邊緣DC新型定制模塊及其供電方案的探討

陳月琴，牛永騁

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210009）

1 概 述

人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)的發(fā)展離不開網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心，隨著互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)的擴(kuò)展及5G技術(shù)的出現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的激增以及帶寬密集型應(yīng)用程序的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心流量增加導(dǎo)致體驗(yàn)較為敏感的時延增加，為了解決這一問題，需要建設(shè)者在更靠近應(yīng)用程序或生成點(diǎn)（即邊緣）的位置部署DC，邊緣DC由此而來，未來核心DC將與邊緣DC長期共存[1]。

2 邊緣DC的新型定制模塊

隨著未來應(yīng)用的快速發(fā)展，更加標(biāo)準(zhǔn)化、低成本、可熄燈，更適配5G時代業(yè)務(wù)的快速上線的模塊化產(chǎn)品將可能成為邊緣DC重要產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。

為了適應(yīng)快速部署要求，不同類型的預(yù)制件將對應(yīng)于近端和近云的位置。伴隨5G時代邊緣DC建設(shè)需求，一種新型定制模塊即將應(yīng)運(yùn)而生，用于邊緣DC建設(shè)，它可以滿足邊緣DC的各類業(yè)務(wù)需求[2]。

新提出的一種新型定制模塊，主要集適用不同類型設(shè)備的機(jī)柜（整機(jī)柜設(shè)備）、結(jié)合氣流組織以及多樣化制式需求的供電要求于一體的新型建設(shè)模式，通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化形成高效產(chǎn)品，使邊緣DC的建設(shè)更具靈活、可預(yù)制、在線快速等特點(diǎn)，適應(yīng)部署需求。典型的新型定制模塊方案平面示意圖如圖1所示。

圖1 典型的新型定制模塊方案平面示意圖

3 新型定制模塊供電需求特征

邊緣DC主要涉及的設(shè)備類型有：用戶面功能（User Plane Function，UPF）/移動邊緣計算（Mobile Edge Computing，MEC）/內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（Content Delivery Network，CDN）、無線設(shè)備、傳輸、空調(diào)、動環(huán)門禁等，多類型的設(shè)備聚集，使其供電制式需求多樣，與傳統(tǒng)通信機(jī)房、大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房存在較大的差異[3]。

首先是負(fù)載功耗增大。各類設(shè)備相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，總功耗增加明顯，因此對外市電引入總?cè)萘刻岢龈叩囊蟆?/p>

其次是供電類型變多。邊緣DC設(shè)備用電類型主要有直流-48 V、交流220 V或通信用240 V直流、交流380 V，以及少量的直流24 V/12 V，除空調(diào)、照明直接采用市電外，其余設(shè)備均需要采用不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）供電，供電制式的多樣性是邊緣DC明顯的新特征。表1是未來典型邊緣DC用電設(shè)備功耗估計。

表1 典型邊緣DC用電設(shè)備功耗估計

4 新型定制模塊供電解決方案

根據(jù)上述典型邊緣DC用電設(shè)備功耗表需求，典型邊緣DC設(shè)備總功耗約67.7 kW，因此新建或改造邊緣DC的市電引入容量建議不低于70 kW，一般可通過設(shè)置在機(jī)房內(nèi)的配電箱實(shí)現(xiàn)配電。

新型定制模塊的設(shè)備用電類型種類較多，主要有直流-48 V、交流220 V或直流240 V、交流380 V，以及少量的直流24 V/12 V，除空調(diào)、照明直接采用市電外，其余設(shè)備均需要采用不間斷電源供電，不同類別的用電制式功耗統(tǒng)計如表2所示。

表2 典型邊緣DC不同供電制式功耗統(tǒng)計表

按傳統(tǒng)的電源模式，需要配置-48V開關(guān)電源系統(tǒng)、240V直流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)及DC-DC轉(zhuǎn)換器（在直流電路中將一個電壓值的電能變?yōu)榱硪粋€電壓值的電能的裝置），這對機(jī)架規(guī)模相對不大的局點(diǎn)，配置多種套數(shù)的電源設(shè)備，不管是空間、地面承重、系統(tǒng)復(fù)雜性、工程實(shí)施復(fù)雜、性價比、運(yùn)維等均成為難點(diǎn)[4]。

另外邊緣DC設(shè)備功耗大小與業(yè)務(wù)量有關(guān)，因此局點(diǎn)會隨著業(yè)務(wù)量變化而變化，是哪種類型的設(shè)備也無法預(yù)測，因此對基礎(chǔ)配套設(shè)施的靈活性要求極高，且要求隨時能調(diào)整或擴(kuò)容不同供電制式的供電模塊和接口。

因此提出一種可適應(yīng)邊緣DC的創(chuàng)新集約的不間斷供電系統(tǒng)的解決思路，滿足不同設(shè)備供電制式提出的多樣性用電要求，通過提供創(chuàng)新集約化多接口的電源系統(tǒng)，一套解決所有供電問題[5]。

創(chuàng)新集約的不間斷供電系統(tǒng)基本功能設(shè)置如下：

（1）單系統(tǒng)容量可根據(jù)負(fù)載需求，單系統(tǒng)容量可設(shè)置為兩種類型：70 kW、100 kW；

（2）能同時提供不同制式的輸出端口，包括直流-48 V、直流240 V/交流220 V、直流24 V/直流12 V，必要時可考慮預(yù)留380V交流輸出端口；

（3）該不間斷電源系統(tǒng)可根據(jù)不同用電制式、不同容量，按需配置必要的供電模塊，不同制式輸電模塊底座兼容，以滿足不同負(fù)載動態(tài)調(diào)整的需求；

（4）系統(tǒng)配置兩組蓄電池接入裝置，支持不同類型的蓄電池，如鋰電池、鉛酸蓄電池等，滿足必需的監(jiān)控功能；

（5）單路空開支持遠(yuǎn)程下電功能；

（6）單路空開支持二次下電功能；

（7）智能化管理，包括所有不同制式供電模塊、蓄電池及輸出端口的智能化監(jiān)控和管理，根據(jù)負(fù)載變化能自動模塊休眠等功能；

（8）為更好地與“邊緣DC新型定制模塊”銜接，擺脫傳統(tǒng)的接電模式，還可采用定制標(biāo)準(zhǔn)化的交直流集成小母線，使得整體更為簡潔高效。

現(xiàn)階段邊緣DC還處于發(fā)展的初期，所承載的業(yè)務(wù)類型仍不全面，放入邊緣DC中的設(shè)備也未有明確界定，因此新型定制模塊的規(guī)模、內(nèi)部氣流方式及功能設(shè)置，還有待根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)行適時調(diào)整。針對新型定制模塊，本文提出創(chuàng)新集約不間斷供電系統(tǒng)開發(fā)的初步思路，從思路到開發(fā)、生產(chǎn)及上網(wǎng)運(yùn)行，更需要建設(shè)方、設(shè)計單位、設(shè)備供應(yīng)商等產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合共同探討，從技術(shù)的角度實(shí)現(xiàn)大集約的模式，達(dá)到制式靈活選擇、在線模塊化擴(kuò)容、安全可靠，集成高效，響應(yīng)減碳排放的號召，才能使基礎(chǔ)設(shè)施更好地滿足邊緣DC業(yè)務(wù)的全面發(fā)展。

5 結(jié) 論

未來，邊緣DC的配套基礎(chǔ)設(shè)施將愈發(fā)凸顯靈活部署、綜合集約、高效智能、綠色節(jié)能等特征。為滿足快速實(shí)時的應(yīng)用場景需求，邊緣數(shù)據(jù)中心在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)營及產(chǎn)品開發(fā)等全生命周期的各個階段，均能應(yīng)對種種挑戰(zhàn)，新型定制模塊大概率成為未來建設(shè)首選，與之配套的創(chuàng)新集約的不間斷供電方案，為邊緣DC建設(shè)提供一種新思路，使其可以更有效地助力于建設(shè)部署，有助于建設(shè)單位順應(yīng)雙碳國策，加速自身的發(fā)展和轉(zhuǎn)型，從而提高核心競爭力。