如何降低DWDM和OTN設(shè)備的功耗

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，DWDM（密集波分復(fù)用）和OTN（光傳送網(wǎng)）設(shè)備在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中扮演著越來越重要的角色。然而，這些設(shè)備的高功耗也帶來了顯著的運(yùn)營成本和環(huán)境壓力。因此，降低DWDM和OTN設(shè)備的功耗成為了一個(gè)重要的研究方向。本文將從硬件優(yōu)化、軟件管理、散熱設(shè)計(jì)、電源管理等多個(gè)方面探討如何降低DWDM和OTN設(shè)備的功耗。

硬件優(yōu)化

采用先進(jìn)芯片技術(shù)

ASIC工藝改進(jìn)：目前，主流的波分設(shè)備商均自主研發(fā)ASIC芯片，并通過提升芯片制程來降低功耗。例如，通過改進(jìn)ASIC的工藝，100G業(yè)務(wù)單板的功耗可以顯著降低。

硅光子技術(shù)：硅光子技術(shù)的應(yīng)用有助于降低DWDM設(shè)備的功耗，同時(shí)提高集成度。例如，愛立信推出的400GDWDM設(shè)備采用了硅光子技術(shù)，顯著提升了設(shè)備的能效。

優(yōu)化光模塊設(shè)計(jì)

自適應(yīng)電源管理：光模塊的功耗在OTN系統(tǒng)中占有相當(dāng)比例。通過采用自適應(yīng)電源管理技術(shù)，可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)模塊關(guān)鍵功耗芯片的工作狀態(tài)，從而有效降低待機(jī)狀態(tài)下的功耗，最大可降低60%。

新型光纖技術(shù)：新型光纖技術(shù)能夠提升傳輸距離和容量，同時(shí)降低設(shè)備的功耗。

提升電源轉(zhuǎn)換效率

高效率開關(guān)電源：通過使用高效率開關(guān)電源，電源轉(zhuǎn)換效率可以提升到88%~89%。此外，采用主備48V電源MOS管合路、減少電源種類、優(yōu)化電源架構(gòu)等手段，可使電源效率最大提升至90%。

高壓直流技術(shù)：高壓直流技術(shù)可以有效降低電流，減少電源線帶來的能耗，從而提高電源效率。

軟件管理

動(dòng)態(tài)功率管理技術(shù)

端口控制技術(shù)：通過動(dòng)態(tài)控制端口的工作狀態(tài)，關(guān)閉空閑端口或降低其工作頻率，可以有效降低設(shè)備功耗。

智能風(fēng)扇技術(shù)：智能風(fēng)扇可以根據(jù)設(shè)備的實(shí)際溫度和負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)速，從而在保證散熱的同時(shí)降低風(fēng)扇的功耗。

業(yè)務(wù)板卡休眠：在低業(yè)務(wù)負(fù)載情況下，通過休眠空閑的業(yè)務(wù)板卡，可以顯著降低設(shè)備的能耗。

實(shí)時(shí)功耗優(yōu)化

基于OTN設(shè)備實(shí)時(shí)降功耗的方法：通過計(jì)算設(shè)備基準(zhǔn)功耗和實(shí)際功耗的差值，動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)功耗優(yōu)化。這種方法可以根據(jù)設(shè)備的實(shí)際負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，確保設(shè)備在滿足散熱需求的同時(shí)，最大限度地降低功耗。

散熱設(shè)計(jì)

優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計(jì)

分區(qū)智能調(diào)速：優(yōu)化OTN設(shè)備的風(fēng)道分區(qū)設(shè)計(jì)，選擇高效智能風(fēng)扇，從傳統(tǒng)的全子架風(fēng)扇統(tǒng)一調(diào)速提升到支持設(shè)備分區(qū)域智能調(diào)速。每個(gè)風(fēng)扇都可以獨(dú)立變化高、中、低三個(gè)檔位，實(shí)現(xiàn)子架以小功耗代價(jià)的高效散熱。

前進(jìn)風(fēng)后出風(fēng)設(shè)計(jì)：采用前進(jìn)風(fēng)后出風(fēng)的機(jī)房布放要求，結(jié)合雙3D正交架構(gòu)，可以進(jìn)一步提升設(shè)備的散熱效率。

新型散熱材料

金剛石銅復(fù)合材料：在oDSP芯片中采用“金剛石銅復(fù)合材料”，可以實(shí)現(xiàn)均溫散熱，導(dǎo)熱效率比傳統(tǒng)方式高三倍。

石墨烯導(dǎo)熱薄膜：在成幀芯片、交換芯片等采用“石墨烯導(dǎo)熱薄膜”，通過碳材料重組，改變導(dǎo)熱方向，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)從8W/m.K到70W/m.K的大幅提升。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與管理

優(yōu)化路由和節(jié)點(diǎn)設(shè)置

縮短光纜路徑：通過優(yōu)化路由，縮短光纜路徑，減少出/入城繞轉(zhuǎn)，可以顯著降低單業(yè)務(wù)能耗。例如，通過自研傳送網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)（TPADS）選擇最優(yōu)業(yè)務(wù)路徑，業(yè)務(wù)路徑長度平均縮短19%，在達(dá)到時(shí)延最優(yōu)的同時(shí)減少電中繼數(shù)量。

合理設(shè)置節(jié)點(diǎn)：合理設(shè)置節(jié)點(diǎn)，減少超長/超大衰耗跨段，可以在滿足可靠性要求的同時(shí)，節(jié)省業(yè)務(wù)路徑電中繼，降低業(yè)務(wù)每公里能耗。

網(wǎng)絡(luò)級(jí)節(jié)能策略

OXC技術(shù)應(yīng)用：大規(guī)模應(yīng)用OXC（光交叉連接）技術(shù)，可以達(dá)成網(wǎng)絡(luò)Mesh，節(jié)省空間和供電端子，同時(shí)提供更多業(yè)務(wù)路徑選擇，減少業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)接，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)一跳直達(dá)，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上節(jié)能。

資源優(yōu)化與休眠：通過傳送網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)（TPADS）合理規(guī)劃，減少業(yè)務(wù)碎片和冗余，并將設(shè)備10G以下能力休眠，最大程度減少業(yè)務(wù)空轉(zhuǎn)，做到資源不浪費(fèi)。

總結(jié)

降低DWDM和OTN設(shè)備的功耗是一個(gè)多方面的系統(tǒng)工程，需要從硬件優(yōu)化、軟件管理、散熱設(shè)計(jì)、電源管理以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等多個(gè)角度入手。通過采用先進(jìn)的芯片技術(shù)、優(yōu)化光模塊設(shè)計(jì)、提升電源轉(zhuǎn)換效率、應(yīng)用智能散熱技術(shù)和合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以顯著降低設(shè)備的功耗，同時(shí)提高設(shè)備的性能和可靠性。這些措施不僅有助于降低運(yùn)營成本，還能減少對(duì)環(huán)境的影響，推動(dòng)通信行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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