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环保企业: 挑战和机遇

目前有多个驱动因素在推动企业领导人制订和实施环保企业计划。这些因素部分来自环境可持续发展的要求,部分则源于经济发展的需要,以及法规遵从要求。总体来说,因为环保企业能够提升企业声誉并降低运营成本,所以能获得更高利润。思科EnergyWise是IT领域的一种创新环保技术,它充分利用公司网络来管理IT和非IT系统的功耗,监控并管理企业能源的使用。


2008年股市的崩溃以及随之而来的全球经济危机转移了人们对于IT行业很多主题的关注。但随着企业和IT负责人开始努力应对新的经济形势,节能IT这一主题则变得备受关注。实际上,节能正日益被视为一种“节约”,原因在于它是对企业效率计划的补充,已对这些计划在当前业务周期中的重要性进行了区分。简言之,经济衰退为企业和IT领导人提供了加速环保IT计划的机遇,因为这些计划能提高运营和能源效率。


对于IT高层管理人员来说,他们主要的节能IT计划侧重于利用数据中心整合、服务器和存储虚拟化等工具和计划,并购买采用更优秀节能技术的IT设备,来提高数据中心功效和能效。然而,尽管数据中心节电项目值得投资且效果不凡,但实际上数据中心的功耗在总功耗中所占比例平均不到2% 。


环境保护局(EPA)通过计算分析得出,2006年全国服务器和数据中心的能耗预计为610亿千瓦时(kWh),占全美总耗电量的1.5 %,大约为45亿美元。EPA表示,这一耗电量与2000年耗电量相比,提高了两倍,而如果不提高能效,2011年此数字还将翻一番。


为降低对气候的影响,许多人认为到2030年,每年必须减少25千兆公吨(Gt)到30Gt的二氧化碳当量(CO2e)的温室气体排放。Gartner公司预计,节能IT能将CO2总排放量减少大约0.6 Gt。很明显,必须找到更好的方式,来利用IT设备,降低IT设备自身的功耗和非IT设备的功耗。例如,在一个典型的商业建筑中,照明和取暖、制冷就占了总耗电量的66%,而IT设备占25%到30%。这其中,IT桌面计算机、打印机等占耗电量的50%,数据中心占30%,网络仅占10%。


在多数IT厂商中,主要的注意力集中在降低单个设备和数据中心的能耗上,以便减少碳排放量和能源成本。虽然这些举措都很有益,能够在减少功耗和节约开支方面取得实际收益,但还可以利用更广泛的网络化方式,来降低其余的98%耗电量,在节电和降低成本方面取得更大成绩。这一方式即是由全球领先的网络设备厂商思科系统公司提供的思科EnergyWise。


网络化电源管理方式

什么是思科EnergyWise?

这一网络化的电源管理方式的基础是,所有设备都连接到网络之中。也就是说,网络与每个设备相连。目前,这些设备都是基于IT的,包括计算机、存储、打印机、接入点、摄像头、电话、防火墙等特殊网络设备、移动设备,以及日益增多的电视和其他非IT电子设备。此时,网络处于了一个独特的位置,在网络之上可以监控设备、分发命令,以及最重要的是,控制相连设备的功耗。对于通过以太网供电(PoE)从网络交换机获得电量的设备,如无线局域网接入点(AP)、IP电话、以太网/IP视频监视摄像头等设备来说,网络即是数据通路,又是电源,对于这类设备,以上理念都很好理解。但是此类网络化电源管理方式还能扩展到非PoE IT设备,如计算机、数字标牌、打印机、存储、传真机等。而且,该理念还能进一步扩展,支持非IT系统,如建筑物控制、照明、电梯、7×24小时监控系统、HVAC传感器、火灾/烟气传感器等。


为实现这一电源管理水平,思科EnergyWise应该是一个开放架构,其功能十分丰富,能够支持全新生态系统。思科EnergyWise架构为企业和IT负责人提供了必要的命令和控制工具,来管理及测量企业和IT总功耗,能够降低能源成本和CO2排放量,实现遵从政府法规和行业规定,并通过改进环境举措和状态来获得实际业务回报。思科EnergyWise能够将节能IT计划从数据中心扩展到企业中的每个耗电设备或系统。


通过企业网络降低能耗
Lippis报告播客,思科系统公司接入交换产品营销高级经理Berna Devrim女士演讲
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思科EnergyWise架构

为实现思科EnergyWise所承诺的覆盖规模,需要开发一个开放架构,包括IP和非IP设备,在企业或政府机构中提供一系列能测量功耗的服务。除测量功率外,了解设备效率,即设备当前工作负载或工作强度的能力,能为机构提供基本的能源信息,并了解设备的效率。例如,某个网络交换机可能耗电量低,但同时处理的数据包也少。而如果这一交换机在处理较少数据包时耗电量却较大,则有降低其能耗的空间。将设备功耗和工作负载测量相结合,能够优化能源消耗。因此,思科EnergyWise提供了一种了解整个公司能耗基本情况、确定节能机遇的方式。


图1.3层EnergyWise架构


3层EnergyWise架构


为此,思科EnergyWise架构充分利用网络来分发命令,发现设备和汇总网络中所有设备的功耗信息。集中电源管理应用提供了一种定义能源策略的方法、一个仪表板,按类别控制和以图形表示企业中的功耗。无需集中式数据库,网络提供一个虚拟数据库,来自电源管理软件的查询能够触发网络获取整个企业中的功耗信息,类似于对ODBC服务器的SQL查询。充分利用定位服务,来确定设备位置,以简化排障、故障隔离,或了解地理位置分散的企业中耗电的地点。使用思科EnergyWise无需增加硬件或设备;EnergyWise内置在现有Cisco Catalyst交换机中。因为思科致力于履行对环境的承诺,并解决客户所面临的能源问题,EnergyWise是免费提供的。通过Catalyst交换机,思科EnergyWise提供集中电源管理,支持高度分布式的控制并收集功耗数据。


思科EnergyWise架构中包括以下六个属性或服务:


1. 类别和功率水平。各种设备需要一种通用方法来描述标准功率水平,以便能了解睡眠模式或备用模式等,以及它们相应的功率水平。思科EnergyWise定义三个类别,包括工作、备用和非工作。这些类别进行了彩色标记,在0级和10级之间,对应于断电到满功率范围。


表1. 类别和功率水平对应表
模式 颜色 代码 级别 标签
工作(1)   FF0000 10 满功率
9 高功率
FF0000 8 中上功率
7 中等功率
00FF00 6 节电
5 低功率
备用(0)   0000FF 4 就绪
3 备用
A52A2A 2 睡眠
1 休眠
非工作(-1)   000000 0 关闭



2. 实体。实体是与网络相连的耗电设备或系统。实体可能是PoE、IP设备或系统,也可能是非PoE、非IP和非IT设备或系统。每个实体都有自己的唯一ID。实体可以是网络交换机或端口,因为如果为PoE端口,则交换机会消耗电能。实体有母-子实体关系,交换机是所有与其相连的子实体的母实体。交换机的母实体可以都是PoE端口。IP电话和思科EnergyWise兼容PC等交换机连接设备也能作为交换机的子实体。如果一个照明控制器与交换机相连,那么它也能成为交换机的子实体,以此类推。实体间为邻接设备。一个网络中的两个交换机可能是邻接设备。邻接关系专为清除命令发送和控制信息而设计,而母实体和子实体则用于控制电源。


3. 域。为将思科EnergyWise扩展到大型部署,实体都加入一个域,即包括支持EnergyWise的实体的一个逻辑组。域中所有实体都能被看作是一个耗电设备。在思科EnergyWise架构中,交换机是对等设备,通过其邻接设备连接在一起。因为域结构提供的电源管理规模和简便性就像是在单一交换机上管理汇聚电源一样,IT也能管理交换机域或网络的功率。为简化域的建立,EnergyWise提供了一个实体发现特性,能自动发现EnergyWise兼容设备。另外,也能手动添加实体。


4. 管理通信。一旦建立了域,思科EnergyWise就定义了一个通信网络,能在实体和电源管理软件间传输控制和命令信息流。有两种方法:第一种是利用交换机上的SNMP,来充分发挥现有网络管理应用软件的作用。向后兼容SNMP能使网络管理厂商参加到电源管理中来。思科EnergyWise为EnergyWise数据以及EnergyWise命令和控制信息定义了一套MIB。使用SNMP的“get and set(获取和设置)”限制,能够管理某个交换机的实体而非一个域。


第二种方法是在域中一个交换机上激活一个新的、出色定义的思科EnergyWise “management port(管理端口)”,来管理整个域。通过此管理端口,IT能向交换机发布命令和查询,将从整个域检索信息。因此,通过单一电源管理控制台,能向数千或数万实体发送单一查询或命令,并接收到它们的功率水平或重设其功率水平。


5. 管理应用软件和API。通过使用SNMP和思科EnergyWise MIB,现有网络管理应用软件将能向其一系列可管理设备添加电源管理功能。全新第三方合作伙伴和应用软件将使用一个专为思科EnergyWise管理端口设计的管理API,来达到适当的范围和规模。管理API能访问整个域,获取功耗和设备效率信息以及位置信息。管理API的运行方式类似于对ODBC服务器进行SQL查询,除非该网络就是ODBC数据库。因此,能在整个域或多个域中执行查询;管理应用软件将整个域看作一个数据库,而非一系列分立的实体。从外界看来,这是一个分布式数据库。管理应用软件将这些数据转化为信息,能够根据用电量,对实体和域进行彩色编码图形化标记,以便体现出效率和地点,简化功耗,优化识别能力。


图1.仪表板示例


物理视图

仪表板示例 物理视图


逻辑视图

仪表板示例 逻辑视图


6. 查询和数据。部署了上述架构后,IT运营机构能从中央地点,向分布于广大地理范围的实体发送丰富的查询。如上所述,实体按类别、母-子关系和邻接关系分类,并被指定用于运行的角色、名称和重要性级别。例如,电灯泡的功率优先级较低,而CEO的IP电话和计算机的功率优先级较高。IP电话能按角色分类,如出纳员、休息室人员、桌面办公人员、仓库人员、紧急事件处理人员等,以便将策略分布到已进行分类的实体中。思科EnergyWise中可用的命令和控制类型包括用电量等查询、删除子实体、设置电源属性或功率级别、设置时间段控制等。这些查询能发送给特定类别的设备,它们会将所用的功率和时间段数据发送回管理应用软件。支持总耗电量和“如果那么”假设,以便能在发出功率水平更改命令前先对其进行评估。


很明显,思科EnergyWise生态系统将不断发展,因为其目标范围非常广泛,包容万象。但是,不必开发整个生态系统,企业就能受益于电源管理。兼容思科EnergyWise的PoE设备能够处理思科EnergyWise命令和11个控制信息—能通过一个客户端协议进行电源管理。因此,PoE设备将成为最先通过思科EnergyWise管理的设备,使IT能够控制IP电话、WLAN AP和基于IP的视频监视摄像头等的能耗。


设备无需从网络中获得供电,思科EnergyWise就能管理它们的功耗。当非PoE设备,如个人计算机、笔记本电脑、打印机、传真机、存储设备等兼容思科EnergyWise时—意味着能够处理思科EnergyWise命令,并将11条电源控制信息对应到自己的能源管理行为—也能对它们进行电源管理。例如,PC有多种模式,如休眠、睡眠、备用等,同时能够开启或关闭防火报警。随着这些设备兼容 EnergyWise,IT部门随后将拥有管理它们的用电量的工具。


非IT设备,如用于照明、供热/AC等的建筑物控制系统也遵循相同的流程。这些系统的控制设备将逐渐能够处理思科EnergyWise命令信息,使IT部门能够控制其企业或政府机构中大多数耗电设备。思科EnergyWise提供了设备在接到请求后如何传输电源状态、效率并改变电源状态的体系,这是思科所投资的、广泛的EnergyWise生态系统的基础。


网络时代的电源管理

网络扩展和所管理的每端口功率

传统上认为数据中心是环保IT计划的核心,因为它们是集中耗电的大型机构。它们的集中性使人们能轻松控制能耗。但实际上,企业中其他区域的耗电量远大于数据中心,超过总耗电量的90%。目前网络扩展到整个机构,从总部到地区站点、生产车间和分支机构,因此可以较大规模地控制能耗,由IT部门进行电源管理。思科EnergyWise通过支持扩展,为电源管理提供了更大价值。


例如,一个48端口交换机可能平均连接10部PoE电话、10个WLAN AP以及20台PC。将所有这些设备的功耗加起来,这个48端口交换机有可能管理和控制大约6-7,000瓦电量,或即每端口125到145瓦。对于一个网络中连接了10,000个IP设备的机构来说,支持思科EnergyWise的网络有可能管理145万瓦电量。随着非IP建筑物控制系统支持思科EnergyWise,这一数据将激增。实际上,网络交换机不仅管理IP流量,而且也管理所连设备使用的电量。


时间段控制

除功耗信息收集和报告外,思科EnergyWise提供了按一天中的时间段控制能耗的方法。使用一天平均四或五个小时关闭设备的简单节能策略,公司能够大幅节约用电量。实际上,思科EnergyWise能将网络用作分布式、可编程调节装置,根据时间段来改变设备和业务控制系统的功耗。网络能计时,因此成为所连设备的计时器。思科EnergyWise的第一用途最有可能是时间段策略管理和基于查询的能源使用情况监控。以一家5000名员工全部配备IP电话,并部署了500个WLAN AP的企业为例。只需在每晚以及节假日和周末将IP电话和WLAN AP关闭10小时,公司就能将耗电量减少423,500kW,假设每kWh 12美分,每年即可节约大约51,000美元。这相当于种植200,000棵树所减少的CO2量,或每年减少12,000辆中型汽车向大气排出的CO2量。随着非PoE和非IT设备兼容思科EnergyWise,企业节约的成本和减少的CO2排放量还会大幅增加,这是因为IP电话和WLAN AP仅占整个公司耗电量的不到2%。


重要性

为企业功耗设定基线的能力将提供全新的洞察力,这是前所未有的。大多数(即使不是全部)公司并不完全了解功率消耗在哪里。一旦管理人员能够测量和监控功耗,优化战略即可实施。管理人员很快就会发现,一旦他们看到思科EnergyWise数据,就可以轻松发现消耗过多功率的热点。凭借电源管理中的设备位置自动识别和图形化说明,思科EnergyWise能够计算设备间的相对重要性,以支持节电优化。


了解设备间的相对重要性有助于功耗的优先级划分。例如,一台连接40部IP电话的交换机是重要交换机。另外一台交换机虽然只连接一部电话,但却是最优秀的制作人或业务员的电话,他一分钟能够为企业带来数百万美元的效益。当发布削减能耗命令时,管理人员需要了解哪些设备有优先权或对于企业很重要。此外,思科EnergyWise客户端协议支持客户端最了解的理念。实体能选择是接受还是拒绝思科EnergyWise请求。例如,因为用户正忙于拨打或接听电话,IP电话能够拒绝降低功率要求。


关闭的设备和时间

设备的加电和关机需要以一种有意义的方式完成,且不会中断业务流程。例如,在WLAN环境中,管理人员能够关闭一个AP,但该方案可能会造成问题,如造成覆盖漏洞,迫使WLAN管理生成故障报告。因此,将思科EnergyWise集成入WLAN控制器能够保持服务水平,并管理功率。对于统一通信(UC)也是如此;IP电话在使用时,不能关闭。因此,将思科EnergyWise集成到连接到其他管理系统和服务,使公司能够获得推送至实体的通用功率测量数据、通用报告和通用企业规则,无需服务分发,这是非常重要的。


如何启动

随着思科EnergyWise的成熟,以及为IT和非IT供应商所接受,如何启动的问题也随之显现。在www.cisco.com/go/energywise上有一个思科EnergyWise企业价值计算器,能够计算可节省的能源成本和减少的GhG (温室气体)排放量。除了计算器外,EnergyWise部署还受到支持其客户端协议的设备类型的限制。兼容思科EnergyWise的PoE设备将首先获得功率管理。随着兼容思科EnergyWise的设备越来越多,其功率管理的范围就越广,获得的价值就越大。


起始试用

就像所有新技术一样,试用是流程中适当的起始点,用户能够藉此获得理念、了解、技能组开发和有价值的评估。由于思科EnergyWise的部署没有任何额外的网络成本,使用相对直截了当。在试用过程中,要确保对所有查询命令、管理应用软件、设备响应,以及功率管理对其他网络和系统管理的影响有深入了解和能熟练应用它们。在建立信心之后,即可着手出台计划,选择一个拥有IT专业人士的地点,如总部或地区性机构。在经历一段充足的时间后,网络管理员对思科EnergyWise有了信心,远程试用和后续部署即可陆续出台。


图3. 部署场景

部署场景


基线和优化

部署后的第一项活动就应该是功耗基线的设定,借此深入了解对支持思科EnergyWise的设备的功耗,下一步才是优化和耗电降低策略。多数情况下,时间段功率控制将是第一个优化流程,因为许多人倾向于较易完成的任务或能源减少机会。大多数IT主管都知道许多设备能够在某些时段关闭,但只是不知道如何简单的关闭。分支机构将是时间段控制的首选目标。


制订能源策略

因为企业即需要最大化节能,又需要保证业务中断最小化或不受中断,所以能源策略中需要汇集许多考虑。例如,在定期的网络备份中,计算机不能关机。夜里工作的员工应该能够访问全面的公司资源,以保持生产率。当管理人员尝试平衡思科EnergyWise支持的环保活动和企业生产率时,需要进行测试,允许发生错误。经过深思熟虑的能源策略和相关的措施能够将不协调的因素减少至最低限度。


建议

放射能源法规遵从性以及更优秀的企业“绿色”品牌的相关优势等方面受益良多。


1) 将思科EnergyWise视为您的公司环保活动的一个组成部分,不仅管理IT设备功耗,也包括所有电子系统。毫无疑问,随着其生态系统的开发和架构增值,思科EnergyWise会经历一段长期的发展。随着它的不断发展和成熟,思科EnergyWise可被视为一项生态友好、提供业务优势的技术,提高了节电机遇。
2) 首先考虑试点为基础的思科EnergyWise部署,以便首先了解该技术及其限制,开发技巧,以及也许最重要的就是开发一个能源效率策略。这个能源效率策略是由思科EnergyWise进行管理、监控、实施和优化。
3) 考虑开发有效参数,如每端口管理的功率、能源降低和消费的目标、每个员工生产率功耗、用电开支占收入的百分比、用电开支占EBDIT(折旧前的收益,利息和税金)的百分比,以及其他用于跟踪您的进展和衡量您的成功的相关因素。


思科EnergyWise是最具创新的企业能源管理方法。知识和技术先进的IT产业已借助广阔的视角,加紧解决棘手的节能问题,并提供有意义的结果。 I思科EnergyWise的方式简单有效,我们期待能够拥有一个健康且不断发展的生态系统。思科EnergyWise就像是一段暂无终点的旅程,需要不断的前行,但思科公司的EnergyWise对客户来说其门槛已经很低,所获潜在收益足够高,能够保证收回投资。


Nick Lippis 简历

Nicholas J. Lippis III是一位全球著名的权威人士,主要涉猎的领域是高级IP网络、通信及其对于业务目标的优势。他是Lippis报告的发行人,这是一个面向网络和IT业务决策者的资源,目前有40,000多名企业和IT领导人在使用它。Lippis 报告播客的下载次数超过50,000次;iTunes表示收听此播客的人士同时也会下载Wall Street Journal的Money Matters、Business Week的Climbing the Ladder、 Economist 和The Harvard Business Review的IdeaCast。Lippis先生目前致力于与客户合作,帮助他们将其融合网络转型为业务平台。


他已为众多全球2000强公司提供了有关网络架构、设计、实施、厂商选择和预算等方面的建议,其客户包括Barclays Bank、Microsoft、Kaiser Permanente、Sprint、Worldcom、Cigitel、Cisco Systems、Nortel Networks、Lucent Technologies、3Com、Avaya、Eastman Kodak Company、Federal Deposit Insurance Corporation (FDIC)、Hughes Aerospace、Liberty Mutual、Schering-Plough和Camp Dresser McKee等。他专门与CIO们合作,为其提供直接报告。Lippis先生拥有为计算机网络行业供需双方服务的丰富经验,对于该行业的市场推动力量及趋势有着独特的视角。