高效节能核心机房的建设和实践

杨二刚

【摘 要】响应绿色节能好找，多角度分析耗能原因，采用多项高效节能举措解决了机房空间紧张、网络容量不足、设备运营平均成本高、机房内局部过热、冷却效率低下等多个难题。

【关键词】设备替换；线缆改造；技术革新；节能

0.前言

运营商采用多项高效节能举措，针对核心机房的建设进行探索，初步解决了机房空间紧张、网络容量不足、设备运营平均成本高、机房内局部过热、冷却效率低下等多个难题。

1.设备更替

实践证明，与软交换设备相比，原有TDM设备存在占地面积、容量配置、耗电量等方面存在明显不足。设备交替可以解决核心机房空置空间不足、扩容压力大、运营成本高等问题。从单套设备替换效果来看，在占地面积一项上，软交换设备比TDM设备节约空间近90%，效果相当显著。

同时随着业务的不断发展以及用户的持续增加，网络扩容压力也在不断加大，原有的TDM设备容量有限，在正常运行负荷下不仅能达到单套设备55万户容量，软交换设备采用新的硬件，容量可以达到单套设备100万户，从单机容量来看软交换设备更胜一筹。

TDM设备耗电量高，运营平均成本高。以为例，每年，TDM设备192个机柜耗电量达370万元，采用软交换设备后，每年仅电费就可节约324万元。

在原有的机房空间内，使用能耗低、集成度高、容量更大的软交换设备（支持3G、2G互操作核心设备）替换现网已经陈旧的TDM设备，是建设高效节能核心机房的有效措施。

2.网络演进

设备更替完成后，网络演进为IP划的软交换网络。新技术在网络中的应用带来了更完备的网络容灾机制，软交换N+1容灾机制以及MSC pool方式可提供实时的安全保障和全网符合均衡能力，确保网络高效稳定运行。同时，避免了容灾设备的重复建设，提高了网络的可靠性。可靠性提高后，相关维护、管理费用回降低，间接起到节能的作用。

IP化的软交换网络利用“管理集中、分布组网”的优势新技术使新业务入网变得更加容易，操作更少，升级更快，补丁响应更迅速。

面对不断增长的话务量，使用VOIP技术，使每线的的成本显著降低，在单位资源投入中可以获得更多的Erl，这是高效节能的综合体现。

3.线缆改造

新型软交换设备之间通过以IP技术构建的IP承载网进行通信与业务交互、局间链接不再依靠2Mbit/s电缆，而是采用吉比特光口接入IP承载网，带来了局间线缆使用的重大变革。使用光口连接好处很多。一是节约空间，减少了大量ODF即可，同时减少局间电缆的使用。二是光纤的规模使用，光纤体积相对于电缆要小得多，大大减少槽道空间和机房空间的占用，加大空气对流的通道，增加了机房整体制冷的效果。三是提高设备运行的可靠性，IP承载网采用双平面、双归属的高可靠设计，是网络运行更加高效稳定，大大提高了可靠性。

新的线缆使用和线缆布局不仅可以提高机房安全性、可靠性，同事可以节省仪表投入，带来多方面好处，也保证了基础网未来演进的需求。

4.改进送风方式

冷热通道的隔离程度是影响机房冷却效率和空调冷却系统耗电量的最重要因素。通过对送风方式和设备摆放方向进行重新布局实现冷热通道的分离。新建的核心机房为地板下送风，通过设备摆放方向的调整，实现冷热通道隔离。按照“上走线，下送风”的方式设计，相邻两排设备机架的摆放方向为“面对面，背靠背”，设备采用“正面进背面出”的方式通风，自然形成相互间隔的冷热通道。

冷空气通过密闭的通风管直接送到设备，实现风管内的冷空气通道和外部的热空气通道相互隔离。减少冷气损耗是指在冷空气传输至需要冷却的设备事前，避免由于任何原因引起的冷空气泄露。冷空气应用于确实需要冷却的设备，机房要力争实现分区制冷，减少对未安装设备区域的冷气输送。

改进机房送风方式需注意以下情况：确保冷空气传输通道不出现不合理的开口，如高架地板接缝处、机柜底部或密闭风管等处不用出现明显缝隙，开孔地板必须设置在冷通道，不应出现的热通道。

5.采用空调节能技术

采用空调节能技术对机房内的“智能空调群”进行优化组合，精确管理，从而节约能源。自适应控制恒温恒湿节能监控系统能自动跟踪昼夜、季节、地区的温湿度变化，从而自动控制空调合理的工作状态，是空调按需工作，年平均节点20%左右。节电率的大小与每个机房工况有关。空调富余量越大，机房密封性能越好，节电率越高。经过连续的观察测试，采用绿色节能降耗技术后，每日单机房可节电326kW﹒h节约电费260.8元，节能效果显著。

使用自适应控制节能监控系统优势在于：不间断的对外部温度和室内温度的变化自动跟踪，以“室内温度”为“追求目标”，始终控制在“目标温度”上。它能根据机房总冷量的需要，自动判断开启或关闭空调的数量，决定每台在用空调最适合的温度设置值（不一定相同），真正做到“按需制冷，按需供冷”、自动控制并调整空调设定的各项数据，既提高了机房温度的安全性，又达到了节能效果。

6.使用新型开关电源

开关电源整流模块的能量消耗包括输出功耗、带载损耗、空调损耗3个部分。其中输出功耗是根据负载电流大小决定的，无法降低能耗。带载损耗取决于整流模块的工作效率。当负载率在合格范围（40%-80%）内时，工作效率较高，可通过提高模块工作效率降低带载损耗。空载损耗是负荷未达额定容量造成的，可通过降低整流模块的工作数量、提高负载率而降低。

开关电源整流模块休眠技术就是根据负载电流大小、与系统的实配模块适量和容量小比较，通过智能“软开关”技术，来自动调整工作整流模块的数量，使部分模块处于休眠状态，把整流模块调整到最佳负载率下工作，从而降低系统的带载损耗和空载损耗，实现节能目的。

休眠状态的整流模块数量可根据负载的变化而动态调整，当负载增大到一定值时，可自动唤醒休眠模块，保证整体输出容量。同时还可以通过软件设置整流模块的休眠时间和休眠次序，使各整流模块轮换休眠，维持各整流模块工作时长的平均，提高各模块的使用寿命。

使用开关电源模块休眠节能技术必须采用的安全措施，以保证特殊情况下体统可靠工作。如系统应至少保证两块整流模块工作，当出现整流模块故障、控制器失效、市电异常、电池均充等情况时，体统应自动取消模块休眠功能；当异常情况消失，体统处于浮充状态时，再启动模块休眠功能，从而保证体统的安全稳定运行。