“能效逻辑”与电信行业节能

    电信业：节能面临新挑战

    电信行业也是能耗大户，据悉，在我国，整个通信行业年耗电量超过200亿千瓦时，其中移动通信网络耗电量占绝大部分。从整个移动通信网络设备的能耗分布来看，基站设备的能耗占到了90%。随着3G建设的全面启动，基站建设的规模还将迅速扩大，基站供电和相应的制冷设备能耗将不断上升。从运营商方面讲，电信网络的能源供应效率总体较低，虽然采取了一些措施减少能耗，但是重点往往放在提高个别产品的能源效率上，在实践中往往事倍功半。

    事实上，在电信网络中，对于任何系统部件采取的行为，都会在其他部件上引起连锁反应，能耗及相应的节能措施的实施同样如此。因此，在应用节能策略时，应当考虑该策略对于其他系统部件的影响。正是从这一角度出发，运用整体分析的方法，艾默生网络能源提出了“能效逻辑”的概念。此概念描述了机房/基站从终端主设备到基础设施的级联节能效应，不仅仅直观地揭示了网络各子系统在节能降耗方面的逻辑相关性，更为业界提供了一种分析电信机房/基站的思路和方法，为电信行业的管理者提供了降低能耗的新路标。

    针对电信行业的节能，基于“能效逻辑”原理，艾默生网络能源总结出了12种节能措施，分别应用于以基站为主体的无线网，以及以交换局为主体的有线网。

    无线网基站节能策略

    在探讨基站节能方面，艾默生采用了典型的RBS基站作为模型。该基站超过60%的电能由无线电设备和放大器消耗，11%的电能被直流电源系统消耗，25%的电能被制冷系统消耗。在这种情况下，消耗10.3kW电能，只能输出0.12kW电能进行无线电信号的发送和接收处理，系统效率（输出功率/输入功率）仅为约1.2%。因此，在整个系统中存在着较大的改进空间。通过进一步分析，艾默生发现节能策略能够引起如下“级联效应”：射频负载节省1W的电能，在信号调制和放大环节就能节省17.3瓦，整流环节节省3.3瓦，制冷环节节省7.1瓦，总体节能超过28瓦。因此，从天线端开始采取节能措施具有重要意义。在这一分析的基础上，运用能效逻辑原理，艾默生总结出了6项基站节能策略。

    1.优化远程射频单元

    典型的RBS基站将120瓦的射频信号传输到天线需要120瓦的电能。将射频设备从基站基部移到发射塔顶部（接近天线），并通过光缆连接，避免了长距离馈缆传输中的电能损耗。无论通过来自电网的独立馈缆传送，还是通过来自基站的48V电源系统供电，能耗都可以降到最低。该步骤将功率放大器电能需求减少了一半，同时消除了33%的制冷需求和30%的直流电源负载需求和损失。

    2.无线电设备等待模式

    无线发射机和接收机可以转为ECO模式，当语音流量较低时关闭电源（通常是在晚上）。该功能可以通过简单的软件和硬件升级提供。在原来的模式下，白天和晚上消耗的电能基本相当，与语音流量无关。但在ECO模式下，在语音流量较低的时间段电能消耗最多可以减少40%。该策略总体可以减少10-20%的电能，同时还能在相关的变流和制冷环节减少能耗。

    3.被动冷却

    无线基站的空调设备需要的电能相当于RBS基站产生的热负荷的34%。因此，采取一些被动制冷的措施减少基站空调的能耗也非常重要，比如采用自然通风或者采用带水过滤或者热交换器的强制风扇制冷，将在很大程度上降低能耗，由此也可以降低TCO。虽然被动制冷能够节能10%或更多的电能，但并不是所有情况都适合此方法。每个RBS基站都应当单独评估，找到恰如所需的节能和降低TCO 的措施。

    4.空调的高级环境控制

    在需要使用空调的情况下，如果将温度设定到满足需求的较高点，不仅能够节省电能的消耗，而且降低了空调单元的开启频率，另外，空气交换更高的温度变化值也能够提高设备的运行效率。当然，设定空调的最高温度，必须衡量其对部件可靠性的潜在影响。在不影响系统可用性的前提下，这种方法可以节省3-4%的电能。

    采用空调节能卡进行机房温度控制，亦可在确保系统可用性的前提下，一般节省2－5％的电能。

    5.直流电源系统转换为ECO模式

    在ECO模式下，假如5个整流器运行在空闲模式下，那么实际负载的整流器功率将增加到22A，将整流器负载增加了66%，将运行效率提升到92%以上。该模式能够节省146瓦的热量消耗热量，即节省了20%的电能。此环节对于整个RBS基站节能的贡献为2-3%。

    6.更高效的整流器

    更高能效的整流器价格较高，采用起来可能会降低ROI（投资回报率）。艾默生网络能源通过分析发现，如果在ECO模式下采用运行效率为94%的整流器，代替效率为91.5%的整流器，节能效果就大大提升，并且受价格影响较小，也能够获得最佳的ROI。

    有线网交换局节能策略

    艾默生采用了一个典型的交换局能耗模型来分析有线网节能策略。该模型是一个基于语音交换的传统架构。同无线网节能模型一样，交换局通过级联效应能够大大提高节能效果。电信设备节省1瓦的能耗，就能使内部DC-DC 变频器节省0.16瓦，配电设备节省0.05瓦，直流电源节省0.21瓦，制冷设备节省0.9瓦，输入开关设备节省0.07瓦，总共节能2.42瓦。艾默生提出了6种能效逻辑节能策略应用于交换局，能够减少近40%的能耗。

    1.电信和IT设备的节能模型

    电信主设备和IT设备采用节能技术或措施，比如采用ECO模式，能够使整个系统的节能效果大大增加。将能效逻辑应用于交换局，在电信设备上节省15%能耗，总共约9.9kW，由于级联效应总体节能能够达到24.3kW在。因此，通过级联效应扩大节能效果是最大益处所在。

    2. 直流供电的IT设备

    最大程度地简化机房电源的变流系统，是交换局减少能耗的重要方面。通过消除逆变器的电源变流，采用传统的-48VDC供电，端到端的能效可提高25%。对于一个5kVA的负载而言，此环节可以减少2600瓦的散热能耗。在该模型中，通过对逆变器采取节能措施，可以降低1.9%的能耗。

    3.采取最佳制冷措施

    通过以下措施，可以将制冷效率提升近30%：通过冷热通道配置等方式，确保冷空气最有效地进入机架且热空气能完全回流到制冷单元；通过有效密封机房，避免不必要的增湿/去湿；将冷通道温度保持在合适的区间(68-70华氏度)；采用数字涡旋压缩机的制冷设备，等等。

    4.辅助高密度制冷

    高密度辅助制冷在数据中心已经应用数年，获得了很大的成功。这些设备置于机架或机柜上方的天花板，或与机柜并排放置，提供必须的冷量。采用这种方法比常规制冷系统制冷效率提高30%。采用冷媒冷却机架也可以达到同样的效果。

    5.替换原来的整流器

    一些电信交换局一直使用旧一代-48VDC整流器，可靠性不能保证。因此应当采用新一代的整流器，替换设备。研究发现，此环节节省的能耗占整个系统节能的4.2%。

    6.直流电源系统采用ECO模式

    尽管与其他策略相比，该策略的投资回报率较低，但是这种投资的回报更直接更高效。艾默生认为，作为当今大多数控制器中的一个软件特性，ECO模式很可能将变为强制性标准。

    正如“能效逻辑”所示，电信行业的节能是一个系统工程，需要运营商、设备提供商等各方面的共同努力才能最大程度地提升节能的效果和效率。艾默生网络能源不仅提出了“能效逻辑”的原理，而且总结出电信行业节能的12项具体措施，提供了切实可行的途径和方法，并坚持绿色节能的理念，推出新一代绿色的网络能源解决方案，由此吹响了电信行业绿色节能的“集结号”。■