世界經濟飛速發(fā)展,導致能源日趨匱乏,污染嚴重。據(jù)國際能源機構(IEA)2008年的統(tǒng)計,從1973年到2006年,全球能源消耗上升73%,C02排放增長了79%。能源的消耗導致了溫室效應和一系列的自然災害,保護環(huán)境、防治氣候變化成了人類面臨的重要的挑戰(zhàn),節(jié)能減排刻不容緩。我國通訊行業(yè)每年耗電超過200億度,消耗煤炭量達675萬噸。國際組織、各國政府紛紛制定了相關政策法規(guī)。
華為致力于提供更節(jié)能的網絡,以實現(xiàn)“綠色通信,綠色華為,綠色世界”的目標。早在2000年,華為率先響應環(huán)保節(jié)能計劃,第一次提出綠色網絡的概念,并作為公司創(chuàng)新的一個最重要的要素和整個公司的考核績效之一,貫徹到規(guī)劃、設計、研發(fā)和制造中去,對產品進行全流程節(jié)能減排管理,推行產品全生命周期碳排放評估,低碳節(jié)能技術不斷創(chuàng)新,推廣環(huán)保材料與清潔能源,最大限度地重復使用資源,形成了綠色站點、綠色機房、綠色傳輸、綠色能源等端到端的綠色信息通信方案,目前華為所提供的全部產品比業(yè)界傳統(tǒng)的方案,要節(jié)省30%以上的能源消耗。
綠色節(jié)能是行業(yè)發(fā)展的新的使命
綠色節(jié)能已經成為行業(yè)發(fā)展的新的使命,每位負責任的通信行業(yè)成員都在推動其不斷往前發(fā)展。全球通信行業(yè)的節(jié)能標準研究行動正迅速展開,國際知名電信運營商和設備商制定的諸多節(jié)能環(huán)保標準也相繼出臺。
圖1 全球著名運營商的綠色建網計劃
華為從低碳著手、從創(chuàng)新覓路、從責任出發(fā),積極為信息通信產業(yè)可持續(xù)的發(fā)展貢獻著力量。
2007年底華為與中國移動通信集團公司簽訂了“中國移動綠色行動計劃戰(zhàn)略合作協(xié)議”,開發(fā)了可循環(huán)使用的綠色包裝、環(huán)保型基站和機房節(jié)能技術。節(jié)能環(huán)保型基站可大幅度降低能耗和資源的占用,節(jié)約設備功耗達30%,節(jié)約占地面積40%。
2008年華為加入了“GeSI組織”(全球電子可持續(xù)性發(fā)展促進會),與全球大T、廠商一起推動對替代能源利用、環(huán)境保護、ICT對社會影響的研究。
2010年華為與工信部簽署了節(jié)能自愿協(xié)議,預示了華為在綠色產品和解決方案、公司自身節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略、全球節(jié)能技術標準(規(guī)范)的研究和制定以及綠色創(chuàng)新等方面繼續(xù)全程投入。根據(jù)此次協(xié)議約定,華為以2009年發(fā)貨產品單位業(yè)務量的平均能耗為基準,到2012年12月底實現(xiàn)發(fā)貨產品單位業(yè)務量的平均能耗下降35%。
華為OTN 綠色節(jié)能方案和關鍵技術
3.1華為OTN概況
華為于2007年業(yè)界首家推出OTN設備以來,超過90,000套的OTN設備已廣泛服務于全球100多個國家的200多個運營商。華為系列化OTN設備包括OSN 8800 T64/T32/T16, OSN 6800, OSN 3800以及OSN 1800,覆蓋從城域接入,城域核心到長途骨干的端到端業(yè)務傳送需求。華為是業(yè)界首家將OTN,ROADM,PID以及智能控制平面等關鍵技術與波分平臺有機融合,提供“零浪費,零等待,零中斷”帶寬云解決方案,實現(xiàn)了“帶寬完全共享,業(yè)務快速發(fā)放,網絡高度可靠”。
多年來,華為堅持開發(fā)OTN網絡的綠色技術,使得OTN單位帶寬的平均能耗持續(xù)降低,當前華為OTN系統(tǒng)能效比降到2009年的55%,且在多家頂尖運營商的測試中表現(xiàn)優(yōu)異,躋身世界領先水平。OTN系統(tǒng)能效比需從兩個方面來度量,其一是網絡能效比,其二是設備能效比,兩者缺一不可。前者是基于給定的網絡業(yè)務模型來構建設備配置模型,而后量測網絡的功耗所得;后者直接通過設備的配置模型量測而得。由于后者易于操作,易于比較,被廣泛采用;但前者由于缺乏統(tǒng)一的標準,難于操作,因此極易被忽略。事實上,通過合理的網絡架構,業(yè)務策略來降低網絡能效比對傳送網以及OTN的節(jié)能減排有著非常深遠的意義。華為全方位的綠色節(jié)能方案包括網絡層面降能耗如ASON控制平面OTN組網Mesh化,以及設備和器件層面降能耗如光電集成PID技術,ASIC工藝持續(xù)提升,光模塊降功耗,以及動態(tài)功率管理等措施。
3.2 華為OTN綠色節(jié)能方案和關鍵技術
ASON控制平面OTN組網MESH化使單位帶寬的網絡能耗減少20%以上
傳統(tǒng)的環(huán)狀網絡,利用1+1保護,需預留50%的帶寬作為保護帶寬;而ASON打破環(huán)網限制,支持網狀網組網,通過網絡路由智能算法實現(xiàn)動態(tài)路由管理,針對不同業(yè)務服務級別(SLA)提供不同的業(yè)務路由策略,加強帶寬資源的共享,提升資源利用率,顯著減少網絡的能耗。
以最簡單的3個節(jié)點下1+1保護和ASON保護對比為例,如下圖。假設A-B間業(yè)務帶寬為100G,B-D間業(yè)務帶寬為100G,考慮1+1 SNCP保護,環(huán)網上A-B,B-D,D-A鏈路所需容量均為200G;倘若考慮ASON保護,D-A鏈路所需容量僅需100G,使得網絡總帶寬節(jié)省了16.67%,因此網絡能耗也減少了16.67%。
圖2-1 3個節(jié)點1+1保護和ASON保護對比
以此類推,更多節(jié)點和更多維度的網狀網組網中,帶寬利用率更高,網絡能效比平均降低20%以上。
光電集成PID技術使單位帶寬的能耗減少15%
PID全稱Photonics Integration Device。概括的說,PID是一個光電集成器件(OEIC),是將多個光收發(fā)器及合分波器集成起來的單片WDM系統(tǒng)(System On Chip)。華為將PID 技術和 OTN平臺有機結合在一起,一方面極大的提升了OTN的集成度,使得單位帶寬的能耗減少了15%左右,另一方面還大大的簡化了OTN系統(tǒng)的光層規(guī)劃和調測,真正實現(xiàn)了“數(shù)字化OTN”,類SDH組網,免規(guī)劃,免調測,即插即用;
ASIC工藝持續(xù)提升,OTN單位帶寬能耗降低30%以上
圖 2-2列出OTN系統(tǒng)中所包含的關鍵模塊及其功耗占比,由此可看出,ASIC的功耗在OTN系統(tǒng)中占比高達42%以上,是影響OTN能耗比的最關鍵的因素。
圖2-2 OTN設備功耗與業(yè)務板功耗分布圖
華為的OTN系統(tǒng)設計一直緊跟芯片工藝改進的步伐享受升級帶來的巨大節(jié)能收益,業(yè)務單板的降功耗成果顯著。相比2009年,華為OTN系統(tǒng)業(yè)務單板的能耗平均減少了30%以上。
圖2-3 ASIC工藝改進節(jié)能效果
光模塊持續(xù)降功耗
在業(yè)務單板中,光模塊的功耗也占有相當?shù)谋壤?,因此降低光模塊的功耗,也具有重要意義。華為一直緊跟光模塊技術的演進,設計的光模塊功耗處于業(yè)界領先地位,并實現(xiàn)了單板只需要自然散熱而不需要附加散熱設施,進一步降低了設備的散熱單元功耗。
圖2-4 光模塊典型功耗
動態(tài)功率管理使OTN功耗管理精細化
隨著ASIC工藝不斷改進,光模塊小型化發(fā)展,OTN的設備容量和集成度大幅提升,這固然能大幅減少單位帶寬的能耗,卻不可避免的導致機房的熱密度的上升,最終導致機房空調耗電增加。華為完善的動態(tài)功率管理技術可在很大程度改善了熱密度提升帶來的“副作用”。
交叉單元智能溫備份技術:華為采用了業(yè)界首創(chuàng)的交叉溫備份技術,在保證網絡和設備性能的情況下,用于備份的交叉單元的功耗降低60%以上,因此OTN系統(tǒng)的交叉單元總功耗可降低30%。
先進散熱技術:華為OTN采用先進的散熱技術,可使設備可長期運行在30℃-35℃室溫環(huán)境,從而大幅減少機房空調耗電。
智能風扇技術:智能風扇技術可根據(jù)溫度檢測實時調整風扇轉速,以減少低功耗時風扇功耗。風扇功耗最高占OTN設備總功耗的9%,采用智能風扇技術,設備常溫工作狀態(tài),風扇可運行在50%轉速,此時可節(jié)省70%的風扇功耗;
圖2-5風扇功耗與轉速之間的關系曲線
端口控制技術:通過對空閑端口和空閑通道的自動關斷等控制技術,可顯著減少OTN系統(tǒng)能耗。
電源模塊效率提升技術:電源效率的提升對整個設備的功耗降低起到了不可小覷的作用,因為所有單板都用到電源模塊,即便是4%的效率提升,節(jié)省的能耗也是驚人的。對于單板電源效率提升,華為采取了多種措施如48V采用MOS管合路、電源種類減少、優(yōu)化電源架構和采用自制的高效率的電源模塊等,使得電源效率可提升至85-90%
節(jié)能可視化:采用業(yè)界首創(chuàng)的網絡能耗配置與管理,在網管上可以對節(jié)能模式進行配置,并可對單板、網元、網絡的能耗數(shù)據(jù)進行實時查詢,節(jié)能效果及時明確掌握,利于節(jié)能措施開展和網絡規(guī)劃。
結束語
華為將持續(xù)通過關鍵技術的發(fā)展和核心科技的創(chuàng)新,秉承綠色的承諾,持續(xù)降低OTN設備和網絡的能效比,將OTN節(jié)能進行到底。華為攜最優(yōu)的綠色節(jié)能方案,助力全球客戶,共建綠色通信的未來。