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1、1傳送網節能減排傳送網節能減排技術白皮書技術白皮書1聯合發布聯合發布中國移動通信有限公司研究院中國信息通信研究院華為技術有限公司中興通訊股份有限公司烽火通信科技股份有限公司上海諾基亞貝爾股份有限公司蘇州盛科通信股份有限公司傳送網節能減排技術白皮書2前前言言本白皮書旨在提出中國移動對于傳送網領域節能減排技術的理念、器件級、網元級和網絡級綠色能力圖譜，以及相關技術產業發展現狀與推進計劃，希望能夠為產業在規劃設計傳送網相關技術、產品的節能減排解決方案時提供參考和指引。本白皮書的版權歸中國移動所有，未經授權，任何單位或個人不得復制或拷貝本建議之部分或全部內容。傳送網節能減排技術白皮書1目目錄錄1.背景

2、與意義.22.傳送網節能減排理念.43.器件級綠色能力圖譜.63.1.智能化動態節能技術.63.2.智能調頻技術.73.3.跨類別器件合封技術.74.網元級綠色能力圖譜.94.1.交叉板資源智能優化技術.94.2.業務板負載管理.94.3.高效散熱設計.104.3.1.前進后出風道設計.104.3.2.液冷.115.網絡級綠色能力圖譜.135.1.網絡架構優化.135.2.構建全光底座.145.3.功耗可視化.165.4.面向能耗優化的智能管控技術演進.175.4.1.基于能耗的調度策略.175.4.2.基于數字孿生和 AI 技術的能耗優化.186.助力綠色社會建設.207.發展展望.21縮略

3、語列表.22傳送網節能減排技術白皮書21.1.背景與意義背景與意義隨著世界新經濟和數字經濟的飛速發展，氣候、環境與能源問題日益突出，碳達峰、碳中和與氣候話題被全球政經領袖高度關注，成為各國博弈的關鍵點。巴黎協定明確了到本世紀末的全球減排目標，即將全球平均溫升控制在相對于工業化前水平 2以內，并為全球平均溫升控制在 1.5以內付出努力。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央將生態文明建設提升到關系中華民族永續發展的戰略高度。習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上對外莊嚴宣示，我國二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現碳中和。國務院制定了2030 年前碳

4、達峰行動方案，要求加快完善通信、運算、存儲、傳輸等設備能效標準，提升準入門檻，淘汰落后設備和技術。2021年，工業和信息化部制定了“十四五”信息通信行業發展規劃，要求 5 年內單位電信業務總量綜合能耗下降 15%。面對新形勢新挑戰，中國移動將已連續開展 14 年的“綠色行動計劃”升級為“C2 三能中國移動碳達峰碳中和行動計劃”，構建“三能六綠”綠色發展新模式，制定了“十四五”目標路徑，提出要在公司電信業務總量預計增加1.6 倍的情況下，“十四五”末實現單位電信業務總量綜合能耗、單位電信業務總量碳排放下降率均不低于 20%，企業自身節電量較“十三五”翻兩番（超過 400億度），企業 2025 年

5、自身碳排放控制在 5600 萬噸以內；同時助力社會減排量較“十三五”翻一番（超過 16 億噸）。傳送網是信息通信的基礎網絡，負責將上百萬無線基站與核心網連接起來，同時還承載著數百萬的專線和專網業務，為“東數西算”工程提供了重要的基礎通道。中國移動已建立并運營著全球最大的傳送網絡，設備數量、網絡規模、機房數量、業務規模等多項位列全球第一。由 200 多萬端分組傳送網（PTN，PacketTransport Network）設備組成的 4G 傳送網絡承載著 332 萬個 4G 基站（約占全球 4G 基站總數三分之一）的回傳業務和百萬級政企專線業務；由 40 多萬端切片分組網（SPN，Slicing

6、 Packet Network）設備組成的全球最大 5G 傳送網絡承載著 85 萬個 5G 基站的回傳業務和政企專線/專網業務；由大量光傳送網（OTN，傳送網節能減排技術白皮書3Optical Transport Network）設備組成的全球最大規模的 100G 和 200G OTN 網絡，承載著大量國際、省際、省內高品質政企專線業務。未來，傳送網還將成為“東數西算”工程的“全光底座”，負責將算力樞紐節點、數據中心等連接起來，實現“東數西算”。與不斷增加的設備、機房數量和不斷擴大的網絡、業務規模一起增長的還有對電力的消耗。據不完全統計，目前僅移動基站、核心機房、數據中心（IDC，Intern

7、et Data Center）等信息通信基礎設施的年耗電就超過 500億度。2022 年上半年，中國移動總耗電 262 億度，電費開支約為 176 億元，其中 11.4 萬匯聚站點耗電 31.6 億度，約占全公司 12%。隨著未來 5G 技術在千行百業落地應用的大規模展開和“東數西算”工程的全面落地，傳送網承載的業務量將迎來爆炸式增長。中國移動作為信息通信領域的排頭兵，將致力于將全球最大的傳送網絡建設成為全球最綠色的傳送網絡，實現單位“瓦特”傳輸更多的“比特”的技術發展目標。傳送網節能減排技術白皮書42.2.傳送網節能減排理念傳送網節能減排理念傳送網作為承載寬帶網絡、移動回傳、算力網絡的重要基

8、礎，依靠其廣泛的分布和互聯互通的優勢，支撐實現算力、行業專網/專線等業務的大規模運用。中國移動秉持“綠點為基礎，綠網為核心，綠業為愿景”的核心理念，打造傳送網節能減排“綠葉”計劃，以傳送網器件、設備節能為抓手，促使網絡單元功耗下降；以智能化管控為手段，促進低碳傳送網系統構建；以先進的傳送網技術為杠桿，撬動千行百業綠色建設，最終助力全社會生產生活資源更綠色、更合理分配和調度，實現綠色社會。傳送網是由傳送網設備相互連接而成，傳送網設備是傳送網的基本單元，按照所采用技術的不同，傳送網設備可分為 OTN 設備、SPN 設備、PTN 設備、同步數字體系（SDH，Synchronous Digital H

9、ierarchy）設備、無源光纖網絡（PON，Passive Optical Network）設備等，因此，傳送網節能減排的本質是傳送網設備的節能減排。傳送網設備主要分為框式設備和盒式設備兩大類，以框式傳送網設備為例，其功耗主要來自業務單板、交叉板、風扇、電源、控制單元等，其中業務單板、交叉單板、風扇約占設備總功耗 90%，因此業務板卡和交叉板卡降功耗是傳送網設備節能減排的關鍵。業務板卡和交叉板卡的核心器件是專用集成電路（ASIC，Application Specific Integrated Circuit）芯片，ASIC 芯片是板卡功耗的主要來源，同時，業務單板上使用的光模塊也是其功耗的重

10、要來源，ASIC芯片和光模塊所產生的功耗之和能夠占到整板功耗的 80%左右，如圖 1 所示，因此業務板卡和交叉板卡降功耗主要是降芯片和光模塊的功耗。圖 1 業務板卡內部功耗占比示意圖傳送網節能減排技術白皮書5基于傳送網節能減排理念和分析，中國移動構建了一座傳送網綠色能力金字塔，如圖 2 所示，以芯片和光模塊等器件基座，通過智能化及跨類別器件合封技術降低傳送網設備板卡功耗；同時，疊加板卡資源智能優化技術和網元高效散熱設計來進一步降低傳送網設備功耗；之后，再配合網絡架構優化、構建網絡全光底座、功耗可視化及全網智能管控技術實現網絡層面資源優化，以降低傳送網全網功耗；最終，以綠色、先進的傳送網為“東數

11、西算”工程提供大通道、為千行百業提供 5G 專網和專線業務承載服務，賦能千行百業數字化轉型，助力全社會實現高效、低碳生產、生活。圖 2 傳送網綠色能力金字塔傳送網節能減排技術白皮書63.3.器件級綠色能力圖譜器件級綠色能力圖譜在設備內部，各組件功耗主要集中在核心芯片和光模塊，這兩部分在設備整機中的功耗占比約 80%。因此要從根源上降低傳送網的功耗，實現綠色低碳、節能降耗的目標，就要從器件層面實行節能降耗。器件級節能措施除了提升制造工藝和光模塊封裝工藝等傳統方法以外，未來還可考慮從以下措施著手推動器件功耗下降。3.1.3.1.智能化動態節能技術智能化動態節能技術根據功能需求和業務配置情況，設備內

12、部的芯片或光模塊等可通過關閉或休眠不需要的功能模塊或 SerDes 等方式來減少冗余資源，以達到節能的目的。例如，當 SPN 設備在部分場景中僅需做軟切片時，可將該設備交換芯片的MTN 模塊關閉，能夠節省約 5W 功耗，而整片交換芯片的平均功耗約 70W，降幅可達 7%。器件內部的 SerDes 也是功耗的主要貢獻者，它主要與設備物理接口相對應，數量與物理接口速率、設備形態等相關，而 SerDes 自身功耗也與其速率強相關。以 56G SerDes 為例，一個 56G SerDes 將產生約 0.8W 的功耗。因此根據設備實際物理端口配置數量、速率及應用場景，在設備上電前，關閉多余的SerDe

13、s 能夠為器件節省一定的功耗。根據某廠商實驗室測試情況得知，假設有 3個線路處理單元（LPU）未使用，則可將交換芯片中對應的 SerDes 關閉，每個LPU 有 20 Lane SerDes，則能夠節省約 15%功耗。設備上電后，可根據實際流量情況，讓無流量的 SerDes 進入休眠狀態，以降低功耗。不過，休眠方式較直接關閉方式帶來的功耗減少量有限。目前無論是關閉器件內部功能模塊，還是關閉 SerDes，均采用人工方式，即由工程師通過命令行向器件下發相應關閉指令。人工方式強依賴人為判斷，未來可考慮在器件中增加簡單監測、數據采集和計算能力，實現器件對各組件的自動監測，采集、計算各組件的使用數據，

14、自動篩選并關閉冗余資源，實現器件級智能化動態節能。傳送網節能減排技術白皮書73.2.3.2.智能調頻技術智能調頻技術交換芯片通常能夠支持多個主頻，例如 1.05GHz、800MHz、400MHz 等，具體支持的主頻值由設備交換容量決定，而芯片主頻越高，功耗消耗越大，因此降低芯片主頻，讓其與設備交換容量相匹配是降低功耗芯片功耗的手段之一。比如設備交換容量為 800G，交換芯片在 1.05GHz 主頻下交換容量為 2.4T，在 800MHz主頻下交換容量為 1.6T，則可選擇 800MHz 主頻，以減少對功率的消耗。目前，芯片主頻值的設定是靜態的，后續無法修改。因為芯片中各組件正常工作所需的頻率不

15、太一樣，為了讓芯片主頻值匹配各組件的工作頻率，芯片中會設置一個分頻模塊，分頻模塊中靜態寫入了芯片主頻值與各組件工作頻率值的轉換系數，芯片主頻值的改變將影響最終分頻后，各組件收到的工作頻率值，從而導致各組件無法正常工作。未來可推動芯片主頻與設備實際交換容量動態匹配技術，即讓芯片主頻值隨著設備實際發生的交換容量動態調整，而不是與設備固有交換容量緊捆綁。比如，某款 SPN 設備最大容量為 2.4T，現網使用中，其實際容量長期處于 1T 左右，此時交換芯片主頻自動降為 800MHz，而不是一直處于 1.05GHz；當該款 SPN 設備實際交換容量達到 2.4T 時，其交換芯片主頻則自動調至 1.05G

16、Hz，最終實現芯片功耗的降低。3.3.3.3.跨類別跨類別器件合封技術器件合封技術當前，合封技術主要成熟應用于功能復雜的芯片，即在一塊芯片中封裝兩個或兩個以上的 die，以減少 die 之間的接線長度，獲得更小的時延，利于時序收斂，同時合封技術能夠減少芯片面積，而芯片面積對芯片功耗有著較大影響，芯片面積越大，其功耗越大。將單 die 芯片的互連從 PCB 板上長距 LR 的高速 SerDes優化為芯片內部的多 die 短距互連，高速互連接口功耗典型降低 25%，整個芯片組預計有 510%節能收益，因此合封技術能夠有效降低芯片功耗。未來可擴大合封技術的應用范圍，以進一步降低器件功耗。對業務板卡而

17、言，傳送網節能減排技術白皮書8核心芯片和光模塊是主要功耗來源，且光模塊內部分組件易損壞，其更換方式往往采用整塊替換，即用新的光模塊替換掉損壞的光模塊。后續，可推動光模塊組件拆解設計，將易損壞的部分保留在光模塊中，將不易損壞的電側組件集成到業務板卡的核心芯片中，以減少光模塊和芯片間的 SerDes 數量。光模塊部分組件和板卡芯片合封后，光模塊和板卡芯片能夠各減少一個或多個 SerDes，同時，總的芯片面積也會減少，從而降低功耗。傳送網節能減排技術白皮書94.4.網元級綠色能力圖譜網元級綠色能力圖譜4.1.4.1.交叉板交叉板資源智能優化技術資源智能優化技術大容量傳輸設備的交叉板通常是基于統一信元

18、交叉的，多個交叉板之間實現動態業務分擔。當前，已實現通過在業務量低時人工下電部分交叉板，在業務達到提升門限時人工上電部分交叉板的方式降低設備功耗，該方式已成熟應用于現網，能夠實現業務的無損和零感知。以核心 SPN 設備為例，每塊交叉板為每槽位提供的交叉容量是 120G 左右，如果在所有業務槽位中，單槽位最大平均單向流量(面板端口收或發 30 分鐘流量平均值)小于 240G，則可僅保留 3 塊交叉板為激活狀態，其它交叉板均處于下電狀態；如果連續 15 分鐘平均流量高于 240G，則增加一塊交叉板為激活狀態?，F有交叉板遠程下電技術是基于高可靠的機電管理系統(獨立于數據平面、管理平面和控制平面)實現

19、的，下電后交叉板功耗低于 1W，激活時間小于 5 分鐘，但目前主要通過人工下發操作命令的方式實現，后續將推動采用人工智能算法等方式，根據實時流量或流量大數據預測來進行全網傳送網設備實現交叉板自動上下電。其中根據實時流量自動上下電交叉板的技術方案已在某小型城市現網試點，但現網大規模使用是否會帶來可靠性挑戰、如何應對，以及在通過流量大數據預測實現交叉板自動上下電的技術方案中，流量大數據庫如何建立、如何保證數據庫準確性等等問題都將是該技術研究的重點方向。4.2.4.2.業務板負載管理業務板負載管理與交叉板相同，業務板目前業已實現人工遠程上下電，同時還實現了光模塊的人工遠程關閉與開啟。然而與交叉板不同

20、的是業務板上有各類型物理端口，插著各種類型或速率的光模塊，任一端口有業務配置，則不能對業務板卡進行整板下電的操作。因此對于所有端口都沒有業務配置的業務板，未來可采用類似交叉板資源智能優化技術的方案來實現功耗降低。對于部分端口已配置業務的業務板，未來可采用板載中央處理器（CPU，傳送網節能減排技術白皮書10Central Processing Unit）自動檢測業務端口，若端口未配置業務、未啟用管理通信通道（MCC，Management+Communication+Channel），則使光模塊自動關閉其激光器或部分組件，以達到將功耗的目的。對 200GE/100GE/50GE 端口，可分別降低

21、12W/4.5W/4W（以短距離 10km 光模塊為例），去使能端口可另外降低0.31.2W/端口。4.3.4.3.高效散熱設計高效散熱設計環境溫度對芯片功耗有著較大影響，根據芯片公司提供的數據，將一款 80環境溫度下功耗 70W 的交換芯片放到 110的環境下，它的功耗將增加約 10W，增幅高達 14%，因此推動傳送網設備高效散熱也是網元級降功耗的重要手段。4.3.1.4.3.1.前進后出風道設計前進后出風道設計現階段傳送網設備主要采用強制風冷方式散熱，且均為側進側出、下進上出或前進上下出等方式，比如接入型 SPN 設備一般采用側進側出的進風方式，核心匯聚性 SPN 設備一般采用下進上出或前

22、進上下出，進出風方式離散化，若不同進出風方式的傳送網設備部署在同一傳輸機房，將導致相鄰設備之間風道級聯，可能引起部分設備環境溫度不達標。長期工作在高溫環境下，設備內部芯片功耗將增大，同時，設備風扇轉速也將偏高，進而導致風扇耗能偏高。各部分相互影響，降低散熱效率，如圖 3 所示。圖 3 傳送網設備不同進出風方式示意圖傳送網節能減排技術白皮書11中國移動數據機房均已完成綠色改造，要求機房內所有設備均支持前進后出風道設計。未來可能在數據機房部署的大容量傳送網設備可通過新增導流單元等方式將現有設備的進出風方式優化改進為前進后出方式，以此來提高傳輸設備的散熱效率。同時，中國移動也正在進行下一代傳送網設備

23、的熱設計結構規劃，推動框式傳送網設備支持前進后出風道設計，滿足節能機房的要求的同時，進一步提升能效轉換。4.3.2.4.3.2.液冷液冷未來可推動液冷技術在大容量框式傳送網設備上的應用。液冷技術相對于傳統風冷技術有如下明顯優勢：熱量帶走更多：同體積液體帶走熱量是同體積空氣的近 3000 倍；溫度傳遞更快：液體導熱能力是空氣的 25 倍；噪音品質更好：同等散熱水平時，液冷噪音水平比風冷噪音降低 2035 分貝；耗電節能更?。阂豪湎到y約比風冷系統節省電量 3050。液冷技術的高效制冷效果有效提升了使用效率和穩定性，同時使機房在單位空間布置更多的設備，提機房利用率。液體傳導熱能效果和大比熱容能夠保障

24、電子器件在一定范圍內進行超負荷工作不會出現過熱故障，同時液冷機房節約空調系統和相應基礎設施的建設，節省了大量空間，可以容納更多的設備。目前液冷技術主要有三種部署方式，分別是冷板、浸沒、噴淋三類方式。不同的液冷方式有不同的優缺點，需根據不同信息技術（IT，InformationTechnology）設備構架、不同應用場景及客戶需求選用更合適的方式，見表 1。表 1 液冷方式對比項目冷板式噴淋式浸沒式備注單相相變初始投資冷板規格多，定制成本高，系統帶大量的快速接頭和閥門，投資較高可以采購傳統機框改造，服務器增加必要的密封腔、分液板、進出液接口部件，成本小冷卻液用量最大，特制密封壓力容器或臥式液冷箱

25、體，成本居中幾種方案室外散熱部分設備類似，成本也接近；室內到室外的走管幾乎相同，投資成本的區別主要在室內服務器及機構傳送網節能減排技術白皮書12IT器件熱管理冷卻液通過流道、冷板殼壁與 IT 器件換熱，屬于非接觸式間接換熱，器件與冷卻液之間溫差較大。同時，IT 設備還有部分風冷系統，系統熱管理復雜冷卻液與器件或其擴展表面精準接觸，且具備一定初速度的接觸式強制對流散熱，對流換熱系數高，器件與冷卻液之間溫差較小冷卻液與器件或其擴展表面充分接觸，冷卻液在箱體的大截面流速較低，對流換熱系數不高，器件與冷卻液之間溫差居中冷卻液與器件或其擴展表面充分接觸，由于相變原因，熱源區域沸騰換熱系數高，散熱良好，器

26、件與冷卻液之間溫差最小目前，冷板式和噴淋式都是單項液冷換熱，浸沒式存在單相換熱和相變換熱兩種節能效果中等，PUE 在1.1-1.3良好，PUE 在1.05-1.1良好，PUE 在1.05-1.1優秀，PUE1.05噴淋式液冷與浸沒式 100%液冷散熱，節能效果同等優秀，冷板式還有部分熱量需要冷卻，降低了 PUE可維護性優秀（冷卻液不接觸電路板，支持水平插拔）中等（支持水平插拔，需要專業工裝除液）較差（不支持水平插拔）冷板、噴淋式液冷基于傳統機架式設計，各服務器均可獨立下架維護器件安全性冷卻液多為乙二醇水溶液，泄露具備導電、腐蝕特性，嚴重影響器件安全性，而且冷板流道存在堵塞風險化學方面：冷卻液為

27、絕緣液體，與器件充分兼容，能夠長期安全運行；溫度方面，冷卻液散熱能力強，能夠保證器件溫差小，保證器件不遭受高溫老化冷卻液的物理化學特性成本控制風險的關鍵點工程可實施性優秀（與 IT 設備來凝結的軟件和快接較多，但支持熱插拔）中等（冷卻液單獨灌裝運輸，還需考慮回液箱的布置）較差（架構改變大，安裝調試較復雜，冷卻液一般單獨運輸）噴淋式服務器、機架均采用了標準機架式結構，與傳統風冷具有很好的兼容性空間利用率較高（風冷系統仍需占據部分空間）最高中等浸沒式容器結構改變較大，降低空間利用率傳送網節能減排技術白皮書135.5.網絡級綠色能力圖譜網絡級綠色能力圖譜5.1.5.1.網絡架構優化網絡架構優化中國移

28、動現有傳送網絡由 SDH、OTN、PTN、SPN、無源光纖網絡（PON，PassiveOptical Network）等五張網絡組成，承載著家庭寬帶、政企專線/專網、2G/3G/4G基站回傳、5G 基站前傳/回傳等業務。其中，SDH 網絡已運行 20 年以上，PTN 網絡也已運行超過 10 年，設備老舊、工藝落后，產業鏈逐漸萎縮，芯片、設備等硬件均無采用先進工藝或技術升級的驅動力，能耗效率差，如圖 4 所示。圖 4 PTN 與 SPN 產品能耗對比示例為了應對 5G 業務超大帶寬、超低時延、超高同步精度及網絡切片的巨大挑戰，中國移動提出原創性 5G 承載技術 SPN，融合了 TDM 交叉和分組

29、交換內核，能夠同時為不同業務提供端到端硬切片和軟切片，實現高效、靈活的綜合承載。中國移動正在積極推動“五張網”變“三張網”的傳送網融合策略，OTN 網絡承接 SDH 網絡上的業務，SPN 網絡承接 PTN 網絡上的業務，實現 SDH 設備和 PTN 設備的逐步退網，釋放機房資源，降低運維成本，簡化網絡架構，最終實現傳送網資源高效、合理、綠色利用。目前已有部分城市啟動傳送網融合試點，未來將有更多省市實施該融合策略，直至完成全國所有傳送網的架構優化，如圖 5、圖 6所示。傳送網節能減排技術白皮書14圖 5“三張網”綜合承載網絡示意圖圖 6“三張網”業務感知的精細化切片示意圖5.2.5.2.構建全光

30、底座構建全光底座中國移動在 2020 年 7 月 15 日提出“三能六綠”號召，基于 OTN 光技術天然具備綠色低碳的特點，提出構建全光底座的目標網絡構想，如圖 7 所示。傳送網節能減排技術白皮書15圖 7 全光底座目標網絡構想示意圖全光底座是由光交叉連接（OXC，Optical Cross-Connect）構建的端到端全光網絡，業務可一跳直達，具有大帶寬、低時延、高可靠、低功耗等特點。全光底座是支撐業務網發展的穩定基礎網，更是實現“三能六綠”有力武器。面向綠色節能的全光網技術主要包括以下內容：線路側超大帶寬技術降低單比特能耗線路側超大帶寬技術降低單比特能耗：單波長速率從 100G/200G

31、向更高的單波 400G 演進，從傳統的 C 波段擴展到 C+L，實現性能不變容量翻番，同時，400G 模塊在材料、算法和封裝等方面引入創新技術，總體上可降低單比特能耗 30%。光層一跳直達減少交叉能耗光層一跳直達減少交叉能耗：全網采用 OXC 構建端到端光網絡，網絡具有立體化、MESH 化等特征，基于可重構光分插復用器（ROADM,ReconfigurableOptical Add-Drop Multiplexer）/OXC 實現光層一跳直達，在有效降低網絡時延 23 毫秒的同時，減少電交叉或包交換，網絡功耗降低 90%以上。集成式光交叉節約機房空間集成式光交叉節約機房空間，降低降低能耗能耗：

32、通過 OXC 技術實現全光交換，相比傳統的點布線，節省機房空間 90%，功耗降低約 60%。圖 8 集成式光交叉設備優勢傳送網節能減排技術白皮書16中國移動將持續推動骨干網由 100G 到 400G/800G 的代際演進，加快制訂全系列 OXC 光交叉節點模型，構筑光網絡內波長一跳直達的新型網絡架構。在近期引入集成式 OXC，減少業務在路由器中轉發跳數，中間節點盡量采用全光交換；在近中期引入 400G/800G 超長距離傳輸技術，推進技術路線統一和產業發展，收斂高速傳輸調制格式；在中遠期構建基于 OXC 的新一代光電聯動全光網。5.3.5.3.功耗可視化功耗可視化當前現有傳送網設備功耗數據采集

33、和呈現水平不一，部分廠商設備僅能人工采集和上報整機功耗，部分廠商可實現基于板卡的功耗數據采集與上報，且功耗數據僅能在本廠商某張網的網管上呈現，比如東莞的華為 SPN 本地傳送網設備功耗僅能在當地華為 SPN 網管上呈現，功耗數據離散、割裂，其所具有的深層次價值無法體現。為了促進傳送網“綠網”目標的實現，深度挖掘功耗數據的潛在價值，就必須制定傳送網設備功耗數據采集和呈現要求，建立傳送網能耗大數據庫，推動功耗全局統籌管理，有效均衡全網能耗，實現全網“一盤棋”的低碳化運營。中國移動將進一步提升傳送網設備能耗動態采集要求和管控系統能力，聯合產業鏈打造傳送網功耗可視化系統，層次化主動采集和監控傳送網的能

34、耗數據，“分區+全局”呈現傳送網能耗現狀，持續健全能效監測機制，建立和優化網絡能效評估體系，實現對板卡功耗、設備功耗、環境溫度、板卡溫度、風扇轉速等數據的實時采集、存儲與呈現，度量綠色傳送網，做到有“數”可用、有“尺”可依，最終構建高能效傳送網。傳送網功耗可視化系統內的對象設備應支持板卡級和設備級功耗數據實時和按需采集能力，傳送網功耗可視化系統能夠搜集和存儲對象設備的板卡級和設備級功耗數據，建立能耗大數據庫，同時能夠通過熱力圖、線性圖、柱狀圖等多種形式，層次化呈現全縣、全區、全市、全省和全國的能耗，如圖 9 所示。傳送網功耗可視化系統能夠人工設置能耗閾值，對于超過閾值的板卡、設備、機房節點、縣

35、、區、市和省，及時向本地及上級管理中心給予不同級別的告警等，促使運維人員重點關注和解決告警位置的能耗問題，最終實現能耗大數據對傳送網技術演進、網絡架構設計、業務路由優化等反向支撐。傳送網節能減排技術白皮書17圖 9 傳送網功耗可視化系統展示界面示意圖功耗可視化系統建立的關鍵是能夠采集監測對象的功耗，但目前基于芯片的功耗采集因技術問題較難實現；板卡級功耗采集需在板卡上嵌入具備電壓電流實時檢測能力的模塊，相當一部分現網已部署的傳送網設備板卡并未預置該模塊，因此只能在研發新一代板卡時再加上該模塊；設備級功耗采集已實現，基本是通過檢測設備電源處的電壓和電流來實現的。功耗可視化系統可用的關鍵是確保所采集

36、到功耗數據的準確性，因此采用何種采集技術才能保證功耗數據的準確性、如何驗證所采集到的數據的準確性，都將是未來產業界共同研討的方向。中國移動已推動主流傳送網設備商著手開發功耗可視化系統，部分設備商已推出初級 Demo 版本。后續，中國移動將完成傳送網功耗可視化系統的企標制定，推動傳送網設備具備板卡級和設備級功耗數據采集能力。5.4.5.4.面向能耗優化的智能管控技術演進面向能耗優化的智能管控技術演進隨著器件級綠色能力的逐步提升，設備能耗可管控點逐漸增多，傳送網的智能管控系統也應慢慢演進到綠色管控系統，依托功耗可視化系統所建立的能耗數據庫，形成全網能耗地圖，持續監控設備能耗，結合大數據手段分析網絡

37、能耗、流量、外部約束之間的關系，形成能耗大腦，使能網絡能耗均衡、能耗降低，最終實現能耗大數據對傳送網技術演進、網絡架構優化、業務路徑選擇等策略的反向支撐。5.4.1.5.4.1.基于能耗的調度策略基于能耗的調度策略傳送網的智能管控系統周期采集全網設備的功耗數據，隨著器件級綠色能力的逐步提升，建模流量和能耗的增長關系，管控系統在路由計算時，路由策略中引入能耗算路因子，綜合考慮，使能全網能耗均衡和能耗降低，如圖 10 所示，傳送網節能減排技術白皮書18技術方案包括：能耗增加最小策略能耗增加最小策略：路由計算時，預估業務開通后經過的站點能耗值，計算能耗增加值，選擇能耗增加值最小的路徑。指定站點的能耗

38、最大值指定站點的能耗最大值：路由計算時，預估業務開通后的站點能耗值，決策是否經過該站點。繞過高能耗單板繞過高能耗單板/設備設備/站點：站點：避免個別機房/設備能耗過高。圖 10 基于能耗的調度策略示意圖5.4.2.5.4.2.基于基于數字孿生和數字孿生和 AIAI 技術技術的能耗優化的能耗優化傳送網的智能管控系統依托功耗可視化系統的能耗數據庫，持續監測識別熱點功耗節點、區域，并結合數字孿生和 AI 技術，實現網絡級、設備級和板卡級能耗仿真及預測，并分析提供策略優化方案，在不影響業務的前提下，降低傳送網設備及板卡功耗，使全網能耗均衡化、最優化。能耗模型仿真能耗模型仿真：基于能耗數據庫和數字孿生技

39、術，構建傳送網能耗模型，實現對物理網絡能耗模型的鏡像。當需要進行新增業務、業務割接或增刪節點等操作時，可現在能耗鏡像模型上做仿真，判斷操作對能耗所產生的影響，支撐做出最優策略。能耗預測、分析及調優自動化：能耗預測、分析及調優自動化：基于能耗數據庫和 AI 技術，結合網絡級、設備級、板卡級流量數據庫，分析各層級能耗變化規律，預測能耗變化趨勢，提供應對和優化策略。優化策略可包括但不限于以下方面：根據業務潮汐規律，提供傳送網設備、板卡、光模塊上下電或休眠/重啟建議，實現全網功耗動態調整；傳送網節能減排技術白皮書19根據本地傳送網業務特點，預測并自動調整 FEC 等，以降低能耗；根據當地傳送網業務發展

40、特點，預測并分析其能效發展趨勢，提供擴容、割接、技術升級等建議。不過以上能力的實現依賴能效數據庫的數據量、模型的準確性及智能管控系統的算力，同時，如何從全國大量傳送網的海量功耗數據中找出共性數據和個性數據，打造策略通用模板和特色模板，以提升全國大數據庫的價值，提高數據利用效率，也是等著我們去攻克的一道難題。傳送網節能減排技術白皮書206.6.助力綠色社會建設助力綠色社會建設信息通信行業是推動數字經濟發展的中堅力量，信息通信服務能夠促進各領域數智化轉型，改變人們的出行方式，取代高能耗、高排放生產，提升運轉效率，減少材料使用、貨物運輸，從而減少全社會排放。根據世界經濟論壇（WEF）數據，到 203

41、0 年各行各業受益于信息通信技術所減少的碳排放量將達 121 億噸，10 倍于信息通信行業自身排放量。中國信息通信研究院（CAICT）提出，到 2030 年，數字技術將賦能中國的工業、建筑、交通等行業碳減排 12%-22%。中國移動與北京郵電大學研究團隊研究測算，每 TB 信息流量可助力社會減排 115 千克二氧化碳。邁入 5G 時代，千行百業都提出數字化轉型的需求，而作為信息通信的重要基礎網絡，傳送網已成為實現 5G、大數據、人工智能、云計算、區塊鏈等數字技術的底座和各行各業數字化轉型的基礎。若每個企業和用戶都獨立建設傳送網，既不經濟也不環保。中國移動面向 5G 承載提出系統原創性技術 SP

42、N，作為中國移動 5G 時代五大創新成果之一，SPN 是目前業界唯一同時支持端到端硬切片和軟切片的 5G 承載技術，其單節點轉發時延、單節點時間精度、硬切片擁塞抖動等多項性能指標均為業界最優。較 PTN 設備，同等配置下，SPN 設備單比特功耗降低 55%。中國移動已部署 40 多萬端 SPN 設備，覆蓋全國所有縣級及以上區域。與此同時，中國移動正著力推進全光網絡研究與建設，以打造業界最先進傳送網，為千行百業提供多樣化業務承載和算力服務，在降低自身能耗的同時，賦能千行百業數字化轉型升級，助力綠色社會建設。傳送網節能減排技術白皮書217.7.發展展望發展展望2020 年 9 月，中國明確提出“雙

43、碳戰略”，即我國二氧化碳排放力爭于 2030年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現碳中和。加快降低碳排放的步伐，有利于引導綠色技術創新。中國移動圍繞成為“世界一流信息服務科技創新公司”的新定位，矢志不渝推進高水平科技創新。中國移動運營著全球最大的傳送網絡，傳送網綠色技術創新已成為公司重要推進方向。未來信息流和能源流將逐步融合，真正實現”比特管理瓦特”。中國移動傳送網節能減排“綠葉”計劃將并行推進器件、網元和網絡三個方向的綠色技術創新。中國移動誠邀產業合作伙伴攜手開展傳送網綠色技術創新，推動傳送網不斷向“0 比特，0 瓦特”的美好愿景演進，打造技術先進、運營低碳的傳送網賦能千行百業數字化轉型

44、，共同助力我國“網絡強國”、“數字中國”建設，以及國家“雙碳戰略”的實現。傳送網節能減排技術白皮書22縮略語列表縮略語列表縮略語英文全名中文解釋AIArtificial Intelligence人工智能ASICApplication Specific Integrated Circuit專用集成電路CPUCentral Processing Unit中央處理器FECForward Error Correction前向糾錯碼IDCInternet Data Center互聯網數據中心ITInformation Technology信息技術MCCManagement+Communication+Channel管理通信通道OTNOptical Transport Network光傳送網OXCOptical Cross-Connect光交叉連接PONPassive Optical Network無源光纖網絡PTNPacket Transport Network分組傳送網ROADMReconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer可重構光分插復用器SDHSynchronous Digital Hierarchy同步數字體系SPNSlicing Packet Network切片分組網TDMTime Division Multiplexing時分復用