运行维护管理
老旧核心机房整体改造实证研究
程涛
（中国移动通信集团公司山东有限公司，山东
对于现网存量的老旧核心机房的使用离不开生命周期管理，尤其是在通信设备更新换代、通信网络高
速发展的今天，机房空间资源、电力资源、制冷能力等不足的问题日益突显，成为全国各省网络建设中普遍存在的
一大痛点问题。文中从实践改造案例项目研究出发，阐述了如何在全生命周期内，本着低
有效合理地重新整合机房各方面使用资源，重点阐述老旧核心机房改造目标、改造原则及改造方案，总结机房整体
改造的经验，从而达到利用现有基础资源，高效合理地通过低成本改造，重新规划整合从而提供更多的机房资源，核心机房；空间资源；电力资源；供冷能力；PUE；全生命周期
Empirical Study on the Overall Transformation of Old Core Computer Room
CHENG Tao
China Mobile Communications Corporation Shandong Co.
the use of old core computer rooms in the existing network is inseparable from life cycle management
 2020年9月第37卷增刊1
备生命周期内的价值最大化，需要健全核心动力设备的全生命周期管理体系。
电力资源
空间承重
供冷资源
机房资源
网络资源
图1 通信核心机房主要资源分类
1.1 电力资源不足 
目前，大多数老旧通信机房都面临电力容量不
足的问题，变压器接近预警临界值，外市电无剩余富裕容量，而机房内装机空间还有少量，却因无法加电而无法安装入网，表1所示为实际情况调研。1.2 空间资源不足
（1）装机空间不足：现网存量机房，在不考虑电力资源是否满足的情况下，机房内装机空间也相当紧张，一方面由于大量退网的设备未下电，未拆除，依然占据了机房内的装机位；另一方面，由于设备功耗整体上升，所需电力设备规模增大，后备电池所需占地面积也相应增大，电力室空间不足。
（2）承重要求不满足：由于需要另外地方来摆放增多的蓄电池组，这就带来了新的问题，新的空间是否能满足电力机房标准承重要求16 kN/㎡。如果决定使用新的空间，就要对新的空间进行承重评估及加固改造。
表1 某机房电力资源使用情况表
机房名称 安装设备类型 可安装机架数 已安装机架数 剩余可装机架数 装机率 剩余电源情况
机房 1-1核心网、传输、机房监控等
116991786%外市电无剩余，变压器剩余 不足
机房1-2
CMNET 、核心网、WLAN 、MDCN 、传输等
2392231693%机楼1合计
3553223389%机房2-1CMNET 、核心网、WLAN 、MDCN 、OTV 、传输等
1721621094%外市电无剩余，变压器剩余不足机房 2-2IDC 15997061%机房 2-3
IDC
184136074%机楼2合计
737
416
213
56%
送风口
送风口
送风口
送风管
空调
空调
空调
空调
回风口
回风口
回风口
回风口
设备
设备
设备
设备
机房侧视图
机房侧视图
机房侧视图
机房侧视图
风帽上送风风管上送风
地板上送风
无地板下送风
图2 机房送风形式
1.3 供冷能力不足
老旧核心机房基本大都在10多年前建设启用，当时的设备单机柜功耗仅有1~2 kW ，很少能达到 3 kW/机柜，按照这种水平的功率密度散热需求来配置相应的空调制冷系统，结合机房内有限的空调摆放区域来讲，想要扩容到目前单机柜4~5 kW 的功耗水平对应的制冷能力，会面临很多困难，不是一件容易的事情。
老旧核心机房全部都采用的房间级空调系统，从风帽上送风、风管上送风（精确送风）、地板下送风及无地板下送风这四种主要方式（如图2），大部
分属于洪灌风形式，即先冷环境后冷设备，空调制冷能力在机房内较平均，为单位面积的制冷能力。结合机房有效使用按目前实测，房间级空调系统可满足实际功耗≤5 kW 的单机柜散热需求，＞5 kW 的功
率密度水平很难满足，如果不采取牺牲装机空间及改造建筑形式等特殊方式的话，正常情况下无法满足。
2 改造目标及改造原则
2.1 改造目标
全生命周期管理核心机房，在保证低TCO （Total Cost of Ownership ）即总拥有成本，将远期与近期相
结合，在设备更新换代的每个周期内都做好机房使用
）满足业务中长期发展的装机所需条件的空
）满足业务中长期发展的装机所需条件的电
）满足业务中长期发展的装机所需条件的制
）要充分平衡现有自有核心机房设备的备份
将拟改造机房与现有其他核心机房的设备布局进行统筹考虑，把握好几个核心机房的业务承载平衡度，同时要充分考虑将拟改造机房设备进行搬迁后其他核心机房要为地市至少实现关键设备双节点留出足务
最闲时凌晨实施操作。为避免核心设备搬迁风险，采用新建设备系统再割接的方式。在实现搬迁设备功能、业务能力和组网目标的前提下，确保不影响现网业务和用户，保证业务平滑过渡和不中断。在业务割接前进行全面的测试验证，降低割接风险；尽可能缩短割接时间，减少割接次数，同时减少割接设备对周边系统的配合及影响，并在割接当晚进行必要的拨打测试；割接完成后密切监控各项网络运行指标，及时删除割接过程中垃圾数据。提前进行设备配置数据的脱机备份，制定切实可行的应急措施和回退方案，如割接过程中发生意外，确保割接在可控时间内能够安全回退。
顺利完成设备割接及业务迁转。
（5
得到充分利用。
改造的目的是充分利旧，节省投资，以低成本
 2020年9月第37卷增刊1
特图，充分考虑节假日、异常天气的影响，控制工程进度按计划实施，按期或提前完工。
（7）制冷方案能够支持规划的机架高功率密度，但要避免过度规划，否则会使系统能耗指标PUE居高不下。
本着“精准规划，精确建设”的原则，充分考虑中长期装机目标，以满足当前需求为主，兼顾长期装机量大的问题，制定制冷方案并预留制冷系统空间。如果当期过度建设制冷系统，会造成能耗增加，不利于降本增效的实施。在制定制冷方案，要充分考虑机房内机架高功率密度影响，灵活采用封闭冷通道和空调精确送风等气流节能技术，提高冷空气的使用效率，降低机房PUE。
3 改造方案
影响机房容量的主要因素包括机房空间、承重能力、电源能力和空调能力四个方面，机房的容量取决于最紧缺的那个因素，是符合木桶原理的，只有各个能力均衡发展才能发挥机房最大的容量。老旧机房改造的总体方法如图3所示。
满足
满足
满足
满足
满足不满足
不满足
不满足
不满足不满足
不可行
可行
可行
机房空间承
重
能
力
空
调
模块化机房解决方案
能
力
安
装
使
用
选
址
新
建
机
房
电
源
能
力
改
造
加
固
改
造
扩
容
改
造
扩
容
图3 老旧机房改造方法
3.1 机房空间能力改造
（1）传统设备退网、搬迁及整合
随着网络的演进，老旧核心机房内的2/3G核心网电路域网元利用率较低，可考虑退网、搬迁及整合，以
腾退机房空间。2/3G核心网电路域网元MSC Server 受制于物联网VLR用户数的增加，暂不能直接退网，建议设备搬迁或者新增大容量设备替换现有多台设备，进行1对多替换，腾出机房空间；MGW设备主要承载语音业务量，目前设备利用率较低，建议采取直接退网的方式。
2/3G核心网电路域网元退网后，机房可空余部分零散的安装位置，不便于使用。需要通过设备搬迁、调整，整理出连续的区域，满足新型号设备的安装需求。
（2）DDF区域改造
随着GSM网络改造项目推进，新型号BSC设备的Abis接口采用PTN方式承载，老旧核心机房内可拆除大量DDF架设备，以腾出机房空间。
（3）机房区域使用方案调整
对于机房和办公一体的老旧核心机房，也可考虑将办公区域改造为电源设备机房和主设备机房。3.2 承重能力改造
需根据新增网络设备及电池设备的重量，评估机房的承重能力，如果不满足承重要求，就要进行加固改造。
3.3 电源能力改造
对地市核心机房楼的外市电及高低压配电系统按照根据最大用电需求，采用一步规划、分步实施的思路对现有供配电系统进行扩容改造，具体可采取多种方案灵活进行变压器扩容改造。
（1）外市电
外市电引入按照终期用电需求进行规划建设：引入电缆线径按照终期容量需求选择并布放；外市电引入容量按照近期需求向当地电力部门申请。
（2）10 kV配电系统
10 kV配电系统按照终期需求进行建设，配置足够的出线柜；采用对原有10 kV配电系统扩容，断开原有系统母线段然后扩容新出线柜的思路，充分利旧了原有系统，减少了投资，避免了浪费。
（3）变压器系统
变压器及低压配电系统按照该局址终期用电需求进行一步规划，分步实施，按照近期需求进行建设；局址终期用电需求按照单机柜5 kW/架以及机房楼最大装机量来计算。
为了解决由于终期用电需求较大需配置的变压器及低压配电系统较多而现有的高低压配电室空间不
可对原有变压器及低压配电系统进行调整。运行方式，调整为运行方式，在提升变压器利用率的同时，也会减少变压器及低压配电系统的占地面积，为将来该局址的负荷用电需求提供足够的变压器及低压配电系统。
对用电负荷预估较小，故未规划足够的变压器及低压配电系统安装位置，建议对高低压配电室现有变压器进行位置调整，由原来以节省出位置空间。针对传统通信机房内布置高功率密度设备的制冷，应充分掌握传统机房现有气流组织模式、制冷能力，并结合传统机房内机柜的布置等情况综合考虑。
）对于原气流组织为地板下送风的老旧机房，如地板高度足够支撑制冷，配置冷热通道隔离室外机集中冷凝
室外机集中冷凝
终端多样化一拖多模块化集中冷凝器方案
（可集成氟泵）
室外机三层叠放
图4 空调室外机优化方案
综合以上分析，老旧核心机房改造难度大，并无统一的标准改造方案，需要根据老旧核心机房的空间、电源、空调等因素综合考虑，分别制定具体的改造方案。
4 改造案例实证
以某地市老旧核心机房改造为例，实证改造方案的可行性及改造效果。4.1 机房现状
该局址机楼有传输网及电源设备，装机率达到统无法满足设备用电需求，空调制冷能力严重不足。4.2 机房需求
为满足未来该局址需至少提供电源、间距及布局要求如下：
机架尺寸：电源需求：流供电或者机柜列间距：机房布局：单个物理资源池应成片建设、充分