传送网节能减排技术白皮书

1 联合发布 中国移动通信有限公司研究院中国信息通信研究院华为技术有限公司中兴通讯股份有限公司烽火通信科技股份有限公司上海诺基亚贝尔股份有限公司苏州盛科通信股份有限公司 前言 本白皮书旨在提出中国移动对于传送网领域节能减排技术的理念、器件级、网元级和网络级绿色能力图谱，以及相关技术产业发展现状与推进计划，希望能够为产业在规划设计传送网相关技术、产品的节能减排解决方案时提供参考和指引。 本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 目录 1.背景与意义..................................................................................................................................22.传送网节能减排理念..................................................................................................................43.器件级绿色能力图谱..................................................................................................................63.1.智能化动态节能技术........................................................................................................63.2.智能调频技术....................................................................................................................73.3.跨类别器件合封技术........................................................................................................74.网元级绿色能力图谱..................................................................................................................94.1.交叉板资源智能优化技术................................................................................................94.2.业务板负载管理................................................................................................................94.3.高效散热设计..................................................................................................................104.3.1.前进后出风道设计............................................................................................104.3.2.液冷....................................................................................................................115.网络级绿色能力图谱................................................................................................................135.1.网络架构优化..................................................................................................................135.2.构建全光底座..................................................................................................................145.3.功耗可视化......................................................................................................................165.4.面向能耗优化的智能管控技术演进..............................................................................175.4.1.基于能耗的调度策略........................................................................................175.4.2.基于数字孪生和AI技术的能耗优化..............................................................186.助力绿色社会建设....................................................................................................................207.发展展望....................................................................................................................................21缩略语列表......................................................................................................................................22 1.背景与意义 随着世界新经济和数字经济的飞速发展，气候、环境与能源问题日益突出，碳达峰、碳中和与气候话题被全球政经领袖高度关注，成为各国博弈的关键点。《巴黎协定》明确了到本世纪末的全球减排目标，即将全球平均温升控制在相对于工业化前水平2℃以内，并为全球平均温升控制在1.5℃以内付出努力。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央将生态文明建设提升到关系中华民族永续发展的战略高度。习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上对外庄严宣示，我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。国务院制定了《2030年前碳达峰行动方案》，要求加快完善通信、运算、存储、传输等设备能效标准，提升准入门槛，淘汰落后设备和技术。2021年，工业和信息化部制定了《“十四五”信息通信行业发展规划》，要求5年内单位电信业务总量综合能耗下降15%。 面对新形势新挑战，中国移动将已连续开展14年的“绿色行动计划”升级为“C2三能——中国移动碳达峰碳中和行动计划”，构建“三能六绿”绿色发展新模式，制定了“十四五”目标路径，提出要在公司电信业务总量预计增加1.6倍的情况下，“十四五”末实现单位电信业务总量综合能耗、单位电信业务总量碳排放下降率均不低于20%，企业自身节电量较“十三五”翻两番（超过400亿度），企业2025年自身碳排放控制在5600万吨以内；同时助力社会减排量较“十三五”翻一番（超过16亿吨）。 传送网是信息通信的基础网络，负责将上百万无线基站与核心网连接起来，同时还承载着数百万的专线和专网业务，为“东数西算”工程提供了重要的基础通道。中国移动已建立并运营着全球最大的传送网络，设备数量、网络规模、机房数量、业务规模等多项位列全球第一。由200多万端分组传送网（PTN，PacketTransportNetwork）设备组成的4G传送网络承载着332万个4G基站（约占全球4G基站总数三分之一）的回传业务和百万级政企专线业务；由40多万端切片分组网（SPN，SlicingPacketNetwork）设备组成的全球最大5G传送网络承载着85万个5G基站的回传业务和政企专线/专网业务；由大量光传送网（OTN， OpticalTransport Network）设备组成的全球最大规模的100G和200GOTN网络，承载着大量国际、省际、省内高品质政企专线业务。未来，传送网还将成为“东数西算”工程的“全光底座”，负责将算力枢纽节点、数据中心等连接起来，实现“东数西算”。与不断增加的设备、机房数量和不断扩大的网络、业务规模一起增长的还有对电力的消耗。据不完全统计，目前仅移动基站、核心机房、数据中心（IDC，InternetDataCenter）等信息通信基础设施的年耗电就超过500亿度。2022年上半年，中国移动总耗电262亿度，电费开支约为176亿元，其中11.4万汇聚站点耗电31.6亿度，约占全公司12%。 随着未来5G技术在千行百业落地应用的大规模展开和“东数西算”工程的全面落地，传送网承载的业务量将迎来爆炸式增长。中国移动作为信息通信领域的排头兵，将致力于将全球最大的传送网络建设成为全球最绿色的传送网络，实现单位“瓦特”传输更多的“比特”的技术发展目标。 2.传送网节能减排理念 传送网作为承载宽带网络、移动回传、算力网络的重要基础，依靠其广泛的分布和互联互通的优势，支撑实现算力、行业专网/专线等业务的大规模运用。中国移动秉持“绿点为基础，绿网为核心，绿业为愿景”的核心理念，打造传送网节能减排“绿叶”计划，以传送网器件、设备节能为抓手，促使网络单元功耗下降；以智能化管控为手段，促进低碳传送网系统构建；以先进的传送网技术为杠杆，撬动千行百业绿色建设，最终助力全社会生产生活资源更绿色、更合理分配和调度，实现绿色社会。 传送网是由传送网设备相互连接而成，传送网设备是传送网的基本单元，按照所采用技术的不同，传送网设备可分为OTN设备、SPN设备、PTN设备、同步数字体系（SDH，SynchronousDigitalHierarchy）设备、无源光纤网络（PON，PassiveOptical Network）设备等，因此，传送网节能减排的本质是传送网设备的节能减排。传送网设备主要分为框式设备和盒式设备两大类，以框式传送网设备为例，其功耗主要来自业务单板、交叉板、风扇、电源、控制单元等，其中业务单板、交叉单板、风扇约占设备总功耗90%，因此业务板卡和交叉板卡降功耗是传送网设备节能减排的关键。业务板卡和交叉板卡的核心器件是专用集成电路（ASIC，ApplicationSpecificIntegratedCircuit）芯片，ASIC芯片是板卡功耗的主要来源，同时，业务单板上使用的光模块也是其功耗的重要来源，ASIC芯片和光模块所产生的功耗之和能够占到整板功耗的80%左右，如图1所示，因此业务板卡和交叉板卡降功耗主要是降芯片和光模块的功耗。 基于传送网节能