'chiriladi, sovutish tizimidagi yuk kamayadi. Ko'pgina tayanch stansiya ishlab chiqaruvchilari hozirda masofaviy modullarga asoslangan echimlarni taklif qilishadi.
Tarqalgan antenna tizimida, kerakli qamrovni ta'minlash uchun joylashtirilgan an'anaviy tarmoq antennalari o'rniga masofaviy DAS tugunlari qo'llaniladi. Taqsimlangan antenna tizimi asosida qurilishi mumkin oziqlantiruvchilar va passiv signal ajratgichlar yoki faol signal takrorlagichlari (takrorlagichlar) asosida. Bunday tizimlar ko'pincha metroda, yirik savdo markazlarida aloqani ta'minlash uchun ishlatiladi. Ushbu tizimning keyingi rivojlanishi DAS tugunlarini antenna bilan masofaviy radio birliklari bilan almashtirishdir. Bunday holda, biz allaqachon taqsimlangan tayanch stantsiya bilan shug'ullanamiz.
Ushbu yondashuvni qo'llash natijasida abonentgacha bo'lgan masofa qisqaradi, bu esa transmitterning chiqish quvvatini kamaytirish imkonini beradi. Bunday holda, sezilarli kaskad effekti paydo bo'ladi: transmitterning chiqish quvvatining 1 Vt ga kamayishi 28 Vtgacha jami energiya tejash imkonini beradi [26]. Tarqalgan tizimda bitta tayanch stansiyaning resurslari bilan katta maydonni qoplash mumkin. Biroq, haqiqiy tejashni baholash qiyin.
Ushbu yondashuvning keyingi mafkuraviy rivojlanishi relelardan foydalanish bilan bog'liq. Repetitor radio signalini qabul qiladi, uni kuchaytiradi va yana qayta nurlantiradi. An'anaviy takrorlagichlardan (takrorlagichlardan) foydalanganda signal bir xil tashuvchi chastotada qayta tarqaladi, bu o'z-o'zidan qo'zg'alish xavfiga olib keladi va o'rnatish jarayonini sezilarli darajada murakkablashtiradi. Repetitorlarning modifikatsiyalari mavjud bo'lib, bu muammo GSM diapazonidagi boshqa chastota yoki vaqt kanallarini tanlash orqali hal qilinadi [12], ammo bu holda GSM radiokanalining sig'imi qo'shimcha ravishda tanlanadi va takrorlash moslamasi ko'proq bo'ladi. murakkab (qabul qilingan signallarni dekodlash va qayta ishlash talab qilinadi). sig'imlarni uzatish takrorlagichlari kontseptsiyasini taklif qiladi. O'rtasidagi aloqa takrorlash qurilmasi va tayanch stansiyasi GSM chastota diapazonidan tashqaridagi chastotada radiorele liniyasi orqali amalga oshiriladi, o'z-o'zidan qo'zg'alish muammosi takroriy qurilmaning soddaligini saqlab qolgan holda olib tashlanadi (signalni dekodlashning hojati yo'q).
Imkoniyatlarni uzatish bilan tarmoq tuzilishini batafsil ko'rib chiqaylik [6]. Baza stantsiyasining raqamli bloki turli chastotalar va aloqa sektorlariga xizmat ko'rsatish uchun bir nechta qabul qiluvchilarni ulash imkonini beradi. Ushbu yechim sizga tayanch stansiyaning quvvatini o'zgartirish imkonini beradi. Imkoniyatlarni uzatuvchi takrorlagichlar asosida tarmoqni o'rnatishda tayanch stantsiya minorasiga faqat ikkita qabul qiluvchi o'rnatiladi (barcha yo'nalishlarni qamrab olish uchun zarur bo'lgan minimal son), qolgan qabul qiluvchilar o'rniga boshqa minoralar va ustunlarda joylashgan takrorlagichlar ulanadi. radiorele liniyasi.
Natijada, repetitorlar bazaviy stansiyaning to'liq funksiyasini oladi, lekin ularni joylashtirish uchun baza stansiyasining to'liq infratuzilmasini talab qilmaydi.
Repetitor tayanch stansiya uskunasiga qaraganda ancha sodda, bu mumkin
engil minoraga o'rnatilgan, optik tolali aloqa liniyalarini talab qilmaydi, kam quvvat sarfiga ega. Imkoniyatlarni uzatish tarmoq takrorlagichlari uyali signallarni qayta ishlamaydi, shuning uchun ular nafaqat GSM tarmoqlarini joylashtirish uchun ishlatilishi mumkin. Reley tarmog'i hududning xususiyatlariga moslashuvchan tarzda moslasha oladi. Minoralarda takrorlagichlar sonini keng o'zgartirish mumkin, abonentlar zichligiga qarab (shu bilan birga, bitta tayanch stansiyaga ulangan repetitorlar soni hali ham raqamli blok imkoniyati bilan cheklanganligicha qolmoqda). Standart uyali joylashtirish maksimal qamrovni ta'minlash uchun juda mos keladi: tayanch stantsiya atrofida takrorlagichli oltita minora o'rnatilgan. Chiziqli ob'ektlar (yo'llar, temir yo'llar) bo'ylab aloqani ta'minlash uchun minoralarni ketma-ket joylashtirish kerak.
Ushbu yondashuv abonentlar zichligi past bo'lgan hududlarda muhim afzalliklarni beradi (barcha xizmat ko'rsatiladigan uskunalar asosan tayanch stantsiyalarda to'plangan, ularning quvvatlaridan samarali foydalaniladi va hokazo).
Ishlarda [27,12,11] repetitorlar ortiqcha qamrovni yaratish vositasi sifatida ko'rib chiqiladi, bu esa baza stansiyalarini dinamik uzish texnologiyasini samarali qo'llash imkonini beradi. Repetitorlarni mos yozuvlar tayanch stansiyasi bilan ulash uchun simli aloqa liniyalaridan yoki GSM tarmoqli kanallarining bir qismidan foydalanish taklif etiladi. Asosiy g‘oya shundan iboratki, yuk kam bo‘lgan taqdirda ba’zi baza stansiyalari o‘chiriladi va ularning hududidagi aloqa repetitorlar va qolgan stansiyalarning sig‘imi orqali ta’minlanadi. Yuqori yuk bo'lsa, uni bazaviy stantsiyalar o'rtasida qayta taqsimlash uchun bir xil takrorlagichlar qo'llaniladi. Qo'shimcha effekt - antenna va abonent o'rtasidagi masofani qisqartirish.
Matematik modellashtirish (juda soddalashtirilgan model bo'yicha) bunday tizimda energiya sarfini sezilarli darajada (taxminan 40% ga) kamaytirish imkoniyatini ko'rsatadi [12] tarmoq tiqilib qolgan paytlarda (masalan, tunda). Batafsilroq tahlil [22] da o'tkazildi. Shu kunlarda Repetitorlardan foydalanish uchun tavsiflangan texnologiyalar istiqbolli bo'lib, real ob'ektlarda amalga oshirish va sinovdan o'tishni kutmoqda.
Yordamchi tizimlarni takomillashtirish. Baza stantsiyasining aksessuarlari sovutish tizimi va quvvat tizimini o'z ichiga oladi. Oddiy tayanch stansiya sovutish tizimi konditsionerga asoslangan - odatda uy split tizimi. Idishning ichiga joylashtirilgan haroratga eng sezgir uskunalar uzluksiz quvvat manbai batareyalaridir. Ular umri va quvvati haroratga juda bog'liq bo'lgan muhrlangan qo'rg'oshin batareyalari. Shuning uchun sovutish tizimi + 18-23 ° S gacha bo'lgan haroratni saqlab turish uchun talab qilinadi. Shu bilan birga, asosiy stansiyaning qolgan uskunalari kengroq harorat oralig'ida ishlashi mumkin.
Energiya sarfini kamaytirishning bir necha yo'li mavjud. Idishning ichidagi maksimal ruxsat etilgan haroratni oshirish mumkin (batareyaning ishlash muddati hisobiga). 2008 yildagi Vodafone Portugal hisobotiga ko'ra, bu yechim har bir tayanch stansiyada yiliga taxminan 2750 kVt/soat tejaydi (ya'ni umumiy energiya iste'molining taxminan 7-8%).
Yana bir keng tarqalgan yechim bepul sovutishdan foydalanishdir [2;3]. Ushbu yondashuv, ayniqsa, "juda sovuq" iqlim sharoitida samarali bo'ladi, bu erda yilning ko'p qismi idishdan tashqaridagi havo harorati idish ichidagi maksimal ruxsat etilgan haroratdan past bo'ladi. Bunday tizimning tashqi havo harorati 5 ° C bo'lgan energiya iste'moli ekvivalent sovutish quvvatiga ega odatdagi split tizimdan taxminan 6 baravar past bo'ladi [4]. Odatda murakkab tizim o'rnatiladi,tashqi havo bilan sovutish uchun fan va split tizimdan iborat bo'lib, konditsioner faqat erkin sovutish etarli bo'lmasa yoqiladi.Shunday qilib, "Yeniseitelecom" uyali aloqa operatorining BS da shunga o'xshash tizimning bir qismi sifatida konditsionerning ish vaqti 2 yil davomida umumiy ish vaqtining 2,6% ni tashkil etdi. Bunday murakkab tizimga misol sifatida Danthermning FlexiBox dasturini keltirish mumkin.Bunday sovutish tizimlarini yanada rivojlantirish batareyalar uchun individual sovutish tizimini qo'llashdir [4,2]. Bunday tizim konteyner sovutish tizimi bilan integratsiyani talab qiladi, lekin BS konteyneridagi harorat oralig'iga qo'yiladigan talablar batareyaning ishlash muddati va quvvatini buzmasdan kamayadi.
Energiya iste'moli grafigi konteyner tashqarisidagi haroratning oshishi bilan erkin sovutish tizimining energiya iste'moli konteyner tashqarisidagi harorat 18 ° C dan oshganda, taxminan 200 Vt darajadan keskin oshishini ko'rsatadi. 800-900 Vt gacha (konditsionerni o'z ichiga olganligi sababli), bunda batareyaning individual sovutilishi bilan tizimning energiya iste'moli faqat 28 ° C atrofida oshadi.
Ushbu usullar yuqori havo haroratida energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirishga imkon bermaydi, chunki bu holatlarda istalgan haroratni saqlab turish uchun konditsionerni kiritish muqarrar ravishda talab qilinadi. Radikal yechim batareyalardan yonilg'i xujayralariga o'tishdir [3]. Yoqilg'i xujayrasi kimyoviy energiyani to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantiradigan qurilma. Zamonaviy yonilg'i xujayralari odatda reaktiv sifatida vodorod va atmosfera kislorodidan foydalanadi. Kun davomida 2 kVt quvvatga ega BS ning uzluksiz ishlashini ta'minlash uchun 7 ta standart 40 litrli vodorod ballonlari kerak bo'ladi [3].
Batareya quvvatining yo'qolishi bilan vodorod qochqinning ahamiyati yo'q, yonilg'i quyish faqat tashqi quvvat manbaisiz uzoq vaqt ishlagandan so'ng kerak bo'ladi. Yoqilg'i xujayralari -30 dan 60 ° C gacha bo'lgan harorat oralig'ida barqaror ishlaydi, bu esa faol sovutishni butunlay yo'q qiladi. Bunday tizimni vodorod bilan ta'minlash muayyan qiyinchiliklarga olib kelishi mumkin. Yoqilg'i xujayralarining xizmat qilish muddatini uzaytirish uchun sof vodorod talab qilinadi, bu asosan faqat yirik mintaqaviy markazlarda mavjud.
Qo'shma Shtatlar va Nigeriya aloqa ob'ektlarida yoqilg'i xujayralaridan foydalanish bo'yicha ijobiy tajribaga ega va rus operatorlari ham shunga o'xshash tizimlarni sinovdan o'tkazdilar.
2.2 Muqobil energiya manbalaridan foydalanish
Muqobil energiya manbai - qayta tiklanadigan yoki amalda tugamaydigan tabiiy resurslar va hodisalar energiyasidan elektr energiyasini (yoki boshqa zarur energiya turini) olish imkonini beruvchi va an'anaviy energiya manbalari o'rnini bosuvchi usul, qurilma yoki tuzilma. Shunga ko'ra, muqobil energiya turli guruhlarni o'z ichiga oladi. texnologiyalari: quyosh energiyasi (quyosh kollektorlari, fotoelektrik xujayralar), shamol energiyasi, noan'anaviy gidroenergetika (mikrogidroelektrik, suv oqimi va boshqalar), bioyoqilg'i, geotermal energiya.
So'nggi o'n yillikda muqobil energiyaga katta e'tibor qaratilmoqda, ko'plab mamlakatlarda muqobil energetikani rivojlantirish bo'yicha loyihalar mavjud. Shu bilan birga, olingan energiyaning narxi ko'pincha an'anaviy energiya bilan bevosita raqobatlashishga imkon bermaydi. (Sabablar: fazoviy energiya zichligining pastligi, vaqt bo'yicha doimiy bo'lmagan energiya chiqishi, geografik ma'lumotlar).
Agar masofaviy kam quvvatli iste'molchilarga elektr ta'minotini tashkil etish zarur bo'lsa, vaziyat o'zgaradi. Shu bilan birga, bunday iste'molchilarni tarmoqqa ulash uchun uzoq past kuchlanishli elektr uzatish liniyalarini qurish kerak, bu esa energiya uzatishda yo'qotishlarni oshiradi va qo'shimcha xarajatlarga olib keladi. Misol uchun, Qo'shma Shtatlarda ko'plab
fermer xo‘jaliklari shu sababdan umumiy energiya tarmoqlariga ulanmagan [9]. Past kuchlanishli elektr uzatish liniyasining "kritik" uzunligi taxminan 10 km.
Baza stansiyasining elektr ta'minoti tizimida muqobil energiya manbalaridan foydalanish ma'lum xususiyatlarga ega. Birinchidan, chiqish quvvati stansiya uskunasining tarkibiga qarab 2-5 kVt oralig'ida bo'lishi kerak. Ikkinchidan, elektr ta'minoti tizimi uzoq vaqt davomida inson aralashuvisiz ishlashga qodir bo'lishi va minimal texnik xizmat ko'rsatishni talab qilishi kerak va nihoyat, stansiyaning joylashishini energiya manbai pozitsiyasiga bog'lab bo'lmaydi. Ushbu talablar muqobil energiya texnologiyalarining faqat uchta guruhini qoldiradi: fotovoltaik xujayralar (quyosh batareyalari), shamol turbinalari va mikro gidroelektrostansiyalar (cheklangan foydalanish) [9]. Keling, ushbu yo'nalishlarni batafsil ko'rib chiqaylik.
Mikro GES. Odatda mikrogidroelektrik stansiyalar (mikrogidroelektrik stansiyalar) quvvati 100 kVt dan oshmaydigan gidroelektrostansiyalar deb ataladi. Mikro GESlardan foydalanishning asosiy muammosi iste'molchini daryolar yaqinida mahalliylashtirish zarurati bo'lib, bu texnologiyani qo'llash imkoniyatini cheklaydi. Boshqa tomondan, gidroelektrostantsiya energiyaning kunlik va mavsumiy tebranishlariga tobe bo'lmagan ishonchli energiya manbai bo'lib, baza stansiyasining energiyaga bo'lgan ehtiyojini minimal xarajatlar bilan to'liq qondirishga qodir. Hozirgi vaqtda bunday tizimlar qishloq xo'jaligi ob'ektlarida juda muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda [1]. Mikro GESlar uchun uskunalar tanlovi etarli bo'lsa-da (bunday uskunalarni atigi o'nga yaqin rus ishlab chiqaruvchilari mavjud: "INSET" ilmiy-texnik birlashmasi, "RAND" NPO, OAJ TYAZHMASH, MChJ MAGI-E va boshqalar), qoida tariqasida, ularning har birini o'rnatish individual dizaynni va, ehtimol, gidrotexnik inshootlarni yaratish bo'yicha ishlarni talab qiladi [7, Ch. biri].
Shamol elektr stansiyalari. Mikro GESlardan farqli ravishda shamol turbinalari (shamol turbinalari, shamol turbinalari) ommaviy ishlab chiqariladi (asosan xorijiy ishlab chiqaruvchilar tomonidan). Shamol turbinalarini ishlatishdagi asosiy qiyinchilik ular ishlab chiqaradigan quvvatning o'zgaruvchanligidir. Bundan tashqari, shamol turbinalari faqat shamol kuchi ma'lum bir diapazonda bo'lganda ishlaydi [9]. O'zgaruvchanlik qayta zaryadlanuvchi batareya yoki boshqa (qo'shimcha) energiya manbai yordamida qoplanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, batareya zaryadlash davrlari soniga qo'yilgan talablarga javob berishi kerak. Shu bilan birga, shamol generatori etarli quvvat zaxirasiga ega bo'lsa ham, odatda qo'shimcha energiya manbasini o'rnatish kerak (odatda dizel generatorlari to'plami, DGU). Bu omillar elektr stantsiyasini loyihalashda qiyinchiliklarga olib keladi, chunki DGS ning o'rnatilgan quvvati, batareya quvvati, quvvati va yoqilg'i zaxirasining optimal qiymatlari iqlim omillariga bog'liq bo'lib, ularni tahlil qilish qo'shimcha harakatlarni talab qiladi [10]. Alohida muhandislik vazifasi ham shamol turbinalari uchun alohida ustunlarni o'rnatishdir.
Fotoelektrik elementlar. Shamol turbinalarida bo'lgani kabi, quyosh panellaridan foydalanish samaradorligi ob-havo sharoitlariga juda bog'liq. Bulutli kunlarda quyosh radiatsiya oqimi ko'p marta kamayadi (atmosferaga kirishda quyosh radiatsiyasining energiya oqimining zichligi 1360 Vt / m² ni tashkil qiladi, lekin bulutli kunlarda Yer yuzasida u 100 Vt / m² va undan pastga tushadi). Chiqish quvvati kunlik bo'ysunadi
va mavsumiy tebranishlar. Yuqori kengliklarda mavsumiy tebranishlar kuchayadi, bu esa fotovoltaik elementlarni qo'llashni yanada murakkablashtiradi. Oxirgi muammo qisman quyosh kuzatuv uskunasini o'rnatish orqali hal qilinadi, ammo bu tizimni loyihalashni murakkablashtiradi. Chiqish quvvatining o'zgarishi bilan bog'liq muammolar hal qilinadi
shamol generatorini ishlatish bilan bir xil tarzda. Shuni ta'kidlash kerakki, quyosh panellarining eng yuqori quvvati BS sovutish tizimi tomonidan energiya iste'molining eng yuqori nuqtasiga to'g'ri keladi. Quyosh panellarining har xil turlari mavjud: galliy arsenid asosidagi ko'p qatlamli va bir qatlamli, bir kristalli va polikristalli kremniyga asoslangan, yupqa plyonkali SFET (samaradorlik va narxning kamayish tartibida berilgan). Quyosh panellarining xizmat qilish muddati fotosellarning parchalanish vaqti bilan cheklangan (taxminan 20-30 yil). Quyosh panellaridan foydalanish xususiyatlaridan ularni joylashtirish uchun muhim maydonlarni ajratish zarurligini ham ta'kidlash kerak. Shunday qilib, [24] da BS ni quvvat bilan ta'minlash uchun quyosh panellari yordamida tajribalar o'tkazildi: 20 m² maydonga ega bo'lgan kremniy panelli o'rnatish yiliga atigi 2640 kVt soat olish imkonini berdi, ya'ni. zarur energiya miqdorining taxminan 7%. Shamol turbinasi va quyosh panellari bo'lgan mustaqil tizim uchun taxminiy maydon 50-60 m² ni tashkil qiladi. [9] da quyosh panellarining o'xshash maydonlarini ko'rsatadigan tahlil o'tkazildi; samaradorlikni oshirish uchun kontsentratorlar va quyosh kuzatuvchi qurilmalardan foydalanish taklif etiladi.
Shamol turbinalari va fotovoltaik elementlardan birgalikda foydalanish. Bunday tizimda quvvat o'zgarishini kompensatsiya qilish uskunasi umumiy holga keltiriladi va tebranishlarning o'zi tekislanadi. Shamol turbinasi va quyosh panellarining o'rnatilgan quvvatlarining optimal nisbati iqlim sharoitiga bog'liq.
Shamol turbinalari va quyosh panellarining ushbu kamchiliklarini bartaraf etish uchun avtonom elektr ta'minoti tizimlarini ishlab chiqaruvchilar shamol turbinalari, fotovoltaik xujayralar, dizel generatorlari, batareyalar va yukni optimal tarzda taqsimlovchi va nazorat qilish tizimini o'z ichiga olgan yagona modulli tizimlarni taklif qiladilar. masofadan boshqarish va monitoring. Bunday tizimning modullari tarkibini va ularning quvvatini o'zgartirish orqali muayyan sharoitlar uchun optimal parametrlarga erishish mumkin. Birlashtirish tizimning narxini pasaytiradi va uni o'rnatishni osonlashtiradi. Bunday tizimga misol Delta kompaniyasining RenE, Emersonning qayta tiklanadigan energiya BTS Power System va NAPS yechimlari.
Ushbu muqobil energiya texnologiyalarining o'ziga xos xususiyati katta kapital xarajatlardir, ammo bu past operatsion xarajatlar bilan qoplanadi. Shu sababli muqobil manbalardan olinadigan energiyaning real tannarxini tahlil qilish va ularni tayanch stansiyalarning elektr ta’minoti tizimiga joriy etish natijasida berilgan tejamkorlikni baholash yanada murakkablashadi. Muqobil energiya manbalariga asoslangan yechimlar samaradorligini baholash uchun maxsus modellar va dasturiy ta'minot ishlab chiqilgan, masalan, HOMER [19,21,15]. Bunday modellardan foydalanish gibrid tizim tomonidan ishlab chiqarilgan energiya narxini va uning iqlim sharoitiga, gibrid tizim tarkibiga va energiya narxlariga bog'liqligini baholash imkonini beradi, bu esa muayyan vaziyat uchun maqbul echimni tanlash imkonini beradi. . Biroq, bunday mablag'larning mavjudligi tizim parametrlarini noto'g'ri baholash bilan bog'liq xavflarni bartaraf etmaydi, iqlim omillarini tahlil qilish va tegishli qurilmalarga xizmat ko'rsatish xizmatlarini yaratish zaruratini bartaraf etmaydi.
Uyali aloqa tarmoqlarini taʼminlashda muqobil energiya manbalaridan foydalanish masalasiga katta eʼtibor qaratilmoqda. Xususan, GSM assotsiatsiyasi 2008-yilda “Green Power for Mobile” dasturini ishga tushirgan [18]. Dasturning asosiy maqsadi elektr tarmog'iga ulanmagan tayanch stansiyalarni elektr energiyasi bilan ta'minlashning maqbul echimini topishdan iborat. Asosiy e'tibor mahalliy energiya tarmoqlari ko'pincha ishonchsiz bo'lgan, muqobil energiya manbalaridan foydalanish ancha qulay bo'lgan (Afrika mamlakatlari, Hindiston va boshqalar) rivojlanayotgan mamlakatlarga qaratiladi [17,16]. GSM assotsiatsiyasi turli rivojlanayotgan mamlakatlarda muqobil energiya manbalaridan foydalanish bo'yicha hisobot va tavsiyalarni muntazam nashr etib boradi.
Masalan, favqulodda vaziyatlarda aloqa tizimining ishlashini ta'minlash uchun Yaponiyaning DoCoMo kompaniyasi baza stansiyalarini quvvatlantirish uchun turli qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanadi [14]. Xuddi shunday texnologiyalar Hindiston telekommunikatsiya kompaniyalari tomonidan ham joriy etilmoqda. Muammo mahalliy elektr tarmog'ining rivojlanmaganligidir, shuning uchun ko'plab tayanch stansiyalar uzoq vaqt (va ba'zan doimiy) dizel yoqilg'isi bilan ishlashga majbur. Natijada yiliga 2 milliard tonnadan ortiq dizel yoqilg‘isi iste’mol qilinadi. Delta kompaniyasining RenE gibrid yechimi stansiyalarni quvvatlantirish uchun ishlatiladi. Taxminlarga ko'ra, shu tarzda elektr energiyasini etkazib berish narxini ikki baravar kamaytirish mumkin bo'ladi [20].
Shunga o'xshash loyihalar MDHda ham mavjud, shuning uchun MTS-Ukraina loyihani ishga tushirdi, unga ko'ra tayanch stansiyalarning bir qismi qisman shamol turbinalari quvvatiga o'tkaziladi. Bergey WindPower kompaniyasining o'rnatilgan quvvati 7,5 kVt bo'lgan Exel-R turbinalaridan foydalanish kutilmoqda. Rossiyadagi telekommunikatsiya ob'ektlarida muqobil energiya manbalaridan foydalanish muammolari, masalan, [2, 9] da ko'rib chiqiladi.
ADABIYOT

1. 
   Бастрон А., Коровайкин Н., Костюченко Л. Электроснабжение летней дойки от микрогэс // Cборник тезисов докладов первого международного научно-технического конгресса “ Энергетика в глобальном мире”,16-18 июня 2010 г.,
   

Россия, Красноярск. — 2010. — P. 58–59.

2. 
   Бураков Е., Вишневский Е. П. Поддержание микроклимата на базовых станциях
   

сотовой связи. какая система эффективнее? // ИКС. — 2011. —

№ 09. — С. 70.

— URL: http://www.iksmedia.ru/search/3928655.html.

3. 
   Вишневский Е. П., Салин М. Фрикулинг и топливные элементы для телекома //
   

ИКС.	—	2009.	—	№	5.	—		С.	77.	—	URL:
http://www.iksmedia.ru/issue/2009/5/2670200.html.

4. 
   Вишневский Е. П., Салин М. Естественное охлаждение на базовых станциях //
   

ИКС. — 2011. — № 04. — С. 85. — URL:
http://www.iksmedia.ru/issue/2011/4/3720471.html .

5. 
   Годовой отчет ОАО «МТС». — 2012.
   
6. 
   Громаков Ю. А., Шевцов В. А. Способ сотовой связи // Телекоммуникационные
   

технологии. — 2007. — № 5. — С. 20–25.

7. 
   Куликова Л. Основы использования возобновляемых источников энергии. — URL: http://ecoclub.nsu.ru/altenergy/common/common2.shtm (дата обращения: 06.06.2013).
   
8. 
   Мисар П. Как lte повлияет на инфраструктуру сети и энергопотребление базовых станций // ИКС. — 2011. — № 09. — С. 79. — URL: www.iksmedia.ru/issue/2011/9/3928664.html.
   
9. 
   О комплектовании базовых станций сотовой связи системами автономного электрообеспечения : Отчет о НИР / ООО НПО “ ПланЭКО” ; Executor: В. Н. Миханюк, Б. П. Коробко, И. Е. Марончук et al. : 2007.
   
10. 
    Уруваев Д. . Энергосберегающие технологии на практике. — 2012. — URL: http://habrahabr.ru/company/beeline/blog/154423 (дата обращения: 06.06.2013).
    

11. 
    Alam A. S., Dooley L. S., Poulton A. S. Energy efficient relay-assisted cellular network model using base station switching // IEEE Global Telecommunications (GLOBECOM 2012): 2nd International Workshop on Multicell Cooperation, 3-7 December 2012, Anaheim (California), USA. — 2012.
    
12. 
    Bosch A. F. DYNAMIC BASE STATION ENERGY SAVING WITH RELAYS : Research/Master Thesis / Anna Ferrer Bosch ; UPC - Tsinghua University. — 2011.
    

— URL: http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/10991/1/PFC.pdf.

11. 
    Dimming cellular networks / D. Tripper, A. Rezgui, P. Krishnamurthy, P. Pacharintankul // Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM), Pittsburgh, PA, USA, 6-10 December 2010. — 2010. — P. 1–6.
    
12. 
    Docomo to test "green"base stations during summer. — 2013. — URL: http://www.ecoseed.org/technology/16284-docomo-to-test-green-base-stations-during-summer (online; accessed: 15.06.2013).
    
13. 
    Using homer software, nrel’s micropower optimization model, to explore the role of gen-sets in small solar power systems : Technical Report / National Renewable Energy Laboratory ; Executor: T. Gilver, P. Lilienthal : 2005. — TP-710-36774.
    
14. 
    Green power for mobile bi-annual report july 2012 : Report / GSM Association :
    

2012. — URL: http://www.gsma.com/mobilefordevelopment/wp-content/uploads/2012/07/GPM-Bi-annual-Report_Jul-2012_Final.pdf.

11. 
    Green power for mobile bi-annual report july 2013 : Report / GSM Association :
    

2013. — URL: http://www.gsma.com/mobilefordevelopment/wp-content/uploads/2013/07/GPM-Bi-annual-Report_July13.pdf.

11. 
    Green power for mobile overview, gsma. — 2013. — UR L: http://www.gsma.com/mobilefordevelopment/programmes/green-power-for-mobile/programme-overview (online; accessed: 25.06.2013).
    
12. 
    Homer renewvable energy software, disribution power design support. — 2005. — URL: http://homerenergy.com/software.html (online; accessed: 25.06.2013).
    
13. 
    Indian telcos reduced their electricity bill by 50% using delta’s rene solution. — URL: http://www.deltapowersolutions.com/en/tps/success-stories-indian-telcos-reduced-their-electricity-bill-by-50-percent-using-deltas-rene-solution.php (online; accessed: 15.06.2013).
    
14. 
    Lambert T., Gilman P., P. L. Micropower system modeling with homer // ntegration of Alternative Sources of Energy, Farret FA, Simoes MG, John Wiley & Sons, December 2005. — 2005.
    
15. 
    Lee D., Zhou S., Niu Z. Multi-hop relay network for base station energy saving and its
    

performance evaluation // IEEE Globecom 2011. — 201 1.

23. 
    Lorincz J., Garma T., Petrovic G. Measurements and modelling of base station power consumption under real traffic loads // Sensors. — 2012. — no. 12. — P. 4281–4310.
    
24. 
    Lubritto C. Telecommunication power system: energy saving, renewable sources and environmental monitoring // Trends in Telecommunications Technologies. — InTech, 2010. — P. 145–164.
    
25. 
    Power consumption modeling of different base station types in heterogeneous cellular networks / Oliver Arnold, Fred Richter1, Gerhard Fettweis1, Oliver Blume // Future Network and MobileSummit 2010 Conference Proceedings. — 2011.
    

26. 
    Roy S. N. Energy logic: A road map to reducing energy consumption in telecommunications networks // Proceedings of INTELEC, San Diego (CA),
    

September 2008, IEEE, San Diego. — 2008. — P. 90–98 .

27. 
    Toward dynamic energy-efficient operation of cellular network infrastructure
    

Eunsung Oh, Bhaskar Krishnamachari, Xin Liu, Zhisheng Niu // IEEE