袁 斐

（中國石油大港油田分公司信息中心，天津 300280）

1 節(jié)能減排必要性及重要性

為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，主流運(yùn)營商、設(shè)備商先后啟動(dòng)節(jié)能減排計(jì)劃，應(yīng)對(duì)氣候及能耗的挑戰(zhàn)，在過去的15年間，通信行業(yè)取得了很大的進(jìn)步，技術(shù)與產(chǎn)品的更新?lián)Q代使單位能耗持續(xù)下降，領(lǐng)先的企業(yè)取得了超過50%的節(jié)約。

我們?cè)诓煌念I(lǐng)域進(jìn)行了節(jié)能減排的研究與實(shí)踐。研究發(fā)現(xiàn)，在通信產(chǎn)品的生命周期中，能耗及排放最大的階段在于運(yùn)營階段，其中碳排放大約占60%。，能耗及排放最大的部分是接入網(wǎng)部分，既包括移動(dòng)接入網(wǎng)也包括固定接入網(wǎng)，接入網(wǎng)部分在不同的運(yùn)營環(huán)境中能耗占比各有不同，一般可達(dá)50%～70%。根據(jù)能耗的高低，我們把通信網(wǎng)絡(luò)分為三個(gè)部分：接入部分、核心部分及傳送部分。

2 節(jié)能減排簡介

從全局的角度來看，通信業(yè)務(wù)的發(fā)展減少了全社會(huì)的能耗和二氧化碳排放，電話、會(huì)議電視等手段減少了企業(yè)所需的旅行次數(shù)；SMS，Internet等電子通信手段的發(fā)展也減少了人與人之間交往需要的實(shí)體媒介。通信企業(yè)另外一個(gè)挑戰(zhàn)是不斷提升自身的能源效率，減低自身的碳足跡/能源消耗。我們認(rèn)為，通信企業(yè)本身的節(jié)能減排，不僅是從綠色GDP發(fā)展的角度出發(fā)，爭取達(dá)到企業(yè)碳中和（Carbon Neutral），而且是長期以來通信企業(yè)降低成本的一個(gè)重要方面。我們認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)減排的方案設(shè)計(jì)需要跟TCO（Total Cost of Ownership）的評(píng)估結(jié)合起來，經(jīng)濟(jì)可行性高的降耗方案才是優(yōu)選的解決方案。

3 通信企業(yè)節(jié)能關(guān)鍵點(diǎn)及方法

3.1 接入節(jié)點(diǎn)節(jié)能

當(dāng)前，在大多數(shù)的國家，傳統(tǒng)的POTS接入設(shè)備已經(jīng)接近退網(wǎng)期限；用于支撐寬帶數(shù)據(jù)的銅線xDSL快速發(fā)展，F(xiàn)TTx建設(shè)速度加快，其中FTTH的發(fā)展有最終替代銅線的趨勢(shì)。從能源消耗的角度來看固定網(wǎng)絡(luò)，我們的研究數(shù)據(jù)顯示，窄帶接入、寬帶接入是能耗最為集中的部分，兩項(xiàng)加成可達(dá)全網(wǎng)的50%以上。所以，窄帶接入、寬帶接入節(jié)點(diǎn)的降耗是固定網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)窄帶接入節(jié)點(diǎn)，設(shè)備本身已經(jīng)沒有提升能效的空間。但是，目前窄帶接入部分在典型的固定網(wǎng)絡(luò)中的能耗占比仍然過重（典型網(wǎng)絡(luò)可占25%），我認(rèn)為，解決這個(gè)問題的最佳方式是網(wǎng)改。

常規(guī)的DSLAM設(shè)備降耗的方法還包括風(fēng)扇調(diào)速降低能耗、噪聲。值得一提的是接入末端節(jié)點(diǎn)的MxU設(shè)備的無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，采用該設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)省約20%的能耗，還可以創(chuàng)造寧靜的環(huán)境。

對(duì)于DSL設(shè)備，有效的DSM技術(shù)可以通過消除串?dāng)_減少無謂的功率消耗。DSL線路消耗的功率占了整個(gè)端口功率的40%左右，而線路功耗的大部份是由于各端口為了獲得較大的噪聲余量，無序的提升發(fā)射功率而導(dǎo)致浪費(fèi)。DSM技術(shù)自動(dòng)調(diào)整各DSL線路的PSD模板，消除串?dāng)_，提升線路速率15%，有效降低端口功耗40%左右。

對(duì)于地域分布廣泛的接入網(wǎng)設(shè)備，冷卻同樣是一個(gè)很重要的課題，以千、萬為計(jì)量單位的空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)給運(yùn)營帶來了排放和能耗的壓力。對(duì)于新的接入節(jié)點(diǎn)，理想的方式是使用自然散熱的方式。然而，為了適應(yīng)直通風(fēng)機(jī)柜環(huán)境，接入網(wǎng)設(shè)備的工作溫度，防塵等特性也需要增強(qiáng)到一定程度，以更好的適應(yīng)室外環(huán)境。根據(jù)我們?cè)跍囟?6度之下的測試，設(shè)備可以很好的適應(yīng)直通風(fēng)系統(tǒng)。

地源散熱機(jī)柜也是自然散熱的一種方式，經(jīng)過我們實(shí)測驗(yàn)證，地源散熱機(jī)柜的COP（能效比）值達(dá)108，是比較有效的散熱方式，效果明顯好于現(xiàn)網(wǎng)對(duì)比測試的直通風(fēng)機(jī)柜（COP=60）。

3.2 機(jī)房節(jié)能

傳統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)用多年，技術(shù)及服務(wù)都比較成熟，但是它在節(jié)能方面有比較大的劣勢(shì)，功耗、占地面積與工作溫度都有劣勢(shì)。通過機(jī)房熱管理來提高現(xiàn)有機(jī)房的冷卻效率，是機(jī)房節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，原因是核心機(jī)房與數(shù)據(jù)中心的冷卻功耗占整體功耗可高達(dá)45%～50%。機(jī)房熱管理的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)，包括送風(fēng)方式、冷/熱通道的分布和大功耗設(shè)備的布局優(yōu)化等等。在機(jī)房條件允許的情況下，采用下送風(fēng)上回風(fēng)機(jī)房風(fēng)道冷卻效率高，比上送風(fēng)效率高20%。在風(fēng)道設(shè)計(jì)方面，如采用熱通道/冷通道布置方式，即：機(jī)柜面對(duì)面、背朝背布置，可以提高冷卻效率。以往大部分機(jī)房中的機(jī)柜的典型功耗是1～2kW，然而隨著芯片和集成技術(shù)的發(fā)展，以及大功耗設(shè)備的迅速普及應(yīng)用，使局部機(jī)架功耗上升至8～10kW，這對(duì)傳統(tǒng)機(jī)房散熱帶來挑戰(zhàn)。所以，如機(jī)房中存在少量大功耗機(jī)柜，將其分散開來排布，從而可利用周邊低功耗機(jī)柜的散熱冗余，減少設(shè)備宕機(jī)的概率。

經(jīng)過我們?cè)趯?shí)際網(wǎng)絡(luò)中的驗(yàn)證，經(jīng)過以上措施改造的機(jī)房，其PUE（機(jī)房總功耗/IT設(shè)備功耗）有較大改善空間。對(duì)舊機(jī)房改造，采用一般性的、改造量偏小的措施，可實(shí)現(xiàn)PUE從1.95降低到1.8，冷卻系統(tǒng)節(jié)能約16%，如采用改造量相對(duì)較大的方案（如：精確上送風(fēng)），冷卻系統(tǒng)的節(jié)能甚至可達(dá)到30%以上。

3.3 傳送網(wǎng)節(jié)能

在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中，傳送網(wǎng)是最重要的基礎(chǔ)部分，傳送網(wǎng)主要由核心路由器與骨干光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，設(shè)備體積大，單臺(tái)設(shè)備耗電可達(dá)千瓦。傳送網(wǎng)的能耗問題可以從網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、器件等各個(gè)層面考慮。

在網(wǎng)絡(luò)層面，傳統(tǒng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)資源利用率較低，往往需要預(yù)留一半的帶寬作為保護(hù)用途。以一條STM-64環(huán)路為例，在扣除一半的保護(hù)時(shí)隙之后，環(huán)網(wǎng)任意兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間僅剩32個(gè)VC4可以用來承載業(yè)務(wù)。在32個(gè)時(shí)隙滿載情況下，當(dāng)有新業(yè)務(wù)需求時(shí)，惟一的辦法就是新建一條環(huán)路，這就涉及到網(wǎng)絡(luò)成本和能耗問題。另外，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)路由算法使業(yè)務(wù)穿通需要大量的帶寬與端口資源，光線路效率（帶寬有效利用率）難以提升。與環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)相比，網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)資源利用率較高，理想狀態(tài)下為達(dá)到保護(hù)目的新建的保護(hù)帶寬僅為1/（N-1）（N為某節(jié)點(diǎn)的光連接數(shù)量）。

在器件層面，傳送網(wǎng)設(shè)備提供商必須保障構(gòu)成傳送網(wǎng)設(shè)備的各種器件滿足各種國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，減少設(shè)備中難以回收的有毒廢料，并盡可能采用多種節(jié)能減排設(shè)計(jì)。與之相對(duì)應(yīng)，在設(shè)備層面，設(shè)備多槽位與靈活的單板配置，意味著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置的靈活，從而減少了冗余，而產(chǎn)品族的兼容性設(shè)計(jì)也意味著更少的單板品種與備件品種。為每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供最為合適的設(shè)備，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，減少設(shè)備，減少網(wǎng)絡(luò)的過設(shè)計(jì)，不僅能降低網(wǎng)絡(luò)能耗，還可以簡化網(wǎng)絡(luò)的管理與維護(hù)，減少維護(hù)成本。在器件層面，通過采用以下各種節(jié)能減排設(shè)計(jì)，可以有效達(dá)到節(jié)能減排的目的。這些設(shè)計(jì)包括：PID技術(shù)，可大幅提升波分OTU單元集成度，相對(duì)普通的OTU單元，功耗降低40%以上；先進(jìn)散熱技術(shù)使設(shè)備可長期運(yùn)行在30℃-35℃室溫環(huán)境，從而大幅減少機(jī)房空調(diào)耗電；智能風(fēng)扇技術(shù)可根據(jù)設(shè)備溫度監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)智能精細(xì)化風(fēng)扇調(diào)整，減少低功耗時(shí)風(fēng)扇能耗，且風(fēng)扇功耗最高占設(shè)備總功耗的10%，是設(shè)備降耗的又一個(gè)重點(diǎn)；簡化電壓種類，采用高效的DC/DC電源模塊可以提升電源轉(zhuǎn)換效率，最大可提升至85-90%；內(nèi)置溫控芯片實(shí)現(xiàn)設(shè)備功耗智能監(jiān)控與功耗軟件配置管理，配合CPU調(diào)整、端口閑時(shí)自動(dòng)關(guān)斷等控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備功耗可管理、可配置。

4 結(jié)束語

未來發(fā)展中市場的大量移動(dòng)新用戶發(fā)展、發(fā)達(dá)市場FTTX寬帶的建設(shè)、持續(xù)的移動(dòng)帶寬提升都將持續(xù)帶來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求，累計(jì)的在網(wǎng)設(shè)備將帶來持續(xù)的排放壓力和財(cái)務(wù)壓力。通信行業(yè)將持續(xù)探索減排降成本的方案。