绿色信息通信网络中的节能减排技术应用

绿色信息通信网络中的节能减排技术应用王洋（中国移动通信集团山西有限公司太原030009）摘　要　本文首先介绍了信息通信技术在信息化社会的作用，然后分析了信息通信网络中的耗能设备来源，对信息通信设备系统、温湿控制调节系统与机房设计、新能源动力、照明各系统进行了绿色节能技术和综合的环保设计方案的探讨，结合中国移动的运营活动分析了绿色运维与绿色理念，最后阐述了国内外信息通信技术标准的发展制定情况。

关键词　信息通信节能减排绿色通信1引言随着全球信息化程度的逐步深化，信息通信技术（Infor mat ion an d　Com mu ni cat io n s　T ech n olo gy，ICT）已经渗透到了社会生产、生活的各个领域。

信息通信技术是融合了信息技术与通信技术而产生的新型技术领域，该技术依托强大的信息化网络和高效的计算机系统，结合了现代信息处理技术、现代无线通信技术等先进技术理论，提供数据信息传输、音视频会议、电话、传真、即时通信等多种类型的应用服务。

据国际电信联盟（I n t er n a t i o n al T el eco m m u n i c at io n U n i o n，IT U）统计，ICT能帮助全球减少二氧化碳排放量15％40％[1]。

截至2020年，IC T技术可在全球范围内将二氧化碳排放量降低15%[2]。

在我国每年80亿的政府能源消耗中，50%来自IT 产品的能源消耗。

2007年，我国IT产品的总耗电量在300500亿度之间，而且IT产品能源消耗还以每年8%10%的速度增长，CO2的排放主要来自计算机（40%）、服务器（23%）和固定、移动通信（共占24%）[3]。

年，中国电信、中国移动、中国联通总耗电量超过200亿度，相当于至少排放二氧化碳20万吨（我国每生产消耗1度电相当于排放约1k g二氧化碳），因此，信息通信网络自身的绿色化进程直接关系到我国对国际社会节能减排的承诺和可持续发展战略的实现。

2信息通信网络研发与运营中的绿色实践信息通信网络的有效绿色进程直接受到了设备制造商、信息通信运营企业、相关职能部门以及国际组织的影响，通过这三方面主体在信息通信行业的有效沟通可以促进我国在信息通信产业的节能减排应用。

在节能减排工作探索过程中，设备制造商与信息通信运营企业共同探讨实践节能减排技术方案，通过这种合作方式更能加速绿色技术方案的转化效能。

在信息通信网络运行过程中，主要能耗系统设备包括信息通信设备系统、温湿控制调节系统、电源系统、照明系统4部分，运维管理系统、绿色营销计划等同样涉及到相应的绿色节能环节。

2.1绿色信息通信设备系统我国GSM网络载频数量约万，每年基站消耗2008400的能源至少需要100万吨煤（按照1k g 煤炭产生3k Wh 计算），其中不包括机房相关辅助设施（空调、变电、传输等）[4]。

随着3G 技术的逐步深化，旧设备集成度低、功耗大、温度湿度要求较敏感等问题逐步凸显，因此对于新旧设备逐步替代以及新设备的可扩展升级性成为了新的技术研究关注点。

设备生产商可以通过选用最新的功放芯片在相同体积的PCB 上实现更高的功放效率，降低单盘厚度和面积，提高光电器件密集度优化PCB 电路布局，从而减小设备体积；选用高等级的电子元器件，提高设备在较高温度下的正常运转可靠性，进而降低空调耗能；改进散热片设计减少热阻，提高热传导性能。

结合大城市人们的生活工作规律，即“潮汐效应”：工作时段大规模的“客户终端”涌向中央商务区，下班时段生活区则成为了“客户终端”的密集区。

结合上述相关规律，基站设备的节能减排技术则应运而生：基于负荷的T R X 关断（BSC 根据每个载频板的话务情况进行判断，将空闲时长超过门限时间的话音信道载频板所对应的功放模块P A 工作电压关闭，当监控的话务负荷上升，超过一定门限时，BSC 会立即激活被关断的T RX ，以满足话务需求。

载频启动时间最高达分钟级）；基于负荷的PA 关断（BSC 根据每个载频板的话务情况进行判断，将空闲时长超过门限时间的话音信道载频板所对应的功放模块PA 偏置电压关闭，在话务增长时以毫秒级的时间内重新打开功放偏置电压以满足话务需求）；基站采用BU U+RRU 分布式基站设计等等[5]。

2.2绿色温湿控制调节系统与机房设计温湿控制调节系统作为信息通信设备系统的辅助设备有着重要的地位，通常空调温湿控制设备功耗中，25%左右的功耗来源于空调的制冷系统所产生的功耗，12%左右的功耗来源于空调的送风和回风系统所产生的功耗。

空调系统的容量大小、设备的选型、系统的配备以及设计方案等技术参数的最终确定均取决于通信设备所处的地理位置（相同月份各地市间气候差异较大，相同月份相同地区不同地域气候差异较大），机房材质不同导致保温性能差异，机房面积、安装设备密度、设备在网络结构中的重要性，风道设计规划、环境智能感知控制、制冷调湿设备维护等方面有着直接联系。

通常采用的节能温湿控制调节系统及其技术包括如下。

2.2.1新风节能系统新风节能系统（如图1）是基于温湿度传感、气体学、热学原理的智能控制技术，利用机房室内外温差形成热交换，依靠大量的风道有效地将机房内的热量迅速向外迁移，从而达到有效降低机房内部温度的目的。

当室外温度较低时，关闭空调，通过新风节能系统将室外冷空气经过滤后引入机房内对设备散热。

新风节能系统采用壁挂式小体积安装，在外界温度较低时节能效果明显，但是根据机房内部运行网络设备工作环境要求温度范围为15℃30℃、湿度为40%65%、防尘要求灰尘粒子浓度达标和无腐蚀性尘埃的要求，新风促进机房内对流达到降温的同时不可避免的要增加机房内灰尘颗粒[6]。

图1新风节能系统2.2.2热交换器系统[7]热交换器（如图2）在完全隔离内外空气的前提下，利用外界冷源对内部环境进行冷却，从而达到减少空调运行时间以实现节能的目的。

具体实现：通过两组风机分别抽吸外部的冷空气（外循环）和内部的热空气（内循环），冷、热空气在热交换芯体中进行热量交换，通过热交换芯体膜片，外部冷空气在芯体处通过膜片吸收内部空气的热量，最终将被加热后的外部空气被直接送出机房外。

该系统与新风节能系统相比，在双向换气的基础上增加了热交换器，避免室内的冷(热)气流失混合流失，同时热交换系统的密封性保持了机房内部的清洁度。

图2热交换器2.2.3空调降温系统空调降温节能系统主要是指采用了较为先进的节能技术或节能手段而构成的空调组构成的热交换体统，例如：调变频空调、水冷空调、乙二醇自然冷却节能空调、基于模糊控制理论的自适应空调[8]。

空调系统长期运行会出现油分子沉积在组件内部，形成大量油膜，油膜严重阻碍了金属壁的热传导，同时系统本身摩擦损耗加大，轴承温度随之升高，压缩机使用寿命缩短、空调能效下降快等问题，通过添加空调节能添加剂可以有效提高空调能效、节约能源；节能空调换热器纳米喷涂技术对提高空调系统热交换效率、降低空调能耗作试点测试工作，以防止空调铝箔污染和腐蚀，并减少热交换器的不必要能量损失。

上述节能温湿控制调节系统在实际应用中可以取长补短、综合运用以便达到最好的节能效果。

在温湿控制调节系统实践中，机房的设计对于温湿控制调节系统的功耗有很大的影响，因此在新机房设计中建议按照基本操作流程：（1）新机房安装设备建议采用面对面、背靠背的排列方式，机柜安装列之间的间距大于5；（）准确评估各设备的制冷量需求，架设通向每个机柜的单独的空调冷风送风管道：根据每个机柜的制冷风量测算需求，计算空调系统需要配置的风量及冷量用于精确送风，并适当考虑系统维修、故障冗余及空调效率水平，保证空调冷量、出风量、出风湿度达到设计要求。

建议采用“上走线、下送风、先冷设备、再冷环境”的组建方式。

架空地板下严禁铺设其他管线（消防线缆除外），同时也需要定期检测架空地板的漏风率，空调配置采取N+1（N≤5）的组合方式[9]。

（3）动态制冷控制系统动态调整每个机柜到达的制冷气流温湿度、风量，彻底解决机房局部过热和降低空调能耗的问题。

机房设计方案力求具有可扩展性和可升级性，信息通信设备、走线架、风管等由通信电气工程师总体设计完成，防止各功能模块间的不匹配。

除此之外，在新机房的选材方面建议：减少建筑物的体形系数，建设紧凑型基站；选取隔热、保温、防辐射、隔音性能好的建材；需要安装玻璃的机房建议采用中空玻璃、低辐射玻璃以及断热桥框料；在基站建筑外表面粉刷隔热凉水性绝热反射膏，基站建筑内表面设置保温层。

送风管道、送风方式的选择需要结合当地的地理位置、气候情况等方面综合考虑，一般室外循环风道布置要求“北进南出”或“东进西出”；循环风道布置要求“下进上出”；室外循环风道管道口需要设置金属防护网，防止小动物进入，影响设备安全；基站墙体开孔采用专用工具施工，不得直接砸洞，影响房屋强度系数；基站墙体开孔要求“内高外低”，避免防雨罩密封不严时，雨水流入基站；对于偏远山区等野外基站不要选用室外型设备，防止设备丢失。

2.3绿色新能源动力我国幅员辽阔，有着丰富的太阳能、风能、潮汐能等自然资源，正因为这样在全国各地的信息通信运营服务设备都可以因地制宜的利用当地的自然资源用于信息通信设备运营能源供给。

2009年中国移动已在世界屋脊西藏建成全球通信领域最大的太阳能基站群。

预计到2010年末，中国移动在西藏新增基站中应用太阳能发电的将占%以上，每年可节约标准煤55，1.m2900t相应减排二氧化硫11.6t ，减排二氧化碳1813t ，减排烟尘135t 。

电力系统作为信息通信设备的能源供给基础，在信息承载支撑、通信业务服务方面起着决定性作用。

当电流流经非线性特性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路谐波产生。

谐波会降低发电、输电及用电设备的效率，电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，进而导致由于电气测量设备波动引起的继电保护和自动装置的误动作；干扰邻近通信系统，噪声降低通信质量，甚至干扰通信系统正常工作，因此在工程方案设计中应当做相应的技术处理。

由于信息通信行业的特殊性要求信息通信网络全天候保持可靠运转状态，蓄电池成为了保证服务质量的基础设施之一，但是温度过高或过低对蓄电池的安全运行和寿命影响较大，所以在机房设置蓄电池安装时需要考虑到这方面的因素；蓄电池可以通过自然资源存储、释放能量，为信息通信设备提供部分时段甚至全天候的工作能源，选用带有整流模块轮换休眠工作方式的高频开关电源，最大限度提高系统及单只模块的带载能力，降低热备份和换流损耗。

2.4绿色照明系统绿色照明系统主要是指采用效率高、寿命长、安全性能稳定的照明产品（电光源、灯具、控制系统等）达到节电减排效果，采取的方法包括：（1）机房内原有照明设施保持不变，通过开关线路整改实现功能区域划分控制，通常处于关闭状态，仅在施工或维护工作时进行照明，同时加装LED 光源灯具作为常设照明设备；（2）将监控室、办公室、楼道等区域光源由原普通日光灯更换为节能灯，公共区域辅助安装声光控功能模块并合理设置光源间距；（3）楼道、洗手间等公共区域的照明更换为节能灯并安装声光控开关控制；（4）所有的走线槽、电源线等材料均使用阻燃型材料并且严禁与信息通信设备相连。