世界经济飞速发展，能源日趋匮乏，污染严重。能源的消耗导致了温室效应和一系列的自然灾害，保护环境、防治气候变化成了人类面临的重要挑战，节能减排刻不容缓。据统计，我国通讯行业每年耗电超过200亿度，消耗煤炭量达675万吨，这些都给以太网交换机今后的发展提出了新的要求。如何兼顾高可靠性、高可扩展性、强大的处理能力和节能减排，成为各设备商战略投入的新方向。
华为系列交换机在开发过程中始终贯彻了绿色节能的设计思想，整个系列秉承模块通用化、部件归一化的设计理念，对产品进行全流程节能减排管理，推行产品全生命周期碳排放评估，在不断提升性能及稳定性的同时，大幅降低设备能源消耗，减小噪声污染，为网络绿色可持续发展提供了领先的解决方案。
华为交换机在设计阶段就是一条绿色节能之旅。我们知道，一个产品的能耗就是它所有模块的能耗之和，交换机也是如此。如何通过各种节能手段将交换机各模块的能耗降至最低，也就成了交换机整体节能的根本。一款优秀的绿色节能交换机，会从芯片、电源、散热及智能管理等方面进行节能优化以降低整体功耗。下面我们就来探究华为系列交换机究竟采用了哪些具有独到之处的节能技术，成为了交换机中的节能专家。
1 低耗“变流”芯片
对于通信设备来说，器件的工艺越先进，完成同样功能的器件所消耗的功率越低。因此，选用先进工艺的集成电路可以从源头上降低设备的功耗。华为系列交换机中使用的核心处理芯片采用了新一代ASIC(Application Specific Integrated Circuits，专用集成电路)，芯片采用65nm工艺设计，相比前一代芯片，功能/能耗比增加了30%以上，大大节省了功耗。
低功耗器件不仅仅体现在工艺的先进性，而且具有许多低功耗功能特性。传统设备在低业务流量情况下，所有部件也都处在完全工作状态，导致能量的浪费。华为系列交换机采用了具有自主知识产权的中控芯片，实现按流量动态调整功率。当设备感知业务流量降低或者部分端口没有流量的时候，将会降低转发芯片的功耗，或者直接将端口休眠，等到有流量触发时，重新启动端口转发流量。图1显示的为传统芯片和动态能耗管理芯片在不同流量下的功耗对比。分析和实验表明，采用“流控”技术的芯片相比传统芯片降低能耗8%以上。
图1 功耗随流量变化曲线
2 节能 --“源”于“智”者
灵活的电源冗余及颗粒化电源
电源系统作为通信设备的动力系统，也是绿色设计中节能降耗的重点关注对象。在高可靠通信产品中，为避免单个电源单元失效造成设备中断，一般会进行冗余部署。传统电源一般采用1+1冗余备份方式，当设备正常工作时，电源单元处于10%～45%负载状态下工作;这样，每个电源单元都不是工作在最佳效率下(电源负载为40%~90%时，转换效率最佳，参见图2)，从而带来了电源自身能耗比重的增加。如果设备电源使用N+1(N≥2)冗余配置，当设备正常工作时，电源单元就处于N /(N + 1)的负载状态下工作，这样每个电源单元工作在66%以上的负载下，更加接近于最佳效率区。
图2 AC电源模块转换效率和负载关系图
华为系列交换机电源支持N+1、N+N配置模式，用户可以根据系统功耗灵活配置电源模块数量，使模块工作在高效区间，提高整个电源系统的效率。#p#
智能电源管理
华为系列交换机支持完备的智能电源管理。电源管理系统不仅能够自测发热量、工作时间和负载响应情况，各单板还支持电源开关和监控，可以单板顺序上电(降低单板同时上电带来的电源冲击，提高设备寿命，降低电磁辐射)，控制单板下电，隔离故障/空闲单板，从而降低通信设备的功耗。
3 高效节能散热系统
良好的散热系统是设备稳定运行的关键保障之一，为了保障设备在极端条件下的可靠性，风扇在设计上都是按照满负载运转下的散热性能来考虑的。但设备在正常运行中，很少会出现满负载情况。在这种相对良好的条件下，可以通过适当的设计，把散热系统的能耗降下来。另外，通过优化风道设计、优化热交换效率等可使系统散热更加有效，从而降低对散热系统的要求;
智能分区调速
在室温相对稳定的机房中，如果风扇一直按照最高散热标准运行，不仅影响功耗，其产生的噪音也会增加，相应的寿命也会缩短。因此，一台具有高效散热系统的设备，要能根据设备的运行环境(温度)、单板的配置情况对散热系统进行动态调整，利用风扇调速方法可以降低散热子系统的功耗和噪声，延长风扇寿命。
Huawei交换机采用智能风扇调速策略，监测全系统关键器件温度，根据设备实际情况计算风扇调速曲线，并将调速命令下发到风扇框。这种拥有智能分段调速风扇，可以根据系统重要部件的温度在一定的范围内稳定在某一种转速，保证系统散热;当这些部件的温度超过或者低于设定的阈值范围时，将自动把风扇转速上调或者下调一个级别，从而在有效保证风扇的寿命的同时提供足够的系统散热能力。
Huawei 框式交换机采用分区设计，可以根据环境温度、单板配置自动分区调速，分区段的管理和控制将更加有利于设备节能，当对应区段的设备温度达到某个区段时，仅仅控制该区段的风扇转速调整，在该区段的槽位中没有业务单板时，相应的风扇甚至使用极慢的速度转动，不仅能够减少设备功耗和运行噪声，还能延长风扇的寿命。
在整套风扇系统方案实施后，产品内部运行温度稳定在一个可靠的区间值之间，避免了低气压及防尘网堵塞的影响，提高产品的可靠性，单个风扇节省50%以上的散热能耗，噪声降低15dB。
高效的散热风道和走线能力
业界传统的交换机的风道设计一般采用左右风道或者下上风道的方式。其中左右风道的设计可以很好的降低设备的高度，但存在着较多无法避免的问题，例如扰流现象(导致入口回温3～5℃);受侧壁阻挡(增加25%出风阻力)等等;而下上风道的设计虽然可以很好地提高散热的效率，但却使得设备的高度提高了很多。
Huawei 框式交换机革命性推出了左后风道的设计，该方式能够大大减少系统的风阻，兼顾了下上风道相同的散热效率较高和左右风道的设备高度较低两种特点，实现两者优势的有机结合，从而可以有效的节约能源。
另外，传统的左右风道，只有机架的四个拐角可以进行布线，端口的高密度成为一句空话;而左后风道设计的设备可以有更大空间用于走线，保证真正意义上的高密度端口的有效性。
4 智能系统监控及EEE标准
CMU (Centralize Monitor Unit，集中监控平面)
Huawei 框式交换机在传统交换机数据转发、管理控制双平面基础上创新地增加了独立的环境监控平面(即集中监控平面)，实现对单板、风扇和电源配电模块的监控、管理和维
护。业界首创的环境监控板，采用华为自主知识产权的高集成度中控芯片，实现硬件级的按流量动态调整功率、风扇分区控制、风扇智能调速、端口休眠技术等多项节能技术，在提升系统性能的同时大大降低整机功耗，并支持独立环境监控与网管联动，实现全面可视化管理。
支持EEE标准
在实际应用中，网络链路绝大部分时间的利用率一般不到10%，即使在高峰期利用率也达不到100%。在没有数据发送的时候，如果相关的网络组件仍然按照最高功率运行，就会额外产生大量的无用功耗。Huawei交换机支持EEE(Energy Efficient Ethernet，能效以太网)标准，能够根据网络设备之间的实际流量自动调整能源消耗，可以迅速在全速运行和低功率闲置模式之间转换，从而实现低流量低功耗。如图3所示，支持EEE标准的交换机设备较非EEE设备的端口能效提升30%以上。
图3 链路利用率与功耗关系曲线
结束语：
华为系列交换机作为新一代交换机产品，在提升整机最大转发容量的基础上，提出了创造性的系统方案，面向未来的节能减排设计方案，满足节能环保的要求。和现网的大多数交换机设备相比，华为系列交换机最大能够节约设备、机房的设备以及空调能耗45%以上，成为业界最节能环保的交换机之一。
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