[[285118]]

5G時代的數據中心和機房架構是什么樣子?

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

分布式的邊緣數據中心將過去千里之外的云端算力、內容和應用下沉到距用戶數十公里范圍，甚至數公里內，使之更接近用戶側，縮短了數據來回傳輸時延，降低了網絡回傳負荷。同時，邊緣數據中心在本地存儲和處理數據，還保障了園區、醫院、工廠等各行各業的數據安全性和隱私性。這不僅可大幅提升業務體驗，比如讓VR體驗更沉浸，還將加速聯網自動駕駛、智能工廠、智能電網等海量5G行業應用成熟、落地。

邊緣計算作為5G的關鍵組成部分，價值潛力無限，是近兩年非常火熱的話題。業界對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”的邊緣數據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，行業應未雨綢繆，及早為邊緣計算打好“基石”。最近，華為發布了業界首份《面向5G的邊緣數據中心基礎設施白皮書》。現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業務的體驗需求，而每個邊緣DC的規模取決于5G業務對算力的需求大小。

邊緣DC越下沉，離用戶側越近，網絡時延越低，可支撐的5G業務類型越多，需要的邊緣DC的節點數也必然更多。以韓國LG U+為例，早期僅在首爾市部署兩個邊緣DC就能滿足現階段的VR/AR業務需求。但隨著5G業務不斷發展，后期邊緣DC部署規模將不斷上升。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;而針對未來的車聯網業務，為了幫助汽車與實時路況交互和制定執行策略，邊緣節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。

從業務類型看，除了視頻、游戲、車聯網等5G通用類業務外，醫療、工業制造等園區是邊緣計算的另一大應用場景。隨著各行各業數字化轉型推進，5G業務不斷向垂直領域擴展，園區內的邊緣DC也必將越來越多。

可以預見未來將有大量的邊緣DC涌現，以浙江省為例，每個運營商的邊緣數據中心站址規劃1000個以上。這些邊緣DC站址從哪里獲取?該白皮書指出，在早期邊緣計算業務還未大規模爆發之前，邊緣DC建設主要以利舊現有的接入、匯聚通信機房進行改造為主，以實現低成本、快速部署。但隨著5G業務不斷發展，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

對于利舊改造場景，現有通信機房將融合邊緣數據中心功能、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，又部署核心網用戶面網元和邊緣云算力，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，現有通信機房大多數只有一路市電，無法放置油機，備電時長較短，無法滿足數據中心兩路市電和更高的備電時長需求。同時，邊緣DC內多設備、多業務共存，不同設備的供電需求不同，不同業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，現有通信機房一般采用房間級空調，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。

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

在規劃階段，面臨工勘工作量大和難以精準規劃兩大挑戰。在利舊場景下，現有大多數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，機房環境千差萬別，這要求專業人員得多次上站，平衡空間、承重、供備電、制冷、安全、環保等多重因素，工作量很大。

而考慮邊緣計算需求不可預測，還面臨難以按需規劃、精準投資的挑戰。若按傳統方式一次性面向終期需求規劃，會帶來前期空置率高、回報周期長的問題。若按業務新增需求時再規劃并建設，可能會存在原有初期架構無法滿足新業務上線需求、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，還存在多專業協同難，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，以及現場環境復雜等原因，邊緣DC部署面臨機房改造難的挑戰;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。

在營維階段，由于機柜數量、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;如果不能實現對海量分布式的邊緣DC的遠程可管、可視、可控，以及實現數字化、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，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”實現從站址到系統方案，到架構，到部件的一系列模塊化方案，滿足業務對邊緣DC可大可小的規模需求;通過“全棧融合”實現機電設備、無線、傳輸、算力等設備融合，最終實現極簡部署邊緣DC基礎設施。

全棧模塊化，首先應從全局統籌規劃，采用典型配置規劃站址快速實現批量站址評估、批量設計，并采用預安裝預調測等預制化方案實現現場簡單、快速安裝，從而實現去工勘、去設計、去工程化，滿足海量邊緣DC快速部署和業務快速上線需求;再從系統方案、架構到部件，也要采用模塊化來實現快速、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、傳輸等ICT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。

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

全棧高效

針對工勘工作量大、運維管理困難等挑戰，該白皮書指出，需借助AI、大數據等數字化技術，推動邊緣DC向全生命周期高效和全棧協同方向發展。

全生命周期高效，指通過BIM、3D建模、AI等技術，創建基礎設施數字孿生模型，在數字世界里構建與物理站點一模一樣的數字化站點，實現數字化工勘、設計、交付與驗收等，從而實現邊緣DC部署更高效、更規范。同時，考慮海量邊緣DC為無人值守，為提升營維效率，還應依托物聯網、AI、大數據技術，實現數字化、智能化營維。

全棧協同，指邊緣DC基礎設施與設備硬件、業務聯動，來實現根據負荷自動關閉或開啟電源、精準制冷等系統級的智能化能耗管理，以降低PUE，節省電費。

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。作為業界首份針對5G時代的邊緣數據中心基礎設施的白皮書，《面向5G的邊緣數據中心基礎設施白皮書》匯集了29位業界專家的真知灼見，首次深度闡述了5G時代邊緣DC的趨勢、挑戰和部署思路，為邊緣數據中心的發展指明了道路。這是一份非常值得一讀的白皮書。