EPON接入设备能效测试方法及案例分析-上海宽带技术及应用工程

EPON接入设备能效测试方法及案例分析国家宽带网络与应用工程技术研究中心方行

摘要:随着EPON接入网设备的广泛使用,其节能问题日显重要性。本文根据CCSA相关标准,完善和改进了OLT的能效测试与计算方法。本文所用的案例为目前业内知名的企业,其测试结果与对比分析显示了EPON设备能效测试和分级评定的重要性。

关键词:EPON,OLT,能效,测试

一、引言

EPON技术是以太网技术与PON技术的结合。其中以太网(Ethernet)技术作为现有局域网最通用的通信协议标准,多年来被广泛采用,而PON技术以其节约光纤资源、网络协议透明传输的的特点,显示其重要性1。EPON具备了以太网和PON的优点,所以成为了光接入网必然的发展趋势。同时,它也因为简便实用、价格低廉、是承载IP 数据包的最佳载体,在我国被通信运营商大力发展使用2。

在EPON技术被日益推广的同时,接入网设备的节能也显得越来越重要。我国十一五规划纲要已经提出了具体的节能减排指标。通信产业作为国民经济的重要组成部分,必将融入国家总体发展战略,支持国家节能减排政策,研究绿色技术,实现绿色通信。接入网领域由于设备部署数量巨大,对设备功耗更为敏感,虽然接入网设备单独功耗不大,但由于其应用广泛、数量巨大,因此节能总体效果十分可观3。

针对接入网的节能问题,一系列行业标准正在陆续制定中。这些标准由中国通信标准化协会(CCSA)(TC6:传送网与接入网WG2:接入网及家庭网络工作组)起草制定。标准名为《接入网设备节能技术要求和测试方法》系列通信标准标准,涵盖了EPON系统、GPON系统和VDSL2系统的能效测试技术。本文以标准为依据,改进测试方法,对多厂家的EPON系统进行节能测试和分级。

一个典型的EP0N系统包括OLT(Optical Line Terminal)和ONU(Optical Network Unit)等设备。本文主要着眼于OLT的功耗和能效测试。OLT的功耗包括公共单元部分,即电源和风扇;板卡芯片、CPU与交换矩阵部分,如主控板,上联板,业务板板卡功耗;以及端口功耗,即上联端口与PON端口部分。虽然功耗主要集中在前两者,但是由于接入设备端口数量众多,

端口密度及端口功耗对节能的影响不可小觑。

本文根据标准的规定以及适当的改进,通过比较业内著名厂家的OLT能耗,对OLT的能效参数和节能水平作了相应评估。

二、测试方法

2.1测试案例简介

本次测试采用华业、中兴、华三和未来宽带四家业内知名企业的OLT设备。其产品型号

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表 1 产品型号与相关参数

测试原理图如图1所示。

将功率分析仪串接在OLT和交流电源之间,用以记录OLT和电源功耗。网络测试仪用以向OLT打流和接收数据流。

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2.2

带有单独以太网上联接口板的设备,将以太网上联接口板上电,测量其功耗P上。

在以太网上联端口插上光模块,测量其单个上联端口单独的功耗P上端。

IP性能测试仪向OLT上联接口发送测试帧,使上联板上所有上联接口均处于有数据流量状态,待设备稳定工作后测量OLT机框的功耗P0,测试时长1分钟,连续测试30次取平均值。

OLT上插入一个PON板,测试PON板功耗P PON

在PON端口上插上光模块,测量其单个PON端口单独的功耗P PON端。

插上另一块PON板,测试其功耗P PON2

PON单板上所有PON口各下挂一个ONU,ONU配置为最大带宽,使用IP性能分析仪在ONU端口与OLT之间互发双向100M业务流,待设备稳定工作后测试OLT的功耗P1,测试时长1分钟,连续测试30次取平均值;

计算OLT设备整机功耗为:

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P OLT:OLT整机功耗。

N card:业务板满配时的数量。

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按公式计算OLT设备的单PON口平均功耗P OLT-port。该功耗数值已分摊OLT设备各公共单元的功耗。

P EOLT:业务板满配时OLT整机功耗。

N OLT-PORT:业务板满配时PON端口数。

计算OLT设备的额定整机功耗

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P LMT-OLT:OLT额定整机功耗(对于外接交直流转换电源的OLT设备,额定功耗可在此基础上增加10%)。

P LMT-OLT-PORT:PON端口的额定功耗(对于千兆端口是4.5w)。

P LMT-UPLINK:OLT上联端口的客定功耗(对于千兆端口是4.5w,对于万兆端口是18w)。

计算设备能效:

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最后,按照表2要求为设备进行节能分级4。

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空载功耗:华为和中兴由于外接电源带来较大的空载功耗,但两家数值相近。虽未使用外接电源,未来宽带和华三的设备仍有一定的空载功耗,这可能是内置电源转换模块带来空载功耗损失。

电源+风扇功耗:该项测试华三功耗明显较大,其余三家接近。可能由于华三的风

扇型号、数量和设计引起,也可能由于华三的风扇转速一开机即达到最大,没有根据负载进行自动调节。由此可见,电源和风扇的选择在一定程度上影响着整机功耗。选型时,应查看电源的功耗-负载曲线,减少功耗。并且尽量选择可自动调节转速的风扇,以防其一直处于过度送风状态。

主控板功耗:华为明显比其它三家高。可能有外接电源功耗随负载增加而增加的影响,也可能是主控板与上联板集成的影响,或是风扇转速自动调高的影响。

上联板功耗:未来宽带和中兴较大,但二者较接近。华为上联板集成在主控板,

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表 4 测试结果计算表

根据上述计算公式,计算得到设备能效,并为其分级。其中,H3C和未来宽带的产品均达到了一级的要求。H3C由于PON端口密度高,上联口集成在PON板且密度高所以能效水平较好。未来宽带由于业务板之间功耗较为接近,虽然业务板功耗较大,但由于端口数多,

单个PON口功耗不大,所以总体能效较好。中兴产品PON端口密度高,但功耗也高。尤其是第二块PON板加上后功耗极高。华为产品端口密度低,所以总体能效不好。因此,增加端口数有利于提高利用效率,从而提高能效。此外,也应考虑电源的内置或外接,风扇选型对功耗的影响。

四、总结

对于实际OLT设备的节能测试,在测试用电源上现有标准仍然需要作相关的改进和进一步的规范。而由于打流对于功耗影响很小,可以适当地去除打流的环节,以简化测试方法。

由测试结果可知,各厂家在端口密度上的努力能最大程度地提升设备能效水平,并且降低公共单元的能能耗分摊。此外,对电源和风扇所作的相应改进和自动调节也有利于能效水平的提高。

1刘桂玲董艳, E P O N 技术的应用,数字技术与应用,2011年09期

2张伟,浅析EPON 通信技术,企业技术开发,2011 年8 月,第30 卷第16 期,P84-85 3程强,刘谦,接入网设备能耗分析及节能技术,电信网技术,2011年1月第1期,P14-16 4行标《接入设备节能参数和测试方法》

方行,女,1984年生,复旦大学材料科学系,硕士,现就职于国家宽带网络与应用工程技术研究中心,任热学工程师职务,从事ATCA热测试与ICT产业节能研究。参加CCSA节能与综合利用组多项行标制定。

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