5G机房资源需求分析和解决方案

2020-01-18邵大生

电子技术与软件工程 2019年24期

文/邵大生

1 引言

随着互联网的进一步发展，超高清视频、工业控制、物联网和自动驾驶等成为改变人们生活方式的重要应用，这些应用需要网络有大带宽、海量连接和低时延等特点，第五代移动通信技术（5th generation mobile networks，下面简称5G）在这样的背景下应用而生。合理、高效的构建传送网是5G网络建设的首要问题，完善机房资源更是5G即将全面商用情况下的重中之重。

2 5G承载需求分析

2.1 5G承载业务需求

5G无线接入网演变为CU、DU、AAU三级结构，5G承载网也演变为前传、中传、回传的三级网络架构。在5G初期，RAN网络部署将以宏站为主。随着5G商用的继续推进，满足超低时延业务的需求增加，将推动CU、DU和AAU分离的大规模CRAN部署。

2.2 5G机房网络架构

机房是重要的基础资源，是设备、光缆等系统的枢纽。以某运营商为例，机房网络架构有机楼、重要汇聚机房、普通汇聚机房、业务汇聚机房和接入节点等。业务汇聚机房是5G新增加的网络层次，是BBU和DU集中部署的重要节点。

3 5G机房资源需求模型分析

3.1 房空间资源需求模型

5G机房的空间资源评估步骤如下。

3.1.1 构建机房的设备规划模型

机房主要承载传输设备、无线设备、动力设备、光缆配线设备和其他配套设备等。根据网络规划，评估各专业的设备的数量。

3.1.2 评估单设备的实际面积需求

根据工程经验，评估单机架的设备需要占用的实际面积。

3.1.3 评估机房的总体空间需求

机房内主要有600×300、600×600和1000×800的机架。根据设备规划模型和单机架占用面积，评估机房的总的需求面积。

机房需求的总面积=

3.2 房动力资源需求模型

业务汇聚机房的动力资源评估步骤如下。

3.2.1 评估机房的装机需求

根据机房的设备模型，评估机房的装机需求。

3.2.2 评估机房的动力需求

根据机房的装机需求，评估机房的开关电源、蓄电池和外电等需求。

（1）蓄电池的评估模型。蓄电池主要供传输设备和无线设备使用，传输、无线设备的后备时长分别为5小时和2小时。蓄电池的容量效率为0.9。

（2）开关电源的评估模型。开关电源主要供传输设备、无线设备、预留设备和蓄电池充电使用。

（3）外电容量的评估模型。外电负责传输设备、无线设备、交流设备、蓄电池充电使用，另外考虑预留设备的功率。外电转换效率为85%。

4 5G机房资源需求模型应用效果分析

4.1 间资源需求模型应用效果分析

以某地运营商研究对象，5G机房的资源需求模型应用过程如下。

4.1.1 构建机房设备模型

机房内主要有以3种规格的设备机架。

（1）600×300机架数量。根据网络规划，业务汇聚机房的传输设备有1架SPN、2架OTN、2架OLT。空调需要2个机架（适用无线模型1）或者3机架（适用无线模型2、无线模型3）。ODF机架需要4个，分别为2个调度LODF和2个终端IODF。

（2）600×600机架数量。主要有无线设备、告警机柜、电源设备和预留机架。无线设备有3种模型，其中模型1（1:6个物理站）需要2个机柜，模型2（1:8个物理站）需要2个机柜，模型3（1:6个物理站）需要3个机柜。告警机柜需要1架。电源设备需要2架，其中交流配电箱和开关电源各1架。预留机架1个。

（3）1000×800机架数量。主要是蓄电池，需要2个机架。

4.1.2 各机架实际占用面积评估

经过实际统计，600×300的机架实际占用面积为0.8m2。600×600的机架实际占用面积为1.6m2。10000×800的电池组实际占用面积为5.3m2。

4.1.3 机房空间需求模型应用情况

根据上面的设备规划模型和单设备的面积需求，经过计算知道机房的需求面积。

（1）无线模型1的机房需求面积。

机房需求的总面积=0.8×11+1.6×6+5.3× 2=28.96m2

（2）无线模型2的机房需求面积。

机房需求的总面积=0.8×12+1.6×6+5.3× 2=29.76m2

（3）无线模型3的机房需求面积。

机房需求的总面积=0.8×12+1.6×7+5.3× 2=31.36m2

因此，业务汇聚机房的机房面积建议在30m2或者以上。

4.2 力资源需求模型应用效果分析

以某地运营商为例，动力资源需求模型的应用过程如下。

4.2.1 构建机房设备规划模型

从4.1节可知业务汇聚机房的设备规划模型。

4.2.2 评估各专业设备的功耗

传输设备的功耗为SPN为0.7kw/架，OTN为1.00kw/机架，OLT为1.00kw/机架，前传设备0.3kw/机架。无线设备的单台设备的功耗为1.5kw。告警综合柜为0.30kw/架，5匹空调为3.68kw/机架，空调3匹为2.21kw/机架，照明、电梯等其他耗电为0.70kw/机架，蓄电池为2.40kw/组。

因此，传输设备的总功耗为3.00kw。无线设备，模型1功耗为9kw，模型2功耗为12kw，模型3的功耗为15kw。交流设备，模型1的功耗为4.68kw，模型2的功耗为6.88kw，模型3的功耗为6.88kw。蓄电池的充电功耗为2.40kw。预留设备功耗为1kw。

4.2.3 业务汇聚机房动力需求

（1）蓄电池。不同模型下的业务汇聚机房的蓄电池需求如下。

①无线模型1的蓄电池需求。

蓄电池容量=（3000÷48+9000÷48）÷0.9 =764AH

②无线模型2的蓄电池需求。

蓄电池容量=（3000÷48+12000÷48）÷0.9 =903AH

③无线模型3的蓄电池需求。

蓄电池容量=（3000÷48+15000÷48）÷0.9 =1042AH

因此，业务汇聚机房建议配置1000Ah以上的电池组。

（2）开关电源。根据（1）的计算，机房配置1000Ah的电池组，充电电流为50A。结合机房动力需求模型的开关电源的容量计算过程如下。

①无线模型1的开关电源容量。