移动通信互联网数据中心设计与实现分析_王天威.pdf

2023 年 1 月 Jan 2023Digital Technology&Application第 41 卷 第 1 期Vol.41 No.1数字技术与应用201中图分类号:TN915文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2023)01-0201-03DOI:10.19695/12-1369.2023.01.61移动通信互联网数据中心设计与实现分析中国电子科技集团公司第五十四研究所王天威众所周知，数据中心的质量除了取决于技术之外，还取决于它的操作。据腾讯负责数据中心运营的余志华先生介绍，在 2000 年之前，腾讯的数据中心运营并没有太多的规范和标准，更没有任何自动化的工具和系统来支持我们的运营。那时候，维护计划和专业的外包团队都比较少。在这种情况下，我们数据中心运行如何有效设计，这是一项值得探讨的问题。1 互联网数据中心移动通信技术由于我国的国民经济和先进的现代技术在现阶段的发展中不断提升和升级，也取得了许多显著的成果，中国在新形势下逐渐迎来了“互联网+”的新机遇。许多现代技术在计算和信息分类集成方面通过网络数据的新技术实现，它逐渐开始受到越来越多领域和相关技术人员的高度重视，并被越来越多的专业人员应用。由于中国现代信息化进程的深入加强，信息技术在互联网新时代所能承担的负荷的总体目标变得更加细致和准确。由于中国现代移动通信相关设备的不断优化升级，现代移动通信基站的工程发展也取得了非常显著的改进成果，从根本上推动了专业技术在移动通信领域的更大应用和推广，以及核心工程技术的优化提升。从目前的发展阶段来看，可以发现国际上广泛使用的网络移动通信领域的专业技术经过不断的改进和优化已经被抛弃。而且，TD-LTE 移动通信技术在目前的发展阶段广泛应用，具有很多非常好的优点，它的信息传输速度非常快，而且整个传输周期也非常稳定和安全，移动通信数据的影响范围非常广泛，具有很多优点。因此，对于这个移动通信专业技术来说，它已经成为“互联网+”新时代使用的现代专业技术中非常稳定、用户群体最多的一项专业技术。该专业技术在相对基础的技术支持上使用 OFDMA 专业技术，实际上这意味着该移动通信专业技术在之前的无线通信专业技术上可以在更高的水平上实现更深层次的进步。同时，由于采用了比较更稳定可靠的无线电新型专业技术，使数字频带数据和数字基带数据向更高的质量和效率转变，还可以实现现代化的数据设置和智能天线设置，利用阵列天线相关的专业技术设计和开发更专业的输入输出系统效率技术，从而确保以更高质量、更流畅高效的视频数据传输，为移动通信技术的信息传输速率提供更有力的帮助，根据当前发展阶段的实际情况，已经能够在新时代实现更高水平的高质量通信成果。2 讨论现阶段国内移动通信数据中心技术的实际情况通过观察我国当前发展阶段的真实情况，可以发现，国内移动通信技术已经开始了非常快速的发展，并经历了从初级阶段到现阶段的四个历史阶段。目前，国内移动通信专业技术可以说已经达到 4G 网络技术阶段。LTE移动通信专业技术在这一阶段得到了广泛而深入的推广和应用。LTE 专业技术主要包括国内指出具有领先优势的 TD-LTE 移动通信专业技术和一些西方发达国家指出具有领先优势的 FDD-LTE 移动通信专业技术。而且，通过观察当前发展阶段的真实情况，我们还可以发现，TD-LTE 移动通信专业技术是新时代应用于移动互联网的一种更高效、更先进的专业技术，完全可以满足高频率、高带宽的信息高质量传输的要求。中国为 TD-LTE移动通信专业技术开发的数据库站点规模已达 119 万个，能够满足 4G 网络技术的基本应用需求。这一情况也充分反映出 TD-LTE 移动通信专业技术在中国的影响范围越来越广，同时也有可能在同一时限内实现更大规模的信息传输。此外，TD-LTE 移动通信专业技术在当前发展阶段的不断更新和完善，也有力地推动了一些非常现代化和先进的公司继续实施优化和改进。在目前的发展阶段，也可以看到这些新兴的公司正在积极的相互合作，逐渐设计和开发了很多新的、先进的计算相关技术和非收稿日期：2022-10-12作者简介：王天威（1983），男，河北邯郸人，本科，助理工程师，研究方向：计算机工程。数字技术与应用 第 41 卷202常大规模的网络信息库，这对广大用户的日常工作和生活以及学校学生的教育和指导都有非常显著的促进和影响。在目前的发展阶段，可以发现它的未来前景是非常有希望的。总体而言，TD-LTE 移动通信专业技术在大部分行业都可以有效应用。如图 1 所示是某小型企业中数据中心的实际解决方案分析图。ITM含不带针的MPO接连器EDAMDAEDA图 1 某小型企业中数据中心的实际解决方案分析图Fig.1 Actual solution analysis diagram of a data center in a small enterprise3 移动通互联网数据中心设计因素分析为了改变这种状况，负责腾讯数据中心运营的工作人员做出了很多努力。余志华先生说，现在我们有一定的数据中心运行标准或运行规范，一些比较完善的监控系统，一些自动化工具也在逐步使用。不会有太多需要人工干预的工作。然而，面对庞大的互联网需求，网站上的这些操作，尤其是基础设施领域，仍有很多环节需要人工干预。我们的数据中心站点整洁有序，冷通道关闭，看起来管理得很好，在这种情况下，我们就没有问题和挑战了吗？当一个数据中心经理接手一个新的数据中心时，他已经面临很多挑战和问题。我们可以看到，一个数据中心在概念设计或效果图上是完美的。这个时候数据中心的经理就觉得 IDC 的规划设计非常好，以后连接管理非常方便高效。这是真的吗?不是这样的。施工图发出后，真正收到机房时，它可能会走样。因为我国在建筑技术水平上确实有很大的不足，一些设计理念和要求在实际应用中总会遇到一些问题。当数据中心经理接管 IDC 时，情况可能会大不相同。此外，数据中心经理接手一个 IDC 后，还要面对各种海量的运营需求，比如一个月内交付 10000 台设备；更换硬盘，2000 元/月；重新启动操作系统，每月 2000 个工作单；服务器的硬件更换、每月超过 800 单的订单等庞大的运营需求给我们的一线运营人员带来了巨大的挑战和压力。另一方面，作为数据中心的运营管理人员，他们面临着巨大的成本压力。或许，当数据中心的服务器数量不足 10000台时，电费在公司运营成本中所占的比重并不大。在100000 单位，这似乎是可以接受的，但它不是主要矛盾。说到 50 万，说到 100 万，电费是多少呢?公司的运营成本占比是多少?此时，作为运营管理人员，应该思考如何节约能源，如何提高运营效率，如何提高资源利用率，如何控制运营成本。这些都是数据中心经理在面对大规模运营时需要考虑的问题。只有促进数据的有效提取，才能进一步推动网络优化的发展。只有这样才能保证问题发现的及时性和优化结果的完善性。随着大数据技术的不断应用，这些原本存在的问题都得到了解决。无论是小规模还是超大规模，云服务提供商还是希望将数据保存在本地的企业，良好的设计对于创建和维护高效的数据中心都很重要。考虑到这一点，以下是运营和维护高效数据中心设计的 4 个关键考虑因素。3.1 动力和冷却策略大多数数据中心中断和失控的成本都与数据中心使用的电力和冷却直接相关。如果冷却效果不佳，冷却数据中心所需的功率可以匹配或超过 IT 设备本身运行所需的功率。为解决这一问题，组织应通过控制和主动风量管理来控制风量和冷却，实现模块化供电和冷却，并随需求/扩张而扩张。然后，实现实时和趋势报告，以确保低成本，并避免任何潜在的问题出现。3.2 操作功能自动化一个好的数据中心设计应该计划使尽可能多的操作功能自动化。这有助于确保在单个数据中心或多个数据中心内一致地部署基础设施，同时还有助于减少成本和人员维护成本所需的时间。自动化应该在多个阶段进行，从正在进行的发现和审计到工作流和跨系统集成。3.3 区域限制越来越少众所周知，4G 的发展仍有一些不完善之处。5G 将更系统地解决 4G 运行过程中出现的问题，包括应用区域。4G 已经实现了区域化的基本覆盖，但一些偏远地区还没有完成通信技术的覆盖。长期以来，海上和高空的通信问题一直是困扰技术人员的难题。在 5G 的发展过程中，技术人员也开始关注这些问题，希望通过自己的不断探索和发展来解决当前的问题。因此，5G 时代的通信技术持续受到区域影响将成为大趋势。3.4 网络切片通过网络切片技术，5G 网络可以承载大量的连接和应用，同时保持高速、低时延的特点，针对不同的应用2023 年第 1 期203王天威：移动通信互联网数据中心设计与实现分析场景提供差异化的服务。不同场景对网络的要求也不同。网络切片解决了移动、安全、低延迟等不同应用场景的网络需求。如何把握 5G 发展前景，对关键节点进行控制和监管，实现中国 5G 产业的腾飞，是所有移动通信工作者的目标。如图 2 所示是中国移动通信第五代通信（5G）图。Full-DuplexNode-2Full-DuplexTransceiverFull-DuplexNode-1Full-DuplexTransceiverTXSIRXTransmittedSignalDesiredSignalDesired signal can be capturedlTXRX图 2 中国移动通信第五代通信（5G）图Fig.2 China Mobile communication fifth generation communication(5G)4 移动通信互联网数据中心设计与实现分析4.1 新能源供电模式纳入未来建设数据数据中心目前使用的电源主要是火力发电,而火力发电环境保护和大气污染严重。新能源进入数据中心已经成为电力设计的重要内容，我们必须深入研究新能源的特点。论证其与城市供电在安全性、可靠性和细节方面的区别。例如，三联供电数据中心的发电采用内燃单元，它的启动性能与柴油发电机组不同，加载时间为30min。需要解决启动过程中供电的可靠性问题；需要使用柴油发电机来保证中央空调冷却水系统的持续供电；内燃机组出现故障时，需要使用电制冷主机作为备用设备。这些都需要与城市供电系统综合考虑。4.2 设计阶段负荷计算一般采用需求系数法即设备功率乘以需求系数 KX 和联立系数 KT，直接计算出的负荷，特别适用于数据中心的负荷计算。在进行负荷计算时，应将设备按其性质分为不同的设备：（1）其负荷；（2）空调及相应耗电设备的额定功率是指铭牌上的数据,应在均载率下以有功功率统一替换。4.3 对数据中心无功补偿的认识和措施某大型金融机构数据中心于 2013 年按国家标准 a 级机房标准建成并运行。双路 10kV 供电及空调系统采用水冷。机房空调机房及空调配电系统平面布置图。在机房层的模块机房一侧设置有空调室。采用 N+1 精密空调运行模式。空调机房右侧设置空调 ATS 开关柜和输出配电柜。由相关数据调查可以看出，原设计空调室内采用双电源集中开关方式，开关后单路径向供电给终端精密空调。根据 GB50174 新老规范要求，A 类机房和 B 类机房空调系统配电均需进行端子开关。该案例反映的核心问题是对终端切换需求有不同的解释。从项目规划设计阶段开始，执行 GB50174-2008 的要求。新规范和旧规范对 A 类数据中心都有容错要求。新修订的 GB50174-2017 强调在事故发生后或单个系统设备维护或大修期间，可以保证电子信息系统的正常运行，更加具体，更具可操作性。根据精密数据中心设计方法，当 ATS 发生重大故障时，服务于模块室的 N+1 台精密空调全部断电，导致机房内设备停机。由于 ATS 只有 1 台，因此在发生重大故障后，不存在短时间内可以备份更换的冗余设备。此时 ATS 在分布结构中成为明显的单点。这一问题反映出设计师对系统冗余和空调系统冗余的思考思路是不同维度的，各学科之间对彼此的设计思路理解不到位，导致数据中心设计不能成为一个有机整体。这并不是一个孤立的案例，其他数据中心也有类似的做法。移动通信专业技术极大地促进了广大用户的日常工作生活和课程学习。在新的发展阶段下，许多行业也迅速迎来了“互联网+”的新时代。事实上，移动通信专业技术在起步阶段首先由中国提出，并在中国现场应用和发展的整个过程中一直处于领先地位，这一新的专业技术在信息传输中实施速度非常快，具有非常可观的发展前景。数据影响的范围也非常大。许多优势有力地推动了移动通信专业技术逐步应用于智能手机等通信设备。总的来说，这一移动通信专业技术具有非常关键的作用，对移动通信数据中心的设计等提供相关的数据支持。4.4 通信互联网数据中心短路电流计算数据中心事故频发导致停机的一个重要原因是系统短路。原因如下：（1）电力系统母线及各部件短路；（2）当短路发生时，开关柜的保护元件不起作用。究其原因是短路电流容量没有被作为电源设计的重要组成部分，处于设计的空白状态。因此，正确的短路电流计算是保证数据中心设计的关键。5 结语目前，中国已全面进入互联网时代，许多信息技术在实践中得到了广泛应用。在设备的设计和应用中，也可以与互联网时代的技术手段相结合。这不仅可以从根本上提升互联网数据中心在规划和建设过程中的有效性，还可以建立和实施数据库。在数据共享的基础上，提高下转第212页数字技术与应用 第 41 卷212设置，如图 6 所示。双击打开 IP 设置软件，输入密码后可以显示初始登录界面。数字终端IP设置图 6 数字终端 IP 设置Fig.6 Digital terminal IP settings3 系统各硬件设备安装与调试核心软件安装启动完成以后，就可以使用上述软件平台对各终端参数进行逐一设置和整体调试。3.1 终端 IP 地址和分区编号设置准备好 PC 和交换机，采用一对一模式，即一次只用一个系统终端连接到网络，将 PC、交换机、系统终端打开，计算机和终端通过双绞线连接到交换机(计算机需要设置一个固定的 IP 地址)；运行计算机终端“数字终端 IP 设置”软件，进入数字终端初始设置界面，点击“查询”按钮，即可连接到数字终端，并对终端设备编号和 IP 地址进行设置。3.2 系统整体调试终端设备基本参数设置完毕后需要在核心服务端软件平台查看参数是否已被正确修改并且测试各终端的实时运行状态（信号输出和接收状态、丢包率、设备反映灵敏度）。随后将各终端接入各网络跳点，准备整体调试。整体调试过程中，首先要确认各终端的在线状态在软件管理平台上都能被实时监测，如果出现掉线或者接入状态不稳定的情况，需要检查终端对应接入点的网口和网线接入情况，即水晶头是否有问题，交换机接口是否松动，或者双绞线是否断裂。确认各终端的网络接入状态正常以后，就应该使用每个接入点的 IP 话筒以点对点和分区广播的模式分别对其他终端进行语音通话测试，观察各终端的语音输入和输出的实时效果和灵敏度，配合软件平台对各终端话筒和音箱的音量大小、波特率、音频模式和声卡选择等参数进行调整，直到调试出满意的效果。防水音柱音量一般调整为 70dB 左右，普通音像音量一般调整为50dB 左右，音量太大会出现啸叫，音量太小影响声音有效传输距离。在整体调试过程中，如果出现个别终端设备不能实现正常语音通信，但在软件平台上又能查询到该终端运行状态的情形，就需要在音频管理软件中查看问题终端属性，检查“指定服务器 IP 地址”是否填错，再检查服务器是否开机并正常服务，如果服务器服务正常，则有可能是服务器没有连接上网络。另外，还有一种情况是有两个或以上的终端设置了同一个数字终端编号，这时需要留意观察管理中心的“终端状态”列表中哪个终端一直出现反复断线上线的状态，并且两次上线的 IP 地址都不同即可找出该终端。调试完各终端的网络连接和语音通信效果后，最后将系统语音通话优先级进行设置，本系统的全台广播模式优先级为最高级（1 级）。4 结语IP网络应急广播系统的设计、安装和调试，彻底解决了信号盲区覆盖以及紧急情况发生时的应急通讯问题，系统整体运行状态稳定可靠，各项指标均达到设计要求。并且，通过工程实践，提升了技术人员对应急广播系统的整体认识和各软、硬件设备的了解，为后期的维护工作积累了经验。图 5 采播服务端Fig.5 Broadcast server数据的利用率。数据中心是许多机电系统和建筑系统的复杂集成，它就像一个复杂而巨大的机器。如何从规划设计阶段考虑，如何使其更好的运行，协调各系统发挥最大的作用，降低后期运维风险，是数据中心规划设计人员需要认真考虑的问题。引用1 邓申彬.通信传输网络发展规划新思路探索J.科学与财富,2017(26):121.2 张泯浚.通信传输网络发展规划新思路探索J.数字技术与应用,2017(6):249-250.3 李树春,夹路芳.通信传输网络发展规划新思路研究J.通讯世界,2017(10):49-50.4 郑建泺.通信传输网络发展规划创新分析J.智能建筑与城市信息,2017(9):75-76.上接第203页采播服务端