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(shè)備及其機柜的散熱問題，需綜合考慮實際應(yīng)用情況，做好頂層設(shè)計。整體散熱的基本思路和原則包括機房、機柜、插框以及設(shè)備氣流組織的整體協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌兼顧及布局合理。形成協(xié)調(diào)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(shè)備機柜的功率密度，建立合理的進出風(fēng)方式并具備有效隔離的冷熱通道空間。優(yōu)先選用就近制冷和精確送風(fēng)，盡量減少冷量損失，合理設(shè)計空調(diào)風(fēng)量，先冷設(shè)備，再冷環(huán)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(fēng)，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(yīng)結(jié)合微模塊和封閉冷通道（冷池）等優(yōu)先選擇“下送上回”的空調(diào)送風(fēng)模式。

1.1 地板下送風(fēng)

大、中型C-RAN機房宜采用架空地板送風(fēng)形式。地板高度根據(jù)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(fēng)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(yīng)能有效形成靜壓箱，確保出風(fēng)口的出風(fēng)風(fēng)速滿足要求。

1.2 冷通道（熱通道）封閉

熱密度較高的機房應(yīng)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(yīng)確保出風(fēng)口的出風(fēng)面積和風(fēng)速滿足要求，并保證回風(fēng)直通順暢，減少熱風(fēng)滯留。冷通道（熱通道）內(nèi)為安裝設(shè)備的機柜，應(yīng)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(fēng)

機柜內(nèi)地板下送風(fēng)或有送風(fēng)管可以送風(fēng)到柜內(nèi)時，應(yīng)將前門封閉，從機柜內(nèi)底部或頂部直接送風(fēng)，實現(xiàn)對設(shè)備的精確送風(fēng)。采用微模塊或冷通道封閉時，應(yīng)拆除機柜前門板或采用高通透率門板，實現(xiàn)對設(shè)備的精確送風(fēng)。此外，機柜或插框內(nèi)未安裝BBU設(shè)備的槽位，應(yīng)采用盲板進行密封，機柜后門應(yīng)采用高通透率門板或直接拆除。

2 機柜內(nèi)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(yīng)當(dāng)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(fā)展考慮，在有條件的情況下，今后各通信機房的設(shè)備機柜列寬度也應(yīng)該按照采用1 000～1 200 mm的機柜列寬進行機房平面規(guī)劃設(shè)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(guī)劃，即可以優(yōu)先布置1 000～1 200 mm機柜，也可以布置傳統(tǒng)的600 mm的機柜。

2.2 改善氣流組織

根據(jù)熱力學(xué)的基本原理，設(shè)備采用“下進上出”的通風(fēng)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(guī)律，而且散熱效率最高也最有利于自然通風(fēng)冷卻。目前，如要在5G BBU設(shè)備的現(xiàn)行進出風(fēng)方式上形成“下進上出”的通風(fēng)通道，只需將設(shè)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(shè)備的外形尺寸，每層最多可以放置5臺設(shè)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(nèi)和框內(nèi)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(shè)備機柜。如仍使用一般的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，風(fēng)扇組件和溫控開關(guān)機輸入端子為選配部件；框架面板可根據(jù)現(xiàn)場安裝BBU設(shè)備后的空余槽位進行選配。

圖3 BBU插框結(jié)構(gòu)圖

在這種BBU豎裝插框中，實現(xiàn)了BBU設(shè)備的垂直放置，并且通過風(fēng)道設(shè)計，將原有“左進右出”或“右進左出”的風(fēng)向，改變?yōu)椤跋逻M上出”和“前進后出”，保持與機房和機柜氣流組織的協(xié)調(diào)一致。同時，每臺BBU都設(shè)計有獨立風(fēng)道，互不干涉，有效的增加了進出風(fēng)量，提高散熱能力。

豎裝插框設(shè)計在進風(fēng)口處設(shè)置了可調(diào)導(dǎo)流板引導(dǎo)和調(diào)節(jié)進風(fēng)，在出風(fēng)口處根據(jù)需要添加PWM溫度調(diào)速風(fēng)扇，根據(jù)溫度調(diào)整出風(fēng)量加強了散熱能力，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的效果。豎裝插框按五合一機框設(shè)計，每個插框最多可以安裝5臺BBU設(shè)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(yīng)廠家原來“左進右出”或“右進左出”的BBU設(shè)備使用，也可以實現(xiàn)不同BBU設(shè)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(shè)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(diào)節(jié)進風(fēng)導(dǎo)流板，在改變原來氣流組織的基礎(chǔ)上實現(xiàn)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(shè)備后置安裝

采用深度≥1 000 mm機柜時，宜將BBU設(shè)備或插框延伸擺放至機柜后端。此外，設(shè)備與前門之間的距離應(yīng)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(nèi)BBU設(shè)備錯位布放

插框沒有滿配使用時，框內(nèi)的BBU設(shè)備宜錯開布放，如表1所示。未插入BBU設(shè)備的插槽應(yīng)采用“L”型盲板將進風(fēng)口，且同時封閉前面板。

表1 BBU插框設(shè)備布置建議

BBU設(shè)備內(nèi)部槽位沒有滿配使用時，板卡也應(yīng)盡量錯位插放在合適的槽位。未使用的槽位應(yīng)采用面板進行封閉。

2.6 BBU機柜內(nèi)線纜布放

設(shè)備電源線和信號線應(yīng)沿機柜立柱，在立柱前和設(shè)備正面兩側(cè)部署，不要部署在立柱后和設(shè)備側(cè)面。整齊綁扎，避免凌亂線纜遮擋設(shè)備進排風(fēng)通道。需要注意，線纜的布設(shè)應(yīng)不影響機柜側(cè)邊的密封和盲板的安裝。

2.7 盡量采用精確送風(fēng)制冷模式

有條件時，應(yīng)盡量優(yōu)先采用精確送風(fēng)制冷模式。有下送風(fēng)（提高地板）或有送風(fēng)管（可以送風(fēng)到柜內(nèi)）的機房可以采用前門封閉，從機柜內(nèi)底部或頂部直接送風(fēng)的方式，實現(xiàn)對設(shè)備的精確送風(fēng)。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(fēng)等。采用冷通道封閉或微模塊機房，未使用的機柜應(yīng)采用密閉前門封閉。安裝有BBU設(shè)備的機柜應(yīng)拆除機柜前門減少風(fēng)阻，未安裝設(shè)備的槽位應(yīng)采用盲板進行密封。機柜后背門應(yīng)盡量開放或拆除，以增大通風(fēng)面積和減少風(fēng)阻。

3 空調(diào)設(shè)備

3.1 機房空調(diào)

應(yīng)選用“大風(fēng)量、小焓差”的機房專用空調(diào)系統(tǒng)，如中央機房水冷空調(diào)和機房精密空調(diào)等。不宜選用普通商用空調(diào)。

3.2 列間空調(diào)

有條件的BBU機房特別是中、大型C-RAN機房，應(yīng)結(jié)合微模塊和封閉冷通道（冷池）選擇列間空調(diào)制冷。這種方式可以實現(xiàn)列間和柜內(nèi)制冷以及就近送風(fēng)，是提高制冷設(shè)備工作效率的有利手段。同時，應(yīng)根據(jù)列間空調(diào)的送回風(fēng)方式適當(dāng)調(diào)整機柜的氣流組織。

3.3 其他制冷設(shè)備和技術(shù)

其他制冷設(shè)備和技術(shù)包括背板式空調(diào)和設(shè)備液冷等技術(shù)的散熱方法，尚待進一步研究實驗和驗證，暫不宜大規(guī)模推廣應(yīng)用。

4 結(jié) 論

將BBU設(shè)備調(diào)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(fēng)制冷模式甚至采用列間空調(diào)就近制冷。此外，BBU設(shè)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(xiàn)設(shè)備的合理布放。在C-RAN模式下，5G BBU的專用設(shè)備機柜如圖5所示。

圖5 C-RAN 5G BBU設(shè)備機柜