[ 導讀 ] 2010中國互聯網大會今天上午在北京國際會議中心舉行，以下為中國工程院秘書長鄔賀銓院士就當前中國互聯網發展的態勢和趨勢做主題演講。

2010中國互聯網大會今天上午在北京國際會議中心舉行，以下為中國工程院秘書長鄔賀銓院士就當前中國互聯網發展的態勢和趨勢做主題演講。  

鄔賀銓：各位領導，各位嘉賓早上好。我今天想在這里跟大家探討一下關于能效互聯網的問題，主要講三個方面的內容，一個是互聯網的寬帶化，一個是互聯網的節能挑戰，最后是綠色化互聯網的發展方向。先說一下互聯網的寬帶化，包括從固網寬帶化到移動通信網的寬帶化，以及固網寬帶化的流量增長規律，還有以后的挑戰。

1998年Google只有2000多萬頁的搜索結果，現在是1萬億頁，目前全球每天有2100億件郵件，其中73%是垃圾郵件。前年全世界發了3萬億條短信，中國近7000億條左右。這是美國的互聯網的流量，如果說美國互聯網的干線流量2000年的時候作為1來算的話，在2008年Youtube網站本身就代表2000年的全網流量。

這是德國的互聯網在去年7月14號，你可以看到它的流量黃色是平均值，紅色線是峰值，峰值流量每年在加倍，而且這個流量每12個月基本上是加倍，也就是說10年是100倍。這是日本干線的流量，在東京的大阪他的流量增長速度比德國要快，10年增長1千倍。如果說現在干線有10個T，10個T相當于什么呢？10個T相當于美國國會圖書館的全部流量。Youtube網站有600萬個容量為10MByte節目，所以說，相當于美國互聯網2002年全年流量，到2010年一個美國典型家庭，每個月要產生1.1個T的流量，20戶美國家庭所產生的流量超過1995年整個全互聯網的流量，這是美國NT&T的互聯網流量，這三年增長了10倍。IP的業務流量增長非常快，如果說06年是這個規模的話，到2012年，6年時間可以說增長差不多10倍，而其中移動通信，移動互聯網的流量盡管占的絕對值還不大，但增長率還是比較高，達到119%，其他商用，企業用的IP流量增長35%，消費者的非互聯網的IT流量增長18%，消費者互聯網流量增長21%，這個接近每兩年增長，在2012年整個IT業務流量，移動互聯網如果用一般的手機上網你可以看到只有2%點幾，而智能手機iPhone和oPhone達到10%以上。

另外一般的手機看一個視頻去上社交網絡，還要Youtube他們的比例也就只有百分之幾，這個圖象綠色的是移動互聯網業務發展，大家都可以注意橫坐標是一樣，以這個為例這個時候綠色是2004年移動互聯網的流量，但是你可以看到根據預測2013年移動互聯網的流量都會超過了2004年固定互聯網的流量。所以我們說移動互聯網的流量相當于9年前固定互聯網的流量。

如果說現在移動互聯網流量還不算大的[FS:PAGE]話，那么9年以后的移動互聯網就是現在固定互聯網的流量那么大了。這個是中國互聯網的帶寬，可以看到其增長還是很快的。今年6月份和去年同期相比，國際干線帶寬已經增長33.5%，而國內干線帶寬差不多增長200%，但盡管如此我們過程內地的網民平均擁有的國際干線帶寬每個網民只有2.34kps，而香港的網民2007年就是20kps，所以我們現在在內地的網民所占的帶寬不及香港網民的十分之一。

我們內地網民平均在國內上網速度大概是857kps，而韓國是45兆，也就是說我國的寬帶化盡管發展非常快，對每一個網民來說，帶寬仍然是比較低。韓國已經做出規劃2012年在家里面上網固定網要達到一個G，用無線上網要有10兆。

盡管如此我們感受到70年代上網100K，80年代上兆，90年代10兆，現在有100兆了，今后發展是一個很好的契機。互聯網的發展面臨可擴展性的挑戰，傳送能力的可擴展性、路由器容量的可擴展性、路由器組網的可擴展性，IP地址資源不足、頻譜資源不夠，節能環保的挑戰、安全性挑戰、可管理性的挑戰。我今天主要講可擴展性，這是路由表的容量，無論是亞洲金融危機還是去年國際金融危機整個互聯網的發展并沒有從能量上發展，并沒有受到影響，路由表的05年只有15萬條，2010年30萬條，2050年可能到1000萬條，路由表的增加，意味著未來越來越復雜。這個圖藍色是路由器容量的增加，可以看到現在核心路由器容量在增長已經遠遠低于業務流量的增長，路由器的基礎進步已經適應不了我們業務容量的增加。

為什么呢？路由器里面有很多高速寄存器，對于查表、排隊、緩存十分重要，但寄存器帶寬目前僅做到5年增加3.7倍，這決定了路由器的容量增長速度。18個月翻一番，這個增長環境決定了路由器的量增長速度，所以說路由器跟容量增長受到了指數帶寬的限制，所以我們說路由器的容量增長跟不上流量的需要。IP峰值流量至少每12個月加倍，路由器每架的容量每18個月加倍，IP流量的增長快于路由器容量的增長。光交換的可實用性，由于沒有合適的光存儲器件用光分組交換取代路由器還可望而不可及，光突發交換也有顆粒性的不足，總之，目前還沒有理想的光交換設備。

路由器容量的可擴展性，目前已研制出10Tbps量級的超大容量的路由器，主要依靠光纖互聯的多機箱組合，而光纖互聯能所用的VSCEL激光器可靠性還不足以保證未來的繼續擴展。我們把路由器做多一點不就行了嗎？這涉及到路由器組網的可擴展性，路由器數量的增加面臨網絡扁平化與路由收斂的難處。

信息技術本身是有效可以幫助節[FS:PAGE]能降耗的，國際電信聯盟ITU估計ICT能幫助全球減少排放15-40%。這個日本估計將ICT用于電子商務、物流及能源使用管理，可以使日本2012年的CO2排放比1990年減少5.6%，也就是說依靠ICT技術基本上可以達到京都議定書對日本的減排6%的要求。歐盟認為通過利用ICT優化物流安排和智能流量管理還可以幫助交通運輸提升效率17%。美國總統科技顧問委員會在“面向21世紀的聯邦能源研究與發展規劃中指出，工業無線技術的應用即將使工業生產效率提高10%。并使排放和污染降低25%。美國能源部將工業無線技術列為其以為節能降耗為目標的未來工業計劃。

ICT自身的節能環保問題不容忽視，ICT產業已經成為全球第五大耗能產業，ICT設備的CO2排放占到全世界排放的2和2.5%，這個數字跟全世界航空運輸業相當，也等于在汽車二氧化碳排放的1/4。盡管相對于ICT對全球GDP貢獻7%還不算大，但今后幾年ICT能耗將年增5%。ICT設計占英國能源帳單10%，其能源相當于四個核反映推。美國ICT產品的能耗占全美能耗的8%，占電力消耗的15%。Itlecom Italia是意大利第二大耗能企業。2008年中國電信耗電69.27億度，中國聯通耗電76億度，中國移動耗電93.3億度，三個運營商加起來一年的耗電241億，他們每年電費121人民幣。而且現在每年還在增長，中國移動每年業務需要耗電13億度，其中基站占了70%。

信息技術產品，要消耗16000千兆瓦的功率，其中電占了能耗的30%，4800GW，而電的耗量轉換的效率原因也有40%，所以信息技術的能耗是1900GW，信息技術里頭有PC占了28GW，電視機占了40GW，通信網絡和互聯網占了22GW，數據中心占了26GW。所以說，全世界信息技術的能耗占到156GW，在這里占到總的全球電能消耗8%，全球消耗的25%。

剛才那個還是運行的耗能，如果說到傳輸管理和生產環節的時候，制造環節的時候耗能像PC制造環節這一塊，還有網絡運營，我們所有這些傳輸耗能PC是最大的，占的比例是最高的，而運行里頭PC也是最高的。

國外典型運營商他的能耗里頭結構網占了一半，集合城域網占了第一的比例，移動通信將近占了10：1，基站網還有干線網占了一小部分，還有運行維護和操作系統，等等數據中心也占三分之一，結構也占了一大半。那么，在通信網里頭哪種能耗最高呢？就是路由器，它的內耗隨著能量的增加而增加，基本上能耗跟結構帶寬是穩定不成問題的，而整個干線傳輸他的能耗增加是比較緩慢的。所以，通信網在互聯網里頭主要的能耗是路由器，而且是隨著總能耗而增加。

核心路由器的功耗，從2006年到20[FS:PAGE]25年流量增長190倍將近200倍，當然功耗的增加并不完全跟流量成比例，他相對少一點，但是流量增加190倍，功耗能耗增加13倍也是非常可觀的。這是路由器，在介入路由器的能耗由用戶數決定，而核心路由器的能耗由吞吐量決定，基本上他的功率增加，增加的量雖然不是線性的，比如我們說思科的大容量路由器CRS-1，容量為1.2TB/S，功耗15KW。那么，流量增加1千倍按三分之二次方算功效增加100倍，也要做到1.5兆，全國有1000多個這樣的路由器，有1.5萬兆的，相當于一個核電站。一個路由器都需要一個核電站的功率來支持，10年來互聯網容量增加1000倍，能耗就要增加100倍，這是線性。

我們可以看到數據中心的耗電，數據中心服務器占了數據中心里面的46%，數據中心的網絡設備占了11%，還有其他UPS，包括其他的耗電，可以看到數據中心是非常多的設備。2008年Google公司將他的云計算數據中心放到美國的OREGON，它有一個水電站，他放到附近比較方便。他整個云計算數據中心，他整個耗電跟日內瓦市全市耗電是相當。一個的計算機服務器產生的二氧化碳年排放量，與一輛燃料效率為15miles/Gallon的SUV汽車一年排量相當，一個小服務器相當于一個小汽車。在

移動通信網的能耗不容忽視，每個用戶的手機耗能0.1瓦，現在有3Billion耗費是0.4GW，有300多萬的基站，總加起來是4.5千兆。所以從移動通信的能量來看，主要是基站的能耗。經過信息通信產業的能耗里頭，在KT產業的耗能中，電信占1/4，其中固網占1/4的5/3，移動占這1/4里的2/5，所以基站成為移動通信網能耗最主要的。這是它的核心網，這是數據中心，它的基站占移動通信網能耗一半以上。

那綠色的是基站，藍色是其他的網絡設備，再有一些綠色的其他東西，盡管基站的耗能直接有所降低，但是仍然占能耗一半以上。而且基站二氧化碳排放也是不容忽視，共有十多公斤的二氧化碳排放，每年每個用戶通過手機加起來有十多公斤的二氧化碳排放。

在基站里頭主要的能耗來自于功放，功放是其中最大的來源。一般的基站有300W、500W、1000W，基站的支持系統本身能耗就損失14%，就變成了435。而基站本身消耗的能耗，真正發出的功率只有60瓦，可以看到一個基站輸入是60W，空調的效率只有15%，電源的效率只有85%，功放只有45%，饋纜50%。這個典型的GSM基站好好功率800W，GSM基站的平均能耗2005年以來每年下降6%，估計2010年能降低650W。

一個典型的WCDMA基站輸出40W而消耗能耗500W，WCDMA基站的平均能耗比2005年下降了60%以上，其目標是到[FS:PAGE]2010年降到300W，但能源效率只有8%。一個典型的3G基站年能量消耗4.5MWH即4500度電，一個典型的英國3各移動運營商網絡需要120003基站，消耗54GWH。中國運營的商網絡基站數量是英國的數十倍，年消耗將超過1000GWh。運營商紛紛制定二氧化碳減排目標，2020年比2005年下降40-45%。

最后講一下綠色化互聯網的發展方向。怎么能把網絡做的更節能？這是一個努力的方向，我們網絡兩種結構。一種是全網上面的星形的，資源利用率不高，而星形整個互聯網體系現在考慮效率，整個互聯網現在要需要考慮能量的建設。

這個圖紅色是電的分組節點為現在的路由器，這些電的分組節點，綠色的交換路由器，綠色是電路交換機，可以看到交換機的能耗要比路由器的能耗高。而這個紅色是帶有半導體放大器一種400兆分組交換系統。底下兩行分別是基于電路交換主機，這是電路交換系統代替了路由器，你可以看到越往光機電耗能越高，光節點優于電節點。

另外在通信網上有不同層次，有光纖，波帶，一般來講處理功耗就越低，是功耗、成本和處理能力的行為。可以看到它越往下成本越低，越到高層成本越高。在上面的時間是納秒級，下面是按天、小時來算的。

一般來講一部分的業務是適合用在低層，5%左右。不一定把所有東西都放到路由器去走交換，純IP電TB/S路由器，每斷口1KW，而光交換，每端口<25兆。減少傳送層的處理量，將比特流集中到大容量，在低層傳傳送業務，因核心節點的80-90%的業務流并不需要在IP層交換，可以在底層旁路轉接的業務。優化網絡體系，簡化操作，利用電和光技術的進程。

比如說很多東西直接大容量在核心網上節點上，很多東西直接放到光層上去傳，不需要在每一個路由器上都解包。當然了，光層上需要解決一些放大的問題，分組傳送，TB/s的分組傳送網的多層方案，有少量業務跑到分組層上，我們有動帶拓撲適應業務需求，我們的網絡在白天和網絡不一樣，如果我們可以按天、周來調節這個流量，也可以在白天和晚上，這樣一來能耗大大降低，因此你可以通過動態調查網絡拓撲來適應你業務的需求。

另外我們剛才說了，由于大的業務流，采用能效交換來轉發分組的辦法，因為小的業務流量需要路由器，但是我們可以采用通道集合之機理，集合起來不需要所有設備都工作，一些路由器可以是睡眠狀態，這邊流量少可以集中到大流量氣上，可以節省流量。

另外移動通信體系也可以實現節能，能量效率體系，有分層優化、蜂窩的半徑選擇還有多跳路由，包括頻率管理，來優化整個移動網的[FS:PAGE]結構。我們的手機在不同化情況下處于修面狀態，網絡設備在流量少的情況下同樣也可以休眠。另外在3G  LTE要把網絡做的扁平化，我們的網絡過去是無線通信的交換機，然后在基站，將來可能基站成為一個面，直接上到網上的交換機，把這個屏壓縮的層次做成平面化，這樣一來更加的節能。

另外中繼技術，我們往往到基站之后，原來釋放之后直接到主機的，往往在高速寬帶移動網的時候，離開基站比較遠的終端信號很差，這時候需要室內分布技術實現。他覺得通過每個用戶之間來傳遞，用這樣的辦法來降低基站的功率，也比較節省你們手機的功率。

我們這里面是分布式的天線，也一樣的通過分布式的天線也能大大的使得蜂窩服務更好，也能更好的節能。另外基站使用可再生能源，使用太陽能、風電、一平方米的面積的太陽能一年只能產生400度電，相當于3G紅蜂窩基站，意味著一個基站要放10平米才可以供一個基站供電。

基站里面最主要就是功放，怎么減少功放的供電是努力的技術，改進你的天線、實現無線能源管理和網絡編碼等等來大大的實現，用產品的放大器等等來節省你的能耗。互聯網的寬帶化使流量以超常規的方式增長，移動互聯網將加大網絡能耗，能源約束已成為互聯網的嚴重挑戰，能效通信需要更新互聯網的設計理念，從體系和技術多方面開發綠色節能的互聯網。謝謝大家。(本文來源：網易科技報道 )

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