根據(jù)國際能源機構(gòu)（IEA）的統(tǒng)計，近10年來全球能源消耗上升73％，二氧化碳排放增長了79％，能源的消耗導致了溫室效應(yīng)和一系列的自然災(zāi)害。為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，主流運營商、設(shè)備商先后啟動節(jié)能減排計劃，應(yīng)對能耗挑戰(zhàn)。100G也不例外。

如火如荼的100G已具備商用條件，然而要實現(xiàn)大規(guī)模部署還需要解決一些挑戰(zhàn)。這主要是因為100G技術(shù)實現(xiàn)機理復(fù)雜，光接收機需要使用相干接收和DSP處理，關(guān)鍵芯片沒有ASIC化，導致整個100G系統(tǒng)的功耗較高。當100G單板功耗值達到280W左右時，才能和10G能效比相當。因此，如何降低100G系統(tǒng)的功耗，提供綠色低碳的解決方案，就成為業(yè)界關(guān)注的熱點話題。

本文將從ASIC、光模塊、電源等方面進行分析，探究目前主流的降低100G系統(tǒng)功耗的實現(xiàn)方案。

基因一：持續(xù)提升ASIC工藝

目前，業(yè)界主流的波分設(shè)備商紛紛自主研發(fā)ASIC芯片，并通過芯片制程的提升來降低芯片的功耗，為OTN系統(tǒng)降功耗打下基礎(chǔ)。100G系統(tǒng)的設(shè)計也一直緊跟芯片工藝改進的步伐并享受升級帶來的巨大節(jié)能收益，通過改進ASIC的工藝，100G業(yè)務(wù)單板的節(jié)能成果顯著。

通過圖1的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，目前已經(jīng)成熟使用45nm工藝，相對130nm工藝能使門電路功耗降低50%；未來ASIC設(shè)計達到28nm時，100G系統(tǒng)的功耗還會大幅下降，達到甚至優(yōu)于當前的10G單位比特功耗水平。

圖1 ASIC工藝改進節(jié)能效果

基因二：降低光模塊功耗

在100G系統(tǒng)中，光模塊的功耗也占有相當大的比例，因此降低光模塊的功耗，也具有重要意義。

光模塊主要通過采用自適應(yīng)電源管理技術(shù)，對模塊關(guān)鍵功耗芯片的工作狀態(tài)進行動態(tài)調(diào)節(jié)，能有效降低處于待機狀態(tài)模塊的功耗最大可達60％。

圖2光模塊電源管理優(yōu)化

基因三：提升電源轉(zhuǎn)換效率

電源效率的提升對整個設(shè)備的功耗降低起到了不可小覷的作用，因為所有單板都用到電源模塊，即便是4%的效率提升，節(jié)省的能耗也是驚人的。

為了提升100G波長轉(zhuǎn)換板和線路卡單板電源效率，可通過使用高效率開關(guān)電源，電源轉(zhuǎn)換效率提升到88-89%。與此同時，通過采用主備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％。

基因四：動態(tài)功率管理技術(shù)

目前，絕大多數(shù)100G設(shè)備支持對功耗動態(tài)化控制，實現(xiàn)對精細化管理，主要包括端口控制技術(shù)、智能風扇技術(shù)、動態(tài)功率控制等。端口控制技術(shù)：端口在空閑時，支持自動關(guān)斷可顯著減少OTN系統(tǒng)能耗；

智能風扇技術(shù)：采用智能風扇技術(shù)，設(shè)備處于常溫工作狀態(tài)下，風扇可運行在50％轉(zhuǎn)速，節(jié)省70％的風扇功耗；

動態(tài)功率控制：當板卡不工作時，支持將板卡設(shè)置為待機態(tài)，可節(jié)能40％；當100G系統(tǒng)檢測到光模塊未用時，則關(guān)閉該通道所對應(yīng)的處理路徑上的芯片，使功耗降低10％以上。

基于以上智能功耗監(jiān)控管理的技術(shù)，100G系統(tǒng)可以實現(xiàn)10-20%的功耗降低。

基因五：結(jié)合ASON技術(shù)，降低單位帶寬的網(wǎng)絡(luò)能耗

100GOTN網(wǎng)絡(luò)中引入ASON特性，也能提升光線路帶寬的利用效率。以最簡單的3個節(jié)點下1+1保護和ASON保護對比為例。假設(shè)A-B間業(yè)務(wù)帶寬為100G，B-C間業(yè)務(wù)帶寬為100G，考慮1+1SNCP保護，環(huán)網(wǎng)上A-B、B-C、C-A鏈路所需容量均為200G；倘若考慮100GASON保護，A-C鏈路所需容量僅需100G，使得網(wǎng)絡(luò)總帶寬節(jié)省了16.67%，因此網(wǎng)絡(luò)能耗也減少了16.67%。

當前，主流設(shè)備商已采用如上的組合技術(shù)對100G產(chǎn)品進行了系統(tǒng)化的節(jié)能優(yōu)化，有效降低了100G系統(tǒng)的功耗，提升了網(wǎng)絡(luò)的能效比，如華為100G系統(tǒng)的能效比（以10G為基準）已經(jīng)接近0.8。未來，隨著芯片工藝的提升，更小封裝光模塊的普及，以及更高集成度系統(tǒng)的應(yīng)用，100G的能效比將會持續(xù)優(yōu)化。

綠色節(jié)能是行業(yè)發(fā)展的重大使命，通信設(shè)備商將持續(xù)提供最優(yōu)的綠色節(jié)能方案，推動100G行業(yè)不斷往前發(fā)展，與全球運營商共建綠色通信的未來光網(wǎng)絡(luò)。