5G機房資源需求分析和解決方案

文/邵大生

1 引言

隨著互聯網的進一步發展，超高清視頻、工業控制、物聯網和自動駕駛等成為改變人們生活方式的重要應用，這些應用需要網絡有大帶寬、海量連接和低時延等特點，第五代移動通信技術（5th generation mobile networks，下面簡稱5G）在這樣的背景下應用而生。合理、高效的構建傳送網是5G網絡建設的首要問題，完善機房資源更是5G即將全面商用情況下的重中之重。

2 5G承載需求分析

2.1 5G承載業務需求

5G無線接入網演變為CU、DU、AAU三級結構，5G承載網也演變為前傳、中傳、回傳的三級網絡架構。在5G初期，RAN網絡部署將以宏站為主。隨著5G商用的繼續推進，滿足超低時延業務的需求增加，將推動CU、DU和AAU分離的大規模CRAN部署。

2.2 5G機房網絡架構

機房是重要的基礎資源，是設備、光纜等系統的樞紐。以某運營商為例，機房網絡架構有機樓、重要匯聚機房、普通匯聚機房、業務匯聚機房和接入節點等。業務匯聚機房是5G新增加的網絡層次，是BBU和DU集中部署的重要節點。

3 5G機房資源需求模型分析

3.1 房空間資源需求模型

5G機房的空間資源評估步驟如下。

3.1.1 構建機房的設備規劃模型

機房主要承載傳輸設備、無線設備、動力設備、光纜配線設備和其他配套設備等。根據網絡規劃，評估各專業的設備的數量。

3.1.2 評估單設備的實際面積需求

根據工程經驗，評估單機架的設備需要占用的實際面積。

3.1.3 評估機房的總體空間需求

機房內主要有600×300、600×600和1000×800的機架。根據設備規劃模型和單機架占用面積，評估機房的總的需求面積。

機房需求的總面積=

3.2 房動力資源需求模型

業務匯聚機房的動力資源評估步驟如下。

3.2.1 評估機房的裝機需求

根據機房的設備模型，評估機房的裝機需求。

3.2.2 評估機房的動力需求

根據機房的裝機需求，評估機房的開關電源、蓄電池和外電等需求。

（1）蓄電池的評估模型。蓄電池主要供傳輸設備和無線設備使用，傳輸、無線設備的后備時長分別為5小時和2小時。蓄電池的容量效率為0.9。

（2）開關電源的評估模型。開關電源主要供傳輸設備、無線設備、預留設備和蓄電池充電使用。

（3）外電容量的評估模型。外電負責傳輸設備、無線設備、交流設備、蓄電池充電使用，另外考慮預留設備的功率。外電轉換效率為85%。

4 5G機房資源需求模型應用效果分析

4.1 間資源需求模型應用效果分析

以某地運營商研究對象，5G機房的資源需求模型應用過程如下。

4.1.1 構建機房設備模型

機房內主要有以3種規格的設備機架。

（1）600×300機架數量。根據網絡規劃，業務匯聚機房的傳輸設備有1架SPN、2架OTN、2架OLT。空調需要2個機架（適用無線模型1）或者3機架（適用無線模型2、無線模型3）。ODF機架需要4個，分別為2個調度LODF和2個終端IODF。

（2）600×600機架數量。主要有無線設備、告警機柜、電源設備和預留機架。無線設備有3種模型，其中模型1（1:6個物理站）需要2個機柜，模型2（1:8個物理站）需要2個機柜，模型3（1:6個物理站）需要3個機柜。告警機柜需要1架。電源設備需要2架，其中交流配電箱和開關電源各1架。預留機架1個。

（3）1000×800機架數量。主要是蓄電池，需要2個機架。

4.1.2 各機架實際占用面積評估

經過實際統計，600×300的機架實際占用面積為0.8m2。600×600的機架實際占用面積為1.6m2。10000×800的電池組實際占用面積為5.3m2。

4.1.3 機房空間需求模型應用情況

根據上面的設備規劃模型和單設備的面積需求，經過計算知道機房的需求面積。

（1）無線模型1的機房需求面積。

機房需求的總面積=0.8×11+1.6×6+5.3× 2=28.96m2

（2）無線模型2的機房需求面積。

機房需求的總面積=0.8×12+1.6×6+5.3× 2=29.76m2

（3）無線模型3的機房需求面積。

機房需求的總面積=0.8×12+1.6×7+5.3× 2=31.36m2

因此，業務匯聚機房的機房面積建議在30m2或者以上。

4.2 力資源需求模型應用效果分析

以某地運營商為例，動力資源需求模型的應用過程如下。

4.2.1 構建機房設備規劃模型

從4.1節可知業務匯聚機房的設備規劃模型。

4.2.2 評估各專業設備的功耗

傳輸設備的功耗為SPN為0.7kw/架，OTN為1.00kw/機架，OLT為1.00kw/機架，前傳設備0.3kw/機架。無線設備的單臺設備的功耗為1.5kw。告警綜合柜為0.30kw/架，5匹空調為3.68kw/機架，空調3匹為2.21kw/機架，照明、電梯等其他耗電為0.70kw/機架，蓄電池為2.40kw/組。

因此，傳輸設備的總功耗為3.00kw。無線設備，模型1功耗為9kw，模型2功耗為12kw，模型3的功耗為15kw。交流設備，模型1的功耗為4.68kw，模型2的功耗為6.88kw，模型3的功耗為6.88kw。蓄電池的充電功耗為2.40kw。預留設備功耗為1kw。

4.2.3 業務匯聚機房動力需求

（1）蓄電池。不同模型下的業務匯聚機房的蓄電池需求如下。

①無線模型1的蓄電池需求。

蓄電池容量=（3000÷48+9000÷48）÷0.9 =764AH

②無線模型2的蓄電池需求。

蓄電池容量=（3000÷48+12000÷48）÷0.9 =903AH

③無線模型3的蓄電池需求。

蓄電池容量=（3000÷48+15000÷48）÷0.9 =1042AH

因此，業務匯聚機房建議配置1000Ah以上的電池組。

（2）開關電源。根據（1）的計算，機房配置1000Ah的電池組，充電電流為50A。結合機房動力需求模型的開關電源的容量計算過程如下。

①無線模型1的開關電源容量。

開關電源容量=（3000÷48+9000÷48+1000÷ 48）+50=321A

②無線模型2的開關電源容量。

開關電源容量=（3000÷48+12000÷48+1000 ÷48）+50=383A

③無線模型3的開關電源容量。

開關電源容量=（3000÷48+15000÷48+1000 ÷48）+50=446A

因此，業務匯聚機房建議配置600A以上的開關電源。

（3）外電容量。外電轉換效率為85%，業務匯聚機房的外電的需求計算過程如下。

①無線模型1的外電容量。

外電容量=（3+9+4.68+2.40+1）÷85%= 23.62kw

②無線模型2的外電容量。

外電容量=（3+12+6.88+2.40+1）÷85%= 29.74kw

③無線模型3的外電容量。

外電容量=（3+15+6.88+2.40+1）÷85%= 33.27kw

因此，業務匯聚機房建議配置30kw以上的外電。

5 結語

綜上所述，通過建立5G機房資源需求模型，可以有效的指導機房的建設，取得了很好的應用效果。完善的機房網絡是5G網絡建設的重要保障，相信通過本文的研究可以推動業務匯聚機房的建設，進而推動5G網絡的完善。