全球领导们正在探讨如何最好地应对气候变化危机、同时确保经济活力与全球居民的健康,并力争达成共识。例如:最近哥本哈根气候变化大会就为世界各国提供了这样一个舞台,来为这一共同事业制定策略、履行承诺。消费者、企业和其它组织机构同样面临这一挑战:保持持续增长的同时降低碳足迹。
ICT能帮助其他领域提高能效 在SMART 2020报告中,Global eSustainability Initiative (GeSI)倡导在其它领域利用信息与通信技术(ICT)来提高能效。例如,大多数人意识到长途通信和视频会议能够减少用于旅行的燃料消耗。遥感勘测与传感器网络领域能够极大改进多种行业的实地操作效率,从而减少交通工具的使用。同样,ICT将成为智能抄表和智能电网技术的核心,监测并降低企业和家庭的能源消耗。 同时,我们不能忽略这一事实:虽然ICT行业能够带来许多降低能耗的益处,但它自身也是全球碳足迹的产生者。尽管当前ICT大致占全球碳足迹的2%,但这一比重估计还将大幅增长,未来十年将翻一番。这些碳足迹的增长大多数将由运营商网络的能源消耗产生。SMART2020报告中的数据显示,2007年,运营商网络占ICT碳足迹的32%。由于业务量每两年翻一番,运营商网络将需要更多的能源来满足业务的增长。这些业务包含来自个人用户对视频带宽的更高需求,以及越来越多的耗电量大的无线应用需求。
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必须重新思考方法 每个用户带宽需求的增长很容易掩盖业界为降低能耗所做出的努力。如图1所示,如今运营商网络能源消耗中的大部分发生在网络的接入部分。此外,由图2可以看出,即使所有的研究提议在未来十年获得成功(不太可能的情形),我们最大程度也只能维持单位用户相对不变的能源消耗。然而事实上,这种不增加能耗的理论几乎是不可能实现的。
图1:每用户下网络相关的能源消耗
网络能量消耗的前景不容乐观的一个原因是,传统的电信研究把增加性能、容量优化、整体成本最小化作为优先考虑的因素。但那些市场关注的重点正发生变化。由于资源的稀缺以及与气候相关的公共政策倡议所导致的可预期的能源价格急涨,将会引发关于网络能效的新一轮强劲的市场变革。同样重要和紧迫的是,稳定和减轻气候变化所带来的负面影响将成为国际社会必须作出的承诺和承担的责任。 在平衡科研和其他资源优先次序时,我们会顺理成章地问:有多大可改善的空间呢?在提高网络能效方面,有没有什么实际的极限?而我们离这一极限有多远呢?
定义理论极限 为了回答这些问题,阿尔卡特朗讯贝尔实验室的研究人员进行了调查,估算出运营商的网络能源消耗的下限。基于理论上最节能的架构,提出了一种单位用户能耗的模型。基于纤维光学和互补金属氧化合物半导体电路,该模型假设了一个紧密配合、点到点的、无处不在的网络。虽然这种模型实施起来成本高昂,也可能不能满足所有市场的性能要求,但它确实提供了强有力的证据,就是今天的运营商网络在改善能源利用效率方面还有着很大的潜力。事实上,这一分析发现,目前的运营商网络有多达八层的有线网络和四层的无线网络是在此模型研究所提出的低技术界限之上运营的。
确定解决方案 证据显示,在制定出基本的界限之前,我们还有相当大的技术提升空间。但是,真正意义上的网络能效改善将需要采用与目前完全不同的方法,只是简单地增加投入并不会产生经济上可行的解决方案,我们需要的是能适应日益增长的业务需求同时能降低单位用户的网络能源消耗的方案。
参与此项研究的贝尔实验室的研究人员描绘出了充满希望的战略纲要。他们确定了三个研究重点来有效降低网络能源消耗。其中一个重点涉及到连通性,就是与信号分布关联的光学和射频(RF)硬件。第二个方面,涵盖了与网络性能、操作、功能以及特性相关的网络元件和计划。最后一个领域,也就是电路,在大量研究已经展开的条件下,可在短期内为能源利用效率提供最广阔的改进空间。
图2:当前的方法将不会降低运营商网络中每用户能源消耗
提高网络能源利用效率已成为大家的共同目标。贝尔实验室在提供系统解决方案来降低电信碳足迹、同时满足市场对于网络性能和容量的需求方面正发挥着领导作用。基于高能效的网络来确保生态的可持续发展,是贝尔实验室义不容辞的责任,是整个业界的责任,是全社会的责任。