边缘DC新型定制模块及其供电方案的探讨

陈月琴，牛永骋

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210009）

1 概 述

人工智能、云计算、大数据的发展离不开网络和数据中心，随着互联网基础架构的扩展及5G技术的出现，物联网设备的激增以及带宽密集型应用程序的出现，数据中心流量增加导致体验较为敏感的时延增加，为了解决这一问题，需要建设者在更靠近应用程序或生成点（即边缘）的位置部署DC，边缘DC由此而来，未来核心DC将与边缘DC长期共存[1]。

2 边缘DC的新型定制模块

随着未来应用的快速发展，更加标准化、低成本、可熄灯，更适配5G时代业务的快速上线的模块化产品将可能成为边缘DC重要产业发展方向。

为了适应快速部署要求，不同类型的预制件将对应于近端和近云的位置。伴随5G时代边缘DC建设需求，一种新型定制模块即将应运而生，用于边缘DC建设，它可以满足边缘DC的各类业务需求[2]。

新提出的一种新型定制模块，主要集适用不同类型设备的机柜（整机柜设备）、结合气流组织以及多样化制式需求的供电要求于一体的新型建设模式，通过标准化、模块化形成高效产品，使边缘DC的建设更具灵活、可预制、在线快速等特点，适应部署需求。典型的新型定制模块方案平面示意图如图1所示。

图1 典型的新型定制模块方案平面示意图

3 新型定制模块供电需求特征

边缘DC主要涉及的设备类型有：用户面功能（User Plane Function，UPF）/移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）/内容分发网络设备（Content Delivery Network，CDN）、无线设备、传输、空调、动环门禁等，多类型的设备聚集，使其供电制式需求多样，与传统通信机房、大型数据中心机房存在较大的差异[3]。

首先是负载功耗增大。各类设备相对传统数据中心，总功耗增加明显，因此对外市电引入总容量提出更高的要求。

其次是供电类型变多。边缘DC设备用电类型主要有直流-48 V、交流220 V或通信用240 V直流、交流380 V，以及少量的直流24 V/12 V，除空调、照明直接采用市电外，其余设备均需要采用不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）供电，供电制式的多样性是边缘DC明显的新特征。表1是未来典型边缘DC用电设备功耗估计。

表1 典型边缘DC用电设备功耗估计

4 新型定制模块供电解决方案

根据上述典型边缘DC用电设备功耗表需求，典型边缘DC设备总功耗约67.7 kW，因此新建或改造边缘DC的市电引入容量建议不低于70 kW，一般可通过设置在机房内的配电箱实现配电。

新型定制模块的设备用电类型种类较多，主要有直流-48 V、交流220 V或直流240 V、交流380 V，以及少量的直流24 V/12 V，除空调、照明直接采用市电外，其余设备均需要采用不间断电源供电，不同类别的用电制式功耗统计如表2所示。

表2 典型边缘DC不同供电制式功耗统计表

按传统的电源模式，需要配置-48V开关电源系统、240V直流系统、UPS系统及DC-DC转换器（在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置），这对机架规模相对不大的局点，配置多种套数的电源设备，不管是空间、地面承重、系统复杂性、工程实施复杂、性价比、运维等均成为难点[4]。

另外边缘DC设备功耗大小与业务量有关，因此局点会随着业务量变化而变化，是哪种类型的设备也无法预测，因此对基础配套设施的灵活性要求极高，且要求随时能调整或扩容不同供电制式的供电模块和接口。

因此提出一种可适应边缘DC的创新集约的不间断供电系统的解决思路，满足不同设备供电制式提出的多样性用电要求，通过提供创新集约化多接口的电源系统，一套解决所有供电问题[5]。

创新集约的不间断供电系统基本功能设置如下：

（1）单系统容量可根据负载需求，单系统容量可设置为两种类型：70 kW、100 kW；

（2）能同时提供不同制式的输出端口，包括直流-48 V、直流240 V/交流220 V、直流24 V/直流12 V，必要时可考虑预留380V交流输出端口；

（3）该不间断电源系统可根据不同用电制式、不同容量，按需配置必要的供电模块，不同制式输电模块底座兼容，以满足不同负载动态调整的需求；

（4）系统配置两组蓄电池接入装置，支持不同类型的蓄电池，如锂电池、铅酸蓄电池等，满足必需的监控功能；

（5）单路空开支持远程下电功能；

（6）单路空开支持二次下电功能；

（7）智能化管理，包括所有不同制式供电模块、蓄电池及输出端口的智能化监控和管理，根据负载变化能自动模块休眠等功能；

（8）为更好地与“边缘DC新型定制模块”衔接，摆脱传统的接电模式，还可采用定制标准化的交直流集成小母线，使得整体更为简洁高效。

现阶段边缘DC还处于发展的初期，所承载的业务类型仍不全面，放入边缘DC中的设备也未有明确界定，因此新型定制模块的规模、内部气流方式及功能设置，还有待根据业务发展进行适时调整。针对新型定制模块，本文提出创新集约不间断供电系统开发的初步思路，从思路到开发、生产及上网运行，更需要建设方、设计单位、设备供应商等产业链联合共同探讨，从技术的角度实现大集约的模式，达到制式灵活选择、在线模块化扩容、安全可靠，集成高效，响应减碳排放的号召，才能使基础设施更好地满足边缘DC业务的全面发展。

5 结 论

未来，边缘DC的配套基础设施将愈发凸显灵活部署、综合集约、高效智能、绿色节能等特征。为满足快速实时的应用场景需求，边缘数据中心在规划、设计、建设、运营及产品开发等全生命周期的各个阶段，均能应对种种挑战，新型定制模块大概率成为未来建设首选，与之配套的创新集约的不间断供电方案，为边缘DC建设提供一种新思路，使其可以更有效地助力于建设部署，有助于建设单位顺应双碳国策，加速自身的发展和转型，从而提高核心竞争力。