【摘要】本文从机房能耗来源温湿度洁净度为源头，就机房环境与通信设备两个角度对机房节能进行了论述，提出了合理设置机房环境，采用新技术，优化设备布局，进行机房科学管理，降低机房能耗的思路。对机房节能减排、机房布局规划、机房工程管理、降低运营成本、提高企业服务质量和竞争力等都具有重要意义。
【关键词】移动通信机房设备节能
一、引言
移动通信技术运用的不断推陈出新，无线数据使用的便捷，智能终端推广力度的加大促发了无线数据业务爆发式的高速增长。为了满足通信业务发展需求，确保业务增长后容量满足需要，通信质量不劣化，各大运营商将不得不在网络建设上进行充分的布局谋划。鉴于无线通信工作方式的特殊性复杂性和高频无线覆盖范围的有限性，移动无线频率复用度将很高，相应的无线接入站点将不断增加。在机房建设难度越来越大的外部环境下，分布式接入站点的不断引入，将使得以原有接入机房为区域中心的机房和汇聚枢纽机房设备不断增加。在机房环境不变的情况下，随着通信设备特别是以数据和传输为用途的大功率高度集成化服务器设备增多，机房能耗控制及环境控制将成为运营商不可回避的现实问题。根据2010年以来，各大运营商相关能耗统计（主要是电能，未包括油料消耗，新能源如风能，太阳能等统计），总体能耗趋势是逐年递增的详见下图，其响应国家总体节能减排任务的压力不小。
如何在确保设备用电不断增加的同时，保障机房通信设备安全运行的条件下，提高机房用电效率，合理控制PUE值，减少浪费节约资源呢。本文将从机房环境，设备利用两个角度多个纬度分别进行研究，以寻求一个合理实用可行的解决办法。
二、机房环境
2.1环境总体要求
在确保通信系统安全、稳定、可靠运行，技术先进、经济合理、安全适用、节能环保的前提下，通信机房一般要求选择电力供给稳定可靠，交通、通信便捷，自然环境清洁，远离粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品，水灾、火灾隐患区域，强振源强噪声源强电磁场干扰的场所建设机房。通信机房应具备有效的防雷接地系统，防静电，防火防水防鼠患措施及满足国家标准《建筑设计防火规范》和《气体灭火系统设计规范》等一系列相应机房等级的消防设施和安全措施。
2.2能耗环境因素分析
在所有满足机房安全生产环境的要素中对能耗要求息息相关的指标主要涉及到三个因素：温度，湿度，洁净度。
备注：A级：直径大于0.5μm的灰尘粒子浓度≤350粒/升；直径大于5μm的灰尘粒子浓度≤3.0粒/升。
B级：直径大于0.5μm的灰尘粒子浓度≤3500粒/升；直径大于5μm的灰尘粒子浓度≤30粒/升。
C级：直径大于0.5μm的灰尘粒子浓度≤18000粒/升；直径大于5μm的灰尘粒子浓度≤300粒/升。
温度是影响设备工作舒适度的重要因素之一，温度过高设备易发热宕机，温度过低设备运作困难反而导致能耗增加。作为通信机房温度变化主要源于机房热源，它来自于设备自身散热、建筑负荷、人体散热。机房设备散热主要是有源通信设备如传输数据服务器、交换无线设备、开关电源、通信监控设备、机房照明及空调自身发热，其发热量相对稳定；建筑负荷主要是房顶及墙面散热、机房空间大小因素，随机房物理位置、季节、气候变化。人体散热主要是人体自身发热，因统计量小在机房温度考虑中基本可忽略。
湿度是影响设备工作舒适度的又一重要因素，湿度过低易导致设备干燥产生静电，湿度过高易让设备受潮腐蚀损坏。其湿度受限于环境温度的变化。
洁净度是防止设备清洁度的重要指标，灰尘过多易导致设备积灰影响散热增加能耗，同时易导致电子设备腐蚀短路损坏。
2.3能耗环境控制对策
根据通信机房温湿度洁净度要求及机房热源分析，满足各类机房设备运行良好的环境，目前对大型枢纽机房一般采用机房专用空调机组或精密空调进行环境控制，一般机房采用普通空调或新风系统进行环境控制。空调设备的冷却方式有风冷、水冷等，风冷有上部迸风、下部进风、前进风后排风等，送风距离一般在10～20米范围。但通信机房内部设备属于全年24小时不间断高负荷运行，即使在冬季，也可能需要制冷。因此空调机在全年的大部分时间均须运行，某些情况下须全年运行，运行周期较长，空调耗能大。为此，我们建议多从物理降温及环境设计方面予以考虑，降低能耗及资金需求。
首先，在机房局房站址及空调外机放置，通风口设置方位上注意选取机房座南朝北方位，避免阳光直射，减少墙面散热量及外风热量直接进入；空调外机置于屋顶时应做好阴凉遮蔽工作，避免阳光直射发热。同时充分利用屋面墙面空间采用光伏技术，风能技术等解决机房部分用电需求。
其次，在送风方式上多采用地板下送风或精确送风上回风，在风道设计上采用热通道/冷通道间隔布置方式，即：机柜面对面、背朝背布置，合理做好设备间隔要求及冷热分区工作提高冷却效率，降低能耗。避免机房洁净度认识误区，不要一味强调密封防尘。对机房环境要求更高发热量更大的IDC数据机房应多采用EER≥3.0的高能效比机房空调；对环境要求较低发热量较高的枢纽机房采用空调加新风系统混合降温方式节能；对环境要求较低的小型机房如接入层机房，多才用室外新风方式如直排式节能或热交换式节能。
最后，合理布置利用机房空间，避免设备放置特别是热源设备过于集中，避免风道堵塞，合理分配空调冷风冷量，尽量做到“先冷设备，后冷环境”，减少无效功耗。
三、设备利用
作为机房热源的通信设备，可从硬件角度采用IP化、小型化、采用PID技术，智能风扇技术，高效DC/DC电源模块，板件内置温控芯片等一系列更高集成化的板件，采用ATAE刀片服务器；软件角度采用PBT，Transmitting Diversity，AMR，High Receive Sensitivity等关键技术，软件功控技术、端口闲时自动关断技术等两个方面实现占地减少，板件兼容性更强，板件类型数量减少，处理能力提升，功耗可管理可配置，机房设备总功耗下降。
在网络架构良好的基础上，合理进行设备布局也是机房节能的一大关键措施。应按照设备功能用途遵循传输设备靠近外缘光缆线路侧，依次为传输使用需求较大的无线控制设备，数据设备，网管监控设备，核心交换设备等由外及内放置相应设备，使设备功能分区明晰减少线缆浪费便于维护。由于大型综合机房一般是交换、传输、数据，无线设备同在一个楼层（机房），优点是多专业设备同置一个楼层（机房）内，设备之间的连接可方便进行，线缆节约。对此应统一规划分区，最好一种类型的设备规划为一个区，加强冷热设备的分区管理，重视区域布局的合理设置，让设备看起来整齐划一的同时，减少空调降温能耗。
在设备通信连接方面，当设备与成端配线架、DDF、ODF连接时，应从两种设备就近的位置为起始点进行排列编号连接，编号较小的设备距离线路架柜最近，便于设备线缆布放的同时节约线材。同时应对线缆电缆进行规范化标准化标签标识，表明去向及功能，方便维护与故障排查。不同专业通信设备进入机房都需要机柜进行安装，为此我们还要重视设备机柜的标准化选用，合理规划分配柜内机框的装载与机柜内气流分配，强化柜内冷热隔离，堵塞空位，阻止空流，降低机柜发热。
随着计算机技术的发展及服务器运用，对于不同专业设备的监控应建立统一平台尽量集中使用，减少监控终端配置及能耗；借助能量管理系统，利用科学方法实时掌握负载用电情况。在保证设备未正常运转时关闭多余模块、补偿功率因数等实现节能；通过CFD模型，合理配置机房空调位置与数量，减少空调冗余能耗；合理规划照明照度，采用LED节能照明技术等实现机房照明系统的动态节能管理。
四、节能思考
除了良好的设备控制及环境控制技术，加强机房节能的又一关键就是机房管理，“管理出效益”，我们要坚持不懈的做好：1.建立专门制度，加强对节能项目实施效果的定期检查和考核，加强对员工的节能教育，遵守国家节能政策，养成良好的节能习惯。2.在保证机房环境指标的前提下，适当提高机房室内温度，尽量减少空调运行时间。定期对机房进行清理整治，停用、拆除不用的淘汰下网设备。3.加强新入网设备布局规划，积极才用新技术新能源及低功耗设备，淘汰老旧及高功耗设备使用，严格机房进出制度，加强工程管理与随工验收，严控非标设备带病入网。但是，我们在注重机房节能的过程中要避免单纯“为节能而节能”思想，降低通信设备质量要求，盲目增加改造资金投入，一蹴而就实现机房节能，正确处理好节能与资源节约的关系，避免产生新的资源浪费。
总之，在科学合理引进新技术新材料新能源对机房进行安全节能的不断努力中，我们相信机房节能的效果及目标一定能实现。
参考文献
[1]杨放春.《智能化现代通信网》[A].北京邮电大学出版社. 2000.33-70
[2] GB50174-2008.《电子信息系统机房设计规范》[S].
[3]冯红梅，刘蓉，沈念君.《通信机房空调常用节能技术及分析》[J].安徽建筑.2012.1.217-218