無源光網絡節能技術應用

中國電信股份有限公司南京分公司 邵正忠

無源光網絡節能技術應用

中國電信股份有限公司南京分公司 邵正忠

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

無源光網絡；節能；休眠

1 xPON（無源光網絡）節能技術

1.1 OLT（光線路終端）節能技術

1.1.1 單板休眠

單板（業務板）插到機框中，如果沒有配置業務，可以把單板的電源關閉，但網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（光網絡終端）的光信號，處于LOS（同步丟失）狀態時，將光模塊周期性地關閉。節省的能源主要是OLT光模塊在不工作期間的功耗。光口休眠原理見圖 2。當光模塊檢測到沒有接收信號的時候，將自身的發送同時也關閉，然后等待一定時間后再打開光模塊，持續一定時間后，如果仍然沒有光信號，則繼續關閉光模塊；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的發現、注冊等過程，LOS的消失不等同于檢測到光信號，是只要發現了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，還需要做如下事情：立刻啟動ONU的發現處理，如果發現存在ONU在線，則認為LOS消失。

1.2 ONU節能技術

1.2.1 智能風扇

OUN散熱設計需要滿足產品最惡劣環境需求，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境。ONU智能風扇節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境下的節能降耗需求。

1.2.2 智能調壓

ONU單板會根據POTS（普通老式電話服務）口摘機時判斷外部環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，單板會動態關閉對應線路的數模編解碼處理部分電路，此時靜態功耗為工作功耗的20%左右。

2 xPON節能技術測試

2.1 OLT節能技術測試

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 測試組網圖

OLT側測試組網見圖 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，以觀察節能效果。

步驟1：按照測試方案組網圖進行電源線連接，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，同時關閉所有節能技術。

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

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

步驟4：啟用休眠管理節能技術。采用(no) power-enable命令，命令成功后，系統切斷后8塊未用單板電源，單板呈現powersave狀態，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：對啟用休眠管理節能技術前后功耗和能耗情況進行對比，并根據抄錄的表格數據，繪制功耗和能耗對比圖；觀察節能技術使用前后功耗和能耗走勢，以及節能效果。

步驟6：計算休眠管理技術節能效率。

休眠管理技術使用前后的功耗對比見表 3。

節電率約為50.30%

此節電率取決于空閑單板數量，通過測算，單個PON單板關閉可以節省約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，以觀察節能效果。

步驟1：按照測試方案組網圖進行電源線連接，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，同時關閉所有節能技術。

步驟2：記錄網絡狀態，包括在線用戶及端口使用情況，保證節能技術使用前后，網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，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：對啟用光口休眠節能技術前后功耗和能耗情況進行對比，并根據抄錄的表格數據，繪制功耗和能耗對比圖；觀察節能技術使用前后功耗和能耗走勢，以及節能效果。

步驟5：計算采用光口休眠后節能效率，見表 4。

節電率約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，比如將關閉時間調長，打開時間不變；可以進一步改善節能效果。

同時使用單板休眠和光口休眠功能前后，通過測試，節電率約51.90%

2.2 ONU節能技術測試2.2.1 測試組網圖

智能風扇及智能調壓節能技術測試組網見圖 4。

2.2.2 測試結果

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

3 節能效果總結

試點期間，通過對采用PON節能技術前后相關時段內網絡能耗數據的對比，所試點節能技術節能效果見表 7。