极简网络视角下机房演进趋势分析＊

［温亮 朱惠斌］

1 引言

2019 年5G 商用后，全国各地逐步开展5G 建设。历经三年建设后，国内5G 网络已日趋成熟，大规模网络投资逐步转化为算力输出，为基础电信运营商带来新的经营收入。目前基础电信运营商（以下简称：运营商）的主要经营思路是市场端“开源”和网络端“节流”，市场端“开源”指充分挖掘5G 网络的2B 应用场景，在5G 垂直行业等领域开拓新型营收增长点，同时在新增5G 用户的同时促进非5G 用户向5G 用户逐步转化，提高2C 端总体营收。网络端“节流”以“降本增效”为主要发力点，试图在各张大网间、公网和专网间实现基础设施共建共享和网络体系优化，“极简网络”的概念应运而生。

5G 大规模建设期间政府的政策支持为运营商优化现有网络基础设施结构提供了重要的支撑，具体表现于现网基础设施自建比例、直供电比例、射频单元安装及上电灵活度等层面大幅提升。运营商积极发力获取了大量政府物业、公园绿地、场站桥洞的低租或免租自建机房，对现网和新增基础设施直接连至公用变压器获得直供电，利用智慧杆、路灯杆、监控杆等政府部门建设的杆件安装射频单元及上电。以上措施为运营商夯实网络设施基础、优化现网设施架构、降低设施运维成本具有深远和长期的作用。

目前，国内主要城市网络线条的工作重心从5G 大规模增量建设逐步转化为网络架构优化，如D-RAN 架构转化为C-RAN 架构、5G 独立组网割接、老旧设备及到期机房清退等方面，致力于优化现网架构和降低运维成本。因此，运营商将“极简网络”作为后5G 时代的建设目标，对现有网络进行逐步优化和清退，降低无效益或低效益成本支出，抓住现有时间窗口优化网络基础资源质量，实现“轻装上阵”，为下一次网络技术革新发展或大规模建设预留发展空间。通过对极简网络的发展背景、优化目标和主要策略进行研究，有助于为运营商网络线条“降本增效”提供支撑。

2 极简网络的发展背景

2.1 C-RAN 模式有效降低运维成本

C-RAN 模式通过增加收敛比，为设备集中布置于机房，减少机房总体数量提供了重要的模式。C-RAN 模式在4G 建设后期即开始部署，是当前网络架构的主要发展方向。从目前网络实际建设情况而言，C-RAN 取得了良好的效果。无线拉远技术的日益成熟使得C-RAN 模式获得了更广泛的应用，为盘活现网资源解决难点、黑点问题提供了策略。目前运营商在积极推动原有D-RAN 模式向C-RAN 模式转型，前期通过业务割接实现转化，后期逐步清退机房内部设备，减少低效能机房等基础设施使用，在合同到期后逐步清退低效能基础设施，实现现网基础设施总量减少。在现网基础设施成本单价不变的情况下，实现现网总体运维成本的降低。

2.2 现网租金电费总成本逐步提升

各类网络基础设施的租金和电费是现网运营的主要成本支出。各类网络基础设施租赁合同时间主要为5 年、10 年等标准时段，因近年国内租金单价总体呈上升趋势，签订租赁合同时普遍采取租金按年上浮比例的模式进行处理。在现网基础设施数量不变的情况下，现网租金费用将呈现逐年上升的情况。为减少物业逼迁、加快开站速度，运营商早期常采用转供电模式进行建设，导致实际电费单价高于市场电费单价。虽然运营商内部采取分级审批模式对电费单价进行审批，但仍然显著高于市场水平。运营商近年逐步采取直供电或子母表模式供电，降低电费单价，但大规模增加的上电需求和用电量，导致现网电费呈现逐年上升的情况。

2.3 传统资源逐步向新业务的迁移

在运营商发展过程中，根据实际通信业务需求，运营商构筑多套具特定用途的网络。虽然运营商内部曾提出过“一张网”统筹管理模式，但因网络涉及专业多、各专业业务类型不一致，“一张网”统筹管理模式虽然对原有网络资源进行有效统筹，但远未达到愿景提出初期的目标。运营商网络规划是以“业务需求驱动”为主要建设模式，即新增业务需求后在现网资源中寻找可使用、具备空间、电力等配套冗余的基础设施进行配置。但运营商多年一直在发展增量网络规模，虽然常期对存量项目的投资、订单等情况进行清理，却较少对存量资源进行技术层面盘点，清退低附加值基础设施及设备，为新业务或高附加值业务提供新的空间和配套需求。

3 极简网络的优化目标

3.1 射频单元及配套模块设施小型化和室外化

5G 大规模建设期间，运营商面对的其中一个难点在于射频单元的尺寸较大、荷载较重、且具备传输接入、设备上电等配套模块需求，在与市政杆主管部门协调过程中难以协调一致，影响了部分场景5G 部署情况。极简网络应追求射频单元的小型化，减少射频单元的尺寸以降低政府部门和其他市民的逼迁可能性，其荷载、电力需求同步降低以降低杆体的荷载、电力需求。射频单元的小型化便于部署，但也会对其单体性能形成影响，因此需在其规模和性能间取得一个平衡，大范围地提升部署场景和范围。通过将射频单元部署在室外场景，适度增加机房BBU 到RRU 的拉远距离，提高RRU 部署的灵活性。同时结合自然通风降低散热需求，减少空调等配套建设需求和维护成本。且在射频单元附近可通过光伏一体化等模式，通过太阳能转化等策略实现电力补充甚至自给自足。

3.2 处理单元及配套模块设施复合化和集中化

4G 建设后期，运营商已逐步将C-RAN 模式作为网络主要演进方式，即通过处理单元的集中配置，实现收敛比大幅提升，改变原有D-RAN 模式对基础设施的过度依托。通过收敛比提高，将主要处理单元集中配置于自有机房或租赁独享机房等稳定的机房形态，配置相应的配套蓄电池、走线架、开关电源、整流模块等配套，形成复合化和集中化的趋势。在运营商进行极简网络尝试的过程中，原有分专业维护的机房需进行重新整合和统筹。无线专业统筹使用的无线基站、传输专业统筹使用的传输机房、家宽专业统筹使用的接入机房、核心网专业统筹使用的核心机楼等需根据业务需求重新整合，逐步打破专业间的壁垒，实现多专业共用机房的集中化趋势。通过多专业公用机房，可有效减少和清退机房数量，提高机房承载设备密度，提高配套复用效率。

4 机房演进的主要策略

4.1 设备错峰使用

早期通信业务开展时，因受网络总带宽等因素限制，为适度分流业务需求，实行分时段差异化收费模式，即工作时段或热点时段资费标准高，非工作时段和热点时段资费标准低。受国际4G 资费趋向于包月不限量市场营销模式影响，国内对4G 市场定价以包月限量为主，并未区分业务的时间价值。虽然时分复用技术提高了设备使用效率，但是总带宽提高不是无限制的，单纯通过提高总带宽即其他网络性能以提高总体用户感受满意度也是不经济的。因此，探索分时段资费标准或流量计算标准，有助于引导用户的消费习惯和消费时段，保障现网高效率应用，为设备错峰使用提供可行性。

4.2 机房自然换热

制冷成本是机房日常维护成本的重要组成部分，通过自然换热模式，有助于实现散热成本大幅度降低，从而降低机房整体功耗比（PUE 值）。通过在机房内部探索建设小规模液冷系统，促进机房内部配套、设备的散热量通过液体媒介，与室外进行充分热交换，实现机房自然换热，大幅降低机房制冷需求。在室外温度难以满足自然换热的状态下，再启动室内空调，确保机房具备机械换热的条件。且机房制造的热量传递到室外后，还可以进行其他用途，不浪费相应热量，实现机房与周边环境的热量平衡。但这种措施实施的范围是长期可用机房（即自有物业机房等），以保障空调和液冷系统使用的稳定性，且能逐步清退现有机房空调数量，减少维护和置换成本。

4.3 机房体系整合

在充分考虑机房的后续稳定性和运营成本基础上，C-RAN 应最优先选择自有物业机房，其次选择政府物业、公共物业、公园绿地、场站桥洞建设的机房，再次选择租赁物业机房。运营商在5G 大规模建设时逐步建设形成多个公园绿地和场站桥洞机房，在后5G 时代，通过继续深耕获取低租或免租机房，将有助于运营商长期发展。运营商以自有物业机房和低租或免租机房，将大力降低机房租金要求。在考虑现有机房承载业务类型基础上，按租赁合同即将到期、高租金或高电价、物业逼迁频繁、日常维护困难的顺序逐步清退现有租赁机房。运营商将逐步形成自有物业+公共物业的免租（含低租）机房体系，部分关键地段或难点黑点嵌入租赁机房的模式，实现运营商现网机房体系的大规模优化，从“租赁机房体系”转化为“免租机房体系”，实现网络运营降本增效。

4.4 复合专业统筹

现网设备整合的本质是现网专业的整合。目前，运营商内部存在多套机房体系，各专业自行建设和维护相应专业的机房。当前运营商内部已出现多专业并存发展的体系趋势。以无线专业为例，无线BBU 已部署在传输机房，实现多载波、多基站共BBU 框，集约BBU 设备资源空间，通过基带板间共享，提升设备处理能力。以核心网专业为例，UPF 已下沉部署在传输机房或基站，实现核心网功能下沉，为建设专网提供支撑能力。目前运营商内部主要是以传输机房为基础，逐步改造现有无线基站、接入机房等形式，纳入多专业机房管理模式。在现有机房内部，分层配置无线机架、传输机架和核心网机架，保障分专业统筹管理。

4.5 现网配套分配

现网配套整合的基础是主设备。在机房内部技术方案调整的基础上，整合机房需求，对继续使用的近端机房进行提前外电扩容改造、推动业务割接和增加内部配套，对远端天面的室外电池和电源进行优化建设；对冗余机房逐步清退，实现机房内部空调、照明等配套下电。机房内部前期配套包括外电、空调等，均需根据现网主设备情况进行复核计算，对冗余空调进行下电处理，对不足部分进行补装；对外电容量不足部分进行扩容。机房内部后期配套包括开关电源、蓄电池、走线架、尾纤槽、ODF 架等，在对主设备情况进行分析的基础上，需对开关电源分配和蓄电池备电进行复核计算，并核对各专业使用上限，整合现网配套专业需求。

5 小结与启示

极简网络是为应对5G 大规模建设后期网络优化提出的概念，指通过简单的网络架构、网络融合、网络配置实现网络功能，有效应对行业“提速降费”的需求和企业“降本增效”的需求。为提高5G 网络的覆盖率，规划建设阶段会以业务需求为导向，难以避免会出现些不够合理的情况，导致后续运维成本偏高的情况。极简网络是在大规模建设后期通过网络架构模式优化，对现网机房、设备等要素进行整合和清退，将主设备集约配置于自有物业机房等长期稳定机房中，降低低效能或低附加值网络基础设施在现网基础设施中的比例，实现现网机房配置合理化和模块化，降低现网维护成本，提高现网运营效率。