高能耗低效益固网交换设备退网研究

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1、方晓农， 胡晓晔（江苏省邮电规划设计院有限责任公司， 江苏省南京市210006）对于经营固定电话网业务的国内通信运营商来说，经过多年的发展，已经建成了规模庞大的 PSTN（公共交换电话网络） 交换网络， 无疑这些庞大的 TDM（时分多路复用）交换设备是其核心资源和宝 贵财富，但其巨大的能耗也成为不小的负担。节能减排是我国的一项基本国策， 淘汰高能耗 的落后产能是节能减排工作的重中之重。 因此对于 运营商来说，在当前网络转型和光进铜退背景下，如 何在建设过程中结合节能减排以推动高能耗低效益 交换设备退网， 同时考虑利旧和融合现有 PSTN 资 源、降低建设成本，应该成为其工作的重心之一。华为、贝

2、尔、西门子等主流设备以及爱立信、富士朗讯、大唐、NEC、北电等非主流设备。 总体来看为、中兴、贝尔、西门子等设备相对较新，运行良爱立信、富士通、朗讯等设备运行基本稳定，但较陈旧，故障率逐年上升；大唐、NEC、北电等设 分板件老化，故障率较高，维护难度加大。现有固网 TDM 交换设备存在的主要问题在：a）在网运行时间长，绝大多数超过了 10 年以相当一部分交换机达到 15 年甚至更长， 故障较维保成本增加。b）交换机机型和版本参差不齐、繁多所造成的管理成本和运营成本过高。 c）部 备老化、芯片停产、故障率高，同时厂家技术人 失，部分厂家退出市场，导致支撑能力不足，维 题日益凸显。d）端局空心化现

3、象严重，随着用户 和光进铜退端局实装率下降较快， 空闲容量逐 增。 e）占用了大量机房空间，消耗了大量电能， 机房耗电中，交换设备的耗电超过了 50%。从上述分析不难看出，TDM 交换设备无疑 换网络中的高耗能低效益设备。 因此对于运营说，面对着新技术（IMS、IP 语音技术）不断成熟引1固定交换网现状及存在问题1.1网络架构及存在的问题从纵向来看， 目前运营商的固定交换网可能是 传统的 TDM 网、 软交换网和 IMS （IP 多媒体子系 统）网的混合组网。 从横向来看，固网交换网的网络 架构一般分为省际长途网、 省内长途网及本地交换 网三个层次。 因此不难理解，固定交换网结构复杂、 层次较

4、多，会出现一系列的问题：a）多张语音网络并 存造成话务路由复杂， 媒体流可能交替经过多网多 次转接，语音质量 / 传真业务质量开始下降。 b）多张 语音网络并存导致数据配置复杂， 需要维护多张不 同的网路、多层面的路由数据，维护管理难度较大。 c）在固网用户数下降的情况下，多网并存提供同质 业务，不但造成资源浪费，而且最终无法实现端到端 的 IP，很难发挥 IP 化的优势。1.2固网设备及存在的问题目前在网应用的固网 TDM 交换机包括中兴 、网络转型和架构优化、现网 TDM 设备存在的问题行高耗能低效益设备退网无疑是一种必然趋势。2高能耗低效益交换设备界定及评估2.1高耗能低效益设备的界定目

5、前， 国家法律法规及产业政策尚未对电业的高能耗低效益设备作出清晰的定义。一般来高能耗低效益设备的界定从两方面进行： a）从能力造成的后果进行判断。 所谓高能耗是指生摘 要 规模庞大的 PSTN（公共交换电话网络）网络资源曾是电信运营商的宝贵财富， 但面对来自节能减排及网络转型的压力，高能耗的传统交换设备给运营商带来了不小的 负担。 文章分析传统交换网络现状及存在问题，给出高耗能低效益固网交换设备界定和 评估的方法，提出交换网络各个层次的退网策略，并进行初步的退网经济效益分析。 关键词 PSTN（公共交换电话网络）； 高耗能低效益； 节能减排； 固定交换网备、生产工艺的污染物排放、能耗、水耗等技

6、术指标高于行业平均水平。 b）根据生产的技术水平进行判 断。 所谓低效益就是指技术水平低于行业平均水平 的生产设备、生产工艺等生产能力。高能耗设备的退网需综合考虑各种因素。1）运营成本及设备能耗4）机型可发展性及厂家支持力度传统 PSTN 网络正逐步向基于分组交换的软交 换网络和 IMS 网络演进，对于运营商来说， 在新的 形式下要尽可能保护现有投资以及业务提供的连续性，就需要现有 PSTN 设备商能够提供基于现有产品的升级改造方案。厂家支持力度可以从故障响应、 新业务提供速 度、硬件返修的速度等方面进行判断。2.2高耗能低效益设备的筛选在实践中， 可以采用表 2 所示的打分法来快速 筛选出高

7、耗能低效益设备。基于上述指标，加权计算并进行排序，其中数值 偏大的设备可纳入高耗能低效益设备的初步考虑范 围。然后结合实际情况，进一步分析判断该设备是否 真正属于该范畴。 同时，结合光进铜退等实际因素， 制订退网方案。通过考察厂家提供的维护费用、功耗和占地等方面的运行成本情况，交换设备运行进行定量的分析比较， 得到交换设备运营成本的大致情况。 现网TDM 交换设备能耗情况见表 1。从设备看，西门子、贝尔设备均配置较多的公共 机架，设备占地空间较大，由于设备集成度低、散热 量大，设备用电和空调用电也高一倍以上，因此总体 运营成本较中兴、 华为厂家设备高得多， 故障率较 高，维护难度加大。爱立信、

8、NEC、北电、朗讯等非主流厂家设备与 西门子设备的架构大致相同， 均需要较多的公共机 架、集成度较低、能耗较高，其能耗参考西门子设备。2）运行稳定性交换设备的整体运行稳定性可以结合设备投入 运行使用一段时间后的一些运行维护指标 （如坏板 率等）来进行评估。机型的坏板率对系统稳定运行有 较直接的影响。3）设备性能交换机的性能与软件版本有较密切的关系，各 种交换机型软件版本众多， 但同一厂家软件版本在 设备性能方面具有较大相似型。对于交换机的性能， 主要从业务能力、 接口能力和信令能力三个方面来 进行考察。高能耗低效益交换设备退网策略3从 PSTN 网络架构来看，长途网层面设备包括DC1 / DC

9、2（省际 / 省内长途局）长途交换设备；本地网层面包括汇接局、关口局、端局交换设备。3.1长途网交换设备从网络演进、节能减排、设备运行风险等多方面 考虑，长途局按先小后大、先易后难的原则逐步实现 退网。1）DC1 省际长途交换局对于 DC1 省际长途交换设备， 分批进行退网， 每次退一个平面。加大省际话务扁平化工作，将话务 迁移到 DC1 软交换网络，同时将骨干智能业务调整表 1 固网主流 TDM 交换设备占地及能耗情况厂家设备型号容量（线）总机架（个）占地（m2）设备耗电（千瓦时 / 月）平均每线耗电（千 瓦时 / 月 / 线）中兴ZXJ10-V10.02944010533630.11ZXJ

10、10-V10.0640002110.579310.12华为CC08 SMII30000136.584840.28CC08 SMII1000003216331560.33贝尔S12-E300002035307801.03S12-J300001416164160.55由 DC1 软交换触发，直至该交换机空载，进行退网。2）DC2 省内长途交换局为实现 DC2 交换设备退网，需依据各省情况实 施网络架构调整。 方式一， 梳理 DC2 业务， 减少 DC2 数量，进行分大区集中设置。 方式二，直接退网 DC2 设备，汇接局与 DC1 软交换设置直达中继，疏 通省际话务， 省内长途采用省内软交换实现 I

11、P 分 流。 同时将智能网 SSP（业务交换点）以及计费功能 迁移到省内软交换设备上。4）端局端局设备的节能改造策略主要有更新替换容归并、AG（接入网关）封装改造、直接退网等。a）更新替换指老旧交换设备退网，采用新的设备进行替结合光进铜退技术的应用，并因地制宜、根据用求和分布情况灵活采用 IMS 或软交换+FTTX（ 接入）进行替换。 主要应用于老化严重、影响网 全的 TDM 交换设备。 其优点是节能效果好，可本地网交换设备1）关口局TDM 关口局建成于 20 世纪 90 年代，普遍存在 能耗高、 效率低、 维护困难及占用机房空间大等问 题。 TDM 关口局依据业务需求逐步退网，并由软交 换综

12、合关口局替代。2）汇接局TDM 汇接局可考虑向软交换汇接局迁移，不做 迁移的 TDM 汇接局依旧以本地网为单位设置， 但 需要依据业务情况减少设备数量， 并在端局退网后 实施退网。3）固网 LSTP（低级信令转接点）随着固网业务量下降，网络扁平化之后链路需求 减少，固网 LSTP 端口利用率不高，具备优化退网的 条件，可考虑减少 LSTP 数量，进行分大区集中设置。现能耗降低 60%以上。话音设备补网建设。b）缩容调配缺点是建设投资高，需3.2指对交换设备的板件进行调整， 将未承载的板件集中到若干机框后， 将空闲的系统、 设 电，以提高网络设备使用效率。主要应用于实装 低的交换设备。 其优点是

13、将多余设备下电可以 设备能耗和空调能耗，减少设备占地空间，空闲 卡、机框、机架等资源可供调配使用。 多数厂家 备能支持缩容改造，不需增加新的设备或板卡。 是仍是 TDM 或 V5 接入设备，未能实现网络演c）AG 封装指对传统交换设备在基于缩容的基础上再 替换主控板或增加主控框等简单改造方式， 改 交换设备平滑升级为 AG，通过 IP 方式接入软服务年限20划分为 4 档，年限越长，所取权值的百分比越高。20 年：取 100%权值； 15 年，20 年：取 80%权值； 10 年，15 年：取 40%权值； 10 年：取 0。利用率20划分为 4 档：50%：取 100%权值； 50%，70%

14、：取 80%权值； 70%，90%：取 40%权值； 90%：取 0。故障率10划分为 3 档：故障率高，严重影响业务正常运行，取 100%权值；故障率较高，但对业务正常运行影响不大，取 50%权值；否则为 0。维护成本10厂家支持力度弱，备品备件缺乏，设备集成度低、维护成本较高，取 100%权值，否则为 0。其他10可补充重点关注指标并合理设定相应权值。 如果不做补充，则将能效比权重设定为 35，设备利用率权重 设定为 25。图 1 高能耗低效益交换设备退网效益评估网络。 AG 封装的建设模式包括原址封装和打散封装。 原址封装指原地改造为窄带 AG，原设备覆盖用 户接入改造后的 AG，并将多余机架设备拆除，调配 使用。 打散封装指将原 TDM 设备打散，调配机架及 板件应用于下移新建多个 AG， 就近接入原局所覆 盖的用户。 其优点是节能降耗及资源调配使用的效 果与缩容增效方案相同， 同时实现了接入网络 IP 化，将 TDM 语音用户升级为软交换用户，更有利于 新业务的快速开放。 缺点是不能提供高带宽业务。3.3 效益评估针对高能耗低效益交换设备的各种退网方式， 应从技术、经济等方面评估实施效果。评估的主要内 容包括建设成本、运行成本、间接收益、网络效率、网 络质量等方面，评估具体内容如图 1 所示。结合现网案列， 高耗能低效