江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司 │唐懷坤

運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)通信機(jī)房如何DC化演進(jìn)

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司 │唐懷坤

CO機(jī)房與DC機(jī)房將長期共存，特別是2G、3G、4G以及未來的5G設(shè)備網(wǎng)元交錯更新，使得未來的網(wǎng)元演進(jìn)、業(yè)務(wù)割接更為復(fù)雜，這對整個行業(yè)來說都是較大的挑戰(zhàn)。

隨著SDN的發(fā)展，運(yùn)營商的傳統(tǒng)通信產(chǎn)品逐步被互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)OTT（過頂傳球），留給運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的時間已經(jīng)不多。未來的通信網(wǎng)絡(luò)變革注定是IT化，以IT化的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在實(shí)現(xiàn)形式保留CT的網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)，核心就是ICT的深度融合。當(dāng)前最緊迫的挑戰(zhàn)就是傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、工單流程已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了電信行業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

全球很多國家的典型運(yùn)營商已經(jīng)推出了網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計劃，如德國電信PAN-EU計劃、西班牙電信UNICA架構(gòu)、中國移動NovoNet 2020、中國電信CTNet2025、中國聯(lián)通 CUBE-Net 2．0、NTT通信Arcstar Universal One架構(gòu)、AT&T Domain 2．0架構(gòu)、法國電信Cloud4Net架構(gòu)、沃達(dá)豐One Cloud架構(gòu)、Verizon SDN轉(zhuǎn)型。各大運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方向大同小異，核心都是網(wǎng)絡(luò)云化、SDN、NFV與開源，根據(jù)分析機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2020年，全球75%的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施將基于SDN和NFV，通信網(wǎng)絡(luò)將越來越扁平化，而2016～2020年是關(guān)鍵部署期。

國內(nèi)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型中的DC定位

中國移動 NovoNet 2020

中 國 移 動 2 0 1 5年 7月 發(fā) 布《NovoNet2020愿景》，認(rèn)為2020年前將進(jìn)入通信網(wǎng)絡(luò)4．0時代，實(shí)現(xiàn)CT與IT的深度融合。打造以DC為部署核心、以MANO/SDN Controller體系為管理控制核心、以虛擬化軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元功能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。實(shí)現(xiàn)集中化、標(biāo)準(zhǔn)化、DC一體化，其中DC一體化就是統(tǒng)一規(guī)劃多層DC架構(gòu)替代核心局房。

中國電信CTNet2025

中國電信 2 0 1 6年7月發(fā) 布 的《CTNet2025網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)白皮書》將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的進(jìn)程擴(kuò)展到2025年，對于演進(jìn)路徑，中國電信堅持“網(wǎng)絡(luò)云化”和“新老系統(tǒng)/能力開放”兩條腿并行的方式，分近期、中遠(yuǎn)期兩個階段推進(jìn)，即2016～2019年之前和2021～2025年兩大時間階段。近期目標(biāo)是推動部分具備條件的通信機(jī)房（CO）向數(shù)據(jù)中心架構(gòu)（DC）化改造，中遠(yuǎn)期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元DC化部署。

中國聯(lián)通 CUBE-Net2.0

中國聯(lián)通2015年9月份發(fā)布了《新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)CUBE-Net2．0白皮書》，CUBE-Net2．0包括3層含義：面向客戶體驗(yàn)的泛在超寬帶網(wǎng)絡(luò)、面向內(nèi)容服務(wù)的開放商業(yè)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、面向云服務(wù)的極簡/極智/彈性網(wǎng)絡(luò)，并從以通信局房為中心轉(zhuǎn)型到以DC為中心，構(gòu)建云網(wǎng)協(xié)同的極簡和扁平的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

可以看出，運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型是從傳統(tǒng)以行政區(qū)域分層為導(dǎo)向的組網(wǎng)，轉(zhuǎn)向以DC為核心的組網(wǎng)新格局，未來核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、支撐網(wǎng)、傳送網(wǎng)均將圍繞區(qū)域DC和本地DC開展轉(zhuǎn)型工作。區(qū)域DC很可能采用近幾年新建的大型數(shù)據(jù)中心園區(qū)的方式；本地化DC、靠近用戶的邊緣DC將大多由現(xiàn)在的通信機(jī)房改造而來，例如CDN部署將向邊緣DC拓展、傳送網(wǎng)省內(nèi)一干及二干將融合等。

國內(nèi)運(yùn)營商傳統(tǒng)通信機(jī)房特點(diǎn)

年代較早、定位分明

我國東部沿海省份通信局樓的建設(shè)高潮期在1995年～1996年，中西部地區(qū)在1998年～1999年，平均建筑年代在1996年左右。早期建設(shè)的通信局樓遵循的是YD 5003-1994《電信專用房屋設(shè)計規(guī)范》，按照當(dāng)時規(guī)范：建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50年，局樓平均的設(shè)計使用壽命還有30年，因此從使用年限上看，具備DC化再利用的可行性。

通信局樓分為樞紐樓、核心局樓、端局、模塊局，傳統(tǒng)意義上的通信局樓類型大多為辦公與通信機(jī)房的綜合樓；樞紐樓、核心局樓按照一類建筑建設(shè)；端局、模塊局按照二類建筑建設(shè)或租賃。其功能是按照傳統(tǒng)TDM網(wǎng)絡(luò)層級加以規(guī)劃，可謂層次分明——樞紐樓通常承擔(dān)本省匯接及傳輸骨干網(wǎng)功能、核心局樓負(fù)責(zé)本地市匯接局功能、端局負(fù)責(zé)行政區(qū)模塊局的傳輸匯聚及交換功能、模塊局通常是靠近社區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民集中區(qū)域的民房。

規(guī)模龐大、布局分散

運(yùn)營商機(jī)房通?？煞譃樽越ê屯庾鈨煞N。對于運(yùn)營商來說，按照承擔(dān)的網(wǎng)絡(luò)定位類型，電信運(yùn)營商在全國擁有2萬棟通信局樓、1500個大中小型IDC數(shù)據(jù)中心，另外還有約20個海外數(shù)據(jù)中心。其中通信機(jī)房多為綜合類機(jī)房，涵蓋維護(hù)辦公和機(jī)房功能，部分通信局樓也兼?zhèn)銲DC功能。

通信機(jī)房相對于后期建設(shè)的數(shù)據(jù)中心較為分散，基本上與行政區(qū)域?qū)蛹墑澐制叫校譃槭?、市、區(qū)（縣）、街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）4級，數(shù)量占比分別為3．1%、6．3%、20．8%、69．8%?？梢钥闯龌趥鹘y(tǒng)模擬通信和窄帶技術(shù)在“最后一公里”的實(shí)施，主要集中在街道和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的模塊機(jī)房（接入點(diǎn)）。

網(wǎng)元較多、退網(wǎng)緩慢

行業(yè)內(nèi)將以上4類機(jī)房通稱為CO(central office)局端機(jī)房，通信網(wǎng)絡(luò)局端機(jī)房（CO）中有很多老舊網(wǎng)元如TDM、PSTN等，設(shè)備退網(wǎng)使傳統(tǒng)機(jī)房空間空余出一部分，此類網(wǎng)元的退網(wǎng)下電時間集中在2015、2016年，2018年將完成全部PSTN網(wǎng)絡(luò)退網(wǎng)，各省市面臨大量空閑的機(jī)房資源，GSM退網(wǎng)時間目前還沒有明確公布。可以確定的是，未來核心網(wǎng)、IT網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)全部將實(shí)施“X+SDN”、設(shè)備將實(shí)施“X+NFV”，不過這是個循序漸進(jìn)的過程，不可能一蹴而就。

網(wǎng)元退網(wǎng)的近、中、遠(yuǎn)期特點(diǎn)

近期退網(wǎng)機(jī)房特點(diǎn)

2016年～2017年退網(wǎng)設(shè)備主要針對PSTN網(wǎng)絡(luò)，它基于TDM，因此近期固網(wǎng)運(yùn)營商談?wù)摰慕裹c(diǎn)也是TDM網(wǎng)元的退網(wǎng)，它的機(jī)房特點(diǎn)是具備一定基礎(chǔ)條件(標(biāo)準(zhǔn)通信機(jī)房且具備傳輸、市電資源)，大多與BRAS同局址，具有良好的城域網(wǎng)接入改造條件，具有較大的機(jī)房面積，靠近用戶側(cè)。這部分退網(wǎng)設(shè)備的下電機(jī)架所占位置和機(jī)房現(xiàn)有剩余空間。

中期退網(wǎng)機(jī)房特點(diǎn)

2018年～2020年退網(wǎng)的網(wǎng)元設(shè)備集中于交換網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、IT系統(tǒng)中，交換網(wǎng)中MIS以及業(yè)務(wù)網(wǎng)中的各種彩鈴、彩信、寬帶內(nèi)容服務(wù)、IPTV將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)SDN、設(shè)備虛擬化；IT系統(tǒng)中的支撐網(wǎng)、網(wǎng)管系統(tǒng)將實(shí)施SDN。

遠(yuǎn)期退網(wǎng)機(jī)房特點(diǎn)

2020年～2025年退網(wǎng)的是傳送網(wǎng)、核心網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)的各類網(wǎng)元，傳送網(wǎng)也將實(shí)施T-SDN。未來的網(wǎng)元分類將不會這么細(xì)致，而是軟件定義網(wǎng)絡(luò)功能，從遠(yuǎn)期看，只有數(shù)據(jù)中心和傳送網(wǎng)兩大方向，如果將數(shù)據(jù)中心再細(xì)分就是基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器等軟硬件。

最終目標(biāo)

形成區(qū)域DC、核心DC、邊緣DC架構(gòu)，但這并不是嚴(yán)格的層級關(guān)系，區(qū)域DC以多個省份為覆蓋點(diǎn)，主要為近幾年建設(shè)的超大型數(shù)據(jù)中心；核心DC以省內(nèi)為覆蓋點(diǎn)，主要為現(xiàn)有的DC、IDC直接利用；邊緣DC主要為上述4類CO機(jī)房轉(zhuǎn)換而來，采用分布式部署。

總之，由于設(shè)備與業(yè)務(wù)都是在網(wǎng)運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)是持續(xù)的過程，CO機(jī)房與DC機(jī)房將呈現(xiàn)長期共存的趨勢，特別是2G、3G、4G以及未來的5G設(shè)備網(wǎng)元交錯更新，使得未來的網(wǎng)元演進(jìn)、業(yè)務(wù)割接更為復(fù)雜，這對整個行業(yè)來說都是較大的挑戰(zhàn)。

通信機(jī)房DC化基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)路線

通信機(jī)房DC化遵循的原則

遵循規(guī)范、對標(biāo)評估、安全可靠原則：通信機(jī)房DC化是在舊機(jī)房上做新文章，首先是必須滿足安全可靠原則，保證現(xiàn)場人員和設(shè)備的安全；其次是考慮自有產(chǎn)權(quán)機(jī)房。改造的電子信息系統(tǒng)機(jī)房應(yīng)根據(jù)荷載要求采取加固措施，并符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB50174《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》、GB50367《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》、JGJ116《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》、JGJ145《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

消防、防火標(biāo)準(zhǔn)沒有較大變化，目前執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)仍為YD5002《郵電建筑防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》。根據(jù)YDT1051-2010《通信局(站)電源系統(tǒng)總技術(shù)要求》，電氣設(shè)備按照高壓交流設(shè)備使用年限20年、變壓器及低壓配電設(shè)備使用年限15年、發(fā)電機(jī)組的使用年限10年，超過使用年限的電氣設(shè)備存在可靠性降低、故障及安全隱患。

統(tǒng)一布局、分布實(shí)施、全模塊化原則：退網(wǎng)機(jī)房DC化不是某一棟局樓，而是涉及運(yùn)營商“全國一盤棋”的大思路，因此要統(tǒng)一布局，對通信機(jī)房情況分類統(tǒng)計、結(jié)合未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一布局，基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃布局一定以網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)為核心，需求決定一切。由集團(tuán)制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化實(shí)施。在實(shí)施過程中應(yīng)遵循全模塊化原則，由于數(shù)據(jù)中心的未來需求存在一定變數(shù)，無論是基礎(chǔ)設(shè)施還是服務(wù)器機(jī)架都不可能一步到位，運(yùn)營商要采用全模塊化、分期實(shí)施的建設(shè)方式，以達(dá)到TCO投資最佳模型。

表1 YD5003標(biāo)準(zhǔn)1994版與2014版對比表（通信建筑的樓面等效均布活載荷值）

通信機(jī)房DC化近期演進(jìn)思路

目前機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施之間屬于排列組合關(guān)系，涉及機(jī)房剩余面積、機(jī)房承重、低壓剩余容量、油機(jī)剩余容量、暖通可擴(kuò)容余量、開關(guān)電源余量、UPS余量等參數(shù)，其中包括三大關(guān)鍵要素：機(jī)房剩余面積、機(jī)房承重、高低壓配電剩余容量。

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，機(jī)房承重須達(dá)到8kN/m2、當(dāng)機(jī)房承重在4～8kN/m2之間時具備承重改造條件。機(jī)房剩余面積要達(dá)到一定條件才具備改造條件，前者剩余機(jī)房面積達(dá)到80m2才具備可以改造利用的條件，即以80m2為1個模組，后者以150m2為1個模組；發(fā)電機(jī)組可用500kW，按照關(guān)鍵要素這些主要條件進(jìn)行排列組合為6種場景：直接可用、承重改造可用、配電改造后可用、完全改造后可用、暫時不可用、推薦其他非DC用途。

可以直接利用的數(shù)據(jù)中心定義為剩余可用面積≥80m2、機(jī)房承重≥8kN/ m2、低壓配電容量滿足微模塊的模組的數(shù)量需求。

承重改造的數(shù)據(jù)中心的機(jī)房承重水平在：4kN/m2≤承重＜8kN/m2，剩余可用面積≥150m2、低壓配電能夠滿足剩余可用面積功耗需求，此類機(jī)房通過承重加固可以達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，但是由于是改造老舊機(jī)房，為安全起見需要將微模塊承重要求較大的模塊化UPS電源、240V電源和電池全部或部分與微模塊分開布置。

配電改造的數(shù)據(jù)中心的機(jī)房承重水平在：承重≥8kN/m2，剩余可用面積≥80m2、低壓配電不能夠滿足剩余可用面積功耗需求，此類機(jī)房由于低壓配電設(shè)備老舊、變壓器容量不足等瓶頸問題無法提供多余電量給DC化機(jī)房使用，需要就地改造替換或者新增戶外集裝箱式的低壓配電間。

表2 退網(wǎng)機(jī)房分類表

完全改造類退網(wǎng)機(jī)房的剩余可用面積≥150m2、4kN/m2≤承重＜8kN/m2、低壓配電容量不滿足剩余面積的功耗需求。此類機(jī)房暫按照微模塊方法預(yù)估，具體可根據(jù)現(xiàn)場機(jī)房條件做成冷熱通道模式或其他模式。

暫時不可用的機(jī)房的階段性退網(wǎng)面積較小，隨著機(jī)房其他網(wǎng)元退網(wǎng)，機(jī)房未來可用，分為兩類：一類機(jī)房承重≥8kN/ m2、機(jī)房剩余可用面積＜80m2；另一類是4kN/m2≤承重＜8kN/m2區(qū)間，機(jī)房剩余面積＜150m2。

最后1類場景是其退網(wǎng)機(jī)房為承重偏小，承重＜4kN/m2，不具備改造條件，只能作為其他非DC機(jī)房用途。

通信機(jī)房DC化中期演進(jìn)思路

現(xiàn)階段通信機(jī)房可用剩余面積大于都在60m2左右，從可利用的部分機(jī)房角度看，問題的關(guān)鍵在于如何利用現(xiàn)有設(shè)施，模塊局層級基本不可用將逐步退出，而端局、核心局樓將逐步演變?yōu)檫吘塂C。隨著CO機(jī)房DC化面積的增加，數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展也存在限制條件，諸如消防分區(qū)、低壓配電容量、制冷主機(jī)容量、樓層配電。此時運(yùn)營商需要對機(jī)房進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，如基礎(chǔ)設(shè)施大配套、前期網(wǎng)絡(luò)投資割接及擴(kuò)容等。

消防分區(qū)：1個消防分區(qū)為3600m3，如果按照機(jī)房平均層高3600mm計算，機(jī)房面積超過1000m2就要設(shè)置1個消防分區(qū)。

低壓配電：按照1個2000kVA變壓器估算，低壓配電模塊最多提供3200A的配電母線。

制冷主機(jī)容量：采用風(fēng)冷達(dá)到1000kW制冷容量以上建議采用水冷比較經(jīng)濟(jì)。

樓層配電：在機(jī)房面積超過1000m2時，樓層配電開關(guān)柜如果配置小于2000A也很不經(jīng)濟(jì)。

綜上所述，在近期開展通信機(jī)房DC化過程中，在靜電地板、消防、監(jiān)控、制冷、配電等方面要盡量考慮后期其他剩余面積的再利用時的工程量，同時后期改造也不會對前期已投產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行過大割接，避免增加再改造的工作量。

通信機(jī)房DC化遠(yuǎn)期演進(jìn)思路

遠(yuǎn)期所有具備DC化條件的通信機(jī)房預(yù)計有50%左右將變更為DC機(jī)房，另外一半則作為辦公自用、商業(yè)化出租、配套用戶使用。

總體來說，所有的退網(wǎng)機(jī)房都將盤活?；谕顿Y考慮，通信機(jī)房DC化基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計、實(shí)施、維護(hù)模塊化程度越高越好，在2016～2017年就應(yīng)該對所有退網(wǎng)通信機(jī)房面向未來DC化的定位和用途進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃布局，以免在今后的使用過程中因不斷改造而出現(xiàn)問題。

樞紐樓遠(yuǎn)期定位：可定位為核心DC，以云資源池為基礎(chǔ)進(jìn)而承載省內(nèi)集約IT、業(yè)務(wù)平臺及核心網(wǎng)VNF等。此類將基本保留作為DC化使用，

匯接局遠(yuǎn)期定位：作為早期的程控局樓，這類機(jī)房利用價值最大的是土地、建筑，其他配電、暖通設(shè)備較為老舊，建議作為邊緣DC使用，城域內(nèi)分布式設(shè)置云基礎(chǔ)設(shè)施，滿足本地業(yè)務(wù)接入及本地化數(shù)據(jù)處理。

端局遠(yuǎn)期定位：可以作為未來的邊緣DC使用，按需部署，滿足對時延要求極高的轉(zhuǎn)發(fā)及邊緣計算，重點(diǎn)在提升體驗(yàn)，與樞紐樓機(jī)房DC化之間資源協(xié)同。與B類機(jī)房共同從業(yè)務(wù)性能和用戶體驗(yàn)出發(fā)，屬地化建設(shè)，提供最佳體驗(yàn)；可以適當(dāng)客戶化、差異化進(jìn)行建設(shè)。

模塊局平均面積不到100m2、大部分為租用，承重90%以上都是4kN以下，隨著租房成本、維護(hù)成本的上升，模塊局實(shí)際上已成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的負(fù)擔(dān)，且邊緣DC應(yīng)適當(dāng)集中部署而不應(yīng)過于分散，因此建議未來此類機(jī)房（接入點(diǎn)）應(yīng)隨著業(yè)務(wù)云化、虛擬化而逐步收縮，部分面積大于100m2、承重大于4kN/m2的條件較好的機(jī)房可以考慮作為邊緣DC使用。其它的可以通過歸并或整合。

通信機(jī)房DC化宜走“全模塊”路線

總之，在面向通信機(jī)房DC化的過程中，所有通信局樓在基礎(chǔ)設(shè)施（承重、電源、暖通、機(jī)房空間布局）方面，現(xiàn)階段就要統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一布局，而不能走一步看一步。從數(shù)據(jù)中心規(guī)范的角度及未來網(wǎng)絡(luò)云化服務(wù)器機(jī)架的功耗、承重需求去考慮，基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)遵循模塊化建設(shè)，數(shù)據(jù)中心涉及專業(yè)較多，如建筑結(jié)構(gòu)、消防、電源、暖通、傳輸、數(shù)據(jù)、機(jī)房工藝、動環(huán)監(jiān)控等，標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容復(fù)雜，因此當(dāng)前就需要規(guī)范專業(yè)內(nèi)部的縱向接口以及不同專業(yè)之間的橫向接口。

對于新建數(shù)據(jù)中心來說，未來趨勢是從集團(tuán)級、園區(qū)級、樓棟級、機(jī)房級、行列級、機(jī)架級都是模塊化的“全模塊化”發(fā)展路線，只有在統(tǒng)一布局下的全部模塊化才能充分保護(hù)投資、節(jié)省投資、按需分布實(shí)施，做到快速響應(yīng)，對于舊通信機(jī)樓的DC化改造也要遵循全模塊化的思路。因此，筆者認(rèn)為對通信機(jī)房DC化工作最緊要的是，所有舊局樓都需要以SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)布局來考量機(jī)房的改造方向，統(tǒng)一規(guī)劃之后再分步實(shí)施。

編輯｜張鵬 zhangpeng@bjxintong.com.cn