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1、華為技術有限公司深圳市龍崗區坂田華為基地電話: (0755) 28780808郵編: 免責聲明本文檔可能含有預測信息，包括但不限于有關未來的財務、運營、產品系列、新技術等信息。由于實踐中存在很多不確定因素，可能導致實際結果與預測信息有很大的差別。因此，本文檔信息僅供參考，不構成任何要約或承諾，華為不對您在本文檔基礎上做出的任何行為承擔責任。華為可能不經通知修改上述信息，恕不另行通知。版權所有 華為技術有限公司 2019。保留一切權利。非經華為技術有限公司書面同意，任何單位和個人不得擅自摘抄、復制本手冊內容的部分或全部，并不得以任何形式傳播。商標聲明 ， ， 是華為技術有限公司商標或者注冊商標，

2、在本手冊中以及本手冊描述的產品中，出現的其它商標，產品名稱，服務名稱以及公司名稱，由其各自的所有人擁有。面向 5G 的數據中心基礎設施數據中心能源白皮書 601面向 5G 的數據中心基礎設施1隨著 5G、大數據及 AI 技術的發展，數據中心作為承載運營商5G網絡及業務系統全面云化的 “底座” ，逐步從原來的集中式架構轉變為云 - 邊 - 端分布式數據中心架構，其重要性越來越重要。然而傳統CO 機房面臨電力不足、空間不足、承重不足等諸多挑戰，要應對這些挑戰，數據中心基礎設施實現全棧極簡、全智能是基礎設施演進的必由之路。摘要5G 的飛速發展開啟了萬物互聯時代，其“超高帶寬”、“超低時延”、“全連接

3、覆蓋”的網絡能力，促使電信網絡業務的不斷豐富，由滿足人的基本連接需求加速向垂直行業擴展。同時，伴隨著 2B 企業自身數字化轉型與運營商全面云化進程的推進，2C 大帶寬低時延 AR、VR、無人駕駛、車聯網等新業務的快速發展，大數據的興起，以及人工智能在各個領域的應用，數據中心的重要性不斷提升。2015 年 6 月 ITU 定義的 5G 未來移動應用包括以下三大領域： 增強型移動寬帶 (eMBB)：人的通信是移動通信需要優先滿足的基礎需求。未來 eMBB 將通過更高的帶寬和更短的時延繼續提升人類的視覺體驗； 大規模機器類通信 (mMTC)：針對萬物互聯的垂直行業，IoT 產業發展迅速，未來將出現大

4、量的移動通信傳感器網絡，對接入數量和能效有很高要求； 高可靠低時延通信 (uRLLC)：針對特殊垂直行業，例如工業自動化、遠程醫療、智能電網等需要高可靠性和低時延的業務需求。1、5G 業務趨勢圖 1：鋰電和鉛酸電池的循環壽命曲線PHASE1 2018-2019Service: FWALatencyDL SpeedUL SpeedPHASE2 2020-2022Service: FWA/eMBB,PublicPHASE3 2022 Service: eMBB/uRLLC/start mMTCeMBBuRLLCmMTCDL 100MbpsUL 5Mbps500Mbps10Mbps20ms 5ms

5、1 Million/Km21Gbps50Mbps時延50MbpsToD2530 MbpsUltimate VReHealth 10msV2X35msAdvance VR20msFWA-IPTV70MbpsVR Live Events 100MbpsFWA5Mbps這篇白皮書是第五屆全球 ICT 能效峰會的智慧結晶，感謝所有與會者的貢獻。面向 5G 的數據中心基礎設施面向 5G 的數據中心基礎設施232.1核心網機房和內容承載機房 （IDC）2016 年底，3GPP 確定了 5G 網絡架構。云化是 5G 核心網演進必由趨勢。5G 核心網總體上分成兩個部分：控制面（Core-CP）和用戶面（Cor

6、e-UP）。未來業務要求控制面和用戶面分離，實現用戶面分布式部署，滿足業務極致的體驗要求。VR、AR 業務極致體驗需要時延低于 20ms，自動駕駛時延需要低于 10ms，算力將下沉到邊緣。分層分級及海量的邊緣數據中心的需求成為必然。伴隨 5G、大數據及 AI 技術的發展，核心網機房和內容承載機房（IDC）從原來的集中式架構逐步轉變為云 - 邊 - 端分布式數據中心架構，邊緣云與中心云能力長短互補，實現數據、應用、AI 算法、管理的協同，同時邊緣云能敏捷快速接入中心云。中心云數據中心集約化程度更高：由于帶寬、時延等數據傳輸瓶頸的突破，智能終端和物聯網設備不再受限于設備本身的計算能力，而是可以借力

7、于云端，以獲得更為強大的數據處理能力。中心云集約化程度越來越高，算力越來越集中，這就要求基礎設施利用資源共享優勢，降低 PUE提升能源使用效率，提高運維效率。2.2 接入機房5G 標準分成兩個階段，第一階段標準 2018 年 6 月凍結，第二階段標準2019年12月凍結。 5G的頻段覆蓋范圍更小，基站個數部署更多，是 4G 基站的 2 倍以上。5G 天線視頻單元和基帶控制單元的功率密度更高， 是4G的5倍以上。全球到 2022 年 , 90% 的網絡會完成 5G 部署，中國 5G 基站部署會超過500萬基站， 韓國5G基站部署會超過50萬。大量基站對應的基帶處理單元 BBU 分散布局帶來的管理

8、運維效率低下，基礎設施資源不能共享，促使全球運營商積極規劃CRAN集中部署BBU。 基于CRAN部署于接入CO （接入端局），機房資源日趨緊張，BBU 的部署將更集中，滿足占地面積更少，功率密度更高（如每機柜 8 個 BBU，10kW/ 機柜）的要求2.3 承載機房隨著大帶寬業務 VR/4K 高清視頻爆發，帶寬需求增長 10倍以上。接入層帶寬從 10GE，擴展到 50GE；匯聚、城域、骨干層，網絡帶寬受 CDN、內容下沉引起的南北向流量減少和大帶寬需求業務增多綜合影響，最終促使帶寬需求穩步上行。網絡設備不斷升級，在骨干層，流量 Tbps級別的路由器（如華為 NE5000-20）、傳輸 ( 如華

9、為OSN9800-U64) 等設備成為主流，高密度設備如 35kW/機柜成為常態，將給散熱和供電帶來巨大挑戰。海量輕量化邊緣云節點需求：超低時延的大量 5G 應用需要算力近端構建，業務本地化處理，可定制化等特定能力，海量邊緣輕量化數據中心需求涌現。針對不同場景的應用，構建輕量靈活的邊緣云節點。同時，移動核心網部分功能下沉，更加接近內容源。云 - 邊 - 端架構對基礎設施及平臺服務能力、支撐能力提出更高的敏捷、彈性應用部署，強大的自動化管理運維能力的要求。5G網絡朝著網絡云化、 承載簡化、 無線基站小型化、運維智能化方向演進，其中網絡云化是關鍵。5G加速運營商 ICT 網絡架構轉型，借助 NFV

10、、SDN 和云計算等新技術，把傳統的封閉獨立網絡，重構為以分布式數據中心為中心，以統一資源池為基礎，具備彈性、敏捷、自動化能力的新型云化網絡。伴隨著 5G、網絡切片技術要求，低時延業務需求，核心網下沉，算力下沉貼近用戶部署，邊緣云節點建設成為 5G 的特點以及熱點。2、5G 網絡架構演進以目前運營商 CO 機房為例，存在電力不足，空間不足，承重不足（500kg/m），配電架構只能支撐5kW/ 機柜，只能滿足單一供電場景，交流或者直流，機房氣流組織混亂的問題，不能滿足海量邊緣云節點的部署需求?，F有機房基礎設施面臨著以下四大挑戰。3、CO 機房面臨的挑戰圖 2：5G 數據中心全景圖2G3G4GeM

11、BBuRLLCmMTCDRAN基站APPs/CDN4G/5G Core (UP)CUBig Data/ OperationAPPs/CDN4G/5G Core (UP)Big Data/ OperationAPPs/ Origin ServerIoT Core (CP/UP)AAUDU/BBU接入機房核心網機房+內容承載機房（IDC）承載機房AAUDU/BBU邊緣DC本地DC中心DC城域網骨干網接入網面向 5G 的數據中心基礎設施面向 5G 的數據中心基礎設施453.1 設備占地面積大 設備電源形式七國八制，分散布局，占地面積大接入、傳輸、交換、核心網用戶面、算力多種業務共部署在同一站點。設備

12、的電源形式多樣，各種配電模塊分散布局，占地面積大。 現有制冷架構無法支撐高功率密度，設備不得不分散到更多機柜部署，造成機房空間浪費現有機房制冷形式無法滿足從 5kW/ 機柜到 25kW/ 機柜的高功率密度部署需求，而硬件設備容量和功率密度出現同時攀升趨勢，同時更多硬件 ( 服務器、存儲、BBU) 部署在邊緣節點。3.3 架構不靈活，無法滿足業務快速上線和 ROI 需求 交付周期長現場改造復雜，很多因素難于評估，基礎設施交付周期長，無法滿足業務快速上線；空間不足，或者新選站址，無機房，新建小機房，周期長。 無法按需投資，ROI 周期長要么一次性投資，長期處于高空置率，要么逐步投資，基礎實施交付的

13、延時跟不上業務擴張。3.2 能耗高，電費開支驟升 機柜數量、功率密度雙增長導致電費更高，PUE 居高不下，OPEX 中電費驟升。 ICT 設備多種進出風形式， 如左進右出，右進左出，下進上出，前進后出等，氣流組織紊亂，制冷效率低下。4.1 全棧極簡4.1.1 全棧融合3.4 管理效率低 現有 CO 機房動環與機房智能管理系統如何融合，實現智能管控。 新增海量無人值守邊緣數據中心節點，人工值守成本高。 電源、電池、空調等基礎設施自身如何實現智能化，自適應組網。5G 時代的云數據中心是承載運營商基礎網絡及業務系統全面云化的“底座”，全棧極簡，全智能是數據中心基礎設施的必然趨勢。一方面全棧極簡，依托

14、高度融合集成多電源和輕量化機架空調系統，實現接入、傳輸、交換、核心網用戶面、算力多種業務共部署。云 - 邊 - 端架構，對云 - 邊業務分工更簡單，通過協同本地及云端，實現智能調配計算能力。另一方面全智能實現數據中心的全系統智能運維和管理，依托數據湖和 AI 智能分析能力，構筑面向5G 新業務的智能數據與業務平臺。海量輕量化邊緣云節點大量利舊 CO 機房（電信機房），使得未來同一個電信機房融合邊緣數據中心功能，無線接入CRAN 功能，以及匯聚、傳輸、電信計費功能，即同一個電信機房既部署接入設備，傳輸交換設備，又部署核心網用戶面網元和邊緣云算力，實現業務融合是必然趨勢。4、5G 數據中心基礎設施

15、技術特點及演進方向圖 3：機房設備產品全景圖硬件設備產品全景圖（以華為產品為例）5G CRAN全光網IP+光固網現代化NFVI+私有云邊緣數據中心基帶BBUIP DSLAMOLTOTNBBU Rack50GE路由器IP設備光設備核心交換機接入交換機VNF: UNC, UDG, SDM, UPCFCloudOSCOTSServerE9000Server交換機OSN1800直流設備為主交流設備為主面向 5G 的數據中心基礎設施面向 5G 的數據中心基礎設施67 物理硬件融合：端到端 CT 和 IT 設備共置同一個模塊內，CT 和 IT 設備尺寸差異大，如核心網 EPC、UPF 網元和承載網傳輸設備

16、能適配600mm 深機柜；服務器，存儲小型化趨勢以適配 600mm 深機柜。在邊緣數據中心大量興起之前，服務器，存儲設備仍以1100mm/1200mm深機柜為主；一個微模塊融合所有設備：空調、電池、 集中監控、 交直流AIO配電、 不同柜型。未來單設備性能提升和云化導致容量和功率密度雙攀升至 1.54 倍，而設備尺寸要求更短更小，原 ICT 設備不同的進出風方式仍然長期存在。 通過機架級、 機柜級空調近端制冷， 機柜級風機強制通風和結構件導流等方式， 支撐高密部署，實現空間節省，解決機房稀缺，空間不足的挑戰。 機電融合：為匹配業務融合需求，機房基礎設施必然一柜融合 -48V 直流、交流市電電源

17、、UPS、制冷、電池，實現緊湊布局，緩解機房空間資源稀缺。同時，根據業務連續性、重要性不同，融合單路供電和雙路供電兩種電源輸入方式，電池使用入柜的鐵鋰電池取代鉛酸電池。傳統鉛酸電池占地面積大，對機房承重要求高，老舊機房承重不足，改造難度大，鋰電池的使用是業務連續性保障的必然技術支撐。圖 4：物理硬件融合部署鉛酸電池鐵鋰電池備注能量體積密度3 倍1 倍鐵鋰電池密度是鉛酸電池的 3 倍能量重量密度3 倍1 倍鐵鋰電池密度是鉛酸電池的 3 倍充放電次數1 倍10 倍表 1：同樣容量鉛酸電池與鐵鋰電池性能對比表4.1.2 預制隨著 5G 全面部署，商業應用的變現基礎設施交付速度和質量提出了新的需求。如

18、中國每年需要完成 100 萬個基站的部署，CRAN 機房的建設交付速度必須匹配基站的交付速度，才能支撐 5G 無線開通。機房基礎設施產品業界大多采用散件發貨，現場組裝的模式，現場交付工程量大，而且各個部件未預先調測，現場會有較高的質量風險，無法滿足基站快速部署的要求。去工勘，去設計，去工程化是未來基礎設施的發展趨勢，預制實現工廠預安裝預調測，現場簡單安裝調測即可快速投入應用。預制分兩個階段，第一個階段，基礎設施預安裝預調測，即空調、電源、監控等部件工廠預安裝預調測，現場僅僅是進行簡單的安裝和接線， 即可為業務設備 （BBU等）供電和供冷。第二個階段，基礎設施和業務設備（BBU等）標準化配置，均

19、在工廠預安裝預調測，現場簡單安裝連線，即可投入使用。同時模塊化設計，支撐現場根據業務靈活擴容。4.2 全智能4.2.1 數字化設計隨著網絡的演進，新增大量的邊緣數據中心需求，傳統電信 CO 機房布局分散，運維困難，安全性、可靠性受到等諸多挑戰。要應對這些挑戰，借助機器人、AI、大數據等數字化技術，推動 5G 數據中心向全生命周期數字化發展，實現全智能。數字化是實現全流程端到端協同的持續降本增效的必要手段。傳統機房設計以 CAD 為主，存在多專業設計協同難、工程量統計不準確、現場施工變更多等問題。數字化設計以 BIM 正向設計為核心，通過輕量化引擎技術實現 WEB線上操作。通過 3D 掃描現場建

20、模技術和預制模型匹配，建立基礎設施數字孿生模型，通過可視化設計規劃、配置預算分析和建造模擬，幫助客戶實現快速精準評估。BBU柜交直流配電柜行級空調UPS&BATIT柜IT柜BBU柜BBU柜BBU柜BBU柜BBU柜邊緣數據中心封閉熱通道CRAN行級空調行級空調行級空調IT柜IT柜面向 5G 的數據中心基礎設施84.2.2 數字化交付傳統機房施工管理不可控， 進度、 質量、 變更、 安全、 物料、文檔、人員管理缺少統一協同。數字化交付以 BIM 可視交付為核心，通過數字模型建立作業空間和統一動態視圖，實現在線遠程協同、可感知體驗升級、項目管理簡單可控?，F場精準標準化作業與模型關聯可視，實時監控和數

21、據預警，幫助客戶實現智慧工地管理。4.2.3 數字化營維傳統機房運維管理不可視，日常維護管理無法遠程可視，資產維保工單管理無法精準可視，運維成本無法精準預測。數字化運維以 BIM 可視運維為核心，將工程設計和交付數字孿生模型無縫對接到運維生命周期實現價值延續。BIM 作為承載運維大數據的容器，融合基礎設施規建維優要素，幫助客戶實現全生命周期高效迭代管理。集中管理：海量的邊緣數據中心，集成到中心運維中心進行統一監控、數據存儲、可視化運維管理。出現故障時，區域運維人員現場處理，處理過程遠程實時可視。多業務管控方式融合，實現可管、可控。智能安防：采用人臉識別的技術，實現遠程授權和門禁管理； 采用 A

22、I 技術與高清攝像頭結合，實現機房的無人安防、遠程可視、異常場景識別告警、活體監測等。 機器人巡檢：采用智能機器人的技術，在機器人上部署各種智能傳感器和智能攝像頭，實現機房 7*24 小時無人巡檢。紅外測溫、紅外熱成像、溫濕度、漏水、空氣潔凈度、有害氣體、狀態燈識別等。遠程運維、遠程專家指導：采用機器人、高清攝像頭、語音對講等智能部件結合，實現遠程專家與現場操作人員的互動，從而實現遠程診斷與遠程指導?？深A測性維護：借助 AI 與大數據技術，對設備的歷史運行狀態進行分析，預測設備的維護保養、部件更換、生命周期的時間，確保機房正常運行的可靠性。5G網絡朝著網絡云化、 承載簡化、 無線基站小型化、運

23、維智能化方向演進， 其中網絡云化是關鍵。 云-邊-端架構的興起對基礎設施及平臺服務能力、支撐能力提出更高要求，然而傳統 CO 機房存在設備占地面積大；能耗高，電費開支驟升；架構不靈活，無法滿足業務快速上線和 ROI 需求；管理效率低挑戰。要解決以上挑戰，全棧極簡，全智能是數據中心基礎設施的必然趨勢。全棧極簡，依托高度融合集成多電源和輕量化機架空調系統，實現接入、傳輸、交換、 核心網用戶面、 算力多種業務共部署。 云-邊-端架構，對云 - 邊業務分工更簡單，通過協同本地及云端，實現智能調配計算能力。全智能實現數據中心的全系統智能運維和管理，依托數據湖和 AI 智能分析能力，構筑面向 5G 新業務的智能數據與業務平臺。5、總結參考文獻：華為洞察聯系我們關于本白皮書內容的反饋和建議請聯系：數據中心能源營銷支持部