電信企業“綠色通信網絡”建設研究

趙晨

[摘 要] 目前國內5G網絡在加速建設，“互聯網+”業務在逐步下沉，國家對于能源控制政策也在逐步收緊。在此背景下，電信企業一方面應從自身及產業鏈相關方搭建節能體系，從技術創新、結構優化、管理方面提升節能效果;另一方面，從產業鏈方面聯合供應商、鐵塔公司、設計及維護單位共同降低網絡能耗。兩方面努力共同建設“綠色通信網絡”，順利完成國家對于企業能耗管控的目標。

[關鍵詞] 電信企業;綠色通信網絡;節能減排

[中圖分類號] TN929.5[文獻標識碼] A[文章編號] 1009-6043（2019）12-0125-02

隨著4G的快速建設及“互聯網+”業務的逐步下沉，手機信號和網速對于廣大人民群眾的重要性越來越大，已經不亞于水、電等基礎資源。甚至于在一些信號弱覆蓋區域的社會矛盾已轉變為人民群眾日益增長的網絡需求與網絡規模不匹配的矛盾。

隨著未來5G網絡的快速建設及“互聯網+”業務進一步下沉，未來電信行業能耗將面臨著爆發式增長的趨勢，而同時國家又加強了對能耗的管控，未來電信企業將面臨巨大的能源危機，如何有效節能成為電信企業能源管控的有效途徑。

一、電信企業面臨的能耗危機

（一）未來電信企業網絡建設壓力增大

2014年以來，隨著4G網絡的快速發展，我國移動互聯網有了飛速發展，移動支付越來越普及，消費者的消費習慣也在快速轉變，現金及銀行卡支付被微信/支付寶取代的趨勢越來越明顯：2014年，天貓“雙十一”銷量為571億元，而到了2017年就達到了1682億元，增加近兩倍。

2014-2017年全國網上零售額增長了150%以上，全國網上零售額占全社會消費品零售總額的比例由10.3%增至19.6%。而與之對應的是，2014-2017年期間，中國電信、中國移動、中國聯通三大運營商耗電量增長了23%，占全社會耗電量的比例也僅由0.8%增至0.9%。

隨著國家對能源管控力度的加大，ICT業務減排戰略應運而生，各個電信企業也逐步加快ICT業務戰略布局，加強與教育、政務、物流、交通、金融、制造、醫療、旅游、交通、農業等行業的合作，加快各個行業與ICT的融合，通過與線上教育、遠程醫療、智慧交通等新興行業合作，拓寬行業領域的同時，也實實在在地幫助社會有效地減少了能源消耗量。

隨著移動互聯網對人民群眾生活方式的改變，未來人民群眾對于互聯網的需求還將進一步釋放，對于通信網絡的規模需求還會進一步加大，電信企業面臨的網絡建設需求壓力還將會越來越大。

（二）電信企業未來面臨巨大的能耗危機

近年來，國家加快了對信息基礎設施建設速度，積極推動5G網絡及數據中心的建設進度。2019年中央工作會上，明確提出：“加快5G商用步伐，加強人工智能、工業互聯網、物聯網等新型基礎設施建設”。李克強總理在2019年政府工作報告中要求：加快在各行業各領域推進“互聯網+”。

5G和數據中心本身又屬于高能耗網絡，隨著5G與數據中心將進入快速發展期，電信企業面臨著能耗將會呈現快速增長的趨勢。5G功耗偏高，一方面是因為5G本身是以更高的計算成本為代價降低傳輸功耗;另一方面，由于5G傳輸速率比4G高出太多倍，5G基站需要處理的數據可以用海量來形容，在5G業務不斷成熟的背景下，這種處理數量還會激增。5G載頻計算功耗自然也就水漲船高了。

隨著“互聯網+”業務的逐步下沉，尤其互聯網企業的新興，全社會對對服務器的需求量在逐步變大。近年來，電信企業數據中心快速建設，整體數據中心不僅裝機率不斷提升，服務器容量也在逐年增長。

隨著5G網絡及“互聯網+”業務的逐步下沉，電信企業未來面臨著巨大的能耗危機。

（三）國家收緊能耗管控

近年來，國家對氣候變化的重視程度越來越大，習近平總書記在巴黎協會上鄭重承諾：中國將于2030年左右使二氧化碳排放達到峰值并爭取盡早實現。第十三屆全國人民代表大會第二次會議上，李克強總理在政府工作報告上提出：加強生態環保督察執法。

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

2016年，國家發改委頒布《固定資產投資項目節能審查辦法》（2016年44號令），要求年綜合能源消費量5000噸標準煤以上（改擴建項目按照建成投產后年綜合能源消費增量計算）的固定資產投資項目，其節能審查由省級節能審查機關負責。

2017年，國家發改委頒布《重點用能單位節能管理辦法》，對年綜合能源消費量一萬噸標準煤及以上的用能法人單位，應當每年制定并實施節能計劃和節能措施，確保完成能耗總量控制和節能目標。

2017年，國家發改委頒布了《不單獨進行節能審查的行業目錄》，明確要求信息（通信）網絡（不含數據中心、電子政務）必須編制單獨的節能報告。

隨著國家要求越來越嚴格，通信行業自身節能壓力也越來越大，電信企業想要實現能耗控制，需要同時從自身節能及聯合產業鏈節能兩個方面同時努力，搭建一張“綠色通信網絡”，達到能耗控制的目的。

二、電信企業自身節能

2006年，國家《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》第一次提出“要把節約資源作為基本國策，發展循環經濟，保護生態環境，加快建設資源節約型、環境友好型社會”。之后，各家電信企業開展了相關節能工作，從近年來電信企業節能工作經驗來看，節能工作主要由技術創新、結構優化及管理提升三個方面開展。

（一）技術創新

通信主設備節能技術包括無線接入網、核心網、傳送網與承載網、業務網與支撐網等領域的節能技術，各領域節能技術又分為設備級節能技術和網絡級節能技術。設備級節能技術，主要通過設備本身在硬件、軟件方面的演進和優化，提升設備的容量，提高集成度，降低能耗。例如，在硬件方面，采用新架構平臺、小型化設備，推進設備平滑演進;在軟件方面，采用智能關斷、休眠、虛擬化等節能技術。網絡級節能技術，主要通過組網結構的優化部署實現簡化網絡結構、提升資源利用率，減少設備數量，降低能耗，降低建設和運維成本。例如，網絡IP化、集中化、資源池等技術。

（二）結構優化

國家大力提倡供給側改革，使要素實現最優配置，提高全要素生產率，提升經濟增長的質量和數量。工信部也連續發布《高耗能老舊通信設備淘汰指導目錄》，要求各通信企業應抓緊落實《指導目錄》所列設備（產品）的淘汰工作。從電信企業內部，優化網絡資源配置，加快網絡精簡，整合業務平臺和IT資源，持續建設更加節能環保的網絡，減少能源消耗也是電信企業內部降本增效的有效手段。根據2017年各電信企業發布的社會責任報告顯示，電信企業淘汰關停各類設備數萬架，相當于年節電量5億度左右，同時騰退機房面積超過60萬平米，優化了企業內部網絡資源配置。

（三）管理提升

李克強總理連續兩年在政府工作報告中提出“一般工商業電價平均降低10%”，近年來各地一般工商業電價不斷下調，節能技術利潤空間不斷壓縮，節能技術應用空間也越來越有限。

電信企業需要提前規劃布局，針對不同的節能技術做經濟效益分析及經濟敏感性分析，根據不同的區域電價有針對性地制定與之相對應的節能技術發展策略及節能專項投資，并在項目實施過程中，做好項目采購及后期維護工作，同時做好節能項目后評估管理工作。

2017年，電信企業節能專項總投資超過7億元，實施的節能改造投資項目相當于年節電量超過35億度。

三、聯合產業鏈企業節能

隨著電信企業自身節能潛力逐漸變小，電信企業還應聯合產業鏈相關合作方共同打造“綠色通信網絡”。

（一）聯合上游供應商節能

即將到來的5G時代，5G耗電將成為困擾電信企業能耗的重要問題。眾所周知，4G的基站覆蓋比3G小，而5G的覆蓋則比4G還小。要實現相同的覆蓋面積，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網絡的功耗將超過4G的6-12倍。

這就需要電信企業聯合基礎設施廠商，應用更加先進的技術來促進5G基站的成熟，從而降低功耗。在4G建設初期，電信企業也同樣面臨著4G基站較2/3G基站覆蓋密度高，功耗大的問題。電信企業積極聯合供應商廠家積極推動4G基站節能，僅中國移動TD-LTE集采中就實現供應商BBU一期采購設備較實驗網功率最大下降71%，僅此一項措施，相當于一年節電5400萬度。2014年及2015年，中國移動分別實現開通4G基站超過72萬及110萬，在4G大力發展的同時，中國移動也實現了每載頻年耗電量分別同比下降。

5G時代，運營商同樣需要聯合供應商積極研發5G設備節能應用。

（二）聯合鐵塔節能

2015年10月31日，中國鐵塔與三家電信企業進行存量鐵塔相關資產注入交易，注入存量鐵塔140余萬座，截至2017年底，公司塔類站址數量接近190萬座。

基站機房耗電占電信企業總耗電量的比例一直居高不下，而同時，電信企業絕大部分的基站機房節能改造需要由鐵塔公司負責。2017年，三家電信企業耗電量超過500億度，按照基站耗電量占比50%、基站機房PUE為1.5測算，PUE每降低0.1，相當于基站機房每年節電超過15億度。

未來隨著5G網絡的快速建設，基站耗電量還將進一步加大，電信企業需要繼續加強與鐵塔公司的合作，有效降低基站耗電量。

（三）聯合設計、運維單位節能

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

未來，如何確保大功耗傳輸設備的順利布放，避免產生局部熱點，將是重要挑戰。5G網絡的快速建設及“互聯網+”與各行各業的逐步融合，導致網絡流量急劇增長，給電信企業傳輸網絡帶來了巨大的挑戰。原有傳輸網絡的10G、40G等光通信系統設備容量小，需要單波長速率100G、400G等大容量光傳送技術提升傳輸容量。由于現網OTN單機設備功率過大，同時機房單機架設計功率有限，與高功耗傳輸設備對單機架制冷量的需求相距甚遠，導致機房散熱能力不足，造成現網裝機困難。所以在工程實施中，電信企業往往采用機架拆分、增加導風槽的方式，緩解機房制冷壓力。雖然可以一定程度解決裝機難題，但是造成機架數增多，總能耗變大，同時機房面積和設備資源的浪費，提升了綜合成本。隨著5G網絡逐步推進，核心節點需要具備更大容量的交叉調度能力，OTN設備單機架容量還將進一步增加，功率也將相應變大，導致數據中心浪費的能耗持續加大。

未來，電信企業需要聯合設計單位優化數據中心節能方案設計，合理設計制冷方案，有效降低數據中心機房PUE，同時聯合維護單位提高數據中心運營中維護質量，有效降低數據中心機房能耗。

四、結論

本論文旨在研究國家逐步收緊能源管理的大背景下，電信企業如何在網絡規模快速發展的同時，在現有節能體系下，挖掘新的節能潛力，擴大節能合作伙伴，在助力“互聯網+”戰略順利實施的同時，企業自身通過搭建“綠色通信網絡”完成國家下達的各項節能減排目標。

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