一種基于5G 的CRAN 機房資源精細化管理系統(tǒng)研究

王明久，范樂昊，孫立科

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

為進一步節(jié)約能耗、降低機房建設與運維成本，運營商采用集中化無線接入網（Centralized Radio Access Network，CRAN）的方式部署5G 無線設備[1]。CRAN 機房一般選用自留機房，機房內包括傳輸設備、無線設備等相關主設備，以及開關電源、蓄電池、接地排等相關配套設備。CRAN 機房的部署可以節(jié)省大量寶貴的機房資源[2]。

隨著5G 網絡的大規(guī)模建設部署，CRAN 機房資源占用逐漸緊張，目前CRAN 機房建設面臨的主要問題是資源占用缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。CRAN 機房承載了無線宏站、無線室分、傳輸設備、千兆寬帶以及集團客戶接入等專業(yè)的物理位置部署需求，涉及專業(yè)較多，并且各專業(yè)在建設時間上存在較大差異。此外，部分專業(yè)規(guī)劃與建設分屬不同部門管理，難以從管理層面實現(xiàn)對CRAN 機房資源占用的統(tǒng)一規(guī)劃與管理，導致CRAN 機房資源經常出現(xiàn)重復占用與建設現(xiàn)象。

在CRAN 機房資源管理現(xiàn)狀方面，采用CRAN機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)主要對機房溫度、濕度、煙感、水浸、門禁以及開關電源負載電流等進行實時監(jiān)控與告警，只能滿足日?；揪S護的使用需求，缺少機房資源配置情況和資源空間占用情況等方面的管理，無法滿足各專業(yè)日常規(guī)劃與建設對CRAN 機房資源的統(tǒng)一管理需求。因此，CRAN 機房管理急需引入新的管理模式，以實現(xiàn)對機房資源配置情況、占用情況、可利舊情況以及可擴容情況等的精細化管理。

1 機房資源管理需求分析

隨著5G 時代的來臨，5G 網絡建設正在大規(guī)模推進部署，提升機房安全可靠運行保障能力并降低機房運維成本是機房面臨的嚴峻挑戰(zhàn)[3]。目前，CRAN機房建設涉及專業(yè)較多，現(xiàn)有機房負荷明顯提升，對機房內的空間、負荷及光纜纖芯等資源利用情況的實時展示需求快速增長。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對機房現(xiàn)有資源（包括機房機柜占用、機框占用、纖芯占用及電源負荷等）的統(tǒng)計、展示與分析，以便實時掌握各CRAN 機房內的資源使用狀態(tài)，防止盲目規(guī)劃，從而提升基站資源占用規(guī)劃精度與基站建設效率，確保機房空間的高效利用，延長機房生命周期，保護現(xiàn)有資源。

1.1 無線專業(yè)資源管理需求

CRAN 機房資源精細化管理的目標是清晰描述機房內已配置資源情況和可新增資源情況等，為工程規(guī)劃與工程建設提供實時、準確的數(shù)據參考。

無線專業(yè)機房資源精細化管理內容包括現(xiàn)有機柜資源信息、機框資源信息及電源負荷信息等。機柜資源信息包括可放置機柜總數(shù)量、已放置機柜總數(shù)量以及剩余機柜數(shù)量。機框資源信息包括所有已放置機柜的機框總數(shù)量、已占用機柜的機框總數(shù)量、剩余機柜的機框數(shù)量等。電源負荷信息包括現(xiàn)有電流值、開關電源整流模塊配置情況及蓄電池配置情況等。無線專業(yè)機房資源精細化管理需求明細如表1 所示。

表1 無線專業(yè)機房資源精細化管理需求明細

1.2 傳輸專業(yè)資源管理需求

傳輸專業(yè)機房資源精細化管理內容包括現(xiàn)有機柜資源信息、機框資源信息、電源負荷信息、光纖配線架（Optical Distribution Frame，ODF）芯數(shù)資源信息及ODF 子框資源信息等。其中，現(xiàn)有機柜資源信息、機框資源信息、電源負荷信息等需求與無線專業(yè)相同，ODF 芯數(shù)資源信息和ODF 子框資源信息用于描述ODF 資源使用現(xiàn)狀與可新增占用情況。傳輸專業(yè)機房資源精細化管理個性化需求明細如表2 所示。

表2 傳輸專業(yè)機房資源精細化管理個性化需求明細

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

文章提出一種基于CAD 軟件的VBA 編程實現(xiàn)方式，基于模板進行設備管理，包括設備模板、機架模板以及機框模板等，以便批量添加設備操作[4]。首先在CAD 內定義屬性塊，其次通過VBA 軟件批量提取CAD 中的自定義塊屬性值，最后根據提取的屬性值完成機柜統(tǒng)計、機框統(tǒng)計等，并進行分析與展示操作。

2.1 定義屬性塊

打開CAD 軟件，通過“增強屬性編輯器”定義設備名稱、備注及值。值的定義規(guī)則為：機柜名稱+編號+機房內的橫向位置編號+機房內的縱向位置編號。例如，第3 臺ODF 機柜位于機房內第2 排第1 列，則值的定義如圖1 所示。

圖1 CAD 內定義塊的名稱、標記、值

在第1 次通過“增強屬性編輯器”定義設備名稱屬性值之后，可以通過復制并修改值內容的方式快速完成機房內所有設備的屬性值定義。

2.2 完成現(xiàn)狀圖制作

首先等比例畫出機房的長與寬以及門、柱等位置，其次將所有機柜包括預留機柜的位置、名稱、機框的占用情況等標記出來，最后將可以放置設備的機柜（包括綜合柜、ODF 機柜等）在第2 張圖紙中單獨畫出來，并采用“增強屬性編輯器”標記機柜從上至下的機框占用詳情。

2.3 批量提取塊屬性

在完成CRAN 機房現(xiàn)狀圖制作后，每個CRAN機房對應1 張CAD 圖紙。CAD 圖紙集中存放于內部服務器，如果新增占用機柜位置和機框位置等，則要登錄服務器并修改CAD 圖紙。施工單位在施工之前提供CAD 圖紙修改截圖作為允許施工的憑證之一，保證CAD 圖紙與現(xiàn)場一致。利用VBA 軟件批量提取CAD 圖紙中塊屬性的文本值，首先通過塊名稱如“test33”查詢到定義好的CAD 塊，其次通過“GetAttributes”獲取塊的屬性，最后通過“TextString”獲取塊的文本值。查詢塊并獲取塊屬性的主要VBA代碼如圖2 所示。

圖2 VBA 提取CAD 塊屬性代碼

2.4 數(shù)據統(tǒng)計、分析與展示

根據VBA 軟件批量提取出各CRAN 機房資源部署與占用情況，完成總體機柜與機框使用情況、Top5站點等總體統(tǒng)計，以及單個機房機柜、機框占用等單站統(tǒng)計。第一，機柜機框情況統(tǒng)計。統(tǒng)計所有CRAN機房的機柜、機框使用和剩余總數(shù)，可以直觀顯示區(qū)域內CRAN 機房的總體資源配置、使用與剩余情況。第二，Top5 站點統(tǒng)計。針對部分CRAN 機房負載明顯偏高的現(xiàn)狀，通過Top5 站點統(tǒng)計進行直觀展示，如統(tǒng)計機柜使用率最高的站點，并從高到低排序展示。第三，機柜占用情況統(tǒng)計。統(tǒng)計單個機房的機柜占用情況與每排機柜占用詳情。機柜占用情況包括總機柜數(shù)量、已使用機柜數(shù)量及剩余機柜數(shù)量等。每排機柜占用詳情顯示機房內每一排機柜的總數(shù)量、已占用數(shù)量及剩余機柜數(shù)量等。第四，機框占用情況統(tǒng)計。統(tǒng)計單個機房的機框占用情況與相關機柜機框剩余情況等。機框占用情況包括機框總空間、已占用空間及剩余空間數(shù)量等。機框剩余情況用于統(tǒng)計可放置設備的機柜機框已用與機框剩余情況。第五，單站資源占用詳情統(tǒng)計。根據各機柜在機房內的排列順序，數(shù)字化展示每排機柜的設備占用詳情。第六，修改記錄。對比每次更新時的結果與上次的結果，并將詳細的修改記錄（如數(shù)據增加、刪除等）保存在系統(tǒng)中。將該結果與施工情況進行對比，從而判斷是否存在未經批準的建設內容。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢

機房不僅是CRAN 的主要載體，而且是保證CRAN 正常工作的前提[5]。CRAN 機房資源管理系統(tǒng)借助VBA 工具實現(xiàn)對機房資源的實時統(tǒng)計、分析及展示，可有效滿足各專業(yè)在規(guī)劃與建設中對CRAN 機房的統(tǒng)一管理需求，有效提升規(guī)劃與建設效率，減少資源重復部署帶來的資源浪費。從目前試用情況來看，機房資源管理系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下2 個方面。

3.1 提升規(guī)劃與建設效率

通過實時、全面掌握CRAN 機房資源，能夠有效解決前期僅有少量專用人員熟悉機房資源情況的問題，理清自有資源占用情況、剩余詳情，及時指導各專業(yè)完成CRAN 機房規(guī)劃與建設部署，提升規(guī)劃設計的合理性與可行性，進一步降低重復會審率，提高規(guī)劃設計人員的工作效率。從目前試用情況來看，可節(jié)約規(guī)劃、建設周期約為5 d。

3.2 減少資源浪費

各專業(yè)借助機房資源精細化管理系統(tǒng)實現(xiàn)對機房資源的統(tǒng)一規(guī)劃與建設，充分共享機柜、開關電源、蓄電池等相關機房資源，從源頭杜絕資源重復規(guī)劃與建設現(xiàn)象，減少資源浪費。從目前試用情況來看，可節(jié)約投資約30 萬元/年（參考某地市級運營商數(shù)據）。

4 結 論

CRAN 機房的精細化管理是5G 網絡精細化建設的必然要求，也是實現(xiàn)工程建設數(shù)智化的有效手段之一。文章通過分析無線、傳輸專業(yè)對機房精細化管理的具體需求，結合VBA 與CAD 軟件，實時統(tǒng)計、展示及分析CRAN機房機柜位置、機框占用、傳輸資源等，為5G 網絡規(guī)劃與工程建設提供精準的基礎數(shù)據支撐，進一步提升5G 網絡建設效率與質量。該研究能夠為5G 網絡的快速、高效、優(yōu)質部署提供幫助。