C-RAN模式下5G BBU供電與散熱淺析（3）
——氣流組織和設備散熱

侯福平

（中國電信廣州研究院，廣東 廣州 510000）

0 引 言

從前面的分析可以看到，要解決C-RAN模式下BBU設備及其機柜的散熱問題，需綜合考慮實際應用情況，做好頂層設計。整體散熱的基本思路和原則包括機房、機柜、插框以及設備氣流組織的整體協調、統籌兼顧及布局合理。形成協調一致的合理氣流組織，努力減少散熱氣流的短路和開路，有效降低設備機柜的功率密度，建立合理的進出風方式并具備有效隔離的冷熱通道空間。優先選用就近制冷和精確送風，盡量減少冷量損失，合理設計空調風量，先冷設備，再冷環境，提高冷卻效率。此外，機柜按“面對面、背對背”排列，隔離冷熱通道，分離送回風，避免氣流短路。

1 機房氣流組織

BBU機房中，特別是中型和大型C-RAN機房，應結合微模塊和封閉冷通道（冷池）等優先選擇“下送上回”的空調送風模式。

1.1 地板下送風

大、中型C-RAN機房宜采用架空地板送風形式。地板高度根據機房平均負荷密度確定，一般不低于450 mm。小C-RAN機房有條件的也可采用架空地板送風形式，地板高度不低于350 mm。

地板下有效密封，盡量減少無效泄漏，應能有效形成靜壓箱，確保出風口的出風風速滿足要求。

1.2 冷通道（熱通道）封閉

熱密度較高的機房應實行冷通道（熱通道）封閉，形成冷池（熱池），提高制冷效率，也可直接采用微模塊或DC艙進行封閉。冷通道（熱通道）封閉時，應確保出風口的出風面積和風速滿足要求，并保證回風直通順暢，減少熱風滯留。冷通道（熱通道）內為安裝設備的機柜，應用密封前門板封閉。減少冷量流失和氣流短路。

1.3 精確送風

機柜內地板下送風或有送風管可以送風到柜內時，應將前門封閉，從機柜內底部或頂部直接送風，實現對設備的精確送風。采用微模塊或冷通道封閉時，應拆除機柜前門板或采用高通透率門板，實現對設備的精確送風。此外，機柜或插框內未安裝BBU設備的槽位，應采用盲板進行密封，機柜后門應采用高通透率門板或直接拆除。

2 機柜內部氣流組織及散熱

2.1 增加機柜散熱空間，降低機柜功率密度

除基站C-RAN機房受條件限制外，對于需要安裝超過2個以上特別是超過6個以上BBU機柜的機房，應當明確要求采用寬度為1 000～1 200 mm機柜，從而有效降低機柜的功率密度。從長遠發展考慮，在有條件的情況下，今后各通信機房的設備機柜列寬度也應該按照采用1 000～1 200 mm的機柜列寬進行機房平面規劃設計，如圖1所示，以有效地降低單機柜功率密度，從而滿足越來越大的單機柜功率密度需求。

圖1 BBU機柜的列寬

這樣的機房平面規劃，即可以優先布置1 000～1 200 mm機柜，也可以布置傳統的600 mm的機柜。

2.2 改善氣流組織

根據熱力學的基本原理，設備采用“下進上出”的通風方式是最合理的，符合熱氣流自然上升和冷氣流自然下沉的自然規律，而且散熱效率最高也最有利于自然通風冷卻。目前，如要在5G BBU設備的現行進出風方式上形成“下進上出”的通風通道，只需將設備由水平放置改為垂直放置即可。改為垂直放置后，按照BBU設備的外形尺寸，每層最多可以放置5臺設備，每機柜至少可以放置兩層，插框改造如圖2所示。

圖2 插框改造

2.3 增加豎裝BBU插框

改為垂直放置時，考慮到柜內和框內要滿足冷熱通道隔離、減少氣流短路、形成合理氣流組織以及多層堆疊的要求，需要采用專用的BBU設備機柜。如仍使用一般的標準網絡機柜，則需要增加專用的BBU插框，每個機柜可以配置1～2個豎裝插框。BBU豎裝插框的結構如圖3所示。其中，風扇組件和溫控開關機輸入端子為選配部件；框架面板可根據現場安裝BBU設備后的空余槽位進行選配。

圖3 BBU插框結構圖

在這種BBU豎裝插框中，實現了BBU設備的垂直放置，并且通過風道設計，將原有“左進右出”或“右進左出”的風向，改變為“下進上出”和“前進后出”，保持與機房和機柜氣流組織的協調一致。同時，每臺BBU都設計有獨立風道，互不干涉，有效的增加了進出風量，提高散熱能力。

豎裝插框設計在進風口處設置了可調導流板引導和調節進風，在出風口處根據需要添加PWM溫度調速風扇，根據溫度調整出風量加強了散熱能力，實現了節能降耗的效果。豎裝插框按五合一機框設計，每個插框最多可以安裝5臺BBU設備，有效提高了機架利用率。同時，沒有放置板卡的槽位可以用盲板進行密封，減少氣流短路，也方便了靈活配置。豎裝插框可以同時適應廠家原來“左進右出”或“右進左出”的BBU設備使用，也可以實現不同BBU設備的混放。甚至也可以用于5G BBU與4G BBU的混放。對于像愛立信的“前進后出”BBU設備，可以依然采用不加插框的橫裝方式，也可以加裝插框后通過調節進風導流板，在改變原來氣流組織的基礎上實現插框堆疊（多層插框）時層與層之間的合理氣流組織。

2.4 BBU設備后置安裝

采用深度≥1 000 mm機柜時，宜將BBU設備或插框延伸擺放至機柜后端。此外，設備與前門之間的距離應不少于250 mm，具體如圖4所示。

圖4 插框往機柜后端延伸擺放

2.5 機框內BBU設備錯位布放

插框沒有滿配使用時，框內的BBU設備宜錯開布放，如表1所示。未插入BBU設備的插槽應采用“L”型盲板將進風口，且同時封閉前面板。

表1 BBU插框設備布置建議

BBU設備內部槽位沒有滿配使用時，板卡也應盡量錯位插放在合適的槽位。未使用的槽位應采用面板進行封閉。

2.6 BBU機柜內線纜布放

設備電源線和信號線應沿機柜立柱，在立柱前和設備正面兩側部署，不要部署在立柱后和設備側面。整齊綁扎，避免凌亂線纜遮擋設備進排風通道。需要注意，線纜的布設應不影響機柜側邊的密封和盲板的安裝。

2.7 盡量采用精確送風制冷模式

有條件時，應盡量優先采用精確送風制冷模式。有下送風（提高地板）或有送風管（可以送風到柜內）的機房可以采用前門封閉，從機柜內底部或頂部直接送風的方式，實現對設備的精確送風。要特別注意做好密封工作，如緊閉前門、增加盲板以及減少無效漏風等。采用冷通道封閉或微模塊機房，未使用的機柜應采用密閉前門封閉。安裝有BBU設備的機柜應拆除機柜前門減少風阻，未安裝設備的槽位應采用盲板進行密封。機柜后背門應盡量開放或拆除，以增大通風面積和減少風阻。

3 空調設備

3.1 機房空調

應選用“大風量、小焓差”的機房專用空調系統，如中央機房水冷空調和機房精密空調等。不宜選用普通商用空調。

3.2 列間空調

有條件的BBU機房特別是中、大型C-RAN機房，應結合微模塊和封閉冷通道（冷池）選擇列間空調制冷。這種方式可以實現列間和柜內制冷以及就近送風，是提高制冷設備工作效率的有利手段。同時，應根據列間空調的送回風方式適當調整機柜的氣流組織。

3.3 其他制冷設備和技術

其他制冷設備和技術包括背板式空調和設備液冷等技術的散熱方法，尚待進一步研究實驗和驗證，暫不宜大規模推廣應用。

4 結 論

將BBU設備調整為豎裝能夠合理組織氣流，改善散熱條件的效果。有條件的情況下，還可以采用精確送風制冷模式甚至采用列間空調就近制冷。此外，BBU設備豎裝需要專用的機柜或增加專用BBU插框，通過插框來實現設備的合理布放。在C-RAN模式下，5G BBU的專用設備機柜如圖5所示。

圖5 C-RAN 5G BBU設備機柜