通信产业节能降耗研究论文

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论文关键词:节能降耗;绿色通道;核心网络

论文摘要:世界经济格局的变化，国家的可持续性发展已经得到各国上层的高度重视，通信产业作为国家重要的经济支柱，在节能降耗方面承担着重大责任。

近几年来，全球移动通信产业蓬勃发展。2007年，全球移动用户数增长了25.9%，2008年由于UMTS3G网络的开通，用户数增长了14%，2009年3G网络的开通，用户将向WiMAX网络和4G网络转移。总之，全球移动市场仍处于快速增长期。通信产业是一个高科技行业，也是一个高耗能行业，随着网络规模的不断扩张，通信网络的核心设备、动力系统、冷却系统以及机房、基站等成倍增加，能耗巨大，目前我国的通信网络有上万台的核心交换设备，有几十万的基站，大量的设备不仅需要人员的支撑，而且不间断的网络环境也更需要能源来保障。据有关部门估计，2007年我国IT产品的总耗电预计为300亿—500亿千瓦时。这几乎相当于三峡电站一年的发电总量（2006年为492.50亿千瓦时）。这些林林总总的IT产品，已经让我们的生活发生了翻天覆地的变化，改变着人们的生产和生活状态，但是这些IT产品功耗大而且数量众多，累积起来所消耗的电能可以说是触目惊心。2008年世界金融风暴使得全球能源供给日趋紧张，2009年能源紧张的格局将会更加严峻，因此节能降耗的绿色通道对于通信行业来说显得尤为重要。

由于IT设备需要成年累月不间断地运行，除了IT设备自身耗电量巨大外，为满足机房环境温度、湿度、空气含尘浓度的要求，机房内要独立设置空调调节系统，加上用于机房环境条件技术保障的其他设备，这些最终导致机房成为电力消耗的“大户”。从机房用电分配上来看，其中IT设备占电能总能耗的44%，制冷系统占38%，电源系统占到15%，照明系统占3%。在机房的IT设备中，网络设备大概占30%，即大约占机房总能耗的13%。同时，如果网络设备的功耗降低，相应的空调等外围设备的消耗也会相应降低，因此目前网络中心耗能最大的是服务器，其次是一些主干网采用的大型网络设备，当然其他低端网络设备因为数量众多也是不容忽视的。主设备是指服务器、BTS（基站收发台），其功耗由接入设备的数量和网络的负荷决定；配套设备主要指空调，基站设备对环境温度、湿度和洁净度有一定要求，以保证通信设备的正常运行，空调占了总功耗的绝大部分，平均下来约为总功耗的50%，以中国电信为例，2007年全年消耗电能超过200亿度，各种能耗费用超过100亿元人民币；其它功耗成分来自配电系统等。

各国政府已经开始行动以减少能源的消耗、二氧化碳及其他污染物的排放，我国“十一五”规划就明确了节能减排的工作指标：到2010年，单位国内生产总值能耗降低20％左右。能源的消耗可以用二氧化碳的排放量来计算，1千瓦时约等于0.658kg二氧化碳排放量，除主设备外其他设备的能源消耗也可以用二氧化碳的排放量来计算。假设一个正常基站可使用10年，总二氧化碳排放量为422吨。在所有的影响因素中，主设备占了总二氧化碳排放量的30.9%。根据对二氧化碳排放量的分析，通信产业节能降耗的绿色通道可以从以下5方面展开：1、打造绿色基站，采用新型的功放芯片和高效功放技术，提高设备的能效；2、应用绿色基站软件有效降低静态功耗，大幅降低业务量少时的能耗。3、绿色高效的冷却方案，即减少冷却能耗和提高电信设备耐热能力，这样设备可工作在室温或更大湿度环境中。4、使用高集成度或分布式方案来减少基站占用空间，即采用多密度载波和射频宽带技术实现单模块支持4到6个载波，同等容量下基站体积更小，重量更轻，UPS等配套要求更低。5、绿色能源的使用，即充分利用太阳能和风能等绿色环保能源。

一、建立绿色核心网络

从这么多年从事通信网络设计工作的经验中，笔者了解到传统的核心网络架构是相当复杂的，不仅一二级核心网络层次多，而且大量的网元导致网络复杂，整网能耗偏高。以笔者设计的机房为例：机房空间有限，服务器的能耗非常高，导致散热程度差，而且需要加装空调，再加上每年扩容的需要，交换机走线和设备布局的不合理，使机房无法实施更进一步的节能降耗措施。因此建立绿色核心网络势在必行。建立绿色核心网络首先应该优化核心网络架构，实行网络的扁平化管理，减少核心网中网元的数量，使核心设备上移，逐步使用集成度高，电信级别的平台代替传统的服务器，同时建立专业的机房散热管理方案，如采用自下而上的回风流方式提高冷风的利用率，尤其是在北方城市，这样就可以有效减少机房空调的使用。

笔者还要强调一下，在工程前期调研及初设阶段首先考虑选择拥有绿色基站技术的供应商和运营商，例如华为和Vodafone。他们拥有IP组网、分布式基站、先进功放、智能电源管理、多载频技术、统一架构等关键绿色技术。这样设计的基站稳定性、可靠性高，功耗能够得到进一步优化，而且更有利于网络的平稳升级。

二、充分利用软件技术降低能耗

除提高设计水平和利用硬件升级等手段降低能耗以外，充分利用软件技术实现节能降耗也越来越重要。随着软件技术的飞速发展，其应用领域也越来越广泛，大到网络转型，小到CPU超频。以笔者所在单位为例，通信网络转型的速度远远高于其他单位基础设施的更新换代，如果频繁地对网络转型，将造成大量在线设备的退网淘汰以及更多的资源消耗，那么利用软件技术提高现有网络设备的工作效率，从而降低能耗也是非常重要的手段。通过对上网用户在线时间的统计分析，全网在忙时和闲时网络负荷变换最大，那么就可以通过软件调整核心网络设备的主频，让它随网络负荷变化，在闲时自动将设备处理能力降低，减少电能的消耗。

三、提高空间利用率降低设备冗余度

随着通信产业的蓬勃发展，每年入网用户日益增多，基站和设备间能够利用的空间越来越小，设备密度也越来越大，电力消耗明显提高，因此采用高集成度或分布式设计方案来减少基站和设备间的空间占用，使用体积更小，重量更轻，支持端口更多的设备来有效降低设备冗余度，对于降低能耗也是重要的绿色手段。对于高端网络设备来讲，性能和功能无疑是最重要的，功耗降低会以性能的降低为代价。一般的情况下，为保证功能、性能、业务卡的数量和运行可靠，设备的功耗也会较大。这类设备数量较少，放置位置的环境情况也比较好。因此，在选择高端设备方面我们只是把功耗指标作为一个辅助的参考指标。

对于低端的网络产品，如数量巨大的接入层交换机，虽然他们的功能都很强大，但是我们实际应用时只会用到它的部分功能，完全可以通过牺牲一些我们不需要的性能来换取设备的功耗降低。现在有一些接入层交换机因为自身功耗小，已经实现了设备内部无风扇，这类产品就能很好地降低设备的功耗。对于低端网络设备来说，采购过程中会把功耗作为一个比较重要的指标来考虑

四、推崇绿色环保能源的使用

利用太阳能和风能等混合能源，可更好地保护环境，减少污染物排放。在有条件的地区充分利用太阳能、风能作为辅助能源，降低电能消耗，分解能源问题。在北方城市，利用季节明显，冬季日夜温差较大的特点，优化基站、核心机房、设备间的通风设计方案和温度控制方案，充分利用自然环境温度实现温控的目的，减少冷却系统和大功率空调的使用，降低能耗，建立更多能源使用的绿色通道，使能源利用率更高。

为了使通信产业向着更加绿色的方向发展，节能降耗势在必行，让我们共同努力，打造出更多的绿色通道，从技术上提高设备、能源的使用效率，减少不必要的损耗，以实际行动来保护环境，推动通信产业持续健康发展。

参考文献：

[1]梁文斌.通信机房节能降耗前景广阔[N].人民邮电,2008,03-06

[2]张炳华.通信局(站)电源系统节能降耗措施探讨[J].通信电源技术,2008,(06