2023-3-31 16:57

绿色全光网:释放ICT潜力,照亮可持续发展未来

气候危机成全球共识,走向绿色的决心已定

在过去的十几年,我们见证了从有线电话到4G和5G的阶跃式变化,从无人驾驶、机器制造到增强现实和元宇宙,数字技术的潜力无疑是十分庞大的。而潜藏在数字技术背后,支持创新和发展的则是ICT基础设施。从另一个维度来看,ICT基础设施的发展也一直是支撑各国经济发展、推动技术创新、改善经营与商业模式及创造新商机的重要动能。然而,伴随ICT基础设施快速发展而来的是高能耗和高排放,这使得ICT行业的发展成为了一把双刃剑。

3月20日,联合国气候变化大会第27次缔约方会议在丹麦哥本哈根召开,包括中国在内的多个国家针对气候问题举行了高级别会议。期间,政府气候变化专门委员会(简称IPCC)从1990开始以5年为周期对大气进行观测评估。2023年,IPCC第六次报告指出,科学界已经明确气候变化正在发生,以及由人类活动主导的事实。科学家还指出,2020-2030年是关键的十年,减缓气候变化已经存在许多可行有效的技术手段,一切取决于我们的选择和行动。为此,大会特别敦促各国共同努力,加强国际合作,务实推进全球公证绿色转型。

同理,在今年MWC 2023巴塞罗那展会上,除了持续火热的5G议题外,在今年大会上被反复提及的话题则是绿色发展。据GSMA的最新《2023年全球趋势》报告显示,能源效率目前已被诸多电信运营商评为其首要任务,其中80%的绿色科技应用对其网络升级和转型极为重要。将目标转向国内,在刚刚落幕的两会上发布的《政府工作报告》中,绿色发展也是重点话题。《报告》指出,要稳步推进节能降碳,统筹能源安全稳定供应和绿色低碳发展,科学有序推进碳达峰碳中和。在政策推动下,国内ICT行业也正朝着绿色节能的方向发展,在绿色ICT技术上加大投入。由此可见,节能减排、绿色发展已经成为全球共识,在绿色和节能降耗的道路上坚持走下去的决心已定。

ICT技术具备将全球温室气体(GHG)排放量减少20%的潜能

基于高能耗属性,ICT行业目前仍是全球温室气体(GHG)的净排放来源。承载数字化服务的数据中心及通信基础设施大约占全球GHG排放的2%,与航空业持平。然而,根据全球可持续发展倡议(GeSI),ICT通过使能企业和消费者更智能地使用和节约能源,到2030年具备将全球温室气体(GHG)排放量减少20%的潜能。GeSI主席Luis Neves表示:“我们的研究结果表明,到2030年,由ICT驱动的世界将更清洁、更健康、更繁荣,世界各地的个人将有更多的机会。” 通过使用ICT技术避免的碳排放相比已部署的ICT产生的碳排放量高出近十倍。到2030年,ICT行业可以帮助避免产生约120亿吨的二氧化碳,并产生超6千亿欧元的经济效益以及1500万的绿色工作岗位。可见,ICT技术的应用不仅为解决全球气候挑战和降低碳排放提供了多种机遇,也能支撑各行各业的发展需求和带来广阔收益。因此,持续扩大在ICT基础设施升级上的投入,以打造超宽泛在连接的网络,具有重大战略意义。

光传输系统是节能减排的最佳方案

支撑数字应用发展的ICT基础设施大致可分为两大类——云数据中心和传输网络。云数据中心承担数据的存储和处理,使能公有和私有领域之间的信息服务,而传输网络则承载家庭、商业和互联网等信息的传递。传输网络是支撑一切信息和数字化的核心技术,其发展对驱动经济发展和解决目前社会面临的气候危机有着至关重要的作用。

传输网络可分为无线和有线,根据国际能源署调查显示,在相同数据容量传输情况下,有线网络往往比无线网络能耗更少。由于网络是为了允许峰值数据流量而构建的,不同于无线传输技术的能耗与网络流量强相关,有线传输技术的能耗不受流量大小影响,因此整体能耗更小。随着5G部署、新业务涌现所带来的流量爆发,有线传输容量大且能耗少的优势,将使得它在传输网络中的应用更加广泛。其次,在有线传输技术中,电传输与光纤传输系统在能耗上的差距也十分大。根据墨尔本贝尔能效实验室研究表明,在对比路由、分组、SDH及OTN传输技术之间的能耗后发现,随着接入流量的增大,以光纤为传输介质的传输通信系统平均能耗更低。

 

 

因此,面对层出不穷的应用、在算力驱使下产生的巨大流量,以及在实现覆盖更广、速度更快的同时,保证整体传输系统向绿色和集约低功耗方向发展,采用以OTN和OXC为代表的光传输系统网络是节能减排的最佳方案,也是实现可持续发展未来的关键。

绿色全光网,释放ICT潜力,连接可持续发展未来

全光网目前正在世界各地加大部署,光网传输系统不仅具备大带宽、大容量和低时延等多种优势,可满足未来产业数字化转型的需求,更重要的是其节能的特性。根据OMDIA的数据显示,数字经济及数字服务的刺激、云数据中心的大规模部署、5G部署以及边缘计算的兴起,驱动着光传输系统市场的扩大,预计到2027年市场规模将达到200亿美元。

由此可见,随着数字经济等新兴业务兴起带来的发展,光传输系统仍将起到中流砥柱的作用,其规模也会持续扩大。同时,为了应对ICT行业发展随之而来的能耗问题,建设绿色全光网是释放ICT潜力、促进社会可持续发展的优选路径之一。在烽火看来,主要有以下几个技术路线:

优化组网方式,以光替电,释放网络潜力,低碳高效运营

早期的传输网络大多采用电为介质实现信息的互通。面对当前的发展形势,早期建设的以SDH为代表的传输系统存在在网时间长、带宽&资源受限、设备堆叠功耗高等问题,无法满足未来的发展趋势。其次,互联网是基于IP技术形成组网,采用的仍然是电为主的传输方式。因此,为了达到传输系统的能耗降低,通过优化组网方式,以光替电的方法能够释放网络潜力,实现低碳高效运营。

在接入层面,可通过全光接入FTTX代替老旧的铜线接入网,功耗可降低78%;以OTN技术替换SDH网络,不仅能使容量得到极大提升,更可释放机房空间和降低能耗,实现资源的盘活。而通过OTN+OXC的方式承载IP网络,可减少IP网络的跳数,实现业务一跳直达,综合降低45%的能耗和70%的机房空间。对于新建网络,在规划初期可考虑在组网方式上进行优化,将数据中心与传输系统采取共机房共制冷进行统一能源管理。在业务调度和传输层面,通过光电融合提升组网效率减少资源浪费。灵活切片网络的部署则可保证差异化需求业务能够以最佳路径实现传递,达到低碳高效的运营的目标。

提高器件工艺,打造集约低功耗设备,降低每比特瓦特

依托芯片制程工艺、光电子集成工艺,可实现光通信设备的集约低功耗,降低系统的每比特瓦特。根据测算,更高集成度的芯片可将每GE功耗降低0.23W;采用以硅材料为基础的器件相比电器件可提高集成度,达到更低能耗;通过SOC集成工艺,实现芯片Serdes互联的减少,可降低功耗约15%。

基于智能及算力驱动的智能网络管理,实现能源管理最优解

能源管理对于成本、减少碳排放和能源消耗至关重要。在电源层面,可通过池化电源的方式进行统一的能源分配,达到节约配电20%和将电源转化效率提升至90%。其次,通过智能、算力及传感技术的应用,对网络流量的大数据学习,以及流量预测和提前感知,达到网络设备在高峰时段高效运转,波谷时段动态关停的效果,从而实现设备自适应动态休眠及能源管理的最优解。

新制冷技术综合应用,降低机房PUE值

机房用电及散热是ICT行业重点关注的问题,降低PUE值是实现绿色低碳发展的关键。根据测算,IDC机房能耗中空调制冷设备占总用电量的45%,因此降低空调用电,是达成PUE值降低的关键。在空调制冷方式上,选择行级空调可达到出风温度更高,制冷系统节约25%电能;同时,行级空调送风距离短,末端风机节能可达10%。而采用前进后出的散热方式可匹配行级空调,进一步将IDC机房能效提高,达到降低机房PUE值的目的。

综上所述,ICT行业耗能虽大,但ICT技术仍是解决国际气候问题的重要驱动力之一,其潜力也十分庞大。值得一提的是,在所有的传输技术中光通信是效率最高、性价比最佳的技术路线,通过优化组网方式,采用全光承载、提高设备工艺、应用智能和算力的能源管理方式,以及全新制冷技术构成的绿色全光网,必会将ICT行业推向一个新的高度,这也将是通向可持续发展未来的最佳道路。

来源:C114通信网

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本评论 更新于:2024-3-29 20:04:41
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