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上海電信為加強節(jié)能管理、降低能耗、節(jié)約開支,確保通信生產(chǎn)和節(jié)能工作的順利進行,早在2001年,公司就根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《上海市節(jié)約能源條例》的要求,本著“開發(fā)和節(jié)約并重”的原則,頒布實施了《上海市電信公司節(jié)能管理辦法》。要求各單位要加強對節(jié)能工作的領(lǐng)導(dǎo),將節(jié)能工作落到實處;做好節(jié)能管理的基礎(chǔ)工作,建立、健全節(jié)能管理的各項規(guī)章制度;加強節(jié)能宣傳、教育和培訓(xùn),普及節(jié)能科學(xué)知識,提高能源管理人員的管理水平和專業(yè)技術(shù)水平等。
上海電信還積極投入資金,實施節(jié)能改造,取得了良好的效果。
通信電源設(shè)備更新改造
通信設(shè)備大多使用直流電源,因此需要通過整流設(shè)備將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源向通信設(shè)備供電。過去使用的相控整流電源設(shè)備,功率因素和轉(zhuǎn)換效率均較低,電能損耗較大。
上海電信通過歷年的更新改造工程,已將全網(wǎng)數(shù)百套相控整流電源全部更新為高頻開關(guān)整流電源,使設(shè)備的功率因素和轉(zhuǎn)換效率均有了大幅度提高。
變壓器更新改造
上海電信加快淘汰落后的高能耗設(shè)備和產(chǎn)品。其中比較有代表性的就是高損耗變壓器。
歷年來,上海電信結(jié)合通信局站市電電源擴容工程,采用新型低損耗變壓器替換了很大一部分通信局站原有的高損耗變壓器,減少了電能損耗。
機房專用空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造
近年來上海電信將節(jié)能工作的重點放在空調(diào)節(jié)能上,采取了各種措施降低空調(diào)損耗,提高運行效率。其中比較有代表性的是空調(diào)自適應(yīng)(變設(shè)定)節(jié)能技術(shù)。
據(jù)統(tǒng)計,自2003年起,上海電信采用空調(diào)自適應(yīng)(變設(shè)定)節(jié)能技術(shù)對機房專用空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能改造,至今已完成88個機房的改造工程,共涉及528臺專用空調(diào),節(jié)能效果明顯。
中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能技術(shù)改造
上海電信利用變頻技術(shù),根據(jù)熱負載調(diào)節(jié)水量的變流量,使空調(diào)水系統(tǒng)顯示了巨大的優(yōu)越性。
變頻技術(shù)利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機結(jié)合,構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng),自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量。采用變頻技術(shù)不僅能使室內(nèi)溫度維持在所期望的狀態(tài),還可使整個系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定,其節(jié)能效率最高可達30%以上。
目前,上海電信已對松江、奉賢、青浦、崇明、南匯信息大樓和通貿(mào)大酒店的中央空調(diào)系統(tǒng)進行了變頻節(jié)能技術(shù)改造,取得了良好的節(jié)能效果。
中圖分類號:TN925 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791 (2010)04(a)-0000-00
引言:隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,通信以及信息化也隨著不斷地發(fā)展,通信已經(jīng)成為推動我國國民經(jīng)濟發(fā)展的先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性以及支柱性的行業(yè)。通信網(wǎng)絡(luò)主要是電力以及燃油等一些能源消耗比較嚴重,因此,節(jié)能減排是我們研究的方向,使通信成為綠色通信。
一、通信網(wǎng)絡(luò)的能耗分析
通信行業(yè)的快速發(fā)展不僅給人們的工作、生活以及溝通提供了方便的通信服務(wù),而且使我國的國民經(jīng)濟得到快速的發(fā)展,但是通信行業(yè)也是一個高能耗的行業(yè),通信行業(yè)的能耗主要是通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房空調(diào)的能耗、通信電源的能耗以及其他的能耗導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)比較嚴重。
(1)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗分析
通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在運行中是以程控交換設(shè)備為主要的核心設(shè)備,交換設(shè)備采用的是直流設(shè)備,因此這就要求系統(tǒng)必須實時保證用電的供給的充足量,并且交換設(shè)備的電源以及系統(tǒng)的電能做到安全可靠的持續(xù)服務(wù),所以系統(tǒng)電源需要通過不同的獨立的路徑進行架設(shè),并且要利用寬帶的交換設(shè)備直流供電服務(wù)進行供電,從而完成數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信。所以在通信網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器以及路由器的構(gòu)建中采用的是UPS控制下的交流供電設(shè)備。從上述的通信網(wǎng)絡(luò)的工作方式可以看出,在通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備中,各種的交換設(shè)備以及服務(wù)器、路由器,傳輸系統(tǒng)等在通信設(shè)備中成為主要的能耗設(shè)備。在通信設(shè)備中,程控交換設(shè)備所用的機架數(shù)量多,并且還占用機房的面積比較大,要求機房的環(huán)境水平也隨著增高,從而使能量損耗又大量的增加,并且由于在數(shù)據(jù)機房的供電中,有很多的交流電和直流電的交換,在交換的過程中,也會存在很多的能量消耗,從而導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能量損耗大大的增加1。
(2)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房空調(diào)能耗
通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要是在機房內(nèi)進行運行,所以就要求通信機房的環(huán)境必須符合通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求,比如通信網(wǎng)絡(luò)中程控的交換機,設(shè)備以及ATM交換機在機房內(nèi)長期工作的溫度必須保證在15--30℃之間,機房內(nèi)的濕度應(yīng)該保持是在40%--60%,并且還應(yīng)該保證灰塵粒子濃度達標以及在機房內(nèi)沒有腐蝕性塵埃。由于在工作的過程中,很多設(shè)備都是有電子原件組成。電子元件的工作穩(wěn)定性以及電子元件的使用壽命和機房內(nèi)的環(huán)境有很到的關(guān)系,如果機房內(nèi)的環(huán)境升高10℃,那么電子元件的壽命就會減少50%,計算機設(shè)備的可靠性就會下降20%,所以這就要求機房內(nèi)的環(huán)境應(yīng)該滿足一些通信設(shè)備的要求,所以機房內(nèi)的空調(diào)必須長期持續(xù)使用,所以通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房內(nèi)的空調(diào)也成了能量損耗的主謀2。
(3)通信電源系統(tǒng)的主要能耗
二、通信網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)節(jié)能策略
針對上述的問題,通過進行分研究,提出了一些關(guān)于節(jié)能相關(guān)措施,我們應(yīng)該根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一些特點,應(yīng)該進行指定一些相關(guān)的科學(xué)節(jié)能方法,比如合理選擇通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備,選擇一些對環(huán)境要求不高的通信設(shè)備,也可以采用高效能。低能耗的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等等一些措施,下面主要針對上述的問題,提出一些相關(guān)的措施:
(1)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的節(jié)能措施
針對通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的節(jié)能措施進行分析:更換通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,采用一些高效率、低能耗以及環(huán)境要求不高的一些節(jié)能的設(shè)備;對通信設(shè)備中耗電量大、效率低、發(fā)熱量大的設(shè)備進行更新,選用一些低能耗的、小型設(shè)備的比如通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的交換設(shè)備,把傳統(tǒng)的軟交換設(shè)備換成電路交換設(shè)備、沒有變壓器的UPS設(shè)備、3G通信基站設(shè)備等等,不僅可以提高業(yè)務(wù)的支撐和通信設(shè)備的融合的能力,而且又可以節(jié)省機房內(nèi)的面積,最重要的是可以節(jié)約很多的能源,并且也可以保證通信設(shè)備的壽命,通信設(shè)備在工作的時候,如果使設(shè)備的工作參數(shù),調(diào)整到最好,那么不僅可以達到節(jié)能減排的作用,而且可以提高通信設(shè)備的工作效率3。
(2)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機房空調(diào)的節(jié)能措施
在通信網(wǎng)絡(luò)機房中,機房內(nèi)的空調(diào)也是主要的能源消耗,因此我們應(yīng)該采用先進的節(jié)能控制技術(shù)進行降低機房內(nèi)空調(diào)的控制設(shè)備,比如進行改進空調(diào)的設(shè)備,采用新型的變頻制冷及進行控制空調(diào)的能耗以及節(jié)能控制系統(tǒng)和隔熱換熱的運行裝置。也可以采用空調(diào)的冷熱運行通道的科學(xué)方式進行分離,從而可以使機房內(nèi)的氣流得到運行,使機房內(nèi)的動力服務(wù)環(huán)境得到調(diào)整。在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機房中采用變頻技術(shù),不僅可以提高低頻運轉(zhuǎn)的效率,而且還可降低了空調(diào)的開關(guān)的能耗損失。在通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房內(nèi)的空調(diào)節(jié)能的措施中,也可以采用新型的新風(fēng)節(jié)能裝置進行節(jié)能,新風(fēng)節(jié)能裝置主要是利用通信機房外的環(huán)境作為空調(diào)的冷源,如果室外的環(huán)境的溫度以及濕度低于通信設(shè)備的要求時,就可以采用新風(fēng)節(jié)能裝置把室外的空氣環(huán)境引進室內(nèi),這樣不僅可以滿足通信網(wǎng)絡(luò)對機房內(nèi)的環(huán)境要求,而且就可以大大節(jié)省空調(diào)的使用的時間,從而達到節(jié)能節(jié)能減排的效果,如果科學(xué)的運用動力環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)以及集中性也是非常有效的,主要是運用計算機對分散的空調(diào)設(shè)備、電源設(shè)備以及機房的環(huán)境通過遙控、遙測進行提高通信系統(tǒng)的安全正常的運行,從而保證機房設(shè)備的供電的安全性以及穩(wěn)定性、可靠性。運用監(jiān)控裝置還可以對通信的電源以及設(shè)備進行檢測運行的狀態(tài),從而進行記錄,如果發(fā)現(xiàn)通信系統(tǒng)有不良的情況或者存在安全隱患,可以發(fā)出檢測報警,采用這種科學(xué)的節(jié)能裝置不僅可以節(jié)省很多的資源,而且還可以進行集中的管理和優(yōu)化的維護,從而實現(xiàn)節(jié)能減排4。
總結(jié)與展望
綜上所述,通信網(wǎng)絡(luò)的能耗主要是在通信設(shè)備上以及通信系統(tǒng)機房內(nèi)空調(diào)的能耗比其他的設(shè)備能耗嚴重,因此,采用科學(xué)的節(jié)能效果是非常重要的不僅可以降低能耗的損失,而且可以提高通信設(shè)備的效率,本文主要進行研究節(jié)能的措施,通過研究得出,采用新型的設(shè)備以及綠色的通信:新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)是不僅可以降低能耗,節(jié)能效果經(jīng)過計算全年可以節(jié)省30%,是通信系統(tǒng)機房空調(diào)內(nèi)最好的選擇。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,將會研究出更加節(jié)能,高效的設(shè)備,從而形成節(jié)能減排的綠色通信。
參考文獻:
【1】蔣青泉:《通信網(wǎng)絡(luò)能耗分析與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用》中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009,40(2)
【2】陳川:《通信網(wǎng)絡(luò)能耗分析與節(jié)能技術(shù)研究》.硅谷2011(11)
[關(guān)鍵詞] 綠色數(shù)據(jù)中心; 能耗; PUE; DCiE
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 02. 058
[中圖分類號] TP391 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194(2014)02- 0111- 03
1 前 言
1.1 數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構(gòu)
據(jù)美國環(huán)境保護署的報告,典型的數(shù)據(jù)中心能耗分布為:數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(服務(wù)器,網(wǎng)絡(luò)通信與交換,存儲器等)的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗的50%~52%;機房空調(diào)系統(tǒng)占數(shù)據(jù)中心總能耗的38%~40%;供電及輔助照明等系統(tǒng)的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗的8%~10%[1]。
1.2 PUE和DCiE能效模型
2007年2月,綠色網(wǎng)格組織(Green Grid)制定了數(shù)據(jù)中心的能效比指標,分別叫PUE和DCiE。 PUE即能量使用效率,是Power Usage Effectiveness的簡寫,是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的一個指標,PUE:數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗,PUE是一個比率,基準是2,越接近1表明數(shù)據(jù)中心能效水平越高。DCiE即數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率,是Data Center Infrastructure Effectiveness的簡寫。其值是PUE的倒數(shù)。DCiE=IT設(shè)備能耗/數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗 × 100%[2]。
數(shù)據(jù)中心典型的PUE 和DCiE曲線如圖2。
數(shù)據(jù)中心總能耗 = 制冷用電負荷 + 供配電能耗 + IT 設(shè)備能耗,Total Facility Power = Cooling Load + Power Equipment Loss + IT Equipment Load, 所以PUE 指標分解為:
CLF 就代表在每W IT負載上消耗的制冷用電量,而 PLF 就代表在每W IT負載上供電系統(tǒng)的損耗,1.0則永遠不會變,因為這是 IT 負載和自己的比率。這樣,就可通過一些子指標來定量表征數(shù)據(jù)中心能效模型[3]。
2 數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)研究
基于上述PUE 模型,將從以下3方面進行研究: ① IT 設(shè)備節(jié)能研究; ② 供電系統(tǒng)的節(jié)能研究; ③ 制冷系統(tǒng)節(jié)能研究。
2.1 IT設(shè)備綠色節(jié)能技術(shù)研究
數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備是能耗大戶。以服務(wù)器為例,服務(wù)器最大的能耗來自芯片,單顆Intel至強處理器的功耗為80~95 W,有的達130 W。基于X86服務(wù)器環(huán)境中,Windows和Linux服務(wù)器利用率一般低于CPU資源的15%;很多UNIX服務(wù)器只利用了15%~25%;這意味著服務(wù)器有75%~90%的時間在消耗電源和冷卻資源,卻不完成任何工作。
針對服務(wù)器能耗及利用率低下的問題,廠商不僅在自身產(chǎn)品節(jié)能優(yōu)化上下功夫,同時,兼顧新技術(shù)的推廣應(yīng)用。
2.1.1 自身產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)屢有突破
(1) 芯片方面,即采用多核的X86芯片技術(shù)提升處理能力,從而降低芯片數(shù)量的增加。因此,在短短幾年時間里,我們見證了處理器從2核、4核、6核、8核,直至12核的飛速發(fā)展。
(2) 電源方面,服務(wù)器廠商采用高效電源。如戴爾采用智能節(jié)能技術(shù),可在性能增加的同時降低能耗。
(3) 風(fēng)扇方面,IBM引入高效率的雙段式對轉(zhuǎn)風(fēng)扇,比傳統(tǒng)的風(fēng)扇設(shè)計節(jié)能40%。
(4) 在硬盤方面,機架服務(wù)器更多采用的是HDD2.5英寸小硬盤,相比3.5寸大硬盤,有近一半電能的節(jié)省。不僅如此,固態(tài)硬盤開始在服務(wù)器中亮相,與普通HDD硬盤相比,在能耗上,固態(tài)硬盤的能耗比HDD硬盤低4/5。
2.1.2 新技術(shù)的推廣應(yīng)用
虛擬化技術(shù)使多個服務(wù)器上的工作負載合并到單個服務(wù)器上,使服務(wù)器利用率提高到50%~70%,并且潛在地以削減的成本在X86和UNIX服務(wù)器上完成4~6倍的工作。服務(wù)器整機生產(chǎn)廠商紛紛推出各種“綠色”產(chǎn)品與以往服務(wù)器相比,當前的服務(wù)器無論在性能、計算能力上都可“以一當十”,而能耗在不斷降低。
除服務(wù)器外,還有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備等,都有相應(yīng)的虛擬化等新技術(shù)支持。
2.2 供電系統(tǒng)的節(jié)能研究
一項針對CIO的調(diào)查顯示,UPS系統(tǒng)實際運行的負載情況都是在30%左右,目前數(shù)據(jù)中心面臨著低效率運行的問題。圖4為傳統(tǒng)UPS在不同負載百分比情況下的效率示意圖。
針對UPS電源系統(tǒng)運行現(xiàn)狀,高可靠性、可用性及高適應(yīng)性能力,保護環(huán)境及節(jié)能降耗等多維度考慮。在UPS系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃時應(yīng)從以下3方面予以考慮:
(1) 提高UPS的效率:提高UPS效率有兩個方向。一個方向是提高UPS的最佳負載下的轉(zhuǎn)換效率,一個是提高UPS在低負載下的轉(zhuǎn)換效率。前者,業(yè)界的主流供應(yīng)商正在努力把轉(zhuǎn)換效率由88%提高到92%,未來要提高到96%。后者是一種隱形效率。
(2) UPS虛擬運行技術(shù):這是一種配合虛擬運算的UPS運行管理技術(shù)。采用UPS虛擬運行技術(shù),在低負載下,UPS組供電系統(tǒng)只保持少數(shù)UPS給負載供電,將其余UPS與服務(wù)器同步休眠,以此減少低負載下的UPS組的能耗。
(3) 改變服務(wù)器的供電方式:在數(shù)據(jù)中心以直流供電系統(tǒng)取代交流供電系統(tǒng)已有多年的探索。業(yè)界流傳的教條是直流比交流節(jié)能。其理論根據(jù)是直流電源比UPS的電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少,因此節(jié)能。
2.3 制冷系統(tǒng)的節(jié)能研究
機房空調(diào)制冷系統(tǒng)對安全穩(wěn)定運行起著不可或缺的作用,且空調(diào)能效因子(CLF)是PUE值中權(quán)重最大的因子,因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能就是降低PUE值最重要的方向??照{(diào)系統(tǒng)節(jié)能方面有7個方向可以研究[4]:
(1) 發(fā)展高能效機房空調(diào):目前國內(nèi)已經(jīng)有了家用空調(diào)的能效標準,由低到高設(shè)定了5級能效標準,1代表能耗最低,5代表能耗最高。機房空調(diào)行業(yè)目前尚沒有相應(yīng)的節(jié)能等級標準,但國家相關(guān)部門已經(jīng)開始著手制定,預(yù)計近年內(nèi)將會進行頒布。
(2) 機房空調(diào)虛擬運行技術(shù):服務(wù)器的虛擬運算有一項技術(shù)就是在運算低谷期將運算業(yè)務(wù)集中到少數(shù)服務(wù)器上進行運算而將其余服務(wù)器進行休眠來降低能耗。但這種節(jié)能方式需要機房空調(diào)的虛擬化運行配合才能讓數(shù)據(jù)中心整體節(jié)能。
(3) 機房冷熱氣流隔離技術(shù):該技術(shù)是通過保證空調(diào)的出、回風(fēng)不混合,使機組的蒸發(fā)溫度提高,從而提高了整個機組的能效。
(4) 高熱密度解決空調(diào)方案:是一種通過將終端靠近IT設(shè)備熱源的空調(diào)設(shè)計技術(shù),由于其采用了提高回風(fēng)溫度、100%顯熱、低能耗風(fēng)扇和縮短送風(fēng)距離等技術(shù)來大大降低了空調(diào)的運行能耗。主要是用于服務(wù)器機架熱密度超過5 kW/機柜的數(shù)據(jù)中心。
(5) 機架式空調(diào)技術(shù):是一種將服務(wù)器機柜與機房空氣實行完全隔離,實行機柜里制冷的一種空調(diào)設(shè)計技術(shù)。該技術(shù)最大限度地提高了冷熱交換效率,大大地縮短了空調(diào)送風(fēng)距離,從而最大限度地降低了PUE空調(diào)能效因子系數(shù)。
(6) 多冷媒利用技術(shù):這是一種能采用自然冷媒攝取室外低溫,從而降低空調(diào)能耗的技術(shù)方案,統(tǒng)稱Free Cooling。自然冷媒包括風(fēng)和水以及制冷劑等,最常用于室外低溫的利用的方案是直接新風(fēng)方式。
(7) 可再生能源空調(diào):太陽能空調(diào)是未來主要的可再生能源發(fā)展方向。這是一種零碳排量的空調(diào)技術(shù),它的應(yīng)用速度取決于光伏材料效率提高和成本降低的速度。
3 某數(shù)據(jù)中心節(jié)能分析應(yīng)用實例
某數(shù)據(jù)中心機房共3層。1樓能源中心機房,2~3樓為IT設(shè)備機房,樓頂為空調(diào)冷卻系統(tǒng)。IT設(shè)備采用不間斷電源系統(tǒng)供電,其中交流不間斷電源共有8臺UPS,直流不間斷電源并機;共有2臺通信電源;經(jīng)測算結(jié)果:IT設(shè)備能耗為:881.68 kW;機房制冷系統(tǒng)能耗為:591.14 kW;UPS/通信電源供配電及照明、門禁、消防等輔助系統(tǒng)能耗為196.96 kW。由PUE模型分解公式:
總能耗 = IT設(shè)備能耗 + 空調(diào)制冷系統(tǒng)能耗 + 供配電及其他輔助系統(tǒng)能耗 = 881.68 + 591.14 + 196.96 = 1 669.78(kW);
PUE = ■ = ■ = 1.89;
DCiE = ■ = ■ = 52.9%;
空調(diào)能耗因子(CLF) = 0.66;供配電等其他能耗因子(PLF) = 0.22;
綜上,該機房PUE值為1.9,相對于國內(nèi)同行業(yè),屬于節(jié)能型機房。類比于國際先進機房(PUE值區(qū)間為1.6~1.8;空調(diào)能效因子(CLF)在0.45左右;供配電系統(tǒng)的能效因子(PLF)在0.11左右。)因此,各方面能耗有進一步提升的潛力。
4 結(jié) 論
PUE/DCiE指標模型為數(shù)據(jù)中心節(jié)能提供了基本方法和考核指標。數(shù)據(jù)中心節(jié)能必須建立PUE值檢測和改善的長效機制,采用PDCA質(zhì)量管理循環(huán)機制進行客觀評價,使數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗走上良性循環(huán)之路。
主要參考文獻
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1移動基站精細化管理要求與電源差異化設(shè)計
根據(jù)相關(guān)的行業(yè)規(guī)范標準分析,明確其具體的條例對移動基站的電源設(shè)計具有指導(dǎo)作用,同時也是該系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。移動基站本身的郊區(qū)站點顯得較為分散,所以相關(guān)的供電質(zhì)量難以保證,特別是運維人員和設(shè)備配置不足的問題較為明顯,使得現(xiàn)行的規(guī)范標準無法滿足當前的移動基站運維要求,所以需要適當?shù)母鶕?jù)類型作出有效調(diào)整。傳統(tǒng)的移動基站蓄電池的后備時間通常是按照具體的市電類型及基站的具置進行分類,但是這種的設(shè)計方案比較粗泛,根本達不到移動基站對于精細化管理的實際需求。為了更好的體現(xiàn)出分類精細化,移動基站的電源設(shè)計應(yīng)該進行差別化對待。移動基站電源設(shè)計通常會按照移動基站的重要性分為VIP基站、郊區(qū)普通基站及傳輸結(jié)點站等多種類型。依照站點的重要性,需要對維護路程、維護難易程度、市電類型等進行區(qū)別化對待,這樣能夠?qū)崿F(xiàn)精細化管理的基本目標。由于傳輸結(jié)點站的機房面積較大,因此涉及到的設(shè)備眾多,所以開關(guān)電源基本上都是采用了分立式的電源配置;如VIP基站、市區(qū)和郊區(qū)等基站都是采用了室內(nèi)組合式的電源配置;在室外的基站,重視優(yōu)先選擇,也就是直流遠供建設(shè)的方式,但是具體的拉遠距離不應(yīng)該超過5km;超出直流遠供覆蓋范圍之內(nèi)的基站,需要依據(jù)具體的安裝環(huán)境來選擇合理的配置方式,從而確保實現(xiàn)最優(yōu)效率;在樓頂上的基站,應(yīng)該配置上一體化電源箱,而在其他地點的基站,則需采用一體化機房(自備電源)的設(shè)計方案。通過這種精細化的差異化設(shè)計,可以實現(xiàn)有的放矢,并且更具針對性的迎合精細化建設(shè)管理方式,在最大程度上實現(xiàn)運維的精細化考核。
2移動基站精細化管理要求與電源設(shè)計回訪
移動基站精細化管理方案的實施需要通過實際的驗證分析其具體的應(yīng)用價值,同時電源設(shè)計方案的可行性也需要經(jīng)過適當?shù)幕卦L來確保其發(fā)揮出現(xiàn)實的使用效果,如果在設(shè)計的過程中沒有將細節(jié)落實到實處,則可以通過具體的實施和運維反映出設(shè)計的好壞。結(jié)合具體的實例分析,氣象局對于風(fēng)力的監(jiān)測點基本上到達的最遠區(qū)域是縣城,但是風(fēng)光互補點基本上都處于荒郊野外,為此,氣象數(shù)據(jù)通常無法作為最基本的設(shè)計依據(jù)。在這種基站的電源設(shè)計方案中,應(yīng)該根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況或者是居民的主觀判斷確定采用的風(fēng)光互補建設(shè)方式,從而體現(xiàn)因地制宜的設(shè)計思維。經(jīng)過相關(guān)的設(shè)計回訪,可以明確存在超過20%的風(fēng)光互補站點常常出現(xiàn)斷站的情況,分析其具體的原因是本地區(qū)的風(fēng)力資源存在著季節(jié)性和短時性,無法及時的提供風(fēng)能補充,所以無法達到理想的穩(wěn)定狀態(tài),同時由于風(fēng)機屬于機械設(shè)備,因此會因為磨損或者是受到外界的影響,導(dǎo)致后期的維護量增多。通過具體分析這些因素,所以無法實現(xiàn)大范圍的推廣,只能具有限制性的在山區(qū)和運維難度比較大的站點上使用,存在著局限性。
3移動基站精細化管理要求與電源設(shè)計的節(jié)能減排技術(shù)
節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸拓廣,根據(jù)其具體的要求,從2010年到目前,移動基站建設(shè)的過程中已經(jīng)陸續(xù)開展過多次的節(jié)能技術(shù)試點工作,從而有效的降低了網(wǎng)絡(luò)運行能耗,并且秉承著推廣優(yōu)化的方針政策,推動了節(jié)能減排工作的順利開展與實施。結(jié)合相關(guān)聯(lián)的案例進行分析,伴隨著移動基站的數(shù)量逐漸增多,使得居民的用電開支也隨之增加,由此為移動基站的運營商創(chuàng)造出主要成本,并且呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢。廣東地區(qū)屬于熱帶和亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),氣候資源相對豐富。夏季炎熱,由于地處沿海,海洋性強,并且在東南部還會有臺灣暖流經(jīng)過,使得彩板房憑借著投資少、建設(shè)工期短等優(yōu)勢受到了廣泛應(yīng)用。彩板房會受到外界氣溫的影響而產(chǎn)生巨大的聚熱效應(yīng),在廣東省的夏季機房經(jīng)過太陽直射便產(chǎn)生了較高的溫度,因此空調(diào)的能耗始終居高不下,從而加劇了電能的浪費。通過相關(guān)的調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)利用石化行業(yè)儲油罐上的熱反射涂料可以發(fā)揮出良好的隔熱效果,適合在基站建設(shè)的過程中推廣并應(yīng)用。移動基站的建設(shè)中,有一部分電表會經(jīng)過電力公司進行安裝,另外的一部分則需要經(jīng)由業(yè)主自己安裝,其中包含了機械式電度表、電子式電度表等多種類型,產(chǎn)生的電費需要經(jīng)過專人到現(xiàn)場進行抄表,因此工作的任務(wù)較為繁重,很多時候還會因為交電費遲緩引起基站的斷電現(xiàn)象。由此可見,在各個移動基站設(shè)置上一套可以實行多路監(jiān)測的智能化電表,能夠?qū)崿F(xiàn)對市電、油機、電源等具體耗電量的分別監(jiān)測,通過將相關(guān)的信息納入到動環(huán)監(jiān)控平臺實行統(tǒng)一管理,并且根據(jù)相關(guān)的基站用電量數(shù)據(jù),建立起具體的控制指標,對于實現(xiàn)移動基站的精細化管理和節(jié)能減排目標具有積極意義。
4移動基站精細化管理要求與電源設(shè)計的投資把控
對移動基站的投資實現(xiàn)宏觀管理,需要建立合理科學(xué)的項目設(shè)計方案。針對相關(guān)設(shè)計方案的制定,還應(yīng)該作出可行性研究,這是保證項目建設(shè)具備合理性及正確性的關(guān)鍵。通過可行性研究能夠為投資方向和計劃提供重要依據(jù),確保實現(xiàn)基站建設(shè)合理投資的重要輔助手段。這種合理的投資計劃也是精細化管理中的重要內(nèi)容,設(shè)備單價與相關(guān)的費率選取是編制好可研投資的重要依據(jù),為此經(jīng)過適當?shù)姆治觯梢杂行У臏p少因資金不足和投資浪費所產(chǎn)生的問題。強化整個過程中的準確性及合理性是實現(xiàn)基站建設(shè)投資宏觀管理的必然要求。通常情況下,在基站建設(shè)的過程中,設(shè)備單價都是采用了上年的采購價,但是還是需要根據(jù)市場的行情來加以修訂,近年來,電源設(shè)備的價格逐漸呈現(xiàn)出下降的趨勢,如果仍舊采用高效模塊混插的方式,則會產(chǎn)生更高的成本費用,不利于實現(xiàn)精細化管理的目標,要求根據(jù)具體走勢作出綜合判斷,也可根據(jù)施工合同單價預(yù)算進行反推估算,積極的修正估算費率,確保其更加準確且符合實際。
5結(jié)語
移動基站的電源設(shè)計應(yīng)該從上述提及到的多個方面實現(xiàn)精細化管理,同時還需要優(yōu)化考慮合理科學(xué)的建設(shè)方案,確保在貫徹落實國家方針政策的基礎(chǔ)上,及時與運維人員進行溝通交流,積極總結(jié)運維過程中出現(xiàn)的問題,改進具體的設(shè)計方案,將每一個步驟落實到實際,積極配合建設(shè)單位從施工到監(jiān)理的具體流程,從而體現(xiàn)出設(shè)計方案的最優(yōu)化。
作者:任占鋒 單位:中睿通信規(guī)劃設(shè)計有限公司
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關(guān)鍵詞:局域網(wǎng) 無線通信 通信技術(shù) 發(fā)展 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 應(yīng)用
0 引言
作為當今社會最為重要的傳媒介質(zhì),無論是廣播電視、電子信息、還是無線網(wǎng)絡(luò),互聯(lián)網(wǎng)無疑影響了每個人生活的方方面面。在中國,多方面的原因共同導(dǎo)致了port數(shù)量供應(yīng)不足,如何改善互聯(lián)網(wǎng)port在供給上的問題,已經(jīng)成為局域網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所要正視的重要問題。
人類對于無線網(wǎng)絡(luò)的研究最早可追溯到七十年代。發(fā)展到八十年代,以太局域網(wǎng)的開發(fā)和應(yīng)用極大的方便了人們的日常生活,全程無線傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通信方式既方便快捷,而且具有很強的靈活性,在一定程度上彌補了有線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用缺陷,使得無線局域網(wǎng)逐漸成為業(yè)界的“新寵”。但因造價高,用戶群體拓展受限,無線網(wǎng)只能作為有線以太網(wǎng)的補充。當時,遵循IEEE802.3標準建構(gòu)的無線網(wǎng)產(chǎn)品直接架構(gòu)于802.3上,應(yīng)用性能不穩(wěn)定,易受微波噪聲干擾,傳輸速率慢,而且由于生產(chǎn)廠商的差異性,使得無線網(wǎng)產(chǎn)品互不兼容,無線網(wǎng)得不到有效利用。
鑒于此,制定一套適合無線網(wǎng)發(fā)展特點的標準被提上議程。通過各界的努力,到1997年6月,IEEE終于通過了802.11標準。
802.11標準是IEEE推出的一套新的無線局域網(wǎng)標準,它對網(wǎng)絡(luò)的物理層(PH)和媒質(zhì)訪問控制層(MAC)進行了規(guī)定,其中對MAC層的規(guī)定有了新的研究,使得不同廠商所出產(chǎn)的產(chǎn)品的邏輯鏈路控制層(LLC)保持一致,并且可以在同一物理層互操作。由此,無線網(wǎng)不僅能在同網(wǎng)段內(nèi)多點接入,同時實現(xiàn)了多網(wǎng)段互連,運營成本大大降低。但是在互聯(lián)網(wǎng)運營中,“兼容”就意味著“十倍速時代”的到來,行業(yè)之間開始有了競爭。無論是家庭還是商業(yè)用戶,在尋求無線局域網(wǎng)(WLAN)解決方案上都有許多選擇。很多產(chǎn)品都支持802.11a、802.11b、802.11g和802.11n等Wi-Fi技術(shù)標準。另外,還有藍牙和其他各種非Wi-Fi技術(shù),它們都有屬于自己的特定網(wǎng)絡(luò)標準。
1 無線局域網(wǎng)的概述
無線局域網(wǎng)(Wireless Local-Area Network,WLAN)是計算機網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相對靈活,應(yīng)用高效快捷。以專業(yè)的角度來看,無線局域網(wǎng)是在計算機之間搭建無線多址信道來實現(xiàn)各主機之間的信息交互。除此之外,它還能滿足通信的移動化和個性化需求,對于多媒體應(yīng)用十分有利。一般來講,無線局域網(wǎng)提供以太網(wǎng)或令牌網(wǎng)絡(luò)的功能可不借助傳統(tǒng)線纜實現(xiàn)信息交互。計算機通常借助光纜(或銅纜)組建有線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)信息交互。但是我們不得不承認,有線網(wǎng)絡(luò)布線或改線時工程量大,網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點不可移動,隨著使用時間的延長,系統(tǒng)會出現(xiàn)不同程度的線損問題。如有特殊要求要將相距較遠的節(jié)點連接起來,就要敷設(shè)專用通信線纜,不僅造價高,而且需要花費大量人力、物力來布設(shè)線纜。隨著聯(lián)網(wǎng)需求的持續(xù)增長,這些問題逐漸成為阻礙網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸問題。因此,無線局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生。
無線局域網(wǎng)主要以空氣為介質(zhì),借助電磁波實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。發(fā)展到現(xiàn)階段,無線局域網(wǎng)的信息傳輸速率已達到每秒11Mbit,最遠傳輸距離超過20km。無線局域網(wǎng)在一定程度上彌補了有線聯(lián)網(wǎng)傳輸方式的缺陷,使得聯(lián)網(wǎng)的計算機可移動,且部分有線網(wǎng)絡(luò)無法完成的任務(wù)可通過無線局域網(wǎng)順利解決。無線局域網(wǎng)組網(wǎng)快捷靈活、網(wǎng)絡(luò)易于拓展、造價低等應(yīng)用優(yōu)勢顯而易見。
2 無線通信網(wǎng)路電話技術(shù)
隨著WiFi技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,802.11芯片的功能越來越豐富,而體積逐漸縮小,這為無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)語音電話系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用創(chuàng)設(shè)了先決條件。第一代802.11設(shè)備初始數(shù)據(jù)率只有1~2Mbps。隨著802.11b的擴展,WLAN帶寬已增加到11Mbps,已可為電子郵件、文件共享和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供足夠的帶寬。而802.11g數(shù)據(jù)率則達到了54Mbps,可實現(xiàn)音樂流以及其它豐富多媒體應(yīng)用。
802.11a標準將所支持的頻譜定義為5GHz,802.11a所提供的數(shù)據(jù)率與802.11g相同,不過它不能后向兼容先前的802.11標準。隨著無線多媒體設(shè)備的普及以及高帶寬應(yīng)用的增加,需要WLAN具有更高的數(shù)據(jù)率。為此,IEEE成立了802.11n工作組著手開發(fā)新的WLAN標準。本文討論802.11n的新特性、應(yīng)用需求,以及與該標準相關(guān)的互操作性方面的問題。
802.11采用直序擴頻碼分多址(DS-CDMA)調(diào)制技術(shù)。由于2.4GHz頻段是開放頻段,可被多種無線技術(shù)利用,因此無線設(shè)備間的干擾是一個值得關(guān)注的問題。
在WLAN網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中一項尚未標準化的項目為輪詢方法(polling method)。因此本文就現(xiàn)有的兩種輪詢方法,分別討論其不同的優(yōu)點和缺點,并且特別著墨于移動裝置中最關(guān)鍵的要素──耗電量。
按照當前的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)來看,連接802.11ac的客戶端將具有更長的電池續(xù)航能力,設(shè)備也能夠更快地傳輸更多的數(shù)據(jù),停止廣播的速度也變得更快。非AC設(shè)備的性能也會得到提升。
3 無線局域網(wǎng)的應(yīng)用
根據(jù)應(yīng)用需求和應(yīng)用環(huán)境,無線局域網(wǎng)可通過不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)互聯(lián)。一般來說,互聯(lián)方式包括Hub接入型、基站接入型、網(wǎng)橋連接型、無中心結(jié)構(gòu)等。無線局域網(wǎng)主要基于普通局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),借助無線網(wǎng)卡、無線網(wǎng)橋、無線Modem、無線Hub、無線接入站(AP)等形式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。其中常用的是無線網(wǎng)卡。無線局域網(wǎng)架構(gòu)除了涵蓋了同步技術(shù)、擴頻技術(shù)和紅外傳輸技術(shù)等技術(shù)外,還綜合了無線分集接收技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、功率控制技術(shù)、調(diào)制技術(shù)和加解擾技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù),加之其快捷、靈活、高效的特點,使得無線局域網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。具體來講,目前無線局域網(wǎng)主要有以下用途:
①應(yīng)用便攜式計算機等可移動設(shè)備進行快速網(wǎng)絡(luò)連接。②頻繁變化的環(huán)境:工作地點需頻繁變更的生產(chǎn)商和零售商,以及野外軍事活動、室外勘測、銀行、試驗等。③接入網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng):電子郵件、文件傳輸和終端仿真。④長距離數(shù)據(jù)傳輸:公安部門、交通部門開展交通管理活動;林區(qū)進行病蟲害、火災(zāi)等監(jiān)測信息的傳輸。⑤流動工作者可得到信息的區(qū)域:需要在醫(yī)院、零售商店或辦公室區(qū)域流動時得到信息的零售商、醫(yī)護人員和辦公室工作者。⑥專門工程或高峰時間所需的暫時局域網(wǎng):人員密集且頻繁流動的地方(比如商業(yè)展覽、學(xué)校、建設(shè)地點等)通過無線局域網(wǎng)實現(xiàn)信息的交互;零售商、空運和航運公司高峰時間所需的額外工作站等。⑦布線條件受限的環(huán)境:學(xué)校、工廠、城市建筑群、舊建筑以及昂貴的露天區(qū)域等布線條件受限制的地方。⑧小辦公室和家庭辦公室(SOHO)用戶,以及需要方便快捷地安裝小型網(wǎng)絡(luò)的用戶。
無線網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)與應(yīng)用在一定程度上彌補了有線網(wǎng)絡(luò)的缺陷,但是在實際應(yīng)用過程中也有諸多不足之處有待進一步研究。無線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸速率慢,且造價高,這極大限制了用戶群的拓展。當前,無線局域網(wǎng)還需依賴有線網(wǎng)絡(luò)運行,使得兩種網(wǎng)絡(luò)形式形成互補關(guān)系。因而無線網(wǎng)絡(luò)只能作為有線網(wǎng)絡(luò)的輔助工具而存在,而不能完全替換有線網(wǎng)絡(luò)而獨立應(yīng)用。但是隨著最近幾年無線局域網(wǎng)技術(shù)研發(fā)的持續(xù)推進,相關(guān)產(chǎn)品的價格已出現(xiàn)下降趨勢?,F(xiàn)階段,無線局域網(wǎng)已通過與廣域網(wǎng)相結(jié)合的方式提供移動互聯(lián)網(wǎng)的多媒體業(yè)務(wù)。相信在不久的將來,無線局域網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)將快速更新,而且必將帶動其應(yīng)用領(lǐng)域大范圍拓展,無線局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)通信中將發(fā)揮更加重要的作用!
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