中国工程院邬贺铨：能效互联网的发展
8月17日，中国工程院副院长邬贺铨在2010年中国互联网大会全体大会上表示，互联网的宽带化是流量超常规下发展的，移动互联网将加大网络的能耗，需要从体系、技术等方面开发高效、节能的互联网。
中国工程院副院长邬贺铨发表演讲
发言实录：
各位领导、各位来宾早上好！我今天在这儿想跟大家探讨一下关于能效互联网的问题，主要讲三个方面的内容：
一、互联网的宽带化
二、互联网的节能挑战
三、绿色化互联网的发展
先说互联网的宽带化，包括从固定互联网宽带化到移动通信网的宽带化，以及固网宽带化的增长规律和网络扩展面临的挑战。
1998年Goole只有26000页的搜索，现在有2亿多页，美国2008年互联网流量其中P2P占44.4%，互联视频占25.3%，在其他领域还有一部分是IPtV流量，如果美国互联2000年为亿来算的话，2008年UQ本身网站等于2001年美国全网的流量。2002年全球互联网视频流量是美国全网流量的400倍。
德国的互联网在去年7月14号看到它的流量黄色部分是平均值，红色线是峰值，峰值流量每年加倍。现在流量每12个月基本加倍，10年100倍。这是日本干线的流量在东京到大阪，10年增加了1000倍。如果说现在交换机是P级的话，干线内容2020年是10个T，10个T相当于美国国会图书馆的全部容量。到2010年一个美国典型家庭每个月要产生1.1JAPAN流量，2.5亿家庭超过95年整个全球互联网的流量。美国ATMT互联网流量三年增加四倍。
IP的业务流量增加非常快，如果说2006年是这个规模的话，到2012年增长了差不多10倍，其中移动互联网流量尽管占的绝对值还不大，但是增长率还是比较高的，达到119%其他的是企业用的占30%，社会用的占68%，互联网流量占41%。
IP业务量每两年要加倍。2012年总年度IP业务流量将达到1000个TPAN，移动互联网如果用一般的手机上网可能只有2%点机，但是智能手机出现以后，利用智能手机上网比例达到10%以上。用一般的手机看移动视频，上移动网络比例只在1.5%之间，但是有了智能手机这个比例节达到20%到50%。
(PPT)绿色部分是固定互联网发展，黄色是移动互联网业务发展。以这个为例，绿色的是2004年固定互联网流量，可以看到根据预测2013年移动互联网的流量将会超过2004年固定互联网的流量。所以说移动互联网的流量相当于9年前固定互联网的流量。现在的移动互联网流量还不算大的话，9年后的移动互联网就是现在固定互联网流量那么大了。
(PPT展示)这是中国互联网国际干线带宽，中国互联网增长很快。今年6月份和去年同期比国际在线带宽增长33.5%，国内带宽差不多增长200%。尽管如此我们国家内地网民平均拥有带宽每个网民只有2.34兆，不及香港十分之一。我们的宽带化尽管发展非常快，但是对网民来讲带宽还是很低的韩国已经做出了规划2012年在家里上固定网要达到1个G，无线上网要达到10兆。尽管如此我们感受到从70年代上网只有100K，现在基本到G了。互联网上网有频谱资源不够、安全性挑战、扩展性挑战等等。
这是路由表，互联网容量上发展并没有受到金融危机的影响。路由表的转发条目数2005年只有15万条，2010年到了30万条，路由表数字的增加意味着路由越来越复杂。这个图可以看到线路是虚线，红线是业务的增加，蓝线是路由器容量的增加。现在核心路由器的技术进步适应不了业务的增加。路由器里有很多高速寄存器对查表、缓存都是十分重要的，目前路由器带宽目前只能做到四年增加3.7倍，18个月翻一番，而业务流量每年翻一番。
寄存器的发展速度决定了路由器容量增长的速度。存储器带宽越高能耗越大。所以说路由器容量增长跟不上流量增长的需要，IP峰值增长12个月加倍，而路由器增长18个月加倍。有人说不用路由器用光交换，现在没有合适的光能源，光的分组交换取代路由器还是可望而不可及的。光的交换目前没有理想的状态，路由器能不能做的更大一点？单个路由器做不上去，我们把路由器做多点可以吗？路由器增加面临着网络扁平化的问题。
互联网面临节能减排挑战
信息技术本身是有效能的帮助节能降耗，信息技术能够帮助全世界减少二氧化碳排放15%到40%。日本利用信息技术2010年二氧化碳比90年减少6%，欧盟认为通过流量管理可以帮助交通运输提升效率17%。信息技术自身环保问题不容忽视，信息产业现在已经成为全世界第五大耗能产业，二氧化碳排放占全世界排放2.5%。这个数字跟全世界航空运输业相当，等于在全世界马路上走的汽车二氧化碳排放的十分之一。
尽管这个量绝对值和相对值，相对于信息技术和传输的GDP贡献7%不算大，但是今后几年信息技术的能耗会年增5%。美国信息技术产品能耗占到电力消耗15%，意大利电信现在已经是意大利第二大耗能企业，2008年中国电信耗电将近71亿，中国联通耗电61亿度，60多亿度，中国三个供应商加起来一年耗电141亿度，一年电费就是121亿人民币。
而且现在每年还在增长，中国移动每年业务增长需要耗电13.5亿，信息技术里有PC占了28千万兆瓦、通信网络和互联网占22千兆瓦、数据中心占26千兆瓦，如果是全生命管理的话，到生产环节还有耗能，从全生命耗能来讲PC占的比例最高，而运行里PC占的耗能也是最高的。典型运营商能耗里接入网占一半，移动通信将近占四分之一，还有运行维护和操作系统、数据中心等也要占四分之一。
通讯网里哪种能耗最高呢？就是路由器，它的能耗随着接入增加而增加，接入和带宽基本是不成比例的，干线传输能耗增加比较缓慢。所以通信网在互联网里主要的能耗是路由器决定了总能耗的增加。
新路由器在业务流量从2006年到2025年流量将增加190倍，流量增加190倍能耗增加13倍。在接入的核心的路由器能耗由吞吐器决定，基本是三分之二的关系，比如说思科的大容量路由器现在是1.2T，功耗15千瓦，10年以后增加1000倍，路由器假如做出来就是1.2个P，流量增加1000倍，按三分之二算功耗增加100倍，也要做到1.5兆。全国大概有1000个这样的路由器，就需要1.5万个功率，这相当于一个核电站。十年来互联网容量增加一千倍的话，能耗增加一百倍。
耗电的另外一个重要环节是数据中心。数据中心的服务器占到数据中心耗电的46%，数据中心网络设备占11%，其他耗电占18%，数据中心占的耗电是非常高的。2008年美国的一家公司将数据中心放在摩罗冈，整个云计算中心耗电跟日内瓦市全市耗电是相当的。Google将它的微计算中心放在摩罗冈，微软将它的数据中心要放到俄罗斯可能俄罗斯凉快一些，能省些电耗。
移动业务的功耗占信息产业能耗的四分之一，占全球能耗的0.2%到0.25%。基站已经成为能耗最重要的组成部分，占了移动网能耗一半以上。（图）绿色是基站，白色是办公设备，可以看到尽管基站耗能逐渐降低，但是仍然占移动能耗一半以上。而且基站二氧化碳排放也是不容忽视的，等于有十多公斤的二氧化碳的排放。
能耗里主要的排放来自功放，一般一个基站要消耗500瓦到1000瓦，基站基础系统本身消耗能耗，发出功率是120瓦，真正发出的功率只有160瓦，一个基站输入是500瓦，送出60瓦，一个基站效率只有12%。一个典型的GSM基站消耗功率800瓦，尽管每年都下降，一个典型GSM基站输出40瓦消耗500瓦，也是10%不到。
一个典型的3G基站年能源消耗4500度电，一个典型的英国3G基站运营商需要1.2万个基站，年消耗54个千兆的16次方度电。很多运营商已经制订了减排目标，中国移动提出来2010年单位能耗要降低40%。
互联网今后发展方向
能不能把目前网络做的更节能？这是一个需要努力研究的方向。网络有两种结构，一种是纯网状的，一种是星型的。
纯网状的业务转发能力比较差，星型的接口能力比较差，但是转接能力比较方便。所以整个互联网体系过去是考虑效率，现在需要考虑能源的节省。用什么节点呢？（图）红色部分是电的分组，包括路由器。绿色的是电路交换机。可以看到红色的是带有光仿半导体放大器400兆分组交换系统。底下两行是基于基电的交换设备，是电路交换组机，是利用光电系统代替路由器，总的来说光节点优于点节点。
通信网上有光纤的交换、有波带的交换、波长的交换。一般来讲越波长处理功耗越低，可以看到PTC是功耗处理的成本，越在底成处理成本越低，高层处理成本越高，但是上面时间是纳秒级，而下面是按天来算时间的。真正需要到IP路由器交换的业务只有5%，所以不一定不所有东西放到路由器做交换。趋势应该是把大部分底层做的交换处理业务流量放在底层处理，把非要在IP路由器上处理的流量才放在路由器上处理。这样可以将大流量在低长或者光节点传输。
很多东西直接大容量的核心网节点上光传输上面传，分组传送可以实现大量业务跑到光传上，少量业务跑在路由器上传输。如果说我们按天调整流量，可以分白天和晚上，可以通过调整白天和晚上来分散波流量。
移动通信系统也同样可以通过分层优化多条路由、平均管理等优化整个移动网。手机在不通话的情况下是休眠的，网络设备在流量少的情况下同样可以休眠。在3G LTE要把网络做的扁平化。
在高速宽带移动网的时候离开基站比较远的终端信号很差，这时候需要室内分布系统实现接力，或者每个用户之间接力实现传递，这样可以减少手机的功率。这里通过分布式的天线能使蜂窝服务更好，更好的节能。基站里最主要的耗电是功放，下一步怎么减少放耗电是主要的努力方向。
互联网的宽带化是流量超常规下发展的，移动互联网将加大网络的能耗，需要从体系、技术等方面开发高效、节能的互联网。谢谢大家！