在高速率、大帶寬的需求驅動下，電信網絡得到了迅猛發展，但耗能問題也逐漸引起了運營商、通信設備商、業務提供商的廣泛關注——有預測顯示，假如全國有1000個1.2P的路由器，其耗能將達1.5萬兆功率，相當于一個核電站。歐盟為此成立了綠色光電網絡小組，致力于節能光器件研究。中國工程院副院長鄔賀銓在2010年中國互聯網大會開幕式上曾提及：“互聯網的寬帶化是流量超常規下發展的，移動互聯網將加大網絡的能耗，需要從體系、技術等方面開發高效、節能的互聯網。”作為電信網絡的重要部分，光網絡在綠色、節能方面擔當著重要角色。
構建低碳環保網絡迫在眉睫
隨著社會的不斷進步與經濟的不斷發展，能源消耗與環境保護的矛盾愈發凸顯。一方面，環境對人類可持續發展的重要性，已得到空前重視;改善環境、減少污染，已成為時代的急切呼聲。另一方面，能源枯竭步步逼近，能源消耗年年倍增，能耗總量過大與能耗效率偏低是限制人類發展的重大瓶頸。解決能源問題，保護生存環境，已經成為人類發展的艱巨挑戰。
作為人類社會飛速發展的標志性產業，通信行業在能耗挑戰中首當其沖。隨著人們通信需求的逐步提高，ICT網絡覆蓋范圍的快速增加，ICT耗能也在迅猛增長，網絡設備和元件的消耗量更與日俱增。數據顯示，ICT耗能2009年已占世界總耗能的8%。作為ICT設施的重要部分，電信網絡的節能措施也提上了日程。
電信網絡的結構如圖1所示，我們從電信網絡結構的三個組成部分入手，即核心網、城域網和接入網，總結當前存在的光網絡代表性節能方案。
核心網多層推進
核心網是電信網絡的主要部分，具有覆蓋范圍廣、傳輸距離長、數據量大、傳輸速率高的特點。骨干網耗能大約占總網絡耗能的12%，預計2020年將達到20%。
首先，核心網的業務量在一天中不同時刻大小不同。當業務負載較低時，存在的暫停使用或利用率低的節點和鏈路，造成了能源的浪費。如何達到能效最大化，即如何盡可能多地關掉空閑節點和鏈路，是關鍵所在。這個問題即為NP難問題，通常采用MILP(Mixed Integer Linear Program)進行解決，但隨著網絡節點數的增加，MILP計算量會急劇增大，因此MILP只適應于小型網絡。
針對大型網絡，可以采用啟發算法完成路由和波長分配，實現網絡有效組件最小化。目前通常采用局部搜索、多空間搜索和全局搜索來處理NP難度問題。局部搜索算法是一類近似算法的通稱，它從一個初始解開始，每一步在當前領域內找到一個更好的解，使目標函數逐步優化.直到不能進一步改進為止;多空間搜索算法采用搜索空間平滑技術來減小局部極小點數量;全局搜索算法，是指在全局搜索或全局優化中，采用特殊的變換模型將離散的布爾空間上的SAT問題轉換成實空間上的“連續量SAT問題”，已知的全局優化方法有最速下降法、牛頓法、準牛頓法、割平面法、橢球體法、同倫法、布爾差分法等。
圖1. 電信網絡結構
其次，核心網中的IP路由是主要耗能設備，其能耗約占全網能耗的90%，如何減小路由耗能也是核心網絡節能要考慮的一個重要方面。
核心路由的線卡和機箱耗能是不可忽視的，線卡和機箱的配置不同導致能耗不同。一般機箱填充級別越高，節能越明顯，也就是，高填充率的機箱比低填充率機箱每比特消耗能量少。
