電信企業(yè)“綠色通信網(wǎng)絡(luò)”建設(shè)研究

趙晨

[摘 要] 目前國內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)在加速建設(shè)，“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務(wù)在逐步下沉，國家對(duì)于能源控制政策也在逐步收緊。在此背景下，電信企業(yè)一方面應(yīng)從自身及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)方搭建節(jié)能體系，從技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、管理方面提升節(jié)能效果;另一方面，從產(chǎn)業(yè)鏈方面聯(lián)合供應(yīng)商、鐵塔公司、設(shè)計(jì)及維護(hù)單位共同降低網(wǎng)絡(luò)能耗。兩方面努力共同建設(shè)“綠色通信網(wǎng)絡(luò)”，順利完成國家對(duì)于企業(yè)能耗管控的目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞] 電信企業(yè);綠色通信網(wǎng)絡(luò);節(jié)能減排

[中圖分類號(hào)] TN929.5[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1009-6043（2019）12-0125-02

隨著4G的快速建設(shè)及“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務(wù)的逐步下沉，手機(jī)信號(hào)和網(wǎng)速對(duì)于廣大人民群眾的重要性越來越大，已經(jīng)不亞于水、電等基礎(chǔ)資源。甚至于在一些信號(hào)弱覆蓋區(qū)域的社會(huì)矛盾已轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗣袢罕娙找嬖鲩L的網(wǎng)絡(luò)需求與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不匹配的矛盾。

隨著未來5G網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)及“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務(wù)進(jìn)一步下沉，未來電信行業(yè)能耗將面臨著爆發(fā)式增長的趨勢(shì)，而同時(shí)國家又加強(qiáng)了對(duì)能耗的管控，未來電信企業(yè)將面臨巨大的能源危機(jī)，如何有效節(jié)能成為電信企業(yè)能源管控的有效途徑。

一、電信企業(yè)面臨的能耗危機(jī)

（一）未來電信企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)壓力增大

2014年以來，隨著4G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，我國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)有了飛速發(fā)展，移動(dòng)支付越來越普及，消費(fèi)者的消費(fèi)習(xí)慣也在快速轉(zhuǎn)變，現(xiàn)金及銀行卡支付被微信/支付寶取代的趨勢(shì)越來越明顯：2014年，天貓“雙十一”銷量為571億元，而到了2017年就達(dá)到了1682億元，增加近兩倍。

2014-2017年全國網(wǎng)上零售額增長了150%以上，全國網(wǎng)上零售額占全社會(huì)消費(fèi)品零售總額的比例由10.3%增至19.6%。而與之對(duì)應(yīng)的是，2014-2017年期間，中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通三大運(yùn)營商耗電量增長了23%，占全社會(huì)耗電量的比例也僅由0.8%增至0.9%。

隨著國家對(duì)能源管控力度的加大，ICT業(yè)務(wù)減排戰(zhàn)略應(yīng)運(yùn)而生，各個(gè)電信企業(yè)也逐步加快ICT業(yè)務(wù)戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)與教育、政務(wù)、物流、交通、金融、制造、醫(yī)療、旅游、交通、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的合作，加快各個(gè)行業(yè)與ICT的融合，通過與線上教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧交通等新興行業(yè)合作，拓寬行業(yè)領(lǐng)域的同時(shí)，也實(shí)實(shí)在在地幫助社會(huì)有效地減少了能源消耗量。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)人民群眾生活方式的改變，未來人民群眾對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)的需求還將進(jìn)一步釋放，對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模需求還會(huì)進(jìn)一步加大，電信企業(yè)面臨的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求壓力還將會(huì)越來越大。

（二）電信企業(yè)未來面臨巨大的能耗危機(jī)

近年來，國家加快了對(duì)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度，積極推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)中心的建設(shè)進(jìn)度。2019年中央工作會(huì)上，明確提出：“加快5G商用步伐，加強(qiáng)人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”。李克強(qiáng)總理在2019年政府工作報(bào)告中要求：加快在各行業(yè)各領(lǐng)域推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”。

5G和數(shù)據(jù)中心本身又屬于高能耗網(wǎng)絡(luò)，隨著5G與數(shù)據(jù)中心將進(jìn)入快速發(fā)展期，電信企業(yè)面臨著能耗將會(huì)呈現(xiàn)快速增長的趨勢(shì)。5G功耗偏高，一方面是因?yàn)?G本身是以更高的計(jì)算成本為代價(jià)降低傳輸功耗;另一方面，由于5G傳輸速率比4G高出太多倍，5G基站需要處理的數(shù)據(jù)可以用海量來形容，在5G業(yè)務(wù)不斷成熟的背景下，這種處理數(shù)量還會(huì)激增。5G載頻計(jì)算功耗自然也就水漲船高了。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務(wù)的逐步下沉，尤其互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的新興，全社會(huì)對(duì)對(duì)服務(wù)器的需求量在逐步變大。近年來，電信企業(yè)數(shù)據(jù)中心快速建設(shè)，整體數(shù)據(jù)中心不僅裝機(jī)率不斷提升，服務(wù)器容量也在逐年增長。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)及“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務(wù)的逐步下沉，電信企業(yè)未來面臨著巨大的能耗危機(jī)。

（三）國家收緊能耗管控

近年來，國家對(duì)氣候變化的重視程度越來越大，習(xí)近平總書記在巴黎協(xié)會(huì)上鄭重承諾：中國將于2030年左右使二氧化碳排放達(dá)到峰值并爭取盡早實(shí)現(xiàn)。第十三屆全國人民代表大會(huì)第二次會(huì)議上，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告上提出：加強(qiáng)生態(tài)環(huán)保督察執(zhí)法。

電信企業(yè)未來面臨著能源消耗快速增長的壓力的同時(shí)，國家近年來也在逐步完善相應(yīng)的能源消耗管控法律法規(guī)，能源控制指標(biāo)在逐步收緊：

2016年，國家發(fā)改委頒布《固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能審查辦法》（2016年44號(hào)令），要求年綜合能源消費(fèi)量5000噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上（改擴(kuò)建項(xiàng)目按照建成投產(chǎn)后年綜合能源消費(fèi)增量計(jì)算）的固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目，其節(jié)能審查由省級(jí)節(jié)能審查機(jī)關(guān)負(fù)責(zé)。

2017年，國家發(fā)改委頒布《重點(diǎn)用能單位節(jié)能管理辦法》，對(duì)年綜合能源消費(fèi)量一萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤及以上的用能法人單位，應(yīng)當(dāng)每年制定并實(shí)施節(jié)能計(jì)劃和節(jié)能措施，確保完成能耗總量控制和節(jié)能目標(biāo)。

2017年，國家發(fā)改委頒布了《不單獨(dú)進(jìn)行節(jié)能審查的行業(yè)目錄》，明確要求信息（通信）網(wǎng)絡(luò)（不含數(shù)據(jù)中心、電子政務(wù)）必須編制單獨(dú)的節(jié)能報(bào)告。

隨著國家要求越來越嚴(yán)格，通信行業(yè)自身節(jié)能壓力也越來越大，電信企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)能耗控制，需要同時(shí)從自身節(jié)能及聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)能兩個(gè)方面同時(shí)努力，搭建一張“綠色通信網(wǎng)絡(luò)”，達(dá)到能耗控制的目的。

二、電信企業(yè)自身節(jié)能

2006年，國家《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》第一次提出“要把節(jié)約資源作為基本國策，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)”。之后，各家電信企業(yè)開展了相關(guān)節(jié)能工作，從近年來電信企業(yè)節(jié)能工作經(jīng)驗(yàn)來看，節(jié)能工作主要由技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及管理提升三個(gè)方面開展。

（一）技術(shù)創(chuàng)新

通信主設(shè)備節(jié)能技術(shù)包括無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、傳送網(wǎng)與承載網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)與支撐網(wǎng)等領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)，各領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)又分為設(shè)備級(jí)節(jié)能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)節(jié)能技術(shù)。設(shè)備級(jí)節(jié)能技術(shù)，主要通過設(shè)備本身在硬件、軟件方面的演進(jìn)和優(yōu)化，提升設(shè)備的容量，提高集成度，降低能耗。例如，在硬件方面，采用新架構(gòu)平臺(tái)、小型化設(shè)備，推進(jìn)設(shè)備平滑演進(jìn);在軟件方面，采用智能關(guān)斷、休眠、虛擬化等節(jié)能技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)級(jí)節(jié)能技術(shù)，主要通過組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化部署實(shí)現(xiàn)簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、提升資源利用率，減少設(shè)備數(shù)量，降低能耗，降低建設(shè)和運(yùn)維成本。例如，網(wǎng)絡(luò)IP化、集中化、資源池等技術(shù)。

（二）結(jié)構(gòu)優(yōu)化

國家大力提倡供給側(cè)改革，使要素實(shí)現(xiàn)最優(yōu)配置，提高全要素生產(chǎn)率，提升經(jīng)濟(jì)增長的質(zhì)量和數(shù)量。工信部也連續(xù)發(fā)布《高耗能老舊通信設(shè)備淘汰指導(dǎo)目錄》，要求各通信企業(yè)應(yīng)抓緊落實(shí)《指導(dǎo)目錄》所列設(shè)備（產(chǎn)品）的淘汰工作。從電信企業(yè)內(nèi)部，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置，加快網(wǎng)絡(luò)精簡，整合業(yè)務(wù)平臺(tái)和IT資源，持續(xù)建設(shè)更加節(jié)能環(huán)保的網(wǎng)絡(luò)，減少能源消耗也是電信企業(yè)內(nèi)部降本增效的有效手段。根據(jù)2017年各電信企業(yè)發(fā)布的社會(huì)責(zé)任報(bào)告顯示，電信企業(yè)淘汰關(guān)停各類設(shè)備數(shù)萬架，相當(dāng)于年節(jié)電量5億度左右，同時(shí)騰退機(jī)房面積超過60萬平米，優(yōu)化了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源配置。

（三）管理提升

李克強(qiáng)總理連續(xù)兩年在政府工作報(bào)告中提出“一般工商業(yè)電價(jià)平均降低10%”，近年來各地一般工商業(yè)電價(jià)不斷下調(diào)，節(jié)能技術(shù)利潤空間不斷壓縮，節(jié)能技術(shù)應(yīng)用空間也越來越有限。

電信企業(yè)需要提前規(guī)劃布局，針對(duì)不同的節(jié)能技術(shù)做經(jīng)濟(jì)效益分析及經(jīng)濟(jì)敏感性分析，根據(jù)不同的區(qū)域電價(jià)有針對(duì)性地制定與之相對(duì)應(yīng)的節(jié)能技術(shù)發(fā)展策略及節(jié)能專項(xiàng)投資，并在項(xiàng)目實(shí)施過程中，做好項(xiàng)目采購及后期維護(hù)工作，同時(shí)做好節(jié)能項(xiàng)目后評(píng)估管理工作。

2017年，電信企業(yè)節(jié)能專項(xiàng)總投資超過7億元，實(shí)施的節(jié)能改造投資項(xiàng)目相當(dāng)于年節(jié)電量超過35億度。

三、聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)節(jié)能

隨著電信企業(yè)自身節(jié)能潛力逐漸變小，電信企業(yè)還應(yīng)聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)合作方共同打造“綠色通信網(wǎng)絡(luò)”。

（一）聯(lián)合上游供應(yīng)商節(jié)能

即將到來的5G時(shí)代，5G耗電將成為困擾電信企業(yè)能耗的重要問題。眾所周知，4G的基站覆蓋比3G小，而5G的覆蓋則比4G還小。要實(shí)現(xiàn)相同的覆蓋面積，那5G基站的部署密度至少得是4G的2-3倍以上。如此算來，5G網(wǎng)絡(luò)的功耗將超過4G的6-12倍。

這就需要電信企業(yè)聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)施廠商，應(yīng)用更加先進(jìn)的技術(shù)來促進(jìn)5G基站的成熟，從而降低功耗。在4G建設(shè)初期，電信企業(yè)也同樣面臨著4G基站較2/3G基站覆蓋密度高，功耗大的問題。電信企業(yè)積極聯(lián)合供應(yīng)商廠家積極推動(dòng)4G基站節(jié)能，僅中國移動(dòng)TD-LTE集采中就實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商BBU一期采購設(shè)備較實(shí)驗(yàn)網(wǎng)功率最大下降71%，僅此一項(xiàng)措施，相當(dāng)于一年節(jié)電5400萬度。2014年及2015年，中國移動(dòng)分別實(shí)現(xiàn)開通4G基站超過72萬及110萬，在4G大力發(fā)展的同時(shí)，中國移動(dòng)也實(shí)現(xiàn)了每載頻年耗電量分別同比下降。

5G時(shí)代，運(yùn)營商同樣需要聯(lián)合供應(yīng)商積極研發(fā)5G設(shè)備節(jié)能應(yīng)用。

（二）聯(lián)合鐵塔節(jié)能

2015年10月31日，中國鐵塔與三家電信企業(yè)進(jìn)行存量鐵塔相關(guān)資產(chǎn)注入交易，注入存量鐵塔140余萬座，截至2017年底，公司塔類站址數(shù)量接近190萬座。

基站機(jī)房耗電占電信企業(yè)總耗電量的比例一直居高不下，而同時(shí)，電信企業(yè)絕大部分的基站機(jī)房節(jié)能改造需要由鐵塔公司負(fù)責(zé)。2017年，三家電信企業(yè)耗電量超過500億度，按照基站耗電量占比50%、基站機(jī)房PUE為1.5測算，PUE每降低0.1，相當(dāng)于基站機(jī)房每年節(jié)電超過15億度。

未來隨著5G網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)，基站耗電量還將進(jìn)一步加大，電信企業(yè)需要繼續(xù)加強(qiáng)與鐵塔公司的合作，有效降低基站耗電量。

（三）聯(lián)合設(shè)計(jì)、運(yùn)維單位節(jié)能

隨著5G的逐步商用，傳輸帶寬需求將大幅增加，與此同時(shí)，設(shè)備單機(jī)架功耗也將迅猛增長。

未來，如何確保大功耗傳輸設(shè)備的順利布放，避免產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，將是重要挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)及“互聯(lián)網(wǎng)+”與各行各業(yè)的逐步融合，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量急劇增長，給電信企業(yè)傳輸網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。原有傳輸網(wǎng)絡(luò)的10G、40G等光通信系統(tǒng)設(shè)備容量小，需要單波長速率100G、400G等大容量光傳送技術(shù)提升傳輸容量。由于現(xiàn)網(wǎng)OTN單機(jī)設(shè)備功率過大，同時(shí)機(jī)房單機(jī)架設(shè)計(jì)功率有限，與高功耗傳輸設(shè)備對(duì)單機(jī)架制冷量的需求相距甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致機(jī)房散熱能力不足，造成現(xiàn)網(wǎng)裝機(jī)困難。所以在工程實(shí)施中，電信企業(yè)往往采用機(jī)架拆分、增加導(dǎo)風(fēng)槽的方式，緩解機(jī)房制冷壓力。雖然可以一定程度解決裝機(jī)難題，但是造成機(jī)架數(shù)增多，總能耗變大，同時(shí)機(jī)房面積和設(shè)備資源的浪費(fèi)，提升了綜合成本。隨著5G網(wǎng)絡(luò)逐步推進(jìn)，核心節(jié)點(diǎn)需要具備更大容量的交叉調(diào)度能力，OTN設(shè)備單機(jī)架容量還將進(jìn)一步增加，功率也將相應(yīng)變大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心浪費(fèi)的能耗持續(xù)加大。

未來，電信企業(yè)需要聯(lián)合設(shè)計(jì)單位優(yōu)化數(shù)據(jù)中心節(jié)能方案設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)制冷方案，有效降低數(shù)據(jù)中心機(jī)房PUE，同時(shí)聯(lián)合維護(hù)單位提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)營中維護(hù)質(zhì)量，有效降低數(shù)據(jù)中心機(jī)房能耗。

四、結(jié)論

本論文旨在研究國家逐步收緊能源管理的大背景下，電信企業(yè)如何在網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？焖侔l(fā)展的同時(shí)，在現(xiàn)有節(jié)能體系下，挖掘新的節(jié)能潛力，擴(kuò)大節(jié)能合作伙伴，在助力“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略順利實(shí)施的同時(shí)，企業(yè)自身通過搭建“綠色通信網(wǎng)絡(luò)”完成國家下達(dá)的各項(xiàng)節(jié)能減排目標(biāo)。

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[責(zé)任編輯：史樸]