传送网节能减排技术白皮书

目 录背景与意义 2传送网节能减排理念 4器件级绿色能力图谱 6智能化动态节能技术 6智能调频技术 7跨类别器件合封技术 7网元级绿色能力图谱 9交叉板资源智能优化技术 9业务板负载管理 9高效散热设计 10前进后出风道设计 104.3.2.液冷 11网络级绿色能力图谱 13网络架构优化 13构建全光底座 14功耗可视化 16面向能耗优化的智能管控技术演进 17基于能耗的调度策略 17基于数字孪生和AI技术的能耗优化 18助力绿色社会建设 20发展展望 21缩略语列表 22背景与意义随着世界新经济和数字经济的飞速发展，气候、环境与能源问题日益突出，碳达峰、碳中和与气候话题被全球政经领袖高度关注，成为各国博弈的关键点。21.520302060碳中和。国务院制定了《2030算、存储、传输等设备能效标准，提升准入门槛，淘汰落后设备和技术。2021515%。14为“C2展新模式，制定了“十四五”目标路径，提出要在公司电信业务总量预计增加1.6（亿度20255600“十三五”翻一番（16）。200TransportNetwork）4G3324G（约占全4G40PacketNetwork）5G855G/专网业务；由大量光传送网（OTN，OpticalTransportNetwork）100G200GOTN（IDC，InternetDataCenter）500亿度。2022262176中11.4万汇聚站点耗电31.6亿度，约占全公司12%。5G现单位“瓦特”传输更多的“比特”的技术发展目标。传送网节能减排理念分布和互联互通的优势，支撑实现算力、行业专网/配和调度，实现绿色社会。OTNSPNPTNDigitalHierarchy）设备、无源光纤网络PassiveOpticalNetwork）设备等，因此，传送网节能减排的本质是传送网设SpecificIntegratedCircuit）芯片，ASICASIC80%1图1业务板卡内部功耗占比示意图25G实现高效、低碳生产、生活。图2传送网绿色能力金字塔器件级绿色能力图谱80%能降耗的目标，就要从器件层面实行节能降耗。还可考虑从以下措施着手推动器件功耗下降。智能化动态节能技术SerDesSPN5W7%SerDesSerDes56GSerDes56GSerDes0.8W设备实际物理端口配置数量、速率及应用场景，在设备上电前，关闭多余的SerDes个线路处理单元（LPU）SerDes20LaneSerDes，15%SerDes关闭方式带来的功耗减少量有限。SerDes，均采用人工方式，智能化动态节能。智能调频技术1.05GHz800MHz400MHz800G1.05GHz2.4T800MHz1.6T，800MHz导致各组件无法正常工作。SPN1TSPN2.4T1.05GHz，最终实现芯片功耗的降低。跨类别器件合封技术diediePCBLRdie5~10%节能收益，因此合封技术能够有效降低芯片功耗。未来可扩大合封技术的应用范围，以进一步降低器件功耗。对业务板卡而言，SerDesSerDes，同时，总的芯片面积也会减少，从而降低功耗。网元级绿色能力图谱交叉板资源智能优化技术SPN120G30315240G增加一块交叉板为激活状态。现有交叉板远程下电技术是基于高可靠的机电管理系统(独立于数据平面、5下电。其中根据实时流量自动上下电交叉板的技术方案已在某小型城市现网试业务板负载管理板资源智能优化技术的方案来实现功耗降低。对于部分端口已配置业务的业务板，未来可采用板载中央处理器（CPU，CentralProcessingUnit）理通信通道（MCC，Management+Communication+Channel）200GE/100GE/50GE12W/4.5W/4W（10km），去使能端口可另外降低0.3~1.2W/端口。高效散热设计70W11014%，因此推动传送网设备高效散热也是网元级降功耗的重要手段。前进后出风道设计SPNSPN3图3传送网设备不同进出风方式示意图提升能效转换。液冷统风冷技术有如下明显优势：30002520－3530％－50％。系统和相应基础设施的建设，节省了大量空间，可以容纳更多的设备。目前液冷技术主要有三种部署方式，分别是冷板、浸没、喷淋三类方式。不同的液冷方式有不同的优缺点，需根据不同信息技术（IT，Information项目冷板式项目冷板式喷淋式浸没式备注单相相变可以采购传统几种方案室外散冷板规格多，机框改造，服热部分设备类似，初始投资定制成本高，务器增加必要冷却液用量最大，特制密封压力容器或卧式液冷箱体，成本居中到室外的走管几门，投资较高接口部件，成的区别主要在室本小内服务器及机构IT理冷却液通过流道、冷板壳壁IT分风冷系统，系统热管理复杂冷却液与器件或其扩展表面精准接触，且具备一定初速度的接触式强制对流散热，对流换热系数高，器件与冷却液之间温差较小冷却液与器件或其扩展表面充分接对流换热系冷却液与器件或其扩展表面充分接触，由于相变原因，热源区域沸腾换热系数高，散热良好，器件与冷却液之间温差最小淋式都是单项液在单相换热和相变换热两种节能效果中等，PUE在1.1-1.3良好，PUE在1.05-1.1良好，PUE在1.05-1.1优秀，PUE＜1.05喷淋式液冷与浸100%液冷散部分热量需要冷却，降低了PUE可维护性优秀（不接触电路插拔）中等（支持水平插拔，需要专业工装除液）较差（不支持水平插拔）基于传统机架式可独立下架维护器件安全性冷却液多为乙二醇水溶液，泄露具备导堵塞风险冷却液的物理化学特性成本控制风险的关键点工程可实施性（IT备来凝结的软件和快接较多，但支持热插拔）中等（单独灌装运回液箱的布置）较差（架构改变大，安装调试）架均采用了标准统风冷具有很好的兼容性空间利用率较高（风冷系统仍需占据部分空间）最高中等浸没式容器结构间利用率网络级绿色能力图谱网络架构优化SDHOTNPTNSPNOptical/5G/20PTN10硬件均无采用先进工艺或技术升级的驱动力，能耗效率差，如图4所示。图4PTN与SPN产品能耗对比示例5G5GSPNTDMOTNSDHPTNSDHPTN56所示。图5“三张网”综合承载网络示意图图6“三张网”业务感知的精细化切片示意图构建全光底座2020715OTN具备绿色低碳的特点，提出构建全光底座的目标网络构想，如图7所示。图7全光底座目标网络构想示意图（OXC，OpticalCross-Connect）底座是支撑业务网发展的稳定基础网，更是实现“三能六绿”有力武器。面向绿色节能的全光网技术主要包括以下内容：100G/200G400GCC+L，400G30%。OXC体化、MESH（ROADM,ReconfigurableOpticalAdd-DropMultiplexer）/OXC2~390%以上。OXC90%，60%。图8集成式光交叉设备优势100G400G/800GOXCOXC，400G/800GOXC功耗可视化SPNSPN“分区+全局”呈现传送网能耗现状，持续健全能效监测机制，建立和优化网络可依，最终构建高能效传送网。传送网功耗可视化系统内的对象设备应支持板卡级和设备级功耗数据实时9术演进、网络架构设计、业务路由优化等反向支撑。 图9传送网功耗可视化系统展示界面示意图如何验证所采集到的数据的准确性，都将是未来产业界共同研讨的方向。Demo推动传送网设备具备板卡级和设备级功耗数据采集能力。面向能耗优化的智能管控技术演进基于能耗的调度策略10技术方案包括：能耗增加值，选择能耗增加值最小的路径。是否经过该站点。绕过高能耗单板/设备/站点：避免个别机房/设备能耗过高。10基于能耗的调度策略示意图AIAI网设备及板卡功耗，使全网能耗均衡化、最优化。支撑做出最优策略。能耗预测、分析及调优自动化：AI提供应对和优化策略。优化策略可包括但不限于以下方面：重启建议，实现全网功耗动态调整；FEC根据当地传送网业务发展特点，预测并分析其能效发展趋势，提供扩容、割接、技术升级等建议。用效率，也是等着我们去攻克的一道难题。助力绿色社会建设减少材料使用、货物运输，从而减少全社会排放。203012110203012%-22TB1155G5G、大数据、人工智能、云计算、区块链等数字技术的底座和各行各业数字化转型的基础。若每个企业和用户都独立建设传送5GSPN，作为5GSPN5GPTN55%40SPN赋能千行百业数字化转型升级，助力绿色社会建设。发展展望2020年9月，中国明确提出“双碳战略”，即我国二氧化碳排放力争于20302060传送网绿色技术创新已成为公司重要推进方向。向“0，0家“双碳战略”的实现。缩略语列表缩略语英文全名中文解释AIArtificialIntelligence人工智能ASICApplicationSpecificIntegratedCircuit专用集成电路CPUCentralProcessingUnit中央处理器FECForwardErrorCorrection前向纠错码IDCInternetDataCenter互联网数据中心ITInformationTechnology信息技术MCCManagement+Communication+Channel管理通信通道OTNOpticalTransportNetwork光传送网OXCOptic