引言
世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，導(dǎo)致能源日趨匱乏，污染嚴(yán)重。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)2008年的統(tǒng)計(jì)，從1973年到2006年，全球能源消耗上升73％，C02排放增長(zhǎng)了79％。能源的消耗導(dǎo)致了溫室效應(yīng)和一系列的自然災(zāi)害，保護(hù)環(huán)境、防治氣候變化成了人類(lèi)面臨的重要的挑戰(zhàn)，節(jié)能減排刻不容緩。我國(guó)通訊行業(yè)每年耗電超過(guò)200億度，消耗煤炭量達(dá)675萬(wàn)噸。國(guó)際組織、各國(guó)政府紛紛制定了相關(guān)政策法規(guī)。
華為致力于提供更節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)“綠色通信，綠色華為，綠色世界”的目標(biāo)。早在2000年，華為率先響應(yīng)環(huán)保節(jié)能計(jì)劃，第一次提出綠色網(wǎng)絡(luò)的概念，并作為公司創(chuàng)新的一個(gè)最重要的要素和整個(gè)公司的考核績(jī)效之一，貫徹到規(guī)劃、設(shè)計(jì)、研發(fā)和制造中去，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全流程節(jié)能減排管理，推行產(chǎn)品全生命周期碳排放評(píng)估，低碳節(jié)能技術(shù)不斷創(chuàng)新，推廣環(huán)保材料與清潔能源，最大限度地重復(fù)使用資源，形成了綠色站點(diǎn)、綠色機(jī)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(chǎn)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(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的新的使命，每位負(fù)責(zé)任的通信行業(yè)成員都在推動(dòng)其不斷往前發(fā)展。全球通信行業(yè)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)研究行動(dòng)正迅速展開(kāi)，國(guó)際知名電信運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商制定的諸多節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也相繼出臺(tái)。
圖1 全球著名運(yùn)營(yíng)商的綠色建網(wǎng)計(jì)劃
華為從低碳著手、從創(chuàng)新覓路、從責(zé)任出發(fā)，積極為信息通信產(chǎn)業(yè)可持續(xù)的發(fā)展貢獻(xiàn)著力量。
2007年底華為與中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司簽訂了“中國(guó)移動(dòng)綠色行動(dòng)計(jì)劃戰(zhàn)略合作協(xié)議”，開(kāi)發(fā)了可循環(huán)使用的綠色包裝、環(huán)保型基站和機(jī)房節(jié)能技術(shù)。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(shè)備功耗達(dá)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(jìn)會(huì)），與全球大T、廠(chǎng)商一起推動(dòng)對(duì)替代能源利用、環(huán)境保護(hù)、ICT對(duì)社會(huì)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(yù)示了華為在綠色產(chǎn)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)（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(chǎn)品單位業(yè)務(wù)量的平均能耗為基準(zhǔn)，到2012年12月底實(shí)現(xiàn)發(fā)貨產(chǎn)品單位業(yè)務(wù)量的平均能耗下降35%。
華為OTN 綠色節(jié)能方案和關(guān)鍵技術(shù)
3.1華為OTN概況
華為于2007年業(yè)界首家推出OTN設(shè)備以來(lái)，超過(guò)90,000套的OTN設(shè)備已廣泛服務(wù)于全球100多個(gè)國(guó)家的200多個(gè)運(yùn)營(yíng)商。華為系列化OTN設(shè)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(zhǎng)途骨干的端到端業(yè)務(wù)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(guān)鍵技術(shù)與波分平臺(tái)有機(jī)融合，提供“零浪費(fèi)，零等待，零中斷”帶寬云解決方案，實(shí)現(xiàn)了“帶寬完全共享，業(yè)務(wù)快速發(fā)放，網(wǎng)絡(luò)高度可靠”。
多年來(lái)，華為堅(jiān)持開(kāi)發(fā)OTN網(wǎng)絡(luò)的綠色技術(shù)，使得OTN單位帶寬的平均能耗持續(xù)降低，當(dāng)前華為OTN系統(tǒng)能效比降到2009年的55%，且在多家頂尖運(yùn)營(yíng)商的測(cè)試中表現(xiàn)優(yōu)異，躋身世界領(lǐng)先水平。OTN系統(tǒng)能效比需從兩個(gè)方面來(lái)度量，其一是網(wǎng)絡(luò)能效比，其二是設(shè)備能效比，兩者缺一不可。前者是基于給定的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)模型來(lái)構(gòu)建設(shè)備配置模型，而后量測(cè)網(wǎng)絡(luò)的功耗所得；后者直接通過(guò)設(shè)備的配置模型量測(cè)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(biāo)準(zhǔn)，難于操作，因此極易被忽略。事實(shí)上，通過(guò)合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，業(yè)務(wù)策略來(lái)降低網(wǎng)絡(luò)能效比對(duì)傳送網(wǎng)以及OTN的節(jié)能減排有著非常深遠(yuǎn)的意義。華為全方位的綠色節(jié)能方案包括網(wǎng)絡(luò)層面降能耗如ASON控制平面OTN組網(wǎng)Mesh化，以及設(shè)備和器件層面降能耗如光電集成PID技術(shù)，ASIC工藝持續(xù)提升，光模塊降功耗，以及動(dòng)態(tài)功率管理等措施。
3.2 華為OTN綠色節(jié)能方案和關(guān)鍵技術(shù)
ASON控制平面OTN組網(wǎng)MESH化使單位帶寬的網(wǎng)絡(luò)能耗減少20%以上
傳統(tǒng)的環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，利用1+1保護(hù)，需預(yù)留50%的帶寬作為保護(hù)帶寬；而ASON打破環(huán)網(wǎng)限制，支持網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由智能算法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由管理，針對(duì)不同業(yè)務(wù)服務(wù)級(jí)別（SLA）提供不同的業(yè)務(wù)路由策略，加強(qiáng)帶寬資源的共享，提升資源利用率，顯著減少網(wǎng)絡(luò)的能耗。
以最簡(jiǎn)單的3個(gè)節(jié)點(diǎn)下1+1保護(hù)和ASON保護(hù)對(duì)比為例，如下圖。假設(shè)A-B間業(yè)務(wù)帶寬為100G，B-D間業(yè)務(wù)帶寬為100G，考慮1+1 SNCP保護(hù)，環(huán)網(wǎng)上A-B,B-D,D-A鏈路所需容量均為200G；倘若考慮ASON保護(hù)，D-A鏈路所需容量?jī)H需100G，使得網(wǎng)絡(luò)總帶寬節(jié)省了16.67%，因此網(wǎng)絡(luò)能耗也減少了16.67%。
圖2-1 3個(gè)節(jié)點(diǎn)1+1保護(hù)和ASON保護(hù)對(duì)比
以此類(lèi)推，更多節(jié)點(diǎn)和更多維度的網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)中，帶寬利用率更高，網(wǎng)絡(luò)能效比平均降低20%以上。
光電集成PID技術(shù)使單位帶寬的能耗減少15%
PID全稱(chēng)Photonics Integration Device。概括的說(shuō)，PID是一個(gè)光電集成器件（OEIC），是將多個(gè)光收發(fā)器及合分波器集成起來(lái)的單片WDM系統(tǒng)（System On Chip）。華為將PID 技術(shù)和 OTN平臺(tái)有機(jī)結(jié)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(jiǎn)化了OTN系統(tǒng)的光層規(guī)劃和調(diào)測(cè)，真正實(shí)現(xiàn)了“數(shù)字化OTN”,類(lèi)SDH組網(wǎng)，免規(guī)劃，免調(diào)測(cè)，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(guān)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(dá)42%以上，是影響OTN能耗比的最關(guān)鍵的因素。
圖2-2 OTN設(shè)備功耗與業(yè)務(wù)板功耗分布圖
華為的OTN系統(tǒng)設(shè)計(jì)一直緊跟芯片工藝改進(jìn)的步伐享受升級(jí)帶來(lái)的巨大節(jié)能收益，業(yè)務(wù)單板的降功耗成果顯著。相比2009年，華為OTN系統(tǒng)業(yè)務(wù)單板的能耗平均減少了30%以上。
圖2-3 ASIC工藝改進(jìn)節(jié)能效果
光模塊持續(xù)降功耗
在業(yè)務(wù)單板中，光模塊的功耗也占有相當(dāng)?shù)谋壤虼私档凸饽K的功耗，也具有重要意義。華為一直緊跟光模塊技術(shù)的演進(jìn)，設(shè)計(jì)的光模塊功耗處于業(yè)界領(lǐng)先地位，并實(shí)現(xiàn)了單板只需要自然散熱而不需要附加散熱設(shè)施，進(jìn)一步降低了設(shè)備的散熱單元功耗。
圖2-4 光模塊典型功耗
動(dòng)態(tài)功率管理使OTN功耗管理精細(xì)化
隨著ASIC工藝不斷改進(jìn)，光模塊小型化發(fā)展，OTN的設(shè)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(dǎo)致機(jī)房的熱密度的上升，最終導(dǎo)致機(jī)房空調(diào)耗電增加。華為完善的動(dòng)態(tài)功率管理技術(shù)可在很大程度改善了熱密度提升帶來(lái)的“副作用”。
交叉單元智能溫備份技術(shù)：華為采用了業(yè)界首創(chuàng)的交叉溫備份技術(shù)，在保證網(wǎng)絡(luò)和設(shè)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(jìn)散熱技術(shù)：華為OTN采用先進(jìn)的散熱技術(shù)，可使設(shè)備可長(zhǎng)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)：智能風(fēng)扇技術(shù)可根據(jù)溫度檢測(cè)實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以減少低功耗時(shí)風(fēng)扇功耗。風(fēng)扇功耗最高占OTN設(shè)備總功耗的9％，采用智能風(fēng)扇技術(shù)，設(shè)備常溫工作狀態(tài)，風(fēng)扇可運(yùn)行在50％轉(zhuǎn)速，此時(shí)可節(jié)省70％的風(fēng)扇功耗；
圖2-5風(fēng)扇功耗與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線(xiàn)
端口控制技術(shù)：通過(guò)對(duì)空閑端口和空閑通道的自動(dòng)關(guān)斷等控制技術(shù)，可顯著減少OTN系統(tǒng)能耗。
電源模塊效率提升技術(shù)：電源效率的提升對(duì)整個(gè)設(shè)備的功耗降低起到了不可小覷的作用，因?yàn)樗袉伟宥加玫诫娫茨K，即便是4%的效率提升，節(jié)省的能耗也是驚人的。對(duì)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(lèi)減少、優(yōu)化電源架構(gòu)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(wǎng)絡(luò)能耗配置與管理，在網(wǎng)管上可以對(duì)節(jié)能模式進(jìn)行配置，并可對(duì)單板、網(wǎng)元、網(wǎng)絡(luò)的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢(xún)，節(jié)能效果及時(shí)明確掌握，利于節(jié)能措施開(kāi)展和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。
結(jié)束語(yǔ)
華為將持續(xù)通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)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(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的能效比，將OTN節(jié)能進(jìn)行到底。華為攜最優(yōu)的綠色節(jié)能方案，助力全球客戶(hù)，共建綠色通信的未來(lái)。g