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华为公司节能减排解决方案白皮书提升网络能效、降低排放、降低TCO华为公司节能减排解决方案白皮书内容摘要...........................................................................................................................1概述..................................................................................................................................2无线节能...........................................................................................................................3宽带节能...........................................................................................................................6云节能..............................................................................................................................8设备生产过程降耗与LCA方法...........................................................................................10ICT协助全社会降耗..........................................................................................................11结论.................................................................................................................................12术语列表..........................................................................................................................13提升网络能效、降低排放、降低TCO1内容摘要据国际能源机构（IEA）的最新统计，由于经济危机的影响，2009全球能源消耗约有2％的小幅下降，但是不能改变长期向上的趋势，在2010-2015年，每年将以超过2.5％的速度持续增长，并且化石能源仍占主流。主流科学家认为能源的消耗导致了温室效应和一系列的自然灾害，保护环境、防治气候变化成了人类面临的重要的挑战。另外，从70年代以来，能源价格一路上涨，给工业、制造业带来的成本压力一直上升，全社会比以往更重视节能。从全球范围来看，与煤炭、钢铁、有色等行业相比，电信行业并不是能耗/排放问题最突出的行业。但是，许多电信企业上市公司年报及CSR中披露的数据显示：部分通信企业的能源消耗也不低，某些运营商在全国企业能耗排行榜中处于前几位。随着ICT技术在各行各业的进一步应用，这一情况会加重。社会、公众对运营商的压力，政府在国际组织上的节能承诺转化成对运营商的节能压力。上述提到的全球资源价格持续上涨，尤其是油价、煤炭价格持续上涨导致电费上调，各国推出耗能惩罚措施，如：差别定价，也实际地提高了能源价格。在需求方面，由于通信企业整体仍处于发展阶段，新兴市场用户的增加以及发达市场带宽的提升必然带来网络的扩容。网上运行设备容量的增大导致了能耗需求也不断扩大。能源单价上涨及设备总能耗上升给运营商带来了长期的财务压力。同时，为了企业的可持续发展，主流运营商、设备商先后启动节能减排计划，应对气候变化及能耗的挑战，在过去的10年间，电信行业取得了很大的进步，技术与产品的更新换代使单位能耗持续下降，领先的运营商取得了超过50％的节约。同时，在协助其它行业节能减排的过程中也发挥了关键作用华为与运营商在不同的领域进行了节能减排的研究与实践。我们的研究发现，在电信产品的生命周期中，能耗及排放最大的阶段在于运营阶段，其碳排放大约占80％。在运营阶段，如果从华为公司提供的产品族为维度进行分析，能耗及排放最大的部分是移动和宽带的接入部分，这部分在不同的运营环境中能耗占比各有不同，一般可达50％～70％。随着通信网络与IT网络的进一步融合，网络将简化为：云、管和端，这个白皮书将讨论管和云的节能减排重点。管道部分的节能减排重点是接入网络，随着网络的进化，移动宽带接入和固定•宽带接入将是未来发展的重点，自然地，它们也成为了节能减排的重点，包括接入设备及配套措施，特别是冷却部分。通常讨论到的新能源的使用也主要应用在这个部分。随着大量的私有网络的云化，以及大量共有云的推出，这个网络的上层部分也•成为了能耗管理的重点。此外，从供应的角度来看，整个制造过程，包装运输也是普遍关注的一个环节。2概述从全局的角度来看，电信业务的发展减少了全社会的能耗和二氧化碳排放，电话、会议电视等电信手段减少了企业所需的旅行次数；SMS，Internet等电子电信手段的发展也减少了人与人之间交往需要的实体媒介，诸如：明信片，贺卡，信等。类似业务的持续发展，将持续减少个人和企业的碳足迹（CarbonFootprint）。简而言之，绿色GDP及和谐社会的发展过程中，电信业务有一定的支撑和贡献。在最近几年的实践中，ICT被证实了是有效降低行业能耗的解决方案，在电力、交通、医疗等领域，以智能电网为例，在几个能耗大国，中、美、印，智能电网的部署能协助相应的国家降低5%左右的二氧化碳排放。电信企业除了提供合适的业务帮助降低全社会碳排放以外，另外一个挑战是不断提升自身的能源效率（EnergyEfficiency），减低自身的碳足迹/能源消耗。华为认为，电信企业本身的节能减排，不仅是从绿色GDP发展的角度出发，争取达到企业碳中和（CarbonNeutral），而且是长期以来电信企业降低成本的一个重要方面。我们认为，网络节能减排的方案设计需要跟TCO（TotalCostofOwnership）的评估结合起来，经济可行性高的降耗方案才是优选的解决方案。从通信产品生命周期碳排放的角度出发，华为对自产设备做了生命周期评估（LCA），重点是在移动网络的基站产品和固定网络的宽带接入产品。我们的LCA评估主要结论是：碳排放最大的阶段在于运营阶段，该阶段碳排放约占整体生命周期的80％，换句话说，排放主要是设备耗电产生的，所以产品节能是关键。从能源消耗的角度出发，华为根据多个客户的现网数据进行了能耗重点分析，发现运营商消耗的能源主要形式为电能，而电的消耗主体是在接入网部分，包括无线站点和宽/窄带接入站点，多家移动运营商的无线站点能源消耗为70％以上，固定运营商在接入部分的能耗相比移动稍低，但普遍也在40％以上。另外：由于ICT不断地服务更多的行业和企业，“云”部分能耗，也将给运营商网络和企业、行业网络带来更大的能耗压力。综上所述，网络节能（管道）的重点在于接入网站点部分；云作为未来发展方向，也应受关注。针对制造业相同的包装与运输问题，通过新的物流技术，可以达到节能降耗的目的。最后，随着越来越多的政府和行业认识到ICT作为绿色使能器（Enabler）的作用，这部分也应该受到适当的关注。本文将就以上主题展开阐述在移动宽带，固定宽带和云三个网络部分的能效提升关键点，同时也将探讨在设备制造阶段节能降耗的方法以及ICT如何能协助其它行业节能降耗。3无线节能在移动网络中，无线站点能耗一般占移动网络75％以上。移动网络的节能首先是站点的节能。一般来说，站点的节能可以从网络拓扑和网元这两个层次来分析。首先看网络拓扑这一层次的节能，即：通过减少站点，提升单位话务量能效实现节能。业界减少站点的方法有两个，第一个方法是通过网络规划来提高覆盖效率，降低无效的系统开销，以最少的站点服务最大的用户/话务量。第二个方法就是提高基站设备本身的覆盖能力，通过TransmittingDiversity，AMR，HighReceiveSensitivity等技术，将设备本身的覆盖半径提高，从而提升覆盖的能力。第二种方法在广覆盖的场景之下，往往能够发挥关键作用。在实践中，通常需要两种方法共同使用，适宜的网络规划和较强覆盖能力的设备配合下，能实现广覆盖场景下25％以上的能耗节约，带来TCO的可观下降。相比网络拓扑节能，网元级别的节能适应更多的场景，受客观条件限制更少。移动站点中通常有基站、传输、空调和电源等耗能设备，其中基站的功耗远大于其它设备，是降耗的痛点。此外，在节能范畴，还需考虑配套的冷却系统能耗，我们对部分客户现网分析的结果是：在一个带有空调的典型站点中，空调能耗一般占总能耗50%，所以冷却系统也是降耗的重点。在站点节能中值得一提的还有新能源的应用，在偏远的场景下引入新能源系统从减排角度和成本角度分析都是可行的。本章接下来重点讨论站点节能的基站节能、冷却系统节能和新能源系统。基站设备节能：如果把基站设备分成基带和射频、馈线三部分的话，其中耗能最大的是射频部分，超过80％。在射频部分中，又以功放耗能为最大，约占射频部分的50％，所以，提高功放效率是提升基站设备能效的关键点之一。我们认为：基于宽带MCPA（多载波功放）和各种节能软特性技术，在不同频段的射频输出功率和载波等系统资源完全共享，可以根据运营商的需要和用户发展来进行灵活配置，达到资源最大化利用。我们的研究和实现证明：相对传统支持多频段的拼凑型RRU，宽带RRU的各项性能指标均有大幅提升，器件数目可以减少40%，故障率下降60%以上，功耗降低20%以上，体积重量减少30%以上，在绿色节能、快速部署等方面具有明显优势。华为认为，未来的移动网必将是SingleRAN解决方案，这种方案采用统一平台的第四代基站、基站控制器、传输和统一的网管系统，支持包括LTE在内的各种无线接入技术，真正实现GSM/UMTS向未来网络的平滑演进。对运营商来说，SingleRAN的出现使得技术选择和网络演进变得简单，避免建设多种无线接入网的投资，也大幅降低了站址获取、机房建设、传输等配套方面的成本。特别是对于欧洲等发达国家，经过多年运营，运营商面临设备陈旧，能源消耗居高不下，4维修成本高昂等困难。使用SingleRAN解决方案对GSM网络进行绿色改造，使用绿色能源减少温室气体排放，帮助运营商提升网络性能，降低运维成本。基站产品能效提升的另一个方面是减少浪费。移动网络话务量在闲时和忙时极不平均，如何解决网络闲时功耗下降是第二个节能关键点，即：如何利用智能关断技术实现优化功率分配。在典型的GSM双频网中，最直接有效的关断技术是“站点级”关断，在低话务量的情况之下，将高频的网络站点断电，在话务量回升到开启门限后，设备重新上电，基站的整体断电使得设备的功耗实现显著下降。基站的关断技术还包括有载频关断和时隙关断，差别在于颗粒度的大小，时隙关断相对比载频关断更能实现低流量的精细化管理、更节能。基站设备节能的第三个关键点是减少馈线浪费。馈线部分的自身功耗并不大，但是它对基站覆盖能力的影响却比较大，原因是它大大降低了塔顶功率，使得基站效率大幅下降，特定站点场景中，馈线可导致约50％的功率损失。分布式架构基站和小基站的设计可以解决馈线问题，在我们实际网络部署中发现，分布式基站替换传统宏站，可以在机顶功率不变的情况下实现40％以上的功耗节约。除此以外，我们早期主张的分布式基站：体积小、重量轻，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