浅析5G网络中核心机房的动力配套建设方案
摘要：伴随5G网络建设的不断发展，机房的通信设备对机房电源的要求也将随之变化和提高，这就要求进一步完善与改进动力配套方案。本论文主要阐述通信核心机房的动力配套现状和适应未来5G网络需求的动力配套建设方案。
关键词：5G核心机房、动力配套、通信电源
一、引言
机房动力配套作用在于为机房的通信设备提供交直流电源，也是机房所有设备得以实现正常运行的基本条件，在机房建设中起着至关重要的作用。一旦机房的电源供电系统出现故障，机房的相关用电设备便会停止运行，势必会造成一定程度的经济损失等。随着5G网络的不断演进与发展，机房通信电源系统的可靠性和准确性也将进一步提高。本文对通信机房动力配套的现状及后期的建设发展等问题进行简要探讨。
二、现有机房的动力配套现状分析
现有核心网机房中的2G、3G 及4G通信设备大多数为直流电源设备，单机架功耗相对较小，且一般采用-48V直流开关电源系统供电；而5G网络建设将普遍采用云化、虚拟化建设方案，采用服务器设备代替原有核心网网元设备，设备供电类型也随着转变为交流供电。
机房的电力区和通信设备区域的面积占比一般为1:3，其中电力区包含配电系统、电源系统和后备蓄电池组。机房内常见的空调形式为机房专用精密空调，且多采用地板下送风或者风管上送风的制冷方式。
随着5G核心网络建设的虚拟化，机房的动力配套环境将面临巨大挑战。为适应5G核心网相关设备的装机需求，应对现有机房的动力配套环境进行一定的改善。目前的机房动力配套环境主要面临的问题如下阐述。
2.1供电类型
机房内通信设备从直流供电转为交流或高压直流供电方式，现有机房的电源供电方式已无法满足5G设备的用电需求。原采用的-48V直流电源系统需向UPS不间断电源系统或高压直流系统转变，以满足5G网络建设需求。
2.2用电容量
机房内通信设备的单机架功耗不断升高，原有相同规模面积的机房的设备负荷将同步增加，该部分负荷包括通信设备负荷、空调负荷、蓄电池充电负荷以及照明负荷等。随着机房用电量的增加，现有机房的市电引入开关和引入电缆线径将较难满足机房整体用电需求，需对其进行更新改造。
2.3空调形式
机房内单机架设备功耗由原有的3KW/架提升到5KW/架，甚至更大，机房内的散热量也随之增加，现有空调形式在一定程度上很难满足机房的制冷需求。传统的空调制冷方式将很难满足高功耗机架的装机需求，空调制冷形式需进行相应调整。
2.4机房空间
现有机房的电力区主要用于安装配电柜系统和电源系统（含蓄电池组），随着单机架功耗的提高，对配电系统容量、电源系统容量和蓄电池组容量都提出了更大的需求。首先，单机架设备功耗提高，相同装机数量的机房用电容量将成倍数递增，则配电系统的配电柜数量将随
着相应增加；其次，电源系统从-48V直流电源系统向UPS系统或者高压直流系统转变，后备蓄电池组的配置容量也将相应增加，蓄电池组的占地空间也进一步增大，现有机房空间较为紧张。
三、新建机房的动力配套建设探讨
模块化机房建设方案本新建机房专指未来的5G部署机房，其中大部分设备为5G设备，机房的单机架设备功耗普遍提高，按单机架5KW甚至8KW预估。以下就四大方面简要探讨新建机房的动力配套建设需求。
3.1机房空间
本机房空间只针对通信机房区域和电力区，不包含其他相关功能辅助区等。与传统核心机房相比，5G通信网络机架仍采用600x1200x2200mm（宽x深x高）的标准机架，则相同机架建设规模的通信机房区域的需求面积基本保持不变；但随着单机架设备功耗的提高相同机架建设规模的电力区需求面积相比传统机房则存在较大差异，原因上文已经提及，本处不再赘述。
故对于新建5G核心机房，在前期规划期间需重点考虑机房电力区的预留空间，不可参考传统机房的电力区规划预留。传统机房的通信机房区域和电力区的占比约为3:1，若按照早期蓄电池的后备时长要求配置，则新建5G核心机房的电力区占比会显著增加。因此，建议对于新建5G核心机房需按照数据中心相关规范的建设标准，提高供电可靠性的同时适当减少蓄电池的后备时长，从而尽可能减少电力区的占地面积。
3.2市电引入
规划建设新建机房时，需综合考虑机房的终局使用需求，而市电引入（配电容量）则是重中之中。若前期规划未预留充裕的配电系统容量，则后期机房即使存在剩余空间，但因配电系统容量不足无法满足装机需求，该剩余空间仍然无法装机使用。当然根据需求后期可对配电系统进行扩容改造，但这不仅增加了投入成本，也对机房的综合运维管理带来诸多不便。
故对于新建5G核心机房，在前期规划期间需充分考虑机房的用电需求。对于近期的5G建设需求，单机架设备功耗可按5kW~8kW预估。而对于中远期的单机架设备功耗则需及时了解5G网络设备的发展趋势，不可按部就班。在方案规划阶段，机房（含电力区）的单机架占地面积可按4~6平方米估算，结合单机架设备功耗，可计算出机房的设备用电功耗，然后PUE
值按1.6~1.8估算，并考虑一定的冗余计算出机房总用电量。
3.3电源系统
综合考虑5G网络设备的供电类型，新建5G核心机房电源系统可采用UPS不间断电源系统或高压直流电源系统。UPS电源系统建议采用互为备份的2N系统，可提高供电系统的可靠性。高压直流电源系统按主流设计，配电线路1路采用高压直流供电，另1路采用市电直供。目前，该两种供电方式各有利弊，具体采用哪种电源系统，需各方结合机房实际情况沟通协调确定。以下就UPS不间断电源供电和高压直流供电系统进行简要说明。
（1）UPS不间断电源系统
UPS全名为Uninterruptable Power System(或Uninterruptable Power Supply)，在电源停电或电源品质不佳时，可为机房相关设备能提供较高品质的电源。在市电电源正常供电时，UPS通过整流器将交流电整流成直流电，然后再经过逆变器把直流电变成稳定无杂质的交流电。一旦市电中断或电源输入出现异常，UPS就会关断整流电路启用蓄电池，把蓄电池的直流电逆变成稳定无杂质的交流电，短时间内为机房负载供电。常见的UPS供电系统形式如下图：

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