通信网络能耗分析与节能技术应用探究

郑 坤（武警吉林总队通信站，吉林长春，130062）



通信网络能耗分析与节能技术应用探究

郑 坤
（武警吉林总队通信站，吉林长春，130062）

摘要：在本文中，笔者从通信网络能耗的特征及其所需的环境入手，就当前通信设备、基站及电源的能耗状况进行总结，从而综合分析能耗分布，进而指出有效的节能措施。依托于此，笔者提出构建通信机房节能改造方案与基站节能方案。这些方案对于我国通信企业的节能现状改良具有很强的现实意义。通信企业应加大能耗方面的管理与控制工作，综合运用多种信息化技术，结合自身的实际状况，逐步构建起节能型的通信网络，只有这样才能够实现其自身的可持续发展，有效降低运营成本。

关键词：通信网络；网络能耗；节能技术

目前，我国各项信息化建设工作正稳步开展，通信产业已经成为我国最为重要的支柱性产业之一，对国民经济发展与人们的日常生活都有着重要的影响。随着通信网络的不断拓展，其所消耗的能源量也不断上升。尽管其对于单位GDP能耗来讲并不算高，然而总量却非常庞大。在我国，通信网络所消耗的重要能源为电力及燃油等，这之中电力为主要消耗能源，高达87%，年消耗量约为200亿KW·h。2007年，仅中国电信一家耗电量就超过60 亿KW·h，这些电能主要被用于维持各种设备的运作，其中通信设备的耗电量达到50%，机房空调的耗电量则达到40%，其他电量被用于照明与环境监控等。中国移动的耗电状况也与之相似，其电能也是主要被用于通信设备与机房空调。随着我国信息化水平的提升，我国通信网络规模不断扩大，位居全球首位。对于通信运营企业来说，其在能源方面的支出成本也不断增多，达到总成本的3%。为了有效地降低运营成本，通信企业纷纷加大能耗方面的研究与投入，积极开展各项实践工作，如针对机房空调与通信设备能源消耗方面提出变频节能、新风节能、新型制冷剂等节能技术。与此同时，其不断提高信息化水平，实现现代化的节能管理。在新一轮电信重组方案下，通信企业间的竞争将陷入白热化阶段，通信企业要想在激烈的市场竞争下获得经济效益就必须有效地控制能耗成本。所以，通信企业必须要构建节能型的组织结构，树立起绿色建网的新型理念，做好节能减排工作，最大限度地降低能耗，从而实现自身的可持续发展。

尽管通信行业的科技含量非常高，其能源消耗量却非常庞大。通信行业的快速发展能够满足社会的通信服务需求，对促进经济增长与提高人们生活水平具有重要意义。随着用户数量的不断增加，通信网络的规模不断拓展，其耗能量也逐步上升。对于通信企业来说，通信设备与机房空调的耗能量最大。整个通信网络要想稳定运作，就必须保证机房内的温度与湿度合适，这一点必须要靠机房空调来实现。而机房空调的数量与配置状况是由通信设备来决定的。因此，在降低能源的过程中应从通信设备能耗入手。

1 通信网络设备的能耗状况及节能策略

1.1通信网络设备的耗能状况。对于传统的PSTN来说，其最为关键的设备为程控交换设备。因为在运作的过程中要实现实时通信，所以程控交换设备的电力供应必须稳定，不可以中断。为了提高机房内电源的稳定，可以分别设计独立的路径。主电源经过不同的独立路径最终达到各个机架，所有的机架都能够获得两路电源。在数据通信方面，最关键的设备为宽带交换设备。可以采用直流供电方式（-48v）来满足ATM/FR的运作需要。在整个IP网络中，服务器与路由器均为关键设备，可以增加UPS设备，从而确保其稳定运作。

随着科技水平的不断提升，通信网络内的各种设备也不断更新。目前，这些设备大多处于新旧交替的阶段。传统PSTN与NGN设备为交换机房的主要设备类型。这之中，传统的PSNT程控交换设备集成度不高，其往往数量庞大，对空间的需求量非常大，且对环境也有着非常高的要求，能耗量非常大。DNN设备、IP网服务器、宽带交换机等为数据机房内的主要设备。多数数据机房的服务器都是交流供电的，交流、直流变换次数比较多，每次变换都会损失一定的能量。

1.2通信网络设备的节能策略。在实现通信网络设备节能的过程中可以从两大方面入手，首先是在选择网元设备的过程中应尽量选择那些能耗低的、环境要求低的节能设备；其次针对用电负荷应加以适度调整。具体措施包括如下几点：一是积极开展设备普查工作，及时对那些能耗量大的设备进行更新，大力推广小型节能设备，从而逐步实现通信网络设备的高效节能。二是加大软交换设备的应用率，减少设备占地空间，减少能耗；三是设置设备运作的合理参数，确保其工作状态最佳。

2 通信电源系统的能耗状况及节能策略

2.1通信电源系统的能耗状况。以往的通信供电都是采用集中供电的方式，目前其已经逐步实现了分散化的供电方式，提高了网络运作的稳定性，并有效地降低了能耗。分散式的供电方式使得每个设备都能够获得两个或两个以上的独立供电。即便是某一供电系统出现问题，也可以从另一供电系统获得电力，通信系统能够正常运作。供电方式缺乏科学性、蓄电池老化严重、集中监控不到位是通信电源系统中存在的主要问题。所以系统中的开关电源与UPS设备会出现很多谐波，使得电能质量变差，损耗增多，并引发保护装置失效、无法启动后备发动机等严重后果。

2.2通信电源系统的节能策略。在供电方面开展节能降耗能够促使直流供电所与现实通信负荷接近，降低损耗，实现节能，降低成本。分散式的供电方式对用电环境的要求有所降低，在谐波治理技术的应用下，其能够降低UPS导致的交流谐波失真情况。低谐波输入可以有效地改善电源给电网带来的负载状况，避免其他设备产生的谐波干扰。与此同时，其还能够有效地降低设备额定容量，使得电源能够被有效利用。在对通信工程进行设计的时候就应该充分考虑电源系统的节能状况，选择多种经济而节能的设备。

3 通信基站的能耗状况及节能策略

3.1通信基站的能耗状况。随着用户数量的不断增加，通信基站的数量也相应增多，基站耗电量也逐步加大。以中国移动公司为例，其通信基站的耗电量达到总量的73%。通信基站所涉及到的用电设备非常多，涵盖主设备、电源设备、空调与传输设备等。

3.2通信基站的节能策略。通信企业在建设基站的时候应采用最少的基站来实现通信面积的覆盖，同时控制单个基站的耗电量。具体操作可以从如下几点进行：一是对无线网络进行优化设计。在满足通信需求的同时，尽可能减少基站的数量；二是根据实际状况选择合适的节能技术，使得基站内空调的工作时间能够降低，借助自然冷空气来实现机房内的温度调节；三是加大太阳能、风能等供电系统的应用；四是加大发射功率控制系统的应用力度。

4 通信机房空调的能耗状况及节能策略

4.1通信机房空调的能耗状况。通信机房内的各种设备决定了通信机房的环境要求。通信机房内的很多设备都是有集成电路与电容等多种电子元器件所构成的，在运作的时候，一部分电能被消耗，一部分电能被转化成为热量。这些电子元器件要想稳定运作并拥有较长使用寿命必须要及时消除其产生的热量。每当其所处的温度增加10℃的时候，其寿命会减低50%，计算机的可靠性也会大幅度下降。由于机房内设备众多，产生的热量非常大，因此必须借助空调调节温度。所以，基本上所有的通信机房空调都是24小时全年运作的，消耗的电能非常多。

4.2通信机房空调的节能策略。一是选择变频、新型制冷剂与技术；二是构建其冷热分离的通道，这样能够促进气流的有效流动，加快散热。在当前的机电节能领域中，变频技术被应用地十分广泛，在其作用下，我们不需要多次开启设备来调节温度，其不仅能降低损耗，还能够提高效能。新风节能技术是借助自然条件来应用的，当室外温度低于室内温度时，可以借助室外的自然新风来降低室内的温度，从而达到调节温度的目的。

参考文献

［1］王珺.无线传感器网络能量有效性的研究［D］.南京大学，2012.

［2］喻鹏.无线通信网的节能管理机制［D］.北京邮电大学，2013.

［3］肖潇，陶晓明，陆建华.基于高能效无线接入网的绿色无线通信关键技术研究［J］. 电信科学，2011，11：75-83.

［4］张婧.无线传感器网络能耗平衡策略研究［D］.吉林大学，2015.

Energy consumption analysis of communication network and application of energy saving technology

Zheng Kun
（Jilin Armed Police Corps communications station，Changchun Jilin，130062）

Abstract：Communication enterprises should increase the energy consumption management and control，comprehensive use of various information technology，combined with their own actual situation，and gradually build up energy saving type of communication network，only in this way to realize its own sustainable development，effectively reduce the operation cost.

Keywords：communication network；network energy consumption；energy saving technology