DC机房建设中的新技术应用

石文文

（安徽电信规划设计有限责任公司，安徽 合肥 230039）

0 引 言

运营商传统网络正在向SDN/NFV技术为代表的未来网络转型，数据中心（DC）将成为未来电信网络的核心载体。三大运营商相继发布了网络转型战略目标，从通信机房为中心转型到以数据中心（DC）为核心，实现了“云”和“网络”资源的统一规划部署和调度。

随着网络重构工作的不断推进，DC机房的建设也逐步开始实施。由于DC机房与传统机房（CO）之间存在较大差异，因此在DC机房的建设中引入了一些新技术，同时结合传统机房的现状采取了一些有效的改造措施。

1 传统机房（CO）与DC机房之间的区别

相对传统机房（CO），DC机房在以下几个方面提出了新的要求。

（1）空调气流组织不同。数据中心机房新增设备集成度高、功耗大，且设备散热要求高，传统机房中现有空调上送风气流组织方式难以满足此类设备散热要求，会导致机房形成热岛效应。因此，DC机房建设时，机柜应采用合理的建设模式，最大化优化机房气流组织模型。

（2）空调室外机安装空间需求不同。数据中心机房设备功耗大，因此机房内空调容量较大，同时在设置微模块形式时，空调设备冗余较多（每个模块均需冗余），造成空调室外机数量较多。传统机房室外机平台难以满足DC机房空调安装需求。

（3）用电类型不同。传统机房内通信设备一般采用-48 V直流供电，电源系统是直流电源系统，而数据中心机房由于设备的特点，一般采用交流或高压直流供电，机房需设置UPS或高压直流电源系统。

（4）机房布线方式不同。数据中心机房由于使用需求、设备布线量大，一般在主配线架和机柜之间设置专用配线列头柜。机房内布线整洁，管理方便。传统机房布线则普遍集中设置MODF，导致布线距离长，维护难度大。

（5）机房结构承重要求不同。数据中心机房机柜内服务器等设备密度高、重量大，对结构荷载要求高。按规范要求，新建数据中心机房板、次梁和主梁等效均布活荷载值分别为10 kN/m2、8 kN/m2、7 kN/m2，而传统固定/移动通信设备机房板、次梁和主梁等效均布活荷载值分别为6 kN/m2、6 kN/m2、6 kN/m2。

（6）设备机柜布置不同。数据中心机房新增设备功耗较传统机房设备高，传统机房设备机架正面或背面同一方向不利于设备散热需求，设备机架布置应按照面对面或背对背的方式（设备为前进风后出风）。

2 新技术应用

结合上述分析，在DC机房的建设方案中应用了一些新技术和有效的解决措施。

2.1 封闭冷通道和微模块

封闭冷通道空调采用下送风上回风气流组织，机架封闭式部署、面对面布局，对两排机架正面（前门）之间通道进行封闭，即封闭冷通道，距离通常为1.2 m。冷通道内采用可调节出风率的微孔防静电地板，冷风由此进入冷通道，并从机架正面进入机架，垂直温度场均匀，热风从机架背面吹出。

微模块是可以将机架、空调、末端电源、照明、安防、动环及消防等功能模块集中到一体的模块化产品。微模块可以在施工现场通过拼装实现快速部署。考虑到运营商通信机楼现有条件和运维界面，目前基本采用空调入列的方式进行部署。

目前，运营商定义DC机房单机柜功耗在4～6 kW。采取空调上送风和普通下送风方式时，单机柜功耗不易超过3 kW，超过易形成热岛效应。因此，DC机房建设时机柜均采用封闭冷通道或微模块的建设模式。

2.2 分布式电源（DPS）

2.2.1 DPS简介及分析

分布式电源（以下均采用DPS简称）与传统集中式电源相比，电源系统更加靠近负荷中心。电源系统DPS模块直接集成安装在DC机柜内部。DPS模块包含交流输入、整流、输出部分及蓄电池。为满足机架内安装的小尺寸要求，蓄电池应采用锂电池。目前，DPS产品有高压直流DPS、UPS及DPS[1]。

与传统集中式供电方案比较，DPS具有以下优点。

（1）有效提高机房空间利用率

电源系统已分散布置到机架中，无需设置电力室。电力室可改造为网络机房，使机房空间利用率提高30%左右。以一个面积为140 m2的机房为例，机柜采用微模块建设方式，对集中式电源和分布式电源进行对比，可得出机柜数量分布式较集中式多16架，空间利用率提高53%，详见图1和图2。

图1 集中式电源部署模式

图2 分散式电源部署模式

（2）有效降低对楼板的承重要求

集中式电源建设对电力室承重要求达到16 kN/m2。目前，通信机楼电力室面积均不足，需新开辟空间作为电力室，这些新开辟空间承重为600 kN/m2，远远不能满足电力室承重要求。因此，需要采取土建改造、蓄电池层数降低的措施，耗时费力。DPS电源模块重量大约80 kg，普通机房即可满足承重要求。

（3）有效降低对业务预测的依赖

虽然网络重构在基础设施建设方面已进入实质性工作，但需求仍不明确。比如，2018年使用多少设备，电源需求多少，均不得而知。DC机房采用集中式电源建设，会使供电设备处于轻载状态，导致利用效率低，降低设备投资效益。DC机房采用DPS模式，可按需灵活布置，有效提高设备利用率。

（4）有效延长设备使用寿命

DPS采用锂电池替代传统铅酸电池。普通铅酸电池寿命为5年，锂电池寿命长达10年且易于维护。

2.2.2 DPS在DC机房的部署方案

目前，DPS在DC机房建设中采用以下两种方案。（1）DPS部署方案一

列头柜采取两路市电引入，两路交流电输出到负载，一路DPS电，一路市电直供，如图3所示。

图3 DPS部署方案一

（2）DPS部署方案二

列头柜采取两路市电引入，两路交流电输出到负载，一台DPS同时向两个DC机柜供电。DPS连接采用菊花链的连接方式，负载两路输入均为DPS供电，如图4所示。

图4 DPS部署方案二

2.3 空调室外机平台

运营商的通信机楼建设时间早，网络发展速度早已超出人们的想象。因此，随着通信机房的不断扩张，一些附属的基础设施出现瓶颈，其中空调室外机平台尤为明显。

DC机房建设中，通常需要在机房外部采取钢梁挑出增加少量室外机位置。这种方案需要做好结构荷载测算，适合少量室外机部署。也可考虑将室外机放置在楼顶，这种方案适合机房在顶层往下四层以内的位置，同时楼顶需做好防水处理。在某通信机楼DC机房建设中，结合机楼现状和周边环境，在通信机楼绿化带及停车场入口处设置钢支架平台，有效解决了室外机平台不足的问题。室外机平台效果图如图5所示。

图5 空调室外机钢支架平台

3 结 论

随着运营商网络重构工作的不断推进，DC机房建设工作也在分布实施。DC机房建设工作涉及到结构、电源和暖通等方面，在子系统建设中，要充分结合通信机楼现有的条件，加入一些新技术、新元素，满足DC机房的“独特”之处。随着DC机房建设，后期网络设备对基础要求越来越高，因此将会有更多更好的技术应用在DC机房建设中。