高效節(jié)能核心機(jī)房的建設(shè)和實踐

楊二剛

【摘 要】響應(yīng)綠色節(jié)能好找，多角度分析耗能原因，采用多項高效節(jié)能舉措解決了機(jī)房空間緊張、網(wǎng)絡(luò)容量不足、設(shè)備運營平均成本高、機(jī)房內(nèi)局部過熱、冷卻效率低下等多個難題。

【關(guān)鍵詞】設(shè)備替換；線纜改造；技術(shù)革新；節(jié)能

0.前言

運營商采用多項高效節(jié)能舉措，針對核心機(jī)房的建設(shè)進(jìn)行探索，初步解決了機(jī)房空間緊張、網(wǎng)絡(luò)容量不足、設(shè)備運營平均成本高、機(jī)房內(nèi)局部過熱、冷卻效率低下等多個難題。

1.設(shè)備更替

實踐證明，與軟交換設(shè)備相比，原有TDM設(shè)備存在占地面積、容量配置、耗電量等方面存在明顯不足。設(shè)備交替可以解決核心機(jī)房空置空間不足、擴(kuò)容壓力大、運營成本高等問題。從單套設(shè)備替換效果來看，在占地面積一項上，軟交換設(shè)備比TDM設(shè)備節(jié)約空間近90%，效果相當(dāng)顯著。

同時隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展以及用戶的持續(xù)增加，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容壓力也在不斷加大，原有的TDM設(shè)備容量有限，在正常運行負(fù)荷下不僅能達(dá)到單套設(shè)備55萬戶容量，軟交換設(shè)備采用新的硬件，容量可以達(dá)到單套設(shè)備100萬戶，從單機(jī)容量來看軟交換設(shè)備更勝一籌。

TDM設(shè)備耗電量高，運營平均成本高。以為例，每年，TDM設(shè)備192個機(jī)柜耗電量達(dá)370萬元，采用軟交換設(shè)備后，每年僅電費就可節(jié)約324萬元。

在原有的機(jī)房空間內(nèi)，使用能耗低、集成度高、容量更大的軟交換設(shè)備（支持3G、2G互操作核心設(shè)備）替換現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)陳舊的TDM設(shè)備，是建設(shè)高效節(jié)能核心機(jī)房的有效措施。

2.網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

設(shè)備更替完成后，網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)為IP劃的軟交換網(wǎng)絡(luò)。新技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用帶來了更完備的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)機(jī)制，軟交換N+1容災(zāi)機(jī)制以及MSC pool方式可提供實時的安全保障和全網(wǎng)符合均衡能力，確保網(wǎng)絡(luò)高效穩(wěn)定運行。同時，避免了容災(zāi)設(shè)備的重復(fù)建設(shè)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性?？煽啃蕴岣吆?，相關(guān)維護(hù)、管理費用回降低，間接起到節(jié)能的作用。

IP化的軟交換網(wǎng)絡(luò)利用“管理集中、分布組網(wǎng)”的優(yōu)勢新技術(shù)使新業(yè)務(wù)入網(wǎng)變得更加容易，操作更少，升級更快，補(bǔ)丁響應(yīng)更迅速。

面對不斷增長的話務(wù)量，使用VOIP技術(shù)，使每線的的成本顯著降低，在單位資源投入中可以獲得更多的Erl，這是高效節(jié)能的綜合體現(xiàn)。

3.線纜改造

新型軟交換設(shè)備之間通過以IP技術(shù)構(gòu)建的IP承載網(wǎng)進(jìn)行通信與業(yè)務(wù)交互、局間鏈接不再依靠2Mbit/s電纜，而是采用吉比特光口接入IP承載網(wǎng)，帶來了局間線纜使用的重大變革。使用光口連接好處很多。一是節(jié)約空間，減少了大量ODF即可，同時減少局間電纜的使用。二是光纖的規(guī)模使用，光纖體積相對于電纜要小得多，大大減少槽道空間和機(jī)房空間的占用，加大空氣對流的通道，增加了機(jī)房整體制冷的效果。三是提高設(shè)備運行的可靠性，IP承載網(wǎng)采用雙平面、雙歸屬的高可靠設(shè)計，是網(wǎng)絡(luò)運行更加高效穩(wěn)定，大大提高了可靠性。

新的線纜使用和線纜布局不僅可以提高機(jī)房安全性、可靠性，同事可以節(jié)省儀表投入，帶來多方面好處，也保證了基礎(chǔ)網(wǎng)未來演進(jìn)的需求。

4.改進(jìn)送風(fēng)方式

冷熱通道的隔離程度是影響機(jī)房冷卻效率和空調(diào)冷卻系統(tǒng)耗電量的最重要因素。通過對送風(fēng)方式和設(shè)備擺放方向進(jìn)行重新布局實現(xiàn)冷熱通道的分離。新建的核心機(jī)房為地板下送風(fēng)，通過設(shè)備擺放方向的調(diào)整，實現(xiàn)冷熱通道隔離。按照“上走線，下送風(fēng)”的方式設(shè)計，相鄰兩排設(shè)備機(jī)架的擺放方向為“面對面，背靠背”，設(shè)備采用“正面進(jìn)背面出”的方式通風(fēng)，自然形成相互間隔的冷熱通道。

冷空氣通過密閉的通風(fēng)管直接送到設(shè)備，實現(xiàn)風(fēng)管內(nèi)的冷空氣通道和外部的熱空氣通道相互隔離。減少冷氣損耗是指在冷空氣傳輸至需要冷卻的設(shè)備事前，避免由于任何原因引起的冷空氣泄露。冷空氣應(yīng)用于確實需要冷卻的設(shè)備，機(jī)房要力爭實現(xiàn)分區(qū)制冷，減少對未安裝設(shè)備區(qū)域的冷氣輸送。

改進(jìn)機(jī)房送風(fēng)方式需注意以下情況：確保冷空氣傳輸通道不出現(xiàn)不合理的開口，如高架地板接縫處、機(jī)柜底部或密閉風(fēng)管等處不用出現(xiàn)明顯縫隙，開孔地板必須設(shè)置在冷通道，不應(yīng)出現(xiàn)的熱通道。

5.采用空調(diào)節(jié)能技術(shù)

采用空調(diào)節(jié)能技術(shù)對機(jī)房內(nèi)的“智能空調(diào)群”進(jìn)行優(yōu)化組合，精確管理，從而節(jié)約能源。自適應(yīng)控制恒溫恒濕節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)能自動跟蹤晝夜、季節(jié)、地區(qū)的溫濕度變化，從而自動控制空調(diào)合理的工作狀態(tài)，是空調(diào)按需工作，年平均節(jié)點20%左右。節(jié)電率的大小與每個機(jī)房工況有關(guān)。空調(diào)富余量越大，機(jī)房密封性能越好，節(jié)電率越高。經(jīng)過連續(xù)的觀察測試，采用綠色節(jié)能降耗技術(shù)后，每日單機(jī)房可節(jié)電326kW﹒h節(jié)約電費260.8元，節(jié)能效果顯著。

使用自適應(yīng)控制節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢在于：不間斷的對外部溫度和室內(nèi)溫度的變化自動跟蹤，以“室內(nèi)溫度”為“追求目標(biāo)”，始終控制在“目標(biāo)溫度”上。它能根據(jù)機(jī)房總冷量的需要，自動判斷開啟或關(guān)閉空調(diào)的數(shù)量，決定每臺在用空調(diào)最適合的溫度設(shè)置值（不一定相同），真正做到“按需制冷，按需供冷”、自動控制并調(diào)整空調(diào)設(shè)定的各項數(shù)據(jù)，既提高了機(jī)房溫度的安全性，又達(dá)到了節(jié)能效果。

6.使用新型開關(guān)電源

開關(guān)電源整流模塊的能量消耗包括輸出功耗、帶載損耗、空調(diào)損耗3個部分。其中輸出功耗是根據(jù)負(fù)載電流大小決定的，無法降低能耗。帶載損耗取決于整流模塊的工作效率。當(dāng)負(fù)載率在合格范圍（40%-80%）內(nèi)時，工作效率較高，可通過提高模塊工作效率降低帶載損耗?？蛰d損耗是負(fù)荷未達(dá)額定容量造成的，可通過降低整流模塊的工作數(shù)量、提高負(fù)載率而降低。

開關(guān)電源整流模塊休眠技術(shù)就是根據(jù)負(fù)載電流大小、與系統(tǒng)的實配模塊適量和容量小比較，通過智能“軟開關(guān)”技術(shù)，來自動調(diào)整工作整流模塊的數(shù)量，使部分模塊處于休眠狀態(tài)，把整流模塊調(diào)整到最佳負(fù)載率下工作，從而降低系統(tǒng)的帶載損耗和空載損耗，實現(xiàn)節(jié)能目的。

休眠狀態(tài)的整流模塊數(shù)量可根據(jù)負(fù)載的變化而動態(tài)調(diào)整，當(dāng)負(fù)載增大到一定值時，可自動喚醒休眠模塊，保證整體輸出容量。同時還可以通過軟件設(shè)置整流模塊的休眠時間和休眠次序，使各整流模塊輪換休眠，維持各整流模塊工作時長的平均，提高各模塊的使用壽命。

使用開關(guān)電源模塊休眠節(jié)能技術(shù)必須采用的安全措施，以保證特殊情況下體統(tǒng)可靠工作。如系統(tǒng)應(yīng)至少保證兩塊整流模塊工作，當(dāng)出現(xiàn)整流模塊故障、控制器失效、市電異常、電池均充等情況時，體統(tǒng)應(yīng)自動取消模塊休眠功能；當(dāng)異常情況消失，體統(tǒng)處于浮充狀態(tài)時，再啟動模塊休眠功能，從而保證體統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。