中國電信股份有限公司南京分公司 邵正忠

無源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

中國電信股份有限公司南京分公司 邵正忠

介紹了xPON（無源光網(wǎng)絡(luò)）設(shè)備常見的幾種節(jié)能技術(shù)：OLT（光線路終端）的單板休眠、光口休眠，ONU（光網(wǎng)絡(luò)終端）的智能風(fēng)扇、智能調(diào)壓技術(shù)，列出了節(jié)能效果測(cè)試方法，給出了試點(diǎn)期間，對(duì)采用PON節(jié)能技術(shù)前后相關(guān)時(shí)段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)能耗節(jié)能效果的數(shù)據(jù)對(duì)比。

無源光網(wǎng)絡(luò)；節(jié)能；休眠

1 xPON（無源光網(wǎng)絡(luò)）節(jié)能技術(shù)

1.1 OLT（光線路終端）節(jié)能技術(shù)

1.1.1 單板休眠

單板（業(yè)務(wù)板）插到機(jī)框中，如果沒有配置業(yè)務(wù)，可以把單板的電源關(guān)閉，但網(wǎng)管軟件上能查出單板的信息。支持單板休眠的原理框見圖 1。

單板上放兩電源模塊：休眠管理電源模塊，給休眠管理模塊單獨(dú)使用；主電源模塊，給單板其他模塊使用。休眠管理模塊可以控制主電源模塊開關(guān)。單板CPU（中央處理機(jī)）可以對(duì)休眠管理模塊進(jìn)行版本升級(jí)。休眠管理模塊flash保留以下信息：?jiǎn)伟逍蛄刑?hào)、PCB（印刷電路板）硬件版本號(hào)、維修記錄、板類型、單板功耗、其他。休眠管理軟件主要包括如下功能：?jiǎn)⒂煤完P(guān)閉單板休眠管理，用于對(duì)用戶指定的槽位進(jìn)行供電使能和供電非使能配置；支持單板狀態(tài)查詢；支持軟件版本更新。

1.1.2 光口休眠

光口休眠技術(shù)是當(dāng)OLT的PON口檢測(cè)不到ONU（光網(wǎng)絡(luò)終端）的光信號(hào)，處于LOS（同步丟失）狀態(tài)時(shí)，將光模塊周期性地關(guān)閉。節(jié)省的能源主要是OLT光模塊在不工作期間的功耗。光口休眠原理見圖 2。當(dāng)光模塊檢測(cè)到?jīng)]有接收信號(hào)的時(shí)候，將自身的發(fā)送同時(shí)也關(guān)閉，然后等待一定時(shí)間后再打開光模塊，持續(xù)一定時(shí)間后，如果仍然沒有光信號(hào)，則繼續(xù)關(guān)閉光模塊；如果打開后正常則不再關(guān)閉，直到檢測(cè)到LOS后再重復(fù)前面的動(dòng)作。

對(duì)于PON單板來說，由于存在ONU的發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)等過程，LOS的消失不等同于檢測(cè)到光信號(hào)，是只要發(fā)現(xiàn)了PON口下存在在線的ONU就表示“LOS消失”。對(duì)于PON單板來說當(dāng)檢測(cè)到LOS或者打開光模塊時(shí)候，即在t3和t1時(shí)間內(nèi)，還需要做如下事情：立刻啟動(dòng)ONU的發(fā)現(xiàn)處理，如果發(fā)現(xiàn)存在ONU在線，則認(rèn)為L(zhǎng)OS消失。

1.2 ONU節(jié)能技術(shù)

1.2.1 智能風(fēng)扇

OUN散熱設(shè)計(jì)需要滿足產(chǎn)品最惡劣環(huán)境需求，以滿足ONU正常工作的可靠性需求，而這種惡劣條件多為短期工作環(huán)境。ONU智能風(fēng)扇節(jié)能技術(shù)就是精細(xì)化的風(fēng)扇關(guān)斷策略，在保障設(shè)備可靠性的同時(shí)，可最大程度地滿足長(zhǎng)期工作環(huán)境下的節(jié)能降耗需求。

1.2.2 智能調(diào)壓

ONU單板會(huì)根據(jù)POTS（普通老式電話服務(wù)）口摘機(jī)時(shí)判斷外部環(huán)路電阻的大小來自動(dòng)調(diào)整饋電電壓。例如，短距使用24 V電源，長(zhǎng)距使用48 V電源，達(dá)到節(jié)能效果。長(zhǎng)短距模式切換距離大致1 000 m，以標(biāo)準(zhǔn)話機(jī)阻抗為350 Ω，電話線阻抗為266 Ω/km（按0.4 mm線徑銅線計(jì)算）。見表 1。

可見，智能調(diào)壓技術(shù)單POTS短距離時(shí)，能降低480 mW功耗。

1.2.3 POTS口休眠

話機(jī)掛機(jī)時(shí)，語音電路自動(dòng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，單板會(huì)動(dòng)態(tài)關(guān)閉對(duì)應(yīng)線路的數(shù)模編解碼處理部分電路，此時(shí)靜態(tài)功耗為工作功耗的20%左右。

2 xPON節(jié)能技術(shù)測(cè)試

2.1 OLT節(jié)能技術(shù)測(cè)試

2.1.1 測(cè)試設(shè)備和儀表

采用中興OLT C300進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試設(shè)備清單見表 2。

2.1.2 測(cè)試組網(wǎng)圖

OLT側(cè)測(cè)試組網(wǎng)見圖 3。

2.1.3 測(cè)試方案

2.1.3.1 OLT設(shè)備單板休眠管理功能測(cè)試

采用直流電能表，測(cè)試OLT在實(shí)施休眠管理功能前后實(shí)時(shí)電表變化，以觀察節(jié)能效果。

步驟1：按照測(cè)試方案組網(wǎng)圖進(jìn)行電源線連接，在C300中插入10塊PON板ETGO+，并在前兩PON板的前4個(gè)PON口配置有ONU，打開所有PON口光模塊，啟動(dòng)單板，使其處于正常工作狀態(tài)，同時(shí)關(guān)閉所有節(jié)能技術(shù)。

步驟2：網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，包括在線用戶及端口使用情況，保證節(jié)能技術(shù)使用前后，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量沒有明顯變化。

步驟3：節(jié)能前狀態(tài)。通過電表測(cè)試10天，記錄未使用節(jié)能技術(shù)狀態(tài)下每天耗電量以及10天總的耗電量。

步驟4：?jiǎn)⒂眯菝吖芾砉?jié)能技術(shù)。采用(no) power-enable命令，命令成功后，系統(tǒng)切斷后8塊未用單板電源，單板呈現(xiàn)powersave狀態(tài)，通過電表記錄采用休眠管理技術(shù)后，每天耗電量以及10天總的耗電量。

步驟5：對(duì)啟用休眠管理節(jié)能技術(shù)前后功耗和能耗情況進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)抄錄的表格數(shù)據(jù)，繪制功耗和能耗對(duì)比圖；觀察節(jié)能技術(shù)使用前后功耗和能耗走勢(shì)，以及節(jié)能效果。

步驟6：計(jì)算休眠管理技術(shù)節(jié)能效率。

休眠管理技術(shù)使用前后的功耗對(duì)比見表 3。

節(jié)電率約為50.30%

此節(jié)電率取決于空閑單板數(shù)量，通過測(cè)算，單個(gè)PON單板關(guān)閉可以節(jié)省約30 W功耗左右。

2.1.3.2 OLT設(shè)備光口休眠功能測(cè)試

采用直流電能表，測(cè)試OLT設(shè)備PON板在光口休眠功能前后實(shí)時(shí)耗電量變化，以觀察節(jié)能效果。

步驟1：按照測(cè)試方案組網(wǎng)圖進(jìn)行電源線連接，在C300中插入10塊PON板ETGO+，并在前兩PON板的前4個(gè)PON口配置有ONU，打開所有PON口光模塊，啟動(dòng)單板，使其處于正常工作狀態(tài)，同時(shí)關(guān)閉所有節(jié)能技術(shù)。

步驟2：記錄網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，包括在線用戶及端口使用情況，保證節(jié)能技術(shù)使用前后，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量沒有明顯變化。

步驟3：采用光口休眠命令開啟PON板光口休眠功能，未連接ONU終端的所有PON口處于LOS狀態(tài)，此時(shí)PON口光口休眠功能定時(shí)關(guān)閉和啟動(dòng)PON口，通過電表記錄每天耗電量以及10天總的耗電量。

步驟4：對(duì)啟用光口休眠節(jié)能技術(shù)前后功耗和能耗情況進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)抄錄的表格數(shù)據(jù)，繪制功耗和能耗對(duì)比圖；觀察節(jié)能技術(shù)使用前后功耗和能耗走勢(shì)，以及節(jié)能效果。

步驟5：計(jì)算采用光口休眠后節(jié)能效率，見表 4。

節(jié)電率約1.74%。

通過測(cè)算，單個(gè)PON單板開啟光口休眠功能可以節(jié)省大約1 W功耗。光口休眠技術(shù)有3個(gè)時(shí)間，分別是打開時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、轉(zhuǎn)換時(shí)間，可以調(diào)整相關(guān)參數(shù)，比如將關(guān)閉時(shí)間調(diào)長(zhǎng)，打開時(shí)間不變；可以進(jìn)一步改善節(jié)能效果。

同時(shí)使用單板休眠和光口休眠功能前后，通過測(cè)試，節(jié)電率約51.90%

2.2 ONU節(jié)能技術(shù)測(cè)試2.2.1 測(cè)試組網(wǎng)圖

智能風(fēng)扇及智能調(diào)壓節(jié)能技術(shù)測(cè)試組網(wǎng)見圖 4。

2.2.2 測(cè)試結(jié)果

采用智能風(fēng)扇及智能調(diào)壓節(jié)能技術(shù)后節(jié)電率分別約為1.72%后12.56%，對(duì)比見表 5、表 6。

3 節(jié)能效果總結(jié)

試點(diǎn)期間，通過對(duì)采用PON節(jié)能技術(shù)前后相關(guān)時(shí)段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)能耗數(shù)據(jù)的對(duì)比，所試點(diǎn)節(jié)能技術(shù)節(jié)能效果見表 7。