核心网机房规划标准化研究

李岳梦，田盛泰，李旭光，刘蕾

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

核心网机房规划标准化研究

李岳梦，田盛泰，李旭光，刘蕾

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

本文结合某运营商各省公司机房现状介绍核心网机房的规划，从核心网机房的选择、机房内机架位置排列以及配套需求估算等方面来进行深入探讨研究；最后根据各项研究内容提出两种有代表性的机房规划方案比较说明。本文将把研究成果与实际省公司机房规划相结合，最后通过举例方式完成一个机房规划的实际运用。

机房规划；机架位置排列；配套需求估算

1 引言

目前核心网机房资源紧张是各运营商网络运营面临的严重瓶颈，因此对核心网设备机房装机前的使用进行整体合理规划，提高机房利用率、可以大大降低运营成本，为中国移动低成本高效运营提供保障。

2 核心网机房规划标准化研究

2.1 核心网机房选择

首先考虑核心网机房的位置选择，决定核心网位置选择的主要因素是机房形状、面积大小和出局线缆数量两方面：

（1）机房形状、面积方面：核心网机房一般应采用矩形平面，机房平面不宜过小，在满足消防规范等条件的前提下，机房应采用较大的矩形平面，便于按照不同功能和交直流去进行规划使用。省会级城市机房标准层面积一般不小于1500 m2；地市级机房标准层面积一般不小于1000 m2；县级机房标准层面积一般不小于800 m2。

（2）出局线缆方面：由于核心网机房出局线缆需求较多，对于一个整栋新建空置的通信机房楼，在机房楼启用之前，一般尽量选择机房楼内距离传输机房较近的楼层或房间作为核心网机房。这样既方便楼内机房之间信号线路由的布局，又能节约通信线缆的长度。

2.2 核心网机房平面布置

核心网机房平面布置是由机房竖井使用划分、按机房内设备与配线区域划分及机房主通道设置等方面来决定的。

首先，从机房竖井的使用来看，由于核心网机房与传输机房，数据机房和无线机房等都有大量线缆连接，为方便机房投产后不会成为机房使用的瓶颈，通信机楼的竖井宜在投产前对上线竖井的功能和使用进行统一规划，各业务机房应严格按照竖井规划的要求进行近远期的使用。核心网机房竖井使用主要考虑如下原则：

* 至核心网机房的交流电缆、直流电缆、光缆、中继电缆使用不同的上线竖井；电源机房至核心网机房的电力电缆上线井应考虑靠近设备机房列头柜或楼层分配柜。

* 如机房单层平面较长，可在两侧设置进线室，传输上线设置在两侧；为防止单侧竖井内线缆过多、难以下线，不同层的机房设备排放可以分别从两侧开始占用，分别使用两侧上线井；各设备机房通信电缆上线井宜靠近配线区。

* 上线竖井应避免与机房专用空调机同侧设置，如空调机侧设置上线竖井，应注意空调送风管方向和高度，避免上线竖井的水平走线架与空调送风管出现交叉。

其次，核心网机房的平面布置分为设备区和配线区，通过目前核心网机房平面布置应用调研，以矩形单层平面为例（暂定东西向为长边，南北向为短边），可以有两种布置方案。具体说明如下。

方案1：设备与配线设备垂直排放，即南北分区。目前大部分机房都采用该方式排列，该方案便于传输DDF和ODF的规划，可以按照设备安装顺序依次使用DDF和ODF端子，线缆不会产生交叉。

方案2：设备与配线设备平行排列，配线区集中设在机房一侧，即东西分区。该方案适用于机房宽度方向即南北跨度较小的机房，此类机房如果配线区南北分区，将大大占用设备区域的面积，降低机房使用率。该方案对DDF和ODF规划难度较大，容易产生线缆交叉。

为了设备搬运方便和机房的美观整齐，机房内建议设置主维护通道，具体原则如下：

* 主通道设置位置要考虑机房结构，机房功能区划分及设备搬运和人员出入方便。

* 主通道上没有室内专用空调时，宽度一般为1500 mm～1800 mm。

* 主通道有室内专用空调时，宽度一般为3000 mm～3300 mm。

* 如果设备列最远端机架距离空调距离超过15 m，应考虑双面送风，并在中间设置通道，增强制冷效果，便于搬运设备。

2.3 核心网机房机架排列

通信设备机架的排列布置是机房规划的基础，也是机房规划的重要环节。机架排列设计紧凑合理，可以最大限度地提高通信机房面积利用率和设备机架安装量，又能方便各系统间的线缆连接。设备的合理摆放方式可有效减低机房楼板活荷载、避免局部荷载过高，为设备维护留出足够空间，防止设备列间散热量过大。规划核心网机房时，建议考虑15%～20%的面积用于预留发展列。通信技术更新速度迅猛，发展中不确定因素较多，应该在核心网机房规划时预留一定的空余列和发展位置。下面针对机架安装位置、冷热通道独立设置及机架间距、配套设备和走线架等5方面做详细介绍。

（1）机架安装位置：核心网设备一般采用直流供电，计费、网管设备采用交流供电，因此在同一机房内，需同时安装直流设备机架和交流设备机架。机架的布置应遵循交直流分区的原则，即布置2～3列交流设备区域，其余区域布置直流设备机架，交直流分区排列机架既能方便电源线的布放，避免交直流电源线交叉，又可防止设备干扰，并且方便交直流地线排的布局。MSC Server、MGW、BSC等单个系统机架较多的设备优先布置在机房轴间位置，可以连续布放，方便机架间线缆的连接。CE、计费、网管、电源柜等设备单个系统机架较少，布置在柱子同列，充分利用机房面积，并使整个机房整齐美观，同时，这类机架将来设备满配后机架重量较大，放在结构梁的上方有利于机房承重的满足。机架的布置还可以不按照交流和直流划分区域，但必须保持某一列都是直流或者是交流的，同一列设备是由机房列头柜引电。

（2）冷热通道独立设置：目前，新建机房大多采用下送风方式。下送风的机房机架布置优先考虑采用“面对面、背对背”的排列方式，相邻两列设备的吸风面（正面）面对冷通道，排风面（背面）面对热通道，实现分隔冷热气流，形成良好的气流组织，提高机房空调的制冷效率。经过调研现在各省的新建机房都采用冷热通道独立设置。

（3）机架间距：设备机架列间距要考虑通信设备维护空间，还应根据机架功耗的高低，结合机房结构柱距大小，合理设计列间距。当机房采用上送风方式时，根据空调风速和机架功耗计算列间距，建议最小间距不小于800 mm。当机房采用下送风方式时，冷通道布置地板送风口在满足设备维护空间的前提下，还要满足两列机架的风量需求。根据空调专业的计算，单机架平均发热量约为2 kW以内时，机架间距宜为900～1000 mm；单机架平均发热量约为2.5～4 kW时，机架间距宜为1000～1200 mm；工艺单机架平均发热量约为4～5 kW时，机架间距宜为1500～1800 mm。

（4）配套设备：电源配电柜的设置数量根据配套需求估算以及电源专业规划确定。传输区DDF/ODF的布置顺序应结合主设备区的设备排列顺序设计，DDF/ ODF的使用也应结合主设备的配置提前规划，以避免后期信号线缆的过多交叉。DDF/ODF和传输设备宜单独划分区域。

（5）走线架：核心网机房内的走线架类型分为信号走线架和电源走线架，按照功能可分为主走线架、列走线架和过桥走线架，过桥走线架一般在线缆无法避免交叉时在局部安装使用。走线架应根据实际需要，按照安全、实用、美观的原则选择其形式和规格。列走线架安装在机列上方。走线架宽度不宜超过机列的宽度，槽道宜与机列同宽。主走线架的安装位置应对准电缆进线洞，且宜安装在机列的某一机架上方，中心线与该机架中心线重合，以便于部件选用。分期安装时，应以整档扩容。过桥走线架宜安装在相邻两机列的列间。

3 省公司核心网机房使用情况

结合对核心机房的位置选择、平面布置以及机架排列等内容，我们对北京、浙江、广东、山西、江苏和河南等省市内设施完善比较有代表性的机房做了充分调研。我们对机房内的是否按照交直流不同设备分区、是否按照功能分区，消防通道设置情况、走线架设置情况以及机房冷热通道设置等方面进行了详细调研和比较，具体情况如下。

（1）被调研各省在新建机房内的规划时都充分考虑到了冷热通道和消防通道的设置问题。机房均采用设备面对面和背对背的放置方式，严格按照冷热通道进行摆放，消防通道的设置都在机房空调相反侧。

（2）新建机房规划使用交直流分区的有北京、河南和山西，其中北京公司机房采用的是不为每套和每列设备单独设立PDF，统一连接到机房PDF，河南和山西公司的机房均采用每列单独设立PDF的放置方法。浙江公司和江苏公司的新建机房交直流不分区，交直流只分列，每一列设备按照功能统一的原则布放。

根据调研情况总结出两种完全不同的核心网机房功能规划模型。

第一种是以北京公司为代表的严格划分交流区和直流区：机架的布置遵循交直流分区的原则，即布置2～3列交流设备区域，其余区域布置直流设备机架，交直流分区排列机架即能方便电源线的布放，避免交直流电源线交叉，又可防止设备干扰，并且方便交直流地线排的布局。另外，MSC Server、MGW、BSC等单个系统机架较多的设备优先布置在轴间位置，可以连续布放，整齐划一，又方便机架间线缆的连接；CE、计费、网管、电源柜等设备单个系统机架较少，布置在与柱子同列，一方面充分利用了机房面积，又能使整个机房整齐美观，同时，这类机架将来设备满配后机架重量较大，放在结构梁的上方有利于机房承重的满足。由于按照功能区和交直流分区，是核心网机房的使用率大大降低。

第二种是以浙江公司为代表的不严格进行交流区和直流区的划分，保持某一列必须是直流或者是交流的，同一列设备是由机房列头柜引电的。这种方式可以大大提高机房利用率，在目前机房资源紧张的情况下，可以有效的提高机房使用效率。由于是交直流只分列，交流母线井和直流母线井虽然是分开的，但是仍然不能避免交直流电源母线交叉，存在安全隐患。机房内按照功能划分清晰，例如浙江公司在某几个机房集中布放CE和AR，便于维护人员维护和排除故障，山西公司把全省的MSC和SGSN均分3个机房集中布放，也是为了维护人员维护和排障方便。但是同样也会造成该机房出局线缆量集中，会使故障发生风险提升。

以上调研的各省的新建核心网机房都采用电力电缆和信号电缆上走线，机房采用防静电地板，地板高度400～430 mm之间，按照集团的要求进行了冷热通道的设置。

4 核心网机房规划应用

结合上述省公司调研结果，本节将选取一个既按照交直流和功能有效分区，又能提高设备对空间利用率的核心网机房设备配置模型，结合设备功耗、尺寸、机架数量等按照机架排列、配套估算等步骤进行机房规划。未来核心网设备的发展趋势，是电退光进，对DDF的需求越来越少。鉴于此种情况，本文的机房规划举例选取数据相对稳定的机架排列和电源配套估算为例。

4.1 机架排列

本机房内需要安装的系统包括2套MSC，1套GMSC，1套HLR，2套SGSN，1套智能网，1套彩铃。其中近期需要安装的设备包括两套MSS，4套MGW，12套BSC，2套SGSN，以及其他需要配套的CE、网管、计费等设备；远期（包含近期）需要安装的设备包括2套MSS，8套MGW，24套BSC，1套HLR，1套GMSS，4套GMGW，2套SGSN，以及其他需要配套的设备。

4.2 配套估算

核心网机房配套需求的估算内容本为主要以机房配套电源空开数及耗电量的计算为例，空调专业配套在电源需求计算完成后即可得出，照度等其他专业配套需求通用性较强，此次不一一专业详述。对4.1举例的机房内设备配备，根据从设备厂家调研的各类型设备的功率、空开数据进行计算汇总，对机房内少部分不确定设备的功率进行推算接口，最后统计分类，即可得出较为准确的本机房近期和远期通信交直流负荷以及本机房近期和远期各种电源端子的数量，如表1～表4所示。

表2 本机房近期电源端子汇总

表3 本机房远期电源需求

由上述对核心网机房的配套电源的估算，可以得出，合理的电源配套估算和机房设备交直流分区规划可以大大提高机房配电合理性和机房利用率的大大提升，杜绝机房还有很大面积空余，但是机房电力情况不能满足，或者电源还有很大空余，机房位置已满或者空调不能满足需求等造成的机房资源的严重浪费。电源估算合理化后将设备配置量做到最优，交流电力电源PDF和直流电力电源PDF有效避免电源母线交叉情况，降低机房安全隐患。

表4 本机房远期电源端子汇总

5 结束语

核心网机房规划是未来新建机楼规划使用的重要环节之一，本文通过梳理集团和我院对局房使用的规划和建议，结合各省公司机房规划，详细对各省公司近些年比较新机房规划方案进行详细比较说明。

Research on the standardization of planning of the core communications engine room

LI Yue-meng, TIAN Sheng-tai, LI Xu-guang, LIU-lei
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

According to the current situation of a certain operator company, the planning of core communication network equipment room is discussed in detail in this paper, especially in core network equipment room selection, rack location arrangement and estimation on supporting demand aspect. Subsequently, on the basis of various studies, two representative room planning program are proposed and be compared with each other. Finally, follow the search result, a practical equipment room planning application is illustrated.

equipment room planning; rack location arrangement in the equipment room; estimation on supporting demand

TN929.5

A

1008-5599（2013）03-0038-05

2013-01-10