無源光網(wǎng)絡節(jié)能技術應用

中國電信股份有限公司南京分公司 邵正忠

無源光網(wǎng)絡節(jié)能技術應用

中國電信股份有限公司南京分公司 邵正忠

介紹了xPON（無源光網(wǎng)絡）設備常見的幾種節(jié)能技術：OLT（光線路終端）的單板休眠、光口休眠，ONU（光網(wǎng)絡終端）的智能風扇、智能調壓技術，列出了節(jié)能效果測試方法，給出了試點期間，對采用PON節(jié)能技術前后相關時段內(nèi)網(wǎng)絡能耗節(jié)能效果的數(shù)據(jù)對比。

無源光網(wǎng)絡；節(jié)能；休眠

1 xPON（無源光網(wǎng)絡）節(jié)能技術

1.1 OLT（光線路終端）節(jié)能技術

1.1.1 單板休眠

單板（業(yè)務板）插到機框中，如果沒有配置業(yè)務，可以把單板的電源關閉，但網(wǎng)管軟件上能查出單板的信息。支持單板休眠的原理框見圖 1。

單板上放兩電源模塊：休眠管理電源模塊，給休眠管理模塊單獨使用；主電源模塊，給單板其他模塊使用。休眠管理模塊可以控制主電源模塊開關。單板CPU（中央處理機）可以對休眠管理模塊進行版本升級。休眠管理模塊flash保留以下信息：單板序列號、PCB（印刷電路板）硬件版本號、維修記錄、板類型、單板功耗、其他。休眠管理軟件主要包括如下功能：啟用和關閉單板休眠管理，用于對用戶指定的槽位進行供電使能和供電非使能配置；支持單板狀態(tài)查詢；支持軟件版本更新。

1.1.2 光口休眠

光口休眠技術是當OLT的PON口檢測不到ONU（光網(wǎng)絡終端）的光信號，處于LOS（同步丟失）狀態(tài)時，將光模塊周期性地關閉。節(jié)省的能源主要是OLT光模塊在不工作期間的功耗。光口休眠原理見圖 2。當光模塊檢測到?jīng)]有接收信號的時候，將自身的發(fā)送同時也關閉，然后等待一定時間后再打開光模塊，持續(xù)一定時間后，如果仍然沒有光信號，則繼續(xù)關閉光模塊；如果打開后正常則不再關閉，直到檢測到LOS后再重復前面的動作。

對于PON單板來說，由于存在ONU的發(fā)現(xiàn)、注冊等過程，LOS的消失不等同于檢測到光信號，是只要發(fā)現(xiàn)了PON口下存在在線的ONU就表示“LOS消失”。對于PON單板來說當檢測到LOS或者打開光模塊時候，即在t3和t1時間內(nèi)，還需要做如下事情：立刻啟動ONU的發(fā)現(xiàn)處理，如果發(fā)現(xiàn)存在ONU在線，則認為LOS消失。

1.2 ONU節(jié)能技術

1.2.1 智能風扇

OUN散熱設計需要滿足產(chǎn)品最惡劣環(huán)境需求，以滿足ONU正常工作的可靠性需求，而這種惡劣條件多為短期工作環(huán)境。ONU智能風扇節(jié)能技術就是精細化的風扇關斷策略，在保障設備可靠性的同時，可最大程度地滿足長期工作環(huán)境下的節(jié)能降耗需求。

1.2.2 智能調壓

ONU單板會根據(jù)POTS（普通老式電話服務）口摘機時判斷外部環(huán)路電阻的大小來自動調整饋電電壓。例如，短距使用24 V電源，長距使用48 V電源，達到節(jié)能效果。長短距模式切換距離大致1 000 m，以標準話機阻抗為350 Ω，電話線阻抗為266 Ω/km（按0.4 mm線徑銅線計算）。見表 1。

可見，智能調壓技術單POTS短距離時，能降低480 mW功耗。

1.2.3 POTS口休眠

話機掛機時，語音電路自動進入低功耗狀態(tài)，單板會動態(tài)關閉對應線路的數(shù)模編解碼處理部分電路，此時靜態(tài)功耗為工作功耗的20%左右。

2 xPON節(jié)能技術測試

2.1 OLT節(jié)能技術測試

2.1.1 測試設備和儀表

采用中興OLT C300進行測試，測試設備清單見表 2。

2.1.2 測試組網(wǎng)圖

OLT側測試組網(wǎng)見圖 3。

2.1.3 測試方案

2.1.3.1 OLT設備單板休眠管理功能測試

采用直流電能表，測試OLT在實施休眠管理功能前后實時電表變化，以觀察節(jié)能效果。

步驟1：按照測試方案組網(wǎng)圖進行電源線連接，在C300中插入10塊PON板ETGO+，并在前兩PON板的前4個PON口配置有ONU，打開所有PON口光模塊，啟動單板，使其處于正常工作狀態(tài)，同時關閉所有節(jié)能技術。

步驟2：網(wǎng)絡狀態(tài)，包括在線用戶及端口使用情況，保證節(jié)能技術使用前后，網(wǎng)絡質量沒有明顯變化。

步驟3：節(jié)能前狀態(tài)。通過電表測試10天，記錄未使用節(jié)能技術狀態(tài)下每天耗電量以及10天總的耗電量。

步驟4：啟用休眠管理節(jié)能技術。采用(no) power-enable命令，命令成功后，系統(tǒng)切斷后8塊未用單板電源，單板呈現(xiàn)powersave狀態(tài)，通過電表記錄采用休眠管理技術后，每天耗電量以及10天總的耗電量。

步驟5：對啟用休眠管理節(jié)能技術前后功耗和能耗情況進行對比，并根據(jù)抄錄的表格數(shù)據(jù)，繪制功耗和能耗對比圖；觀察節(jié)能技術使用前后功耗和能耗走勢，以及節(jié)能效果。

步驟6：計算休眠管理技術節(jié)能效率。

休眠管理技術使用前后的功耗對比見表 3。

節(jié)電率約為50.30%

此節(jié)電率取決于空閑單板數(shù)量，通過測算，單個PON單板關閉可以節(jié)省約30 W功耗左右。

2.1.3.2 OLT設備光口休眠功能測試

采用直流電能表，測試OLT設備PON板在光口休眠功能前后實時耗電量變化，以觀察節(jié)能效果。

步驟1：按照測試方案組網(wǎng)圖進行電源線連接，在C300中插入10塊PON板ETGO+，并在前兩PON板的前4個PON口配置有ONU，打開所有PON口光模塊，啟動單板，使其處于正常工作狀態(tài)，同時關閉所有節(jié)能技術。

步驟2：記錄網(wǎng)絡狀態(tài)，包括在線用戶及端口使用情況，保證節(jié)能技術使用前后，網(wǎng)絡質量沒有明顯變化。

步驟3：采用光口休眠命令開啟PON板光口休眠功能，未連接ONU終端的所有PON口處于LOS狀態(tài)，此時PON口光口休眠功能定時關閉和啟動PON口，通過電表記錄每天耗電量以及10天總的耗電量。

步驟4：對啟用光口休眠節(jié)能技術前后功耗和能耗情況進行對比，并根據(jù)抄錄的表格數(shù)據(jù)，繪制功耗和能耗對比圖；觀察節(jié)能技術使用前后功耗和能耗走勢，以及節(jié)能效果。

步驟5：計算采用光口休眠后節(jié)能效率，見表 4。

節(jié)電率約1.74%。

通過測算，單個PON單板開啟光口休眠功能可以節(jié)省大約1 W功耗。光口休眠技術有3個時間，分別是打開時間、關閉時間、轉換時間，可以調整相關參數(shù)，比如將關閉時間調長，打開時間不變；可以進一步改善節(jié)能效果。

同時使用單板休眠和光口休眠功能前后，通過測試，節(jié)電率約51.90%

2.2 ONU節(jié)能技術測試2.2.1 測試組網(wǎng)圖

智能風扇及智能調壓節(jié)能技術測試組網(wǎng)見圖 4。

2.2.2 測試結果

采用智能風扇及智能調壓節(jié)能技術后節(jié)電率分別約為1.72%后12.56%，對比見表 5、表 6。

3 節(jié)能效果總結

試點期間，通過對采用PON節(jié)能技術前后相關時段內(nèi)網(wǎng)絡能耗數(shù)據(jù)的對比，所試點節(jié)能技術節(jié)能效果見表 7。