DC機房建設中的新技術應用

石文文

（安徽電信規(guī)劃設計有限責任公司，安徽 合肥 230039）

0 引 言

運營商傳統(tǒng)網絡正在向SDN/NFV技術為代表的未來網絡轉型，數(shù)據(jù)中心（DC）將成為未來電信網絡的核心載體。三大運營商相繼發(fā)布了網絡轉型戰(zhàn)略目標，從通信機房為中心轉型到以數(shù)據(jù)中心（DC）為核心，實現(xiàn)了“云”和“網絡”資源的統(tǒng)一規(guī)劃部署和調度。

隨著網絡重構工作的不斷推進，DC機房的建設也逐步開始實施。由于DC機房與傳統(tǒng)機房（CO）之間存在較大差異，因此在DC機房的建設中引入了一些新技術，同時結合傳統(tǒng)機房的現(xiàn)狀采取了一些有效的改造措施。

1 傳統(tǒng)機房（CO）與DC機房之間的區(qū)別

相對傳統(tǒng)機房（CO），DC機房在以下幾個方面提出了新的要求。

（1）空調氣流組織不同。數(shù)據(jù)中心機房新增設備集成度高、功耗大，且設備散熱要求高，傳統(tǒng)機房中現(xiàn)有空調上送風氣流組織方式難以滿足此類設備散熱要求，會導致機房形成熱島效應。因此，DC機房建設時，機柜應采用合理的建設模式，最大化優(yōu)化機房氣流組織模型。

（2）空調室外機安裝空間需求不同。數(shù)據(jù)中心機房設備功耗大，因此機房內空調容量較大，同時在設置微模塊形式時，空調設備冗余較多（每個模塊均需冗余），造成空調室外機數(shù)量較多。傳統(tǒng)機房室外機平臺難以滿足DC機房空調安裝需求。

（3）用電類型不同。傳統(tǒng)機房內通信設備一般采用-48 V直流供電，電源系統(tǒng)是直流電源系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)中心機房由于設備的特點，一般采用交流或高壓直流供電，機房需設置UPS或高壓直流電源系統(tǒng)。

（4）機房布線方式不同。數(shù)據(jù)中心機房由于使用需求、設備布線量大，一般在主配線架和機柜之間設置專用配線列頭柜。機房內布線整潔，管理方便。傳統(tǒng)機房布線則普遍集中設置MODF，導致布線距離長，維護難度大。

（5）機房結構承重要求不同。數(shù)據(jù)中心機房機柜內服務器等設備密度高、重量大，對結構荷載要求高。按規(guī)范要求，新建數(shù)據(jù)中心機房板、次梁和主梁等效均布活荷載值分別為10 kN/m2、8 kN/m2、7 kN/m2，而傳統(tǒng)固定/移動通信設備機房板、次梁和主梁等效均布活荷載值分別為6 kN/m2、6 kN/m2、6 kN/m2。

（6）設備機柜布置不同。數(shù)據(jù)中心機房新增設備功耗較傳統(tǒng)機房設備高，傳統(tǒng)機房設備機架正面或背面同一方向不利于設備散熱需求，設備機架布置應按照面對面或背對背的方式（設備為前進風后出風）。

2 新技術應用

結合上述分析，在DC機房的建設方案中應用了一些新技術和有效的解決措施。

2.1 封閉冷通道和微模塊

封閉冷通道空調采用下送風上回風氣流組織，機架封閉式部署、面對面布局，對兩排機架正面（前門）之間通道進行封閉，即封閉冷通道，距離通常為1.2 m。冷通道內采用可調節(jié)出風率的微孔防靜電地板，冷風由此進入冷通道，并從機架正面進入機架，垂直溫度場均勻，熱風從機架背面吹出。

微模塊是可以將機架、空調、末端電源、照明、安防、動環(huán)及消防等功能模塊集中到一體的模塊化產品。微模塊可以在施工現(xiàn)場通過拼裝實現(xiàn)快速部署。考慮到運營商通信機樓現(xiàn)有條件和運維界面，目前基本采用空調入列的方式進行部署。

目前，運營商定義DC機房單機柜功耗在4～6 kW。采取空調上送風和普通下送風方式時，單機柜功耗不易超過3 kW，超過易形成熱島效應。因此，DC機房建設時機柜均采用封閉冷通道或微模塊的建設模式。

2.2 分布式電源（DPS）

2.2.1 DPS簡介及分析

分布式電源（以下均采用DPS簡稱）與傳統(tǒng)集中式電源相比，電源系統(tǒng)更加靠近負荷中心。電源系統(tǒng)DPS模塊直接集成安裝在DC機柜內部。DPS模塊包含交流輸入、整流、輸出部分及蓄電池。為滿足機架內安裝的小尺寸要求，蓄電池應采用鋰電池。目前，DPS產品有高壓直流DPS、UPS及DPS[1]。

與傳統(tǒng)集中式供電方案比較，DPS具有以下優(yōu)點。

（1）有效提高機房空間利用率

電源系統(tǒng)已分散布置到機架中，無需設置電力室。電力室可改造為網絡機房，使機房空間利用率提高30%左右。以一個面積為140 m2的機房為例，機柜采用微模塊建設方式，對集中式電源和分布式電源進行對比，可得出機柜數(shù)量分布式較集中式多16架，空間利用率提高53%，詳見圖1和圖2。

圖1 集中式電源部署模式

圖2 分散式電源部署模式

（2）有效降低對樓板的承重要求

集中式電源建設對電力室承重要求達到16 kN/m2。目前，通信機樓電力室面積均不足，需新開辟空間作為電力室，這些新開辟空間承重為600 kN/m2，遠遠不能滿足電力室承重要求。因此，需要采取土建改造、蓄電池層數(shù)降低的措施，耗時費力。DPS電源模塊重量大約80 kg，普通機房即可滿足承重要求。

（3）有效降低對業(yè)務預測的依賴

雖然網絡重構在基礎設施建設方面已進入實質性工作，但需求仍不明確。比如，2018年使用多少設備，電源需求多少，均不得而知。DC機房采用集中式電源建設，會使供電設備處于輕載狀態(tài)，導致利用效率低，降低設備投資效益。DC機房采用DPS模式，可按需靈活布置，有效提高設備利用率。

（4）有效延長設備使用壽命

DPS采用鋰電池替代傳統(tǒng)鉛酸電池。普通鉛酸電池壽命為5年，鋰電池壽命長達10年且易于維護。

2.2.2 DPS在DC機房的部署方案

目前，DPS在DC機房建設中采用以下兩種方案。（1）DPS部署方案一

列頭柜采取兩路市電引入，兩路交流電輸出到負載，一路DPS電，一路市電直供，如圖3所示。

圖3 DPS部署方案一

（2）DPS部署方案二

列頭柜采取兩路市電引入，兩路交流電輸出到負載，一臺DPS同時向兩個DC機柜供電。DPS連接采用菊花鏈的連接方式，負載兩路輸入均為DPS供電，如圖4所示。

圖4 DPS部署方案二

2.3 空調室外機平臺

運營商的通信機樓建設時間早，網絡發(fā)展速度早已超出人們的想象。因此，隨著通信機房的不斷擴張，一些附屬的基礎設施出現(xiàn)瓶頸，其中空調室外機平臺尤為明顯。

DC機房建設中，通常需要在機房外部采取鋼梁挑出增加少量室外機位置。這種方案需要做好結構荷載測算，適合少量室外機部署。也可考慮將室外機放置在樓頂，這種方案適合機房在頂層往下四層以內的位置，同時樓頂需做好防水處理。在某通信機樓DC機房建設中，結合機樓現(xiàn)狀和周邊環(huán)境，在通信機樓綠化帶及停車場入口處設置鋼支架平臺，有效解決了室外機平臺不足的問題。室外機平臺效果圖如圖5所示。

圖5 空調室外機鋼支架平臺

3 結 論

隨著運營商網絡重構工作的不斷推進，DC機房建設工作也在分布實施。DC機房建設工作涉及到結構、電源和暖通等方面，在子系統(tǒng)建設中，要充分結合通信機樓現(xiàn)有的條件，加入一些新技術、新元素，滿足DC機房的“獨特”之處。隨著DC機房建設，后期網絡設備對基礎要求越來越高，因此將會有更多更好的技術應用在DC機房建設中。