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5G時代的數(shù)據(jù)中心和機房架構是什么樣子?

5G核心網(wǎng)用戶面功能UPF下沉，與邊緣計算、CDN等ICT基礎設施組成邊緣數(shù)據(jù)中心，并分布式部署于5G網(wǎng)絡的接入、匯聚和核心機房等位置，從而通過端到端網(wǎng)絡管道實現(xiàn)與云計算融合，形成“云-邊-端”融合的架構。

分布式的邊緣數(shù)據(jù)中心將過去千里之外的云端算力、內(nèi)容和應用下沉到距用戶數(shù)十公里范圍，甚至數(shù)公里內(nèi)，使之更接近用戶側，縮短了數(shù)據(jù)來回傳輸時延，降低了網(wǎng)絡回傳負荷。同時，邊緣數(shù)據(jù)中心在本地存儲和處理數(shù)據(jù)，還保障了園區(qū)、醫(yī)院、工廠等各行各業(yè)的數(shù)據(jù)安全性和隱私性。這不僅可大幅提升業(yè)務體驗，比如讓VR體驗更沉浸，還將加速聯(lián)網(wǎng)自動駕駛、智能工廠、智能電網(wǎng)等海量5G行業(yè)應用成熟、落地。

邊緣計算作為5G的關鍵組成部分，價值潛力無限，是近兩年非?；馃岬脑掝}。業(yè)界對5G無線到應用場景再到邊緣計算有非常多的研究，但對其“底座”的邊緣數(shù)據(jù)中心基礎設施卻了解較少。

未來到底需要多少邊緣DC?成千上萬的邊緣DC將建在哪里?邊緣DC需要多大的機房空間?站址如何獲取?供配電、制冷等基礎配套怎么解決?如何設計?如何規(guī)劃?如何建設?后期又該怎樣運維?…

布局邊緣計算，基礎設施必須先行。面向未來，行業(yè)應未雨綢繆，及早為邊緣計算打好“基石”。最近，華為發(fā)布了業(yè)界首份《面向5G的邊緣數(shù)據(jù)中心基礎設施白皮書》?，F(xiàn)在就讓我們一起來了解一下邊緣DC基礎設施那些事。

邊緣DC將大量興起，站址如何獲取?

未來需要多少邊緣DC?它們將建在哪里?這是邊緣DC部署必須首先思考的問題。該白皮書指出，邊緣DC的下沉程度取決于5G業(yè)務的體驗需求，而每個邊緣DC的規(guī)模取決于5G業(yè)務對算力的需求大小。

邊緣DC越下沉，離用戶側越近，網(wǎng)絡時延越低，可支撐的5G業(yè)務類型越多，需要的邊緣DC的節(jié)點數(shù)也必然更多。以韓國LG U+為例，早期僅在首爾市部署兩個邊緣DC就能滿足現(xiàn)階段的VR/AR業(yè)務需求。但隨著5G業(yè)務不斷發(fā)展，后期邊緣DC部署規(guī)模將不斷上升。比如，要滿足未來時延低于20ms的極致VR體驗，就需建設更多的邊緣DC;而針對未來的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，為了幫助汽車與實時路況交互和制定執(zhí)行策略，邊緣節(jié)點的部署可能會以公里為單位沿途部署于智慧燈桿或公交車站內(nèi)。

從業(yè)務類型看，除了視頻、游戲、車聯(lián)網(wǎng)等5G通用類業(yè)務外，醫(yī)療、工業(yè)制造等園區(qū)是邊緣計算的另一大應用場景。隨著各行各業(yè)數(shù)字化轉型推進，5G業(yè)務不斷向垂直領域擴展，園區(qū)內(nèi)的邊緣DC也必將越來越多。

可以預見未來將有大量的邊緣DC涌現(xiàn)，以浙江省為例，每個運營商的邊緣數(shù)據(jù)中心站址規(guī)劃1000個以上。這些邊緣DC站址從哪里獲取?該白皮書指出，在早期邊緣計算業(yè)務還未大規(guī)模爆發(fā)之前，邊緣DC建設主要以利舊現(xiàn)有的接入、匯聚通信機房進行改造為主，以實現(xiàn)低成本、快速部署。但隨著5G業(yè)務不斷發(fā)展，后期還需新建大量邊緣DC。因此，邊緣DC建設主要分為利舊場景和新建場景。

可問題來了，接下來這些邊緣DC該怎么建?

怎么建?先說挑戰(zhàn)

對于利舊改造場景，現(xiàn)有通信機房將融合邊緣數(shù)據(jù)中心功能、無線接入CRAN功能，及匯聚、 傳輸、電信計費等功能，即在同一個通信機房中既部署接入設備、傳輸交換設備，又部署核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元和邊緣云算力，各種ICT設備共存，不同設備的機柜尺寸標準、供配電需求、制冷形式等不盡相同，這對機房的空間、供配電、制冷等基礎設施能力提出了全新的要求。

在機房空間要求方面，如果不同設備不能融合部署，或高密部署，IT 設備、BBU、接入和傳輸設備等設備各自一個機柜，UPS、-48V 直流電源、HVDC、電池等供備電設備也各自一個機柜，這就會占用更多機房面積，導致機房空間緊張。

在供配電要求方面，現(xiàn)有通信機房大多數(shù)只有一路市電，無法放置油機，備電時長較短，無法滿足數(shù)據(jù)中心兩路市電和更高的備電時長需求。同時，邊緣DC內(nèi)多設備、多業(yè)務共存，不同設備的供電需求不同，不同業(yè)務的備電時長要求也不同，這要求多融合、一體化的供配電架構。

在制冷要求方面，現(xiàn)有通信機房一般采用房間級空調(diào)，送風距離遠，制冷效率低，無法精準制冷，無法滿足IT 機柜和BBU柜等高功率密度機柜的制冷需求，也無法支撐不同功率密度機柜分區(qū)部署。同時，不同的ICT設備的進出風方式多樣化，有前進后出，左進右出，右進左出，也有中部進風上下方向同時出風，這會導致氣流組織紊亂，制冷效率低下。

而如果無法利舊通信機房，則需選址新建，這又面臨光纖傳輸引入困難，站址租用和投資成本高等挑戰(zhàn)。

針對這些情況，該白皮書指出，邊緣DC部署面臨從規(guī)劃、設計、建設到營維的全生命周期挑戰(zhàn)。

在規(guī)劃階段，面臨工勘工作量大和難以精準規(guī)劃兩大挑戰(zhàn)。在利舊場景下，現(xiàn)有大多數(shù)通信機房的基礎設施無法滿足邊緣DC部署需求，且站址分散，機房環(huán)境千差萬別，這要求專業(yè)人員得多次上站，平衡空間、承重、供備電、制冷、安全、環(huán)保等多重因素，工作量很大。

而考慮邊緣計算需求不可預測，還面臨難以按需規(guī)劃、精準投資的挑戰(zhàn)。若按傳統(tǒng)方式一次性面向終期需求規(guī)劃，會帶來前期空置率高、回報周期長的問題。若按業(yè)務新增需求時再規(guī)劃并建設，可能會存在原有初期架構無法滿足新業(yè)務上線需求、改造困難、重置成本高的問題。

在設計階段，一方面海量站址站型千差萬別，每個機房設計都需要根據(jù)可用空間定制，尤其是利舊改造機房和大量的租用機房，無法做到標準化設計;另一方面，還存在多專業(yè)協(xié)同難，設計變更多的問題。

在建設階段，一方面，由于各種ICT設備和機電設備機柜尺寸不一，供電需求七國八制，制冷形式無法滿足高功率密度機柜需求，氣流組織復雜，以及現(xiàn)場環(huán)境復雜等原因，邊緣DC部署面臨機房改造難的挑戰(zhàn);另一方面，新建邊緣DC站址還面臨獲取周期長、成本高等挑戰(zhàn)。

在營維階段，由于機柜數(shù)量、功率密度雙增長，以及制冷效率低下會帶來用電量上升，增加電費OPEX支出;如果不能實現(xiàn)對海量分布式的邊緣DC的遠程可管、可視、可控，以及實現(xiàn)數(shù)字化、智能化運維，會帶來運維成本上升。

破解難題，全棧極簡、全棧高效是方向

針對以上挑戰(zhàn)，該白皮書指出，全棧極簡、全棧高效是邊緣DC建設的必然趨勢。

全棧極簡

全棧極簡，通過“全棧模塊化”實現(xiàn)從站址到系統(tǒng)方案，到架構，到部件的一系列模塊化方案，滿足業(yè)務對邊緣DC可大可小的規(guī)模需求;通過“全棧融合”實現(xiàn)機電設備、無線、傳輸、算力等設備融合，最終實現(xiàn)極簡部署邊緣DC基礎設施。

全棧模塊化，首先應從全局統(tǒng)籌規(guī)劃，采用典型配置規(guī)劃站址快速實現(xiàn)批量站址評估、批量設計，并采用預安裝預調(diào)測等預制化方案實現(xiàn)現(xiàn)場簡單、快速安裝，從而實現(xiàn)去工勘、去設計、去工程化，滿足海量邊緣DC快速部署和業(yè)務快速上線需求;再從系統(tǒng)方案、架構到部件，也要采用模塊化來實現(xiàn)快速、靈活和柔性部署，比如供配電架構，各個配電模塊可通過熱插拔靈活支撐業(yè)務快速上線。

全棧融合，指一柜或一模塊融合IT設備、BBU、接入、傳輸?shù)菼CT設備，一柜或一模塊融合-48V直流、交流市電電源、HVDC、UPS、制冷、電池等機電設備，從而解決占用機房面積大的挑戰(zhàn)。

針對機房制冷需求，同樣沿用融合思路，采用行級空調(diào)和更小顆粒度的機架式空調(diào)，盡量與 ICT設備共同部署在同一柜內(nèi)，以實現(xiàn)近距離、精確制冷，并節(jié)省占地空間。

全棧高效

針對工勘工作量大、運維管理困難等挑戰(zhàn)，該白皮書指出，需借助AI、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化技術，推動邊緣DC向全生命周期高效和全棧協(xié)同方向發(fā)展。

全生命周期高效，指通過BIM、3D建模、AI等技術，創(chuàng)建基礎設施數(shù)字孿生模型，在數(shù)字世界里構建與物理站點一模一樣的數(shù)字化站點，實現(xiàn)數(shù)字化工勘、設計、交付與驗收等，從而實現(xiàn)邊緣DC部署更高效、更規(guī)范。同時，考慮海量邊緣DC為無人值守，為提升營維效率，還應依托物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)數(shù)字化、智能化營維。

全棧協(xié)同，指邊緣DC基礎設施與設備硬件、業(yè)務聯(lián)動，來實現(xiàn)根據(jù)負荷自動關閉或開啟電源、精準制冷等系統(tǒng)級的智能化能耗管理，以降低PUE，節(jié)省電費。

邊緣計算是5G的關鍵組成部分。布局邊緣計算，基礎設施必須先行。作為業(yè)界首份針對5G時代的邊緣數(shù)據(jù)中心基礎設施的白皮書，《面向5G的邊緣數(shù)據(jù)中心基礎設施白皮書》匯集了29位業(yè)界專家的真知灼見，首次深度闡述了5G時代邊緣DC的趨勢、挑戰(zhàn)和部署思路，為邊緣數(shù)據(jù)中心的發(fā)展指明了道路。這是一份非常值得一讀的白皮書。