基于5G网络的边缘数据中心与大数据中心的选址

王光鹏

（华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

0 引 言

通信行业发展迅速，已从第一代移动通信发展到如今的第五代移动通信。第四代移动通信即4G技术的广泛应用，推动了人们的数字化生活进程。人们可以自由在互联网上观看视频和下载信息，网络速度基本可以满足需求。手机移动支付方式快速普及，手机端的流量使用总量首次赶上电脑端。如今的第五代移动通信技术即5G技术，将开启又一个流量时代。5G时代网络速度的提升将会使数据下载几乎在一瞬间完成。5G技术的应用将真正实现万物互联，彼此间信息交流的速度将达到一个崭新的高度。对比4G技术，5G技术具有高速、便捷、大容量、时延小以及更安全的特点，为通信互联网络带来了新的发展机遇，同时带来了新的挑战。由于5G时代的到来将造成通信网的数据量急剧增多，而传统的计算机网络的核心网络已不能负载巨大的数据流量，因此需要开发一种能传输大量数据的技术来解决网络传输问题，这为边缘数据中心的发展带来了机会。

1 边缘数据中心

1.1 边缘计算与核心网计算

最早的边缘计算出现在传媒领域，指的是靠近物或数据源头的一方，采用兼具网络技术、计算技术、存储技术以及应用核心能力的开放式平台，可以就近提供网络服务。应用该服务的程序在边缘侧发起，因为就近的原理，可以产生响应更快的网络服务，满足了不同行业在实时业务、应用智能以及用户隐私保护等方面的基本需要。边缘计算对当前5G技术的发展具有重要的战略意义，因为边缘计算就近服务的特点可以较快地分发5G巨大的数据传输，使数据不再通过核心网而是通过各用户就近的网络边缘位置设置服务器进行传输和存储。目前的边缘计算部分处于工业连接和物理实体之间，部分处于物理实体的顶端，主要应用于物联网系统。随着当前物联网的大规模普及，边缘计算将会得到更多的应用。

1.2 新模式下的边缘数据中心

5G技术的发展需要进行地面的基础建设，再通过数据中心方面的革新，才能真正实现对边缘计算方式的应用。边缘计算模式下，为了更好地满足现阶段的业务需求，新模式下的边缘数据中心通过在边缘网络搭建业务平台，可满足流量数据存储、转发以及计算等功能需求，将一部分业务从核心数据中心转移到边缘数据中心，减少了核心网的压力，同时降低了处理数据的延迟，减少了带宽损耗[1]。

在通信领域，边缘数据中心是在核心网络边缘建立基础设施，以达到边缘网络能够进行数据处理交换的功能。边缘数据中心是用户信息源与中心网络的沟通桥梁，与其他网络服务相比更加贴近用户。因为边缘数据中心具有数量级多和可靠性强的特点，所以能为用户提供更高效的服务。边缘数据中心无论在带宽还是信息吞吐量上都取得了较大突破，未来随着5G技术的大范围普及将得到更广泛的应用，具有更高的商业价值。

边缘数据中心具有以下几个特点。第一，网络传输速度快。在传统的信息网中，由于数据都要经过核心网，造成大量数据需传送到核心网络平台，不但对中心网络造成了巨大压力，而且由于数据量的激增将会大幅增加网络延迟。而边缘数据中心与信息源靠近，可以直接在本地网络进行数据处理，不需要将数据传送至云端，将大幅提升上网速度，降低对中心网络造成的数据传输压力，改善延迟现象。第二，可靠性强。在数据处理过程中，数据首先进入边缘数据中心进行实时处理，且不需要多次传送，降低了数据出错的可能性，具有安全性和可靠性。另外，边缘数据中心接收数据后可以对数据进行加密传输，增加了数据传输的安全性。第三，分布广泛。边缘数据中心是将网络边缘部分划分出来。边缘数据中心位置与信息源非常接近，能及时满足用户需求，具有属地用户部署、分散部署以及分布广泛的特点[2]。

2 技术发展趋势

2.1 我国边缘数据中心发展现状

就现阶段来看，边缘数据中心还处于发展的初始阶段，并没有得到广泛应用。但是，它的发展应用对通信行业大有裨益，具有广泛的应用前景。边缘数据中心是伴随着5G技术的推广使用产生的，而边缘数据技术的发展也推动了5G通信技术、物联网以及CDN技术的发展与应用。这意味着将来边缘数据中心将得到迅猛发展，成为5G时代数据处理的主流。面对这个发展潮流，华为作为通信行业的领军企业，发布了“智领DC”主题下的第一篇白皮书——《面向5G的边缘数据中心基础设施白皮书》（以下简称《5G数据中心白皮书》）。白皮书的问世代表着以华为为首的通信企业将对基础设施建设思路达到一个新的发展阶段，逐步走向制度化和规范化。因此，各个通信运营商开始对边缘数据中心进行探索和实验，正式拉开了边缘数据中心发展的序幕[1]。

2.2 边缘数据中心的发展趋势

目前，边缘数据中心技术虽然并未成熟，但是也初见端倪。从未来发展趋势的角度进行分析，中心网数据中心不会消失，而是会与边缘数据中心融合。因此，未来的数据中心将形成边缘数据中心与云数据中心两种形式并存的局面。一方面，云计算等技术的不断发展和推广会使云数据资源更加成熟，形成一定的规模；另一方面，以许多微型的基础设施构成的边缘数据中心将弥补云平台的不足，保障整个通信网络的高速运行。由于数据中心的方式转换并不是一蹴而就的，若将所有的计算都交付到边缘数据中心必将导致信息网的混乱，因此云平台不会消失，并且在未来几年内还会以云平台为主。

未来的边缘数据中心系统结构和设置环境都是开放且复杂的。作为与用户的连接点，用户数据首先进入边缘数据中心。它的部署环境通常恶劣且复杂，所以构建边缘数据中心需要自动、智能以及安全可靠的计算机技术保驾护航。边缘数据中心的分布结构应是分布式的。分散和微小的边缘数据平台将通过更大的网路实现互联互通，而这个系统需要一个平台进行管理和调度，以实现局部之间的互通有无。

3 基于5G网络的边缘数据中心架构与大数据中心的选址

5G网络下，对于用户来说，边缘数据中心的架构和数据中心的位置非常关键。数据中心的选址需要考虑各种因素的影响[3-4]。边缘数据中心建设的主体是大量的传输数据、配套设施以及运算形式。在边缘数据中心中，“边缘”代表的是空间的相对位置，并不是物理的绝对位置。在边缘节点的建立下，大量的数据信息可利用软硬件作为网关节点，通过5G和云环境技术实现数据的对接服务，提高数据信息的传输服务效率。5G网络下的数据中心选址除了考虑本身的选址外，还要考虑很多其他因素，在空间布局上保障信息互通的效率与安全。

3.1 边缘数据中心架构体系

边缘数据中心在处理网络业务时，一般以音频、视频以及数据文本信息为主。随着越来越多的智慧城市的建设和发展，城市内多个行业与5G网络结构有了深度融合，如智慧交通、智能电力网络等。这些业务需要大量的数据传输，因此边缘数据中心应依托城市的网络架构体系，进行网络服务器的设置。此外，边缘数据中心应对智慧城市的各项数据信息进行调研，结合不同城市的市场需求和经济成本，建立多个边缘数据的应用试点。当应用形式在可以满足当前城市的发展需求后，可以开展边缘数据中心的区域型建设。此外，需充分考虑用户的信息流量，对边缘数据中心进行正确的数据结构规划，为后续的边缘数据中心的扩建提供决策评估，并且提供有一定参考价值的数据基准。

3.2 大数据中心的选址原则

3.2.1 社会环境因素

大数据中心构成了一个微小的信息系统，对通信系统信息的传递起着重要作用。一方面，要保障大数据中心的周边设置完善且适合构建数据中心。大数据中心隶属于高耗能系统，传送数据的动力源自电能，因此对于大数据中心选取的位置必须保证有充足的电力资源。另一方面，要保障有发达的通信网络，大数据中心的正常运行离不开通信网络的支持。数据中心需要通信网络为其传送信息数据，若缺少通信网，大数据中心就像是一座孤岛，因此大数据中心的选址一定要考虑通信网是否发达。除了以上两方面，还应该考虑水资源、交通以及安全性等的影响。为了保障信息的传递速度，数据中心的选址不应该距离核心网络过于遥远。此外，大数据中心系统对整个信息系统来说相当于一个动力资源库。为了保障信息传递过程中的安全性，减少外界因素影响，数据中心的选址应与磁干扰地区和化工地区保持一定的安全距离。

3.2.2 自然环境因素

在进行数据中心选址前，一定要充分了解所选取地区的自然条件，考虑所选位置的地形和地基特点，考虑是否处于地震和台风等自然灾害频发的地方，且要尽量避开偏远山区。对于大数据中心的位置，需尽量选取自然环境稳定的地方。此外，要考虑当地气候变化的影响，尽量不要选择雨季频繁的地区。还要考虑周围环境因素，避免数据中心建成后对周围环境产生不利影响，如尽量不要选择大型居民区域。

3.2.3 当地政策因素

地方政策支持对选址十分重要。如果数据中心的建设符合当地政策支持，一方面政府可以推荐较好的位置，减少选址成本；另一方面，政府会给予配套设施支持、降低税收以及人才扶持政策等。

3.2.4 其他因素影响

除了考虑社会环境和自然环境对数据中心选址的影响，还要考虑数据中心正常运作过程中的成本，包括建设投入成本、数据运输成本以及配套设施成本等。因此，要多考虑选择交通与通信便利的地方进行选址。

3.3 实际选址的注意事项

大数据中心的选址除了应当遵循的原则外，应该注意要因地制宜。因为不同地区的基础环境、地形地貌以及天气环境会有所不同，所以无法保障选取的地址特点相同。在实际选址过程中，应该充分与当地的环境特性结合，根据地区特点，尽可能保证大数据中心的选址与当地经济发展、基础环境以及网络需求想契合。

在选址的过程中，还应当注意以下因素。

（1）地址可行性原则。在选址时应充分考虑到经济因素，保证投入与产出的比值控制在合理范围。在购地建造时，要从当地经济角度考虑其可行性，并且保证土地的合法使用。土地应具有长期的使用权，保证数据中心建立后不会因土地因素妨碍数据中心的正常使用。另外，要完全符合当地政府政策，要获得地方政策的支持和保护，选址要求和后期项目运作过程中要遵循国家和地方的法律法规。

（2）地址位置合理。在规划位置时要充分考虑土地面积，合理进行布局，包括办公区域和设备区域等分布位置。要尽量减少占地面积，合理运用有限的土地资源。此外，占地形状因素也应当列入考虑范围。避开偏远的山区和高原地区，尽量选择电力资源丰富的平原地区，以解决后期数据中心正常运作过程中的能源消耗问题。大数据中心选址时应严格把控附近噪声的影响，尽量远离高密度居住区，避免噪音对居民产生影响。还要兼顾数据中心运作正常后数据传输的问题，避免远距离数据传输过程中速度较慢、用户访问滞后等问题。

4 结 论

5G为人们的生活带来了极大便捷。高速的网络传输使信息交互变得更加高效。但是，5G必然会带来巨大的数据流量，给整个网络带来了极大负担。传统通信网的数据传输模式不适宜具有大量数据的5G通信系统，因此简要概述与分析边缘数据中心。边缘数据中心的使用可以保证在数据量激增的情况下，仍然能保持数据交流的高速和时延小。此外，通过分析边缘数据中心技术的现状和发展趋势，就大数据中心的选址应该遵循的基本原则和注意事项给予了一定的说明。选择合适的边缘数据中心的建设位置，有助于边缘数据中心建成后的正常运作，保障在空间布局上信息互通的效率和安全。