通信產業節能降耗研究論文

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論文關鍵詞:節能降耗;綠色通道;核心網絡

論文摘要:世界經濟格局的變化，國家的可持續性發展已經得到各國上層的高度重視，通信產業作為國家重要的經濟支柱，在節能降耗方面承擔著重大責任。

近幾年來，全球移動通信產業蓬勃發展。2007年，全球移動用戶數增長了25.9%，2008年由于UMTS3G網絡的開通，用戶數增長了14%，2009年3G網絡的開通，用戶將向WiMAX網絡和4G網絡轉移。總之，全球移動市場仍處于快速增長期。通信產業是一個高科技行業，也是一個高耗能行業，隨著網絡規模的不斷擴張，通信網絡的核心設備、動力系統、冷卻系統以及機房、基站等成倍增加，能耗巨大，目前我國的通信網絡有上萬臺的核心交換設備，有幾十萬的基站，大量的設備不僅需要人員的支撐，而且不間斷的網絡環境也更需要能源來保障。據有關部門估計，2007年我國IT產品的總耗電預計為300億—500億千瓦時。這幾乎相當于三峽電站一年的發電總量（2006年為492.50億千瓦時）。這些林林總總的IT產品，已經讓我們的生活發生了翻天覆地的變化，改變著人們的生產和生活狀態，但是這些IT產品功耗大而且數量眾多，累積起來所消耗的電能可以說是觸目驚心。2008年世界金融風暴使得全球能源供給日趨緊張，2009年能源緊張的格局將會更加嚴峻，因此節能降耗的綠色通道對于通信行業來說顯得尤為重要。

由于IT設備需要成年累月不間斷地運行，除了IT設備自身耗電量巨大外，為滿足機房環境溫度、濕度、空氣含塵濃度的要求，機房內要獨立設置空調調節系統，加上用于機房環境條件技術保障的其他設備，這些最終導致機房成為電力消耗的“大戶”。從機房用電分配上來看，其中IT設備占電能總能耗的44%，制冷系統占38%，電源系統占到15%，照明系統占3%。在機房的IT設備中，網絡設備大概占30%，即大約占機房總能耗的13%。同時，如果網絡設備的功耗降低，相應的空調等外圍設備的消耗也會相應降低，因此目前網絡中心耗能最大的是服務器，其次是一些主干網采用的大型網絡設備，當然其他低端網絡設備因為數量眾多也是不容忽視的。主設備是指服務器、BTS（基站收發臺），其功耗由接入設備的數量和網絡的負荷決定；配套設備主要指空調，基站設備對環境溫度、濕度和潔凈度有一定要求，以保證通信設備的正常運行，空調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，各種能耗費用超過100億元人民幣；其它功耗成分來自配電系統等。

各國政府已經開始行動以減少能源的消耗、二氧化碳及其他污染物的排放，我國“十一五”規劃就明確了節能減排的工作指標：到2010年，單位國內生產總值能耗降低20％左右。能源的消耗可以用二氧化碳的排放量來計算，1千瓦時約等于0.658kg二氧化碳排放量，除主設備外其他設備的能源消耗也可以用二氧化碳的排放量來計算。假設一個正常基站可使用10年，總二氧化碳排放量為422噸。在所有的影響因素中，主設備占了總二氧化碳排放量的30.9%。根據對二氧化碳排放量的分析，通信產業節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，提高設備的能效；2、應用綠色基站軟件有效降低靜態功耗，大幅降低業務量少時的能耗。3、綠色高效的冷卻方案，即減少冷卻能耗和提高電信設備耐熱能力，這樣設備可工作在室溫或更大濕度環境中。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實現單模塊支持4到6個載波，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能等綠色環保能源。

一、建立綠色核心網絡

從這么多年從事通信網絡設計工作的經驗中，筆者了解到傳統的核心網絡架構是相當復雜的，不僅一二級核心網絡層次多，而且大量的網元導致網絡復雜，整網能耗偏高。以筆者設計的機房為例：機房空間有限，服務器的能耗非常高，導致散熱程度差，而且需要加裝空調，再加上每年擴容的需要，交換機走線和設備布局的不合理，使機房無法實施更進一步的節能降耗措施。因此建立綠色核心網絡勢在必行。建立綠色核心網絡首先應該優化核心網絡架構，實行網絡的扁平化管理，減少核心網中網元的數量，使核心設備上移，逐步使用集成度高，電信級別的平臺代替傳統的服務器，同時建立專業的機房散熱管理方案，如采用自下而上的回風流方式提高冷風的利用率，尤其是在北方城市，這樣就可以有效減少機房空調的使用。

筆者還要強調一下，在工程前期調研及初設階段首先考慮選擇擁有綠色基站技術的供應商和運營商，例如華為和Vodafone。他們擁有IP組網、分布式基站、先進功放、智能電源管理、多載頻技術、統一架構等關鍵綠色技術。這樣設計的基站穩定性、可靠性高，功耗能夠得到進一步優化，而且更有利于網絡的平穩升級。

二、充分利用軟件技術降低能耗

除提高設計水平和利用硬件升級等手段降低能耗以外，充分利用軟件技術實現節能降耗也越來越重要。隨著軟件技術的飛速發展，其應用領域也越來越廣泛，大到網絡轉型，小到CPU超頻。以筆者所在單位為例，通信網絡轉型的速度遠遠高于其他單位基礎設施的更新換代，如果頻繁地對網絡轉型，將造成大量在線設備的退網淘汰以及更多的資源消耗，那么利用軟件技術提高現有網絡設備的工作效率，從而降低能耗也是非常重要的手段。通過對上網用戶在線時間的統計分析，全網在忙時和閑時網絡負荷變換最大，那么就可以通過軟件調整核心網絡設備的主頻，讓它隨網絡負荷變化，在閑時自動將設備處理能力降低，減少電能的消耗。

三、提高空間利用率降低設備冗余度

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

對于低端的網絡產品，如數量巨大的接入層交換機，雖然他們的功能都很強大，但是我們實際應用時只會用到它的部分功能，完全可以通過犧牲一些我們不需要的性能來換取設備的功耗降低。現在有一些接入層交換機因為自身功耗小，已經實現了設備內部無風扇，這類產品就能很好地降低設備的功耗。對于低端網絡設備來說，采購過程中會把功耗作為一個比較重要的指標來考慮

四、推崇綠色環保能源的使用

利用太陽能和風能等混合能源，可更好地保護環境，減少污染物排放。在有條件的地區充分利用太陽能、風能作為輔助能源，降低電能消耗，分解能源問題。在北方城市，利用季節明顯，冬季日夜溫差較大的特點，優化基站、核心機房、設備間的通風設計方案和溫度控制方案，充分利用自然環境溫度實現溫控的目的，減少冷卻系統和大功率空調的使用，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。

為了使通信產業向著更加綠色的方向發展，節能降耗勢在必行，讓我們共同努力，打造出更多的綠色通道，從技術上提高設備、能源的使用效率，減少不必要的損耗，以實際行動來保護環境，推動通信產業持續健康發展。

參考文獻：

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

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