通信產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗研究論文

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論文關(guān)鍵詞:節(jié)能降耗;綠色通道;核心網(wǎng)絡(luò)

論文摘要:世界經(jīng)濟(jì)格局的變化，國家的可持續(xù)性發(fā)展已經(jīng)得到各國上層的高度重視，通信產(chǎn)業(yè)作為國家重要的經(jīng)濟(jì)支柱，在節(jié)能降耗方面承擔(dān)著重大責(zé)任。

近幾年來，全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。2007年，全球移動(dòng)用戶數(shù)增長了25.9%，2008年由于UMTS3G網(wǎng)絡(luò)的開通，用戶數(shù)增長了14%，2009年3G網(wǎng)絡(luò)的開通，用戶將向WiMAX網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移。總之，全球移動(dòng)市場仍處于快速增長期。通信產(chǎn)業(yè)是一個(gè)高科技行業(yè)，也是一個(gè)高耗能行業(yè)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)張，通信網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備、動(dòng)力系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及機(jī)房、基站等成倍增加，能耗巨大，目前我國的通信網(wǎng)絡(luò)有上萬臺(tái)的核心交換設(shè)備，有幾十萬的基站，大量的設(shè)備不僅需要人員的支撐，而且不間斷的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也更需要能源來保障。據(jù)有關(guān)部門估計(jì)，2007年我國IT產(chǎn)品的總耗電預(yù)計(jì)為300億—500億千瓦時(shí)。這幾乎相當(dāng)于三峽電站一年的發(fā)電總量（2006年為492.50億千瓦時(shí)）。這些林林總總的IT產(chǎn)品，已經(jīng)讓我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，改變著人們的生產(chǎn)和生活狀態(tài)，但是這些IT產(chǎn)品功耗大而且數(shù)量眾多，累積起來所消耗的電能可以說是觸目驚心。2008年世界金融風(fēng)暴使得全球能源供給日趨緊張，2009年能源緊張的格局將會(huì)更加嚴(yán)峻，因此節(jié)能降耗的綠色通道對于通信行業(yè)來說顯得尤為重要。

由于IT設(shè)備需要成年累月不間斷地運(yùn)行，除了IT設(shè)備自身耗電量巨大外，為滿足機(jī)房環(huán)境溫度、濕度、空氣含塵濃度的要求，機(jī)房內(nèi)要獨(dú)立設(shè)置空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加上用于機(jī)房環(huán)境條件技術(shù)保障的其他設(shè)備，這些最終導(dǎo)致機(jī)房成為電力消耗的“大戶”。從機(jī)房用電分配上來看，其中IT設(shè)備占電能總能耗的44%，制冷系統(tǒng)占38%，電源系統(tǒng)占到15%，照明系統(tǒng)占3%。在機(jī)房的IT設(shè)備中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大概占30%，即大約占機(jī)房總能耗的13%。同時(shí)，如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功耗降低，相應(yīng)的空調(diào)等外圍設(shè)備的消耗也會(huì)相應(yīng)降低，因此目前網(wǎng)絡(luò)中心耗能最大的是服務(wù)器，其次是一些主干網(wǎng)采用的大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，當(dāng)然其他低端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備因?yàn)閿?shù)量眾多也是不容忽視的。主設(shè)備是指服務(wù)器、BTS（基站收發(fā)臺(tái)），其功耗由接入設(shè)備的數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷決定；配套設(shè)備主要指空調(diào)，基站設(shè)備對環(huán)境溫度、濕度和潔凈度有一定要求，以保證通信設(shè)備的正常運(yùn)行，空調(diào)占了總功耗的絕大部分，平均下來約為總功耗的50%，以中國電信為例，2007年全年消耗電能超過200億度，各種能耗費(fèi)用超過100億元人民幣；其它功耗成分來自配電系統(tǒng)等。

各國政府已經(jīng)開始行動(dòng)以減少能源的消耗、二氧化碳及其他污染物的排放，我國“十一五”規(guī)劃就明確了節(jié)能減排的工作指標(biāo)：到2010年，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20％左右。能源的消耗可以用二氧化碳的排放量來計(jì)算，1千瓦時(shí)約等于0.658kg二氧化碳排放量，除主設(shè)備外其他設(shè)備的能源消耗也可以用二氧化碳的排放量來計(jì)算。假設(shè)一個(gè)正常基站可使用10年，總二氧化碳排放量為422噸。在所有的影響因素中，主設(shè)備占了總二氧化碳排放量的30.9%。根據(jù)對二氧化碳排放量的分析，通信產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗的綠色通道可以從以下5方面展開：1、打造綠色基站，采用新型的功放芯片和高效功放技術(shù)，提高設(shè)備的能效；2、應(yīng)用綠色基站軟件有效降低靜態(tài)功耗，大幅降低業(yè)務(wù)量少時(shí)的能耗。3、綠色高效的冷卻方案，即減少冷卻能耗和提高電信設(shè)備耐熱能力，這樣設(shè)備可工作在室溫或更大濕度環(huán)境中。4、使用高集成度或分布式方案來減少基站占用空間，即采用多密度載波和射頻寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)單模塊支持4到6個(gè)載波，同等容量下基站體積更小，重量更輕，UPS等配套要求更低。5、綠色能源的使用，即充分利用太陽能和風(fēng)能等綠色環(huán)保能源。

一、建立綠色核心網(wǎng)絡(luò)

從這么多年從事通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工作的經(jīng)驗(yàn)中，筆者了解到傳統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，不僅一二級核心網(wǎng)絡(luò)層次多，而且大量的網(wǎng)元導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，整網(wǎng)能耗偏高。以筆者設(shè)計(jì)的機(jī)房為例：機(jī)房空間有限，服務(wù)器的能耗非常高，導(dǎo)致散熱程度差，而且需要加裝空調(diào)，再加上每年擴(kuò)容的需要，交換機(jī)走線和設(shè)備布局的不合理，使機(jī)房無法實(shí)施更進(jìn)一步的節(jié)能降耗措施。因此建立綠色核心網(wǎng)絡(luò)勢在必行。建立綠色核心網(wǎng)絡(luò)首先應(yīng)該優(yōu)化核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)的扁平化管理，減少核心網(wǎng)中網(wǎng)元的數(shù)量，使核心設(shè)備上移，逐步使用集成度高，電信級別的平臺(tái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的服務(wù)器，同時(shí)建立專業(yè)的機(jī)房散熱管理方案，如采用自下而上的回風(fēng)流方式提高冷風(fēng)的利用率，尤其是在北方城市，這樣就可以有效減少機(jī)房空調(diào)的使用。

筆者還要強(qiáng)調(diào)一下，在工程前期調(diào)研及初設(shè)階段首先考慮選擇擁有綠色基站技術(shù)的供應(yīng)商和運(yùn)營商，例如華為和Vodafone。他們擁有IP組網(wǎng)、分布式基站、先進(jìn)功放、智能電源管理、多載頻技術(shù)、統(tǒng)一架構(gòu)等關(guān)鍵綠色技術(shù)。這樣設(shè)計(jì)的基站穩(wěn)定性、可靠性高，功耗能夠得到進(jìn)一步優(yōu)化，而且更有利于網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)升級。

二、充分利用軟件技術(shù)降低能耗

除提高設(shè)計(jì)水平和利用硬件升級等手段降低能耗以外，充分利用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗也越來越重要。隨著軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，大到網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，小到CPU超頻。以筆者所在單位為例，通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他單位基礎(chǔ)設(shè)施的更新?lián)Q代，如果頻繁地對網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，將造成大量在線設(shè)備的退網(wǎng)淘汰以及更多的資源消耗，那么利用軟件技術(shù)提高現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作效率，從而降低能耗也是非常重要的手段。通過對上網(wǎng)用戶在線時(shí)間的統(tǒng)計(jì)分析，全網(wǎng)在忙時(shí)和閑時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變換最大，那么就可以通過軟件調(diào)整核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主頻，讓它隨網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變化，在閑時(shí)自動(dòng)將設(shè)備處理能力降低，減少電能的消耗。

三、提高空間利用率降低設(shè)備冗余度

隨著通信產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，每年入網(wǎng)用戶日益增多，基站和設(shè)備間能夠利用的空間越來越小，設(shè)備密度也越來越大，電力消耗明顯提高，因此采用高集成度或分布式設(shè)計(jì)方案來減少基站和設(shè)備間的空間占用，使用體積更小，重量更輕，支持端口更多的設(shè)備來有效降低設(shè)備冗余度，對于降低能耗也是重要的綠色手段。對于高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來講，性能和功能無疑是最重要的，功耗降低會(huì)以性能的降低為代價(jià)。一般的情況下，為保證功能、性能、業(yè)務(wù)卡的數(shù)量和運(yùn)行可靠，設(shè)備的功耗也會(huì)較大。這類設(shè)備數(shù)量較少，放置位置的環(huán)境情況也比較好。因此，在選擇高端設(shè)備方面我們只是把功耗指標(biāo)作為一個(gè)輔助的參考指標(biāo)。

對于低端的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如數(shù)量巨大的接入層交換機(jī)，雖然他們的功能都很強(qiáng)大，但是我們實(shí)際應(yīng)用時(shí)只會(huì)用到它的部分功能，完全可以通過犧牲一些我們不需要的性能來換取設(shè)備的功耗降低?，F(xiàn)在有一些接入層交換機(jī)因?yàn)樽陨砉男?，已?jīng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備內(nèi)部無風(fēng)扇，這類產(chǎn)品就能很好地降低設(shè)備的功耗。對于低端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來說，采購過程中會(huì)把功耗作為一個(gè)比較重要的指標(biāo)來考慮

四、推崇綠色環(huán)保能源的使用

利用太陽能和風(fēng)能等混合能源，可更好地保護(hù)環(huán)境，減少污染物排放。在有條件的地區(qū)充分利用太陽能、風(fēng)能作為輔助能源，降低電能消耗，分解能源問題。在北方城市，利用季節(jié)明顯，冬季日夜溫差較大的特點(diǎn)，優(yōu)化基站、核心機(jī)房、設(shè)備間的通風(fēng)設(shè)計(jì)方案和溫度控制方案，充分利用自然環(huán)境溫度實(shí)現(xiàn)溫控的目的，減少冷卻系統(tǒng)和大功率空調(diào)的使用，降低能耗，建立更多能源使用的綠色通道，使能源利用率更高。

為了使通信產(chǎn)業(yè)向著更加綠色的方向發(fā)展，節(jié)能降耗勢在必行，讓我們共同努力，打造出更多的綠色通道，從技術(shù)上提高設(shè)備、能源的使用效率，減少不必要的損耗，以實(shí)際行動(dòng)來保護(hù)環(huán)境，推動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁文斌.通信機(jī)房節(jié)能降耗前景廣闊[N].人民郵電,2008,03-06

[2]張炳華.通信局(站)電源系統(tǒng)節(jié)能降耗措施探討[J].通信電源技術(shù),2008,(06)