边缘电信云资源池机房建设方案研究

［秦川］

1 背景

随着NFV 及SDN 技术的商用推进，运营商网络将向以DC 为核心的网络架构进行演进，云化的云数据中心（DC）是未来网络架构的基本单位，是网络重构的基础，如图1 所示。电信云资源池机房在网络演进过程中显得尤为重要，是网络转型的基础战略资源。大区中心和省中心一般均建有数据中心机房，可满足电信云资源池机房需求。地市核心机房资源普遍紧张，如何满足地市电信云资源池的需求，需要提前规划部署。

图1 DC 为中心的分层组网模式

2 电信云资源池架构

电信云资源池未来部署为三级构架，全网/大区中心TIC（Telecom Integration Cloud，电信集成云）、省中心TIC、地市TIC。全网/大区中心TIC 主要负责全网集中汇接网元、业务类网元、用户数据类网元、信令处理类网元以及部分5G 网元；省中心TIC 主要负责移动性及切换类的信令处理网元、部分5G AMF SMF NSSF 等网元以及传输网、承载网、CDN 等网元；地市TIC 主要负责媒体面转发类网元，包括SAG GW-C、5G UPF，VOLTE SBC 等，如图2 所示。

图2 电信云资源池三级架构

3 边缘电信云资源池机房建设方案

随着网络虚拟化及IT 化的进一步演进及传统老旧设备的逐步退网，传统机房楼势必面临DC 化改造。传统通信机房现有条件一般不能满足电信云资源池需求，需要通过挖潜增效来满足需求，配合配网络升级换代，推动老旧设备退网下电、机架整合、老旧机房改造，盘活存量机房使用能力。

3.1 总体原则

（1）面向未来、长远规划，按照满足5-10 年电信云发展建设需求，统筹考虑周边安全管控、信令监测等系统机架数需求，同步统筹考虑相关承载、传输网络资源规划建设。

（2）综合考虑容灾备份及资源成片部署，每个地市应选择至少2 个互为地理容灾的局址建设电信云硬件资源池。互为地理容灾的局址应具备不同方向的市电和传送。

3.2 需求分析

3.2.1 机架需求

边缘电信云主要满足核心网媒体转发面设备、信令监测设备以及后续传输网、承载网、业务网等设备的虚拟化需求。目前来说较为迫切的需求时5G 商用，5G 核心网的UPF 设备会部署在地市电信云资源池，同时需要配套建设相关的信令采集类设备及路由器、交换机等组网设备。

边缘电信云资源池的建设需按照满足5～10 年的业务需求考虑，并且考虑到虚拟化及IT 化是网络设备演进的趋势，初期准备的资源池机架数量不宜过少，建议参考表1 的机架规模。

表1 不同类型地市资源池建设规模建议

3.2.2 边缘电信云资源池机架安装要求

边缘电信云资源池设备采用通用X86 服务器，安装在标准网络机柜内，机架尺寸、电源、间距及布局要求如下：

机架尺寸：600*1 200*2 200（宽*深*高，mm）；

电源：5 kW/机柜或7 kW/机柜，220 V 交流供电或者240 V 高压直流供电；

列间距：1 200 mm；

机房布局：单个物理资源池应成片建设、充分发挥规模效应、提高资源共享效率，避免插花式部署。至少在一列内不允许有其他设备。机房内气流组织科学合理。

3.3 边缘电信云资源池机房选择

目前地市一般有两个核心机房局址，第一机房楼为传统地市枢纽通信机房，第二机房楼一般具有IDC 属性，为传统通信设备与IDC 设备共用机房。

第一机房楼不能满足电信云资源池建设需求，需要进行DC 化改造，完成机房空间、电源、消防、走线架等配套改造，充分挖潜，盘活老旧机房使用能力。

第二机房楼空间及电源条件相对较好，需要做好已建设IDC 机房与自有业务间的协同规划，避免IDC 资源闲置，满足地市电信云资源池建设需求。

3.4 传统通信机楼DC 化改造思路

随着网络虚拟化及IT 化的进一步演进及传统老旧设备的逐步退网，传统机房楼势必面临DC 化改造，需要提前规划传统机房DC 化演进。传统通信机房DC 化改造需要考虑机房特点，网元退网特点，演进路线、配套标准等相关方面的内容。DC 化改造涉及的内容非常多，改造过程非常复杂，建议按照一步规划、分步实施思路。

3.4.1 传统通信机房特点

建筑年代早、装机率高（多数超过80%），部分通信机房楼为综合机房，涵盖办公和机房功能。

机房布局：传统电信设备尺寸为600*800*2 000（宽*深*高，mm），列间距为800 mm。

电源：传统电信设备一般为-48 V 直流供电设备，单机架电源功耗3 000 W，单位面积电源功耗较低，引入的外市电容量较小。且一般都为单路市电供电，保障性差。

空调：多采用中央空调、机房精密空调、分体空调，送风方式上送风、下送风均有。气流组织混乱，能耗高，效率低，通信机楼、机房的PUE 普遍都比较高，很多机房的PUE 都超过了2 及以上，远高于国家要求的国家大数据中心PUE 在1.4 以下，2023 年低于1.3 的要求，与目前国家的“双碳”要求及不适应。

3.4.2 传统通信机房DC 化改造方案

传统机房DC化改造需重点考虑机房空间、电源、空调、土建、消防等几个机房基础设施关键要素。由于传统通信机房的空间及电源资源普遍比较紧张（大部分都是单路供电），在进行DC 化改造时需要首先分析机房内设备退网、搬迁及整合的可行性。

（1）传统设备退网及搬迁分析

传统核心机房大部分安装的是2/3G 核心网电路域设备：包括MSC Server、MGW、HLR、BSC、RNC、关口局等设备，主要满足2/3G 语音业务需求。随着4G 用户的大规模发展，语音业务由传统2/3G 核心网电路域逐步过渡到VOLTE 承载，传统电路域设备利用率持续降低。

根据业务的发展趋势及设备本身的演进，综合分析2/3G 核心网电路域网元的退网、搬迁及整合方案：MSC Server 受制于物联网VLR 用户数的增加，暂不能直接退网，建议设备搬迁或者新增大容量设备替换现有多台设备，进行1 对多替换，腾出机房空间；MGW 设备主要承载语音业务量，目前设备利用率较低，建议采取直接退网的方式；BSC 设备的A 接口和Abis 接口目前大部分是TDM 方式承载，建议进行这两个接口的IP 化改造，可腾空现有机房内大量的DDF 架，也可以将DDF 架拆除腾出所需的机房空间。

传统设备的退网是随业务发展逐步进行，不能一蹴而就，在DC 化改造进程中，传统机房与DC 机房将长期共存，特别是以2G、3G、4G 及未来的5G 设备网元交错更新。

（2）机房基础设施要素分析

机房空间：如机房空间不满足需求，需要综合考虑网络升级换代，推动老旧设备退网下电、机架整合、老旧机房改造，盘活存量机房使用能力。另外，对于机房和办公一体的综合楼，也可以考虑办公区域改造为机房区域的方案。

电源：传统机房单位面积电源功耗较小，引入的外市电容量较小，需要综合考虑电信云资源池需求以及老旧设备退网释放的电源负荷等因素进行扩容。外市电的扩容要超前于机房空间规划，建议应按照DC 化改造终期需求进行外市电扩容的规划。另外早期建设的机楼基本都是单路市电供电，保障性能差，一旦市电故障、维修、高低压配电设备故障、维修等原因就会引起通信网络系统正常运行的安全隐患。

空调：单机架功率上升以后，机架列间距需相应增大至1 000～1 200 mm（现有600～800 mm），机房空调末端需配套改造；现有风管上送风难以满足单机架5～7 kW 的散热需求，需配套进行冷热通道分类等改造。有条件的地市可采用列间空调加封闭冷通道的方式，但是列间空调对室外机要求比较高，需要重点核实室外机平台的空间及土建承重是否满足需求。

传统机房电源及空调改造面临的问题及改造方案总结如表2 所示。

表2 传统机房电源及空调改造面临的问题及相应措施

消防：机房布局、末端改造以后，相应的消防、烟温感及建筑逃生通道等均需同步改造。个别传统机房在建设之初满足当时的消防规范要求，但是不能满足现在的消防要求，本次改造须按照最新消防规范要求改造。

土建：重点核实的机房承重荷载，并可能进行简单的土建改造（增加上下线井，拆除隔断，机房装修等）。

机房门禁：机房门禁系统因采用人工智能系统管理，比如指纹、人脸识别、门禁卡等。

机房内视频监控系统：现代机房内设备视频监控系统都应纳入机房安全的基础的建设项目。

综合以上分析，传统机房改造难度大，并无统一的标准的改造方案，需要根据传统机房的空间、配电、空调、消防、安全等因素综合考虑，分别制定改造方案。如表3所示。

表3 机房条件分类与改造方案

4 小结

随着5G 商用化进程的加速推进，边缘电信云资源池基础设施的建设显得尤为迫切，但是大部分地市核心机房资源普遍紧张，传统通信机房面临DC 化改造。DC 化改造方案涉及到机房空间、电源、空调、土建、消防等多种因素，涉及到现有设备更新换代、退网、整合等设备演进问题。以上各种因素，任何一个环节存在问题，都有可能导致DC 化改造无法进行。因此，传统机房DC 化改造需要进行多专业联合，根据每个机房特点确定具体改造方案，一步规划，分步实施，逐步推进。