5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將如何影響到企業(yè)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)？

從大型主機(jī)時(shí)代開始，我們傳統(tǒng)上就一直傾向于將“數(shù)據(jù)中心”視為進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接的中心樞紐。雖然上個(gè)世紀(jì)的大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的確都是如此，但自從互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)逐漸得到大幅的發(fā)展并普及以來，這種情況已經(jīng)開始發(fā)生了變化。隨著軟件中心架構(gòu)（諸如虛擬化技術(shù)與數(shù)據(jù)復(fù)制分布式內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合）等相關(guān)技術(shù)的普及，這種趨勢(shì)已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展動(dòng)力。當(dāng)然，最后但卻并非不重要的一點(diǎn)是，現(xiàn)如今的“云服務(wù)”已成為當(dāng)今企業(yè)隱喻性的數(shù)據(jù)中心了。

在某些情況下，企業(yè)的數(shù)據(jù)中心實(shí)際上并不負(fù)責(zé)存儲(chǔ)或處理數(shù)據(jù)，而是存儲(chǔ)和傳送內(nèi)容，例如音樂，視頻和電影等內(nèi)容。此外，在過去的幾年里，我們一再聽到物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的迅速發(fā)展和普及將不可避免的引發(fā)數(shù)據(jù)海嘯的相關(guān)警告。此外，諸如邊緣計(jì)算、混合云服務(wù)、模塊化數(shù)據(jù)中心、以及微服務(wù)、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、大數(shù)據(jù)等等專業(yè)術(shù)語已經(jīng)滲透到了我們今天的流行語中，這些流行術(shù)語現(xiàn)在與數(shù)據(jù)中心結(jié)合使用。那么，對(duì)于5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而言，其又是怎么樣的呢？5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將如何影響到企業(yè)數(shù)據(jù)中心的電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的作用及其設(shè)計(jì)呢？

5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)究竟是什么？

雖然5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前仍在其開發(fā)過程中，但該技術(shù)目前已經(jīng)從概念驗(yàn)證階段轉(zhuǎn)向現(xiàn)場部署試驗(yàn)領(lǐng)域了，有業(yè)界專家預(yù)測：包括Verizon和AT&T在內(nèi)的大型電信運(yùn)營商們將在未來24至36個(gè)月內(nèi)開始提供早期的5G無線網(wǎng)絡(luò)部署。當(dāng)5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全球規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)最終確定，并且5G無線網(wǎng)絡(luò)完全建成時(shí)，該技術(shù)最終將能夠提供哪些容量功能還有待觀察。到目前為止，我們已知的是：屆時(shí)，每個(gè)信道的傳輸速度將增加10到20倍，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信道數(shù)量要大得多，從而帶來比當(dāng)前的4G LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的每個(gè)蜂窩站點(diǎn)容量高得多的總體數(shù)據(jù)吞吐量。

當(dāng)該5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與諸如IoT設(shè)備之類的更多應(yīng)用程序相結(jié)合時(shí)，這將導(dǎo)致海量數(shù)據(jù)量的持續(xù)增加。盡管當(dāng)5G無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的全面部署之后，其將成為下一代智能手機(jī)的下一個(gè)銷售亮點(diǎn)，但其實(shí)未來主要焦點(diǎn)將會(huì)是無數(shù)新的應(yīng)用程序，例如自動(dòng)駕駛汽車。根據(jù)英特爾所舉辦的投資者會(huì)議，該公司預(yù)計(jì)到2020年，這些應(yīng)用程序?qū)a(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括：

自動(dòng)駕駛汽車：每天約生成4 TB的數(shù)據(jù);

連接面板：每天約生成5 TB的數(shù)據(jù);

智能化的工廠：每天約生成1 PB的數(shù)據(jù);

從計(jì)劃安排時(shí)間來看，Verizon和設(shè)備制造商愛立信公司、以及高通公司已經(jīng)不再打算等待5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最終完全的確定了，他們將通過把多個(gè)渠道連接在一起，來提高速度和容量，繼續(xù)開發(fā)和測試更快的4G LTE網(wǎng)絡(luò)工作試驗(yàn)中的千兆速度。

而根據(jù)Verizon公司所發(fā)布的消息稱，他們預(yù)計(jì)5G技術(shù)將支持在“智能城市”應(yīng)用程序中部署更多的視頻監(jiān)控和無人機(jī)：

5G增強(qiáng)型智能視頻監(jiān)控：今天，4G LTE已經(jīng)被廣泛用于連接美國各大城市的監(jiān)控?cái)z像頭。而通過借助5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將能夠使得由這些監(jiān)控?cái)z像頭所拍攝捕獲的視頻傳輸回網(wǎng)絡(luò)，并支持更多的攝像頭及其相關(guān)功能的進(jìn)一步增加，從而實(shí)現(xiàn)新的智力化水平。當(dāng)所有由監(jiān)控?cái)z像頭所拍攝的視頻信息均被傳輸進(jìn)入5G網(wǎng)絡(luò)核心的中央視頻優(yōu)化存儲(chǔ)庫，可以對(duì)這些視頻信息進(jìn)行其他方面的分析，進(jìn)而提供具備可操作性的智能化管理。

由邊緣計(jì)算驅(qū)動(dòng)的無人機(jī)：Verizon公司和愛立信的分布式邊緣云服務(wù)進(jìn)一步的擴(kuò)展了簡單無人機(jī)的功能，以匹敵乃至超過復(fù)雜無人機(jī)的功能，而這些復(fù)雜無人機(jī)的成本則要高得多。這種概念驗(yàn)證演示表明，隨著智能化和數(shù)據(jù)信息處理被轉(zhuǎn)移到5G核心和網(wǎng)絡(luò)的邊緣，對(duì)于現(xiàn)有設(shè)備相關(guān)約束將不復(fù)存在，從而有助于實(shí)現(xiàn)低成本設(shè)備的高級(jí)應(yīng)用程序。

當(dāng)然，當(dāng)早期部署的全自動(dòng)化駕駛的車輛開始實(shí)現(xiàn)與紐約的出租車司機(jī)們互動(dòng)時(shí)，已經(jīng)使得所有這些擴(kuò)展的監(jiān)控對(duì)于記錄智能城市中所發(fā)生的車禍?zhǔn)鹿史浅Ｓ杏玫玫匠浞值淖C明了。

盡管如此，目前，業(yè)界已經(jīng)相對(duì)清晰的是，其將涉及需要大量的無線節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榈侥壳盀橹?，根?jù)Verizon 5G技術(shù)論壇（ v5gtf.net）的介紹：5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)計(jì)將在其試驗(yàn)和部署過程中所使用的28/39 GHz固定無線接入網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。該論壇是由包括思科、愛立信、英特爾、LG、諾基亞、高通和三星在內(nèi)的一系列合作伙伴所共同成立的。雖然屆時(shí)的帶寬會(huì)更大，但由于更高的頻率無法像當(dāng)前的4G LTE系統(tǒng)一樣，穿透建筑物和其他物體，其覆蓋范圍將會(huì)小得多。

因此，屆時(shí)，在每個(gè)5G節(jié)點(diǎn)或建筑物內(nèi)的微蜂窩（ micro-cell）中將需要更大的網(wǎng)絡(luò)處理能力和高速的數(shù)據(jù)高速緩存（例如，多兆兆字節(jié)、閃存、SSD或其它任何開發(fā)的技術(shù)）。每個(gè)5G節(jié)點(diǎn)或微蜂窩將有效地充當(dāng)微型數(shù)據(jù)中心。雖然在概念上類似于每個(gè)蜂窩塔的小型電信機(jī)架，但在許多情況下，它們需要被壓縮成非常小的防風(fēng)雨的獨(dú)立式機(jī)箱，其規(guī)格尺寸可以是單臺(tái)機(jī)架，半高機(jī)架，甚至是手提箱大小的機(jī)箱。它們需要安裝在沒有發(fā)電機(jī)備用電源的地方，很可能沒有外部機(jī)械冷卻源。我們認(rèn)為，其中一些較小的裝置將需要采用基于內(nèi)部的液？？體冷卻，以便能夠在140°F（60°C）或更高的環(huán)境溫度下持續(xù)運(yùn)行。此外，一些地方很可能會(huì)受到鋰電池（以及在未來幾年將被開發(fā)出的任何新型化學(xué)物質(zhì)電池）的支持，進(jìn)而能夠提供8到24小時(shí)的備用時(shí)間。

新常態(tài)

2017年8月底9月初，颶風(fēng)“哈維”和“厄瑪”曾襲擊了美國德克薩斯州，佛羅里達(dá)州以及其他地區(qū)的數(shù)百萬人口，同時(shí)，加勒比海各島也遭受到了不同程度的破壞。盡管我們?cè)?jīng)在網(wǎng)上看到過太多太多關(guān)于美國的數(shù)據(jù)中心能夠抵御絕大部分自然災(zāi)害，確保仍然可以持續(xù)正常運(yùn)行的帖子和文章，描述這些數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)精良，建筑堅(jiān)固，并且選址都是位于洪水泛濫區(qū)域的高處，同時(shí)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商們還為其發(fā)電機(jī)儲(chǔ)存了足夠的燃料動(dòng)力。

但事實(shí)上，在某些情況下，哪怕是一些具有高度冗余、且精心選址/建造的數(shù)據(jù)中心站點(diǎn)也會(huì)失去充足的電力燃料供應(yīng)。而在這些地區(qū)，一旦自然災(zāi)害使得數(shù)據(jù)中心選址所在當(dāng)?shù)氐牡缆泛蜆蛄菏艿絿?yán)重破壞，會(huì)使得為這些數(shù)據(jù)中心供給運(yùn)輸發(fā)電機(jī)燃料的卡車無法到達(dá)。在其他一些情況下，盡管數(shù)據(jù)中心可能仍在基于自有發(fā)電機(jī)保持表面上的“運(yùn)行”，但由于通信基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)因自然災(zāi)害而遭受到了大規(guī)模廣泛的破壞，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)連接丟失，因此實(shí)際上基本上可以說是處于脫機(jī)狀態(tài)的。例如，我們?cè)诩~約市就曾看到過這樣情況的發(fā)生，尤其是金融區(qū)，某些企業(yè)的數(shù)據(jù)中心甚至在颶風(fēng)桑迪之后關(guān)閉了兩天。就德克薩斯州而言，僅休斯頓地區(qū)有超過50毫米的降雨量。故而可以說，我們當(dāng)前是生活在一個(gè) “發(fā)生100年不遇的洪水”已經(jīng)成為新常態(tài)的時(shí)代。因此，即使是Tier 5級(jí)的數(shù)據(jù)中心，僅僅只依靠任何一款單一的基礎(chǔ)設(shè)施也早已不再謹(jǐn)慎了。

總結(jié)

目前，包括亞馬遜、谷歌、臉書和微軟在內(nèi)的超級(jí)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都早已基于廣泛的地理多樣性和IT冗余作為其數(shù)據(jù)中心“可用性”的來源依據(jù)而建立起了遍布全球的數(shù)據(jù)中心。而本文所重點(diǎn)討論的5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于未來數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)的潛在影響，基于能夠通過有線網(wǎng)絡(luò)和無線通信進(jìn)行網(wǎng)狀通信的許多自動(dòng)式自支持節(jié)點(diǎn)，需要連續(xù)可用的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。這類數(shù)據(jù)中心的規(guī)模大小、規(guī)格因數(shù)和容量最初可能都是由無線運(yùn)營商所設(shè)計(jì)的，但是，隨著各種新的應(yīng)用程序的不斷發(fā)展，邊緣計(jì)算和混合數(shù)據(jù)中心所扮演的角色作用將進(jìn)一步的擴(kuò)展，并且高彈性微網(wǎng)格也將如此。

我們知道，不同企業(yè)組織的數(shù)據(jù)中心的不同“標(biāo)準(zhǔn)”將直接或間接地影響到他們對(duì)于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的冗余級(jí)別。而這方面真正的目的是為了確保應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)受到保護(hù)，并確保其“可用性”。雖然目前相當(dāng)多的企業(yè)仍然需要具有高級(jí)冗余基礎(chǔ)架構(gòu)的更傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心來執(zhí)行關(guān)鍵核心業(yè)務(wù)的操作，但“邊緣”數(shù)據(jù)中心將逐漸變得更加普遍。例如，曾經(jīng)專注于傳統(tǒng)UI Tier（I-IV）認(rèn)證大型數(shù)據(jù)中心的Uptime Institute就已經(jīng)宣布推出了其針對(duì)邊緣數(shù)據(jù)中心的“Tier Ready認(rèn)證”，旨在實(shí)現(xiàn)更小的預(yù)制模塊化，微型和容器集裝箱式數(shù)據(jù)中心。預(yù)計(jì)大多數(shù)的這些數(shù)據(jù)中心都將為Tier I級(jí)或Tier II級(jí)。
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