5G時代的數(shù)據(jù)中心和機房架構(gòu)是什么樣子？
5G核心網(wǎng)用戶面功能UPF下沉，與邊緣計算、CDN等ICT基礎(chǔ)設(shè)施組成邊緣數(shù)據(jù)中心，并分布式部署于5G網(wǎng)絡(luò)的接入、匯聚和核心機房等位置，從而通過端到端網(wǎng)絡(luò)管道實現(xiàn)與云計算融合，形成“云-邊-端”融合的架構(gòu)。
分布式的邊緣數(shù)據(jù)中心將過去千里之外的云端算力、內(nèi)容和應(yīng)用下沉到距用戶數(shù)十公里范圍，甚至數(shù)公里內(nèi)，使之更接近用戶側(cè)，縮短了數(shù)據(jù)來回傳輸時延，降低了網(wǎng)絡(luò)回傳負荷。同時，邊緣數(shù)據(jù)中心在本地存儲和處理數(shù)據(jù)，還保障了園區(qū)、醫(yī)院、工廠等各行各業(yè)的數(shù)據(jù)安全性和隱私性。這不僅可大幅提升業(yè)務(wù)體驗，比如讓VR體驗更沉浸，還將加速聯(lián)網(wǎng)自動駕駛、智能工廠、智能電網(wǎng)等海量5G行業(yè)應(yīng)用成熟、落地。
邊緣計算作為5G的關(guān)鍵組成部分，價值潛力無限，是近兩年非常火熱的話題。業(yè)界對5G無線到應(yīng)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(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)配套怎么解決？
如何設(shè)計？如何規(guī)劃？如何建設(shè)？后期又該怎樣運維？
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布局邊緣計算，基礎(chǔ)設(shè)施必須先行。面向未來，行業(yè)應(yīng)未雨綢繆，及早為邊緣計算打好“基石”。最近，華為發(fā)布了業(yè)界首份《面向5G的邊緣數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施白皮書》。現(xiàn)在就讓我們一起來了解一下邊緣DC基礎(chǔ)設(shè)施那些事。
邊緣DC將大量興起，站址如何獲?。?/p>
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(yè)務(wù)的體驗需求，而每個邊緣DC的規(guī)模取決于5G業(yè)務(wù)對算力的需求大小。
邊緣DC越下沉，離用戶側(cè)越近，網(wǎng)絡(luò)時延越低，可支撐的5G業(yè)務(wù)類型越多，需要的邊緣DC的節(jié)點數(shù)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(xiàn)階段的VR/AR業(yè)務(wù)需求。但隨著5G業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，后期邊緣DC部署規(guī)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(shè)更多的邊緣DC；而針對未來的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，為了幫助汽車與實時路況交互和制定執(zhí)行策略，邊緣節(jié)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(nèi)。
從業(yè)務(wù)類型看，除了視頻、游戲、車聯(lián)網(wǎng)等5G通用類業(yè)務(wù)外，醫(yī)療、工業(yè)制造等園區(qū)是邊緣計算的另一大應(yīng)用場景。隨著各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型推進，5G業(yè)務(wù)不斷向垂直領(lǐng)域擴展，園區(qū)內(nèi)的邊緣DC也必將越來越多。
可以預(yù)見未來將有大量的邊緣DC涌現(xiàn)，以浙江省為例，每個運營商的邊緣數(shù)據(jù)中心站址規(guī)劃1000個以上。這些邊緣DC站址從哪里獲?。吭摪灼赋?，在早期邊緣計算業(yè)務(wù)還未大規(guī)模爆發(fā)之前，邊緣DC建設(shè)主要以利舊現(xiàn)有的接入、匯聚通信機房進行改造為主，以實現(xiàn)低成本、快速部署。但隨著5G業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，后期還需新建大量邊緣DC。因此，邊緣DC建設(shè)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(zhàn)
對于利舊改造場景，現(xiàn)有通信機房將融合邊緣數(shù)據(jù)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(shè)備、傳輸交換設(shè)備，又部署核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元和邊緣云算力，各種ICT設(shè)備共存，不同設(shè)備的機柜尺寸標(biāo)準(zhǔn)、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(chǔ)設(shè)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(shè)備不能融合部署，或高密部署，IT設(shè)備、BBU、接入和傳輸設(shè)備等設(shè)備各自一個機柜，UPS、-48V直流電源、HVDC、電池等供備電設(shè)備也各自一個機柜，這就會占用更多機房面積，導(dǎo)致機房空間緊張。
在供配電要求方面，現(xiàn)有通信機房大多數(shù)只有一路市電，無法放置油機，備電時長較短，無法滿足數(shù)據(jù)中心兩路市電和更高的備電時長需求。同時，邊緣DC內(nèi)多設(shè)備、多業(yè)務(wù)共存，不同設(shè)備的供電需求不同，不同業(yè)務(wù)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(gòu)。
在制冷要求方面，現(xiàn)有通信機房一般采用房間級空調(diào)，送風(fēng)距離遠，制冷效率低，無法精準(zhǔn)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(qū)部署。同時，不同的ICT設(shè)備的進出風(fēng)方式多樣化，有前進后出，左進右出，右進左出，也有中部進風(fēng)上下方向同時出風(fēng)，這會導(dǎo)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(zhàn)。
針對這些情況，該白皮書指出，邊緣DC部署面臨從規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)到營維的全生命周期挑戰(zhàn)。
在規(guī)劃階段，面臨工勘工作量大和難以精準(zhǔn)規(guī)劃兩大挑戰(zhàn)。在利舊場景下，現(xiàn)有大多數(shù)通信機房的基礎(chǔ)設(shè)施無法滿足邊緣DC部署需求，且站址分散，機房環(huán)境千差萬別，這要求專業(yè)人員得多次上站，平衡空間、承重、供備電、制冷、安全、環(huán)保等多重因素，工作量很大。
而考慮邊緣計算需求不可預(yù)測，還面臨難以按需規(guī)劃、精準(zhǔn)投資的挑戰(zhàn)。若按傳統(tǒng)方式一次性面向終期需求規(guī)劃，會帶來前期空置率高、回報周期長的問題。若按業(yè)務(wù)新增需求時再規(guī)劃并建設(shè)，可能會存在原有初期架構(gòu)無法滿足新業(yè)務(wù)上線需求、改造困難、重置成本高的問題。
在設(shè)計階段，一方面海量站址站型千差萬別，每個機房設(shè)計都需要根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計；另一方面，還存在多專業(yè)協(xié)同難，設(shè)計變更多的問題。
在建設(shè)階段，一方面，由于各種ICT設(shè)備和機電設(shè)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(fù)雜，以及現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜等原因，邊緣DC部署面臨機房改造難的挑戰(zhàn)；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(zhàn)。
在營維階段，由于機柜數(shù)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(xiàn)對海量分布式的邊緣DC的遠程可管、可視、可控，以及實現(xiàn)數(shù)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(zhàn)，該白皮書指出，全棧極簡、全棧高效是邊緣DC建設(shè)的必然趨勢。
全棧極簡
全棧極簡，通過“全棧模塊化”實現(xiàn)從站址到系統(tǒng)方案，到架構(gòu)，到部件的一系列模塊化方案，滿足業(yè)務(wù)對邊緣DC可大可小的規(guī)模需求；通過“全棧融合”實現(xiàn)機電設(shè)備、無線、傳輸、算力等設(shè)備融合，最終實現(xiàn)極簡部署邊緣DC基礎(chǔ)設(shè)施。
全棧模塊化，首先應(yīng)從全局統(tǒng)籌規(guī)劃，采用典型配置規(guī)劃站址快速實現(xiàn)批量站址評估、批量設(shè)計，并采用預(yù)安裝預(yù)調(diào)測等預(yù)制化方案實現(xiàn)現(xiàn)場簡單、快速安裝，從而實現(xiàn)去工勘、去設(shè)計、去工程化，滿足海量邊緣DC快速部署和業(yè)務(wù)快速上線需求；再從系統(tǒng)方案、架構(gòu)到部件，也要采用模塊化來實現(xiàn)快速、靈活和柔性部署，比如供配電架構(gòu)，各個配電模塊可通過熱插拔靈活支撐業(yè)務(wù)快速上線。
全棧融合，指一柜或一模塊融合IT設(shè)備、BBU、接入、傳輸?shù)菼CT設(shè)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(shè)備，從而解決占用機房面積大的挑戰(zhàn)。
針對機房制冷需求，同樣沿用融合思路，采用行級空調(diào)和更小顆粒度的機架式空調(diào)，盡量與ICT設(shè)備共同部署在同一柜內(nèi)，以實現(xiàn)近距離、精確制冷，并節(jié)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(zhàn)，該白皮書指出，需借助AI、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化技術(shù)，推動邊緣DC向全生命周期高效和全棧協(xié)同方向發(fā)展。
全生命周期高效，指通過BIM、3D建模、AI等技術(shù)，創(chuàng)建基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生模型，在數(shù)字世界里構(gòu)建與物理站點一模一樣的數(shù)字化站點，實現(xiàn)數(shù)字化工勘、設(shè)計、交付與驗收等，從而實現(xiàn)邊緣DC部署更高效、更規(guī)范。同時，考慮海量邊緣DC為無人值守，為提升營維效率，還應(yīng)依托物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字化、智能化營維。
全棧協(xié)同，指邊緣DC基礎(chǔ)設(shè)施與設(shè)備硬件、業(yè)務(wù)聯(lián)動，來實現(xiàn)根據(jù)負荷自動關(guān)閉或開啟電源、精準(zhǔn)制冷等系統(tǒng)級的智能化能耗管理，以降低PUE，節(jié)省電費。
邊緣計算是5G的關(guān)鍵組成部分。布局邊緣計算，基礎(chǔ)設(shè)施必須先行。作為業(yè)界首份針對5G時代的邊緣數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的白皮書，《面向5G的邊緣數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施白皮書》匯集了29位業(yè)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(zhàn)和部署思路，為邊緣數(shù)據(jù)中心的發(fā)展指明了道路。這是一份非常值得一讀的白皮書。
