电信企业“绿色通信网络”建设研究

赵晨

[摘 要] 目前国内5G网络在加速建设，“互联网+”业务在逐步下沉，国家对于能源控制政策也在逐步收紧。在此背景下，电信企业一方面应从自身及产业链相关方搭建节能体系，从技术创新、结构优化、管理方面提升节能效果;另一方面，从产业链方面联合供应商、铁塔公司、设计及维护单位共同降低网络能耗。两方面努力共同建设“绿色通信网络”，顺利完成国家对于企业能耗管控的目标。

[关键词] 电信企业;绿色通信网络;节能减排

[中图分类号] TN929.5[文献标识码] A[文章编号] 1009-6043（2019）12-0125-02

随着4G的快速建设及“互联网+”业务的逐步下沉，手机信号和网速对于广大人民群众的重要性越来越大，已经不亚于水、电等基础资源。甚至于在一些信号弱覆盖区域的社会矛盾已转变为人民群众日益增长的网络需求与网络规模不匹配的矛盾。

随着未来5G网络的快速建设及“互联网+”业务进一步下沉，未来电信行业能耗将面临着爆发式增长的趋势，而同时国家又加强了对能耗的管控，未来电信企业将面临巨大的能源危机，如何有效节能成为电信企业能源管控的有效途径。

一、电信企业面临的能耗危机

（一）未来电信企业网络建设压力增大

2014年以来，随着4G网络的快速发展，我国移动互联网有了飞速发展，移动支付越来越普及，消费者的消费习惯也在快速转变，现金及银行卡支付被微信/支付宝取代的趋势越来越明显：2014年，天猫“双十一”销量为571亿元，而到了2017年就达到了1682亿元，增加近两倍。

2014-2017年全国网上零售额增长了150%以上，全国网上零售额占全社会消费品零售总额的比例由10.3%增至19.6%。而与之对应的是，2014-2017年期间，中国电信、中国移动、中国联通三大运营商耗电量增长了23%，占全社会耗电量的比例也仅由0.8%增至0.9%。

随着国家对能源管控力度的加大，ICT业务减排战略应运而生，各个电信企业也逐步加快ICT业务战略布局，加强与教育、政务、物流、交通、金融、制造、医疗、旅游、交通、农业等行业的合作，加快各个行业与ICT的融合，通过与线上教育、远程医疗、智慧交通等新兴行业合作，拓宽行业领域的同时，也实实在在地帮助社会有效地减少了能源消耗量。

随着移动互联网对人民群众生活方式的改变，未来人民群众对于互联网的需求还将进一步释放，对于通信网络的规模需求还会进一步加大，电信企业面临的网络建设需求压力还将会越来越大。

（二）电信企业未来面临巨大的能耗危机

近年来，国家加快了对信息基础设施建设速度，积极推动5G网络及数据中心的建设进度。2019年中央工作会上，明确提出：“加快5G商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”。李克强总理在2019年政府工作报告中要求：加快在各行业各领域推进“互联网+”。

5G和数据中心本身又属于高能耗网络，随着5G与数据中心将进入快速发展期，电信企业面临着能耗将会呈现快速增长的趋势。5G功耗偏高，一方面是因为5G本身是以更高的计算成本为代价降低传输功耗;另一方面，由于5G傳输速率比4G高出太多倍，5G基站需要处理的数据可以用海量来形容，在5G业务不断成熟的背景下，这种处理数量还会激增。5G载频计算功耗自然也就水涨船高了。

随着“互联网+”业务的逐步下沉，尤其互联网企业的新兴，全社会对对服务器的需求量在逐步变大。近年来，电信企业数据中心快速建设，整体数据中心不仅装机率不断提升，服务器容量也在逐年增长。

随着5G网络及“互联网+”业务的逐步下沉，电信企业未来面临着巨大的能耗危机。

（三）国家收紧能耗管控

近年来，国家对气候变化的重视程度越来越大，习近平总书记在巴黎协会上郑重承诺：中国将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现。第十三届全国人民代表大会第二次会议上，李克强总理在政府工作报告上提出：加强生态环保督察执法。

电信企业未来面临着能源消耗快速增长的压力的同时，国家近年来也在逐步完善相应的能源消耗管控法律法规，能源控制指标在逐步收紧：

2016年，国家发改委颁布《固定资产投资项目节能审查办法》（2016年44号令），要求年综合能源消费量5000吨标准煤以上（改扩建项目按照建成投产后年综合能源消费增量计算）的固定资产投资项目，其节能审查由省级节能审查机关负责。

2017年，国家发改委颁布《重点用能单位节能管理办法》，对年综合能源消费量一万吨标准煤及以上的用能法人单位，应当每年制定并实施节能计划和节能措施，确保完成能耗总量控制和节能目标。

2017年，国家发改委颁布了《不单独进行节能审查的行业目录》，明确要求信息（通信）网络（不含数据中心、电子政务）必须编制单独的节能报告。

随着国家要求越来越严格，通信行业自身节能压力也越来越大，电信企业想要实现能耗控制，需要同时从自身节能及联合产业链节能两个方面同时努力，搭建一张“绿色通信网络”，达到能耗控制的目的。

二、电信企业自身节能

2006年，国家《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》第一次提出“要把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会”。之后，各家电信企业开展了相关节能工作，从近年来电信企业节能工作经验来看，节能工作主要由技术创新、结构优化及管理提升三个方面开展。

（一）技术创新

通信主设备节能技术包括无线接入网、核心网、传送网与承载网、业务网与支撑网等领域的节能技术，各领域节能技术又分为设备级节能技术和网络级节能技术。设备级节能技术，主要通过设备本身在硬件、软件方面的演进和优化，提升设备的容量，提高集成度，降低能耗。例如，在硬件方面，采用新架构平台、小型化设备，推进设备平滑演进;在软件方面，采用智能关断、休眠、虚拟化等节能技术。网络级节能技术，主要通过组网结构的优化部署实现简化网络结构、提升资源利用率，减少设备数量，降低能耗，降低建设和运维成本。例如，网络IP化、集中化、资源池等技术。

（二）结构优化

国家大力提倡供给侧改革，使要素实现最优配置，提高全要素生产率，提升经济增长的质量和数量。工信部也连续发布《高耗能老旧通信设备淘汰指导目录》，要求各通信企业应抓紧落实《指导目录》所列设备（产品）的淘汰工作。从电信企业内部，优化网络资源配置，加快网络精简，整合业务平台和IT资源，持续建设更加节能环保的网络，减少能源消耗也是电信企业内部降本增效的有效手段。根据2017年各电信企业发布的社会责任报告显示，电信企业淘汰关停各类设备数万架，相当于年节电量5亿度左右，同时腾退机房面积超过60万平米，优化了企业内部网络资源配置。

（三）管理提升

李克强总理连续两年在政府工作报告中提出“一般工商业电价平均降低10%”，近年来各地一般工商业电价不断下调，节能技术利润空间不断压缩，节能技术应用空间也越来越有限。

电信企业需要提前规划布局，针对不同的节能技术做经济效益分析及经济敏感性分析，根据不同的区域电价有针对性地制定与之相对应的节能技术发展策略及节能专项投资，并在项目实施过程中，做好项目采购及后期维护工作，同时做好节能项目后评估管理工作。

2017年，电信企业节能专项总投资超过7亿元，实施的节能改造投资项目相当于年节电量超过35亿度。

三、联合产业链企业节能

随着电信企业自身节能潜力逐渐变小，电信企业还应联合产业链相关合作方共同打造“绿色通信网络”。

（一）联合上游供应商节能

即将到来的5G时代，5G耗电将成为困扰电信企业能耗的重要问题。众所周知，4G的基站覆盖比3G小，而5G的覆盖则比4G还小。要实现相同的覆盖面积，那5G基站的部署密度至少得是4G的2-3倍以上。如此算来，5G网络的功耗将超过4G的6-12倍。

这就需要电信企业联合基础设施厂商，应用更加先进的技术来促进5G基站的成熟，从而降低功耗。在4G建设初期，电信企业也同样面临着4G基站较2/3G基站覆盖密度高，功耗大的问题。电信企业积极联合供应商厂家积极推动4G基站节能，仅中国移动TD-LTE集采中就实现供应商BBU一期采购设备较实验网功率最大下降71%，仅此一项措施，相当于一年节电5400万度。2014年及2015年，中国移动分别实现开通4G基站超过72万及110万，在4G大力发展的同时，中国移动也实现了每载频年耗电量分别同比下降。

5G时代，运营商同样需要联合供应商积极研发5G设备节能应用。

（二）联合铁塔节能

2015年10月31日，中国铁塔与三家电信企业进行存量铁塔相关资产注入交易，注入存量铁塔140余万座，截至2017年底，公司塔类站址数量接近190万座。

基站机房耗电占电信企业总耗电量的比例一直居高不下，而同时，电信企业绝大部分的基站机房节能改造需要由铁塔公司负责。2017年，三家电信企业耗电量超过500亿度，按照基站耗电量占比50%、基站机房PUE为1.5测算，PUE每降低0.1，相当于基站机房每年节电超过15亿度。

未来随着5G网络的快速建设，基站耗电量还将进一步加大，电信企业需要继续加强与铁塔公司的合作，有效降低基站耗电量。

（三）联合设计、运维单位节能

随着5G的逐步商用，传输带宽需求将大幅增加，与此同时，设备单机架功耗也将迅猛增长。

未来，如何确保大功耗传输设备的顺利布放，避免产生局部热点，将是重要挑战。5G网络的快速建设及“互联网+”与各行各业的逐步融合，导致网络流量急剧增长，给电信企业传输网络带来了巨大的挑战。原有传输网络的10G、40G等光通信系统设备容量小，需要单波长速率100G、400G等大容量光传送技术提升传输容量。由于现网OTN单机设备功率过大，同时机房单机架设计功率有限，与高功耗传输设备对单机架制冷量的需求相距甚远，导致机房散热能力不足，造成现网装机困难。所以在工程实施中，电信企业往往采用机架拆分、增加导风槽的方式，缓解机房制冷压力。虽然可以一定程度解决装机难题，但是造成机架数增多，总能耗变大，同时机房面积和设备资源的浪费，提升了综合成本。随着5G网络逐步推进，核心节点需要具备更大容量的交叉调度能力，OTN设备单机架容量还将进一步增加，功率也将相应变大，导致数据中心浪费的能耗持续加大。

未来，电信企业需要联合设计单位优化数据中心节能方案设计，合理设计制冷方案，有效降低数据中心机房PUE，同时联合维护单位提高数据中心运营中维护质量，有效降低数据中心机房能耗。

四、結论

本论文旨在研究国家逐步收紧能源管理的大背景下，电信企业如何在网络规模快速发展的同时，在现有节能体系下，挖掘新的节能潜力，扩大节能合作伙伴，在助力“互联网+”战略顺利实施的同时，企业自身通过搭建“绿色通信网络”完成国家下达的各项节能减排目标。

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[责任编辑：史朴]