广电有线网络信息机房规划设计.docx
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广电有线网络信息机房规划设计
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广电有线网络信息机房规划设计
广电有线网络信息机房
规划设计的几点考虑
缪国凡
摘要:
本文对机房建设的规划设计的重点问题进行了分析,并强调在机房建设中要充分考虑广电网络特点,而不应一味照搬电信的标准。
提出既不可规划不足,也不可过度规划的观点。
关键词:
广电机房独特性机房标准可用性PUE
广电有线网络近年来发展迅速,数字化浪潮席卷全国,整体转换基本结束,后转换时代来临,“三网融合”的步伐日益加快。
作为整个广电有线网络的神经中枢—前端机房,面临更新换代、适应发展的要求。
各地网络也在不断进行机房升级和重建。
机房工程的技术发展快、牵涉面广、综合性强和复杂性高,在建设中,各种标准规范众多,但很少考虑广电网络特点。
本文并不试图全面讨论机房建设,只是从一般的机房建设理念出发,紧扣广电有线网络,对机房规划设计中经常遇到的几点问题进行探讨。
一、有线电视机房的独特性:
众所周知,广电有线网络在技术上属于信息通信,但和其它通信运行商有明显不同之处。
首先,有线电视网络以广播式传输为主,一个城市只有一个总前端,一旦出现大的故障,势必影响全网运行。
第二,有线电视网络具有公益性的特征,具有“普遍服务”的要求;并且电话停一会不要紧,电视节目停几分钟都有意见。
第三,网络更是党和政府的喉舌,肩负着将党和政府的图像声音传到千家万户的政治责任。
第四,有线机房常常有上级领导参观,较一般通信机房,有更高的美观要求。
上述的几个特点,意味着广电有线电视机房建设标准,不仅不低、而且要高于其它电信运行商。
因此,在机房的规划设计、建设运行上,有线网络应当充分考虑和满足其自身的特点。
广电总局早就提出“不间断、高质量、既经济、又安全”的十二字方针;这是整个广电的技术工作、也是机房工作的指导方针。
近年来,有线网络从原来仅传输节目、双向宽带,发展到现在的面向“三网融合”的发展。
使得有线网络机房的复杂性大为提高,需要考虑的因素较以往多出不少。
例如,既要考虑传统的模拟电视,也要考虑现在为主业务的数字电视,还要考虑互联网的交换业务;同时,还须兼顾数据中心、云计算的未来发展;另外,还需特别防范敌特分子非法插播。
这些,都为有线电视机房提出了更为严格的、具有挑战性的要求。
二、广电网络机房发展简史
在我国,真正意义上的有线电视网络,以1985年湖北沙市有线电视网络为标志,成立了城市级的邻频配置和长距离传输的有线电视网。
1990年11月颁布的“有线电视管理暂行办法”为标志,中国有线电视进入了高速、规范、法制的发展轨道。
机房建设同网络发展一起成长。
90年代初的的有线机房,参照无线发射机房和播控机房,基本上就是静电地板+吊顶,有的机房甚至还采用木地板。
散热则采用普通空调,局部使用电扇,走线以(地板)下走线为主。
有的机房不采用UPS,甚至一个星期停播半天进行例行维护。
90年代末至本世纪初,安全优质不间断播出深入人心,开始使用专业UPS,-48v直流也应用起来。
机架内设备普遍使用后面排线,机架之间开始采用上走线方式(桥架);但空调仍然以普通空调为主,缺乏专业设计,缺少专业机房建筑,常常遇到层高、承重不够的情况。
现在,机房建设进入了一个新的阶段。
目前,我们要建机房,涉及到很多相关标准,这些标准涉及了机房的方方面面:
有国际标准、国家标准和行业标准,还有许多设备厂商的建议白皮书。
在许多机房的技术方案中,“设计依据”会列出一大堆的这个那个标准,让人眼花缭乱。
事实上,我们不可能全部阅读了解那么多的标准文件。
在这许多标准中,有三部应当仔细研读,即:
国家标准GB50174《电子信息系统机房设计规范》、广电标准GY5082-2010《有线广播电视网络管理中心设计规范》。
如果要和国际接轨,还可以算上第三部:
美国的TIA-942-2005《数据中心通信基础设施标准》。
三、指导思想
指导思想听上去似乎有些空泛,但这是我们机房的工作方针,具有提纲挈领、纲举目张的作用。
机房功能日益复杂,新技术、新业务不断涌现。
广电总局提出了“功能齐全、技术先进、设施完善、适度超前”的机房指导思想。
由此,提出以下几点原则:
1、安全性:
谁也不会否认机房安全的极端重要性,机房安全无所不在,分布在机房的各个子系统中。
但在具体问题上如何设定安全等级,如何进行规划设计和施工,绝非易事。
一般来说,安全风险有三个阶段:
无风险、风险隐患(轻度隐患、严重隐患)、风险发生后的应对措施。
这些在机房安全设计和运行维护上都应予以充分考虑。
2、灵活性与可扩展性:
增添设备、变换位置、扩容改建;这些活动经常在机房发生,甚至成为机房常态。
作为机房工作人员,应当调整观念,接受和适应这种态势。
因此,机房具有灵活的扩展能力,根据需求的变化及时进行调整和优化,是对现代机房的基本要求之一。
3、绿色环保:
机房设备众多,又是常年不间断播出,电能消耗费用支出非常可观。
因此,有效降低能耗,建设绿色机房成为业界共识;不仅为社会环保做贡献,同时节省费用。
许多公司都推出了节能降耗产品和解决方案。
衡量节能指标的PUE值成为机房的焦点之一。
4、可维护性:
也称可管理性,机房日常维护管理日益繁重,在提高人员素质要求同时,应当建立机房监测系统;实时了解机房的运行状况。
另外,也要考虑如果有外来人员参观、进入机房维护(如主机托管)等,有相应的通道和措施,以保障机房的安全运行。
四、总体规划
1、机房选址:
国家标准《电子信息系统机房设计规范》对机房选址提出了要求,比如距离机场、铁路、核电站距离,远离粉尘、水患、泥石流、电磁干扰等。
对于许多有线网络而言,机房似乎没有多大选择余地;前端机房一般就在有线网络的办公大楼内。
而且一般处于较高的楼层。
此时应特别注意以下问题:
(1)大楼的电力是否足够:
办公大楼一般面向人员的办公需要,属于轻载荷的供电设计。
而数据中心的设备对电量的需求巨大。
供电负荷和电缆线径能否符合标准。
(2)是否有放置机房空调室外机的地方。
(3)机房的净层高是否足够,国标规定:
净高度不应小于米,行业标准规定:
新建机房不小于米,扩建不小于3米。
净层高应该大于米。
(4)楼层的承重能否满足。
国标规定了主机房载重≥8~10KN/m2,(电池房≥16KN/m2),广电行业标准中规定为m2,采用密集机架,承重≥12KN/m2。
建议机房承重一般按≥800kg/m2设计。
(5)还需特别考虑的因素:
对于卫星天线,为有较大的功率储备,卫星天线面积一般较大,在高层建筑必须有安全的放置地方,并保证大风时的安全。
另外,机房外界线路应有两个通道等等。
2、总体机房指标:
机房选址完成以后,面积和周围环境确定了,接下来要考虑的是:
机房要建成什么水平,或者说按照什么标准建设。
事实上,相关标准早就为我们考虑好了。
美国TIA-942-2005标准,将机房安全分为四个等级。
国家标准GB50174《电子信息系统机房设计规范》,将机房确立了A、B、C三个等级,其中A级等级最高,并明确把广播电台、电视台机房列为A级机房。
在广电行业标准GY5082-2010《有线广播电视网络管理中心设计规范》中,把机房分为特级、甲级和乙级。
业主应当按照自身实际情况,参照、了解相关标准,为自己设定机房建设的相关指标。
当然,说到指标,可以列出长长一串,但在机房的规划阶段,涉及的指标并不多,主要有以下几点:
(1)可用性指标:
是衡量机房工作可靠性的指标,对于有线机房,特别是前端机房,目标应达到五个9,即%(年停机约5分钟)。
前面讲到,国家标准将机房设立了A(容错型)、B(冗余型)、C(基本型)三个等级,等级基本情况如表1所示。
表1机房可用性
机房等级
可用性指标
年停机时间
说明
A
%~%
~分钟
容错型。
至少两套系统同时工作。
B
%~%
~1319分钟
冗余型。
部分具有备份,平时使用一路,备路切换使用
C
%~%
1319~1729分钟
基本型。
无冗余或部件损坏时更换,
表1中指标数据,国家标准并未列出,是实际运行的经验值。
事实上,很多新建机房的设计建设标准已经超越了A级,朝更先进的目标迈进。
或许有人觉得不解,难道我们花巨资精力建造的高水准机房,每年还要停几分钟。
这似乎不符合我们的日常经验,因为即便是标准不高的机房,多少年都没有发生停播。
对此,做一个不大恰当的比喻,如果一个人活了八十岁,但由于车祸或疾病瘫痪在床一年,那么这个人的可用性是79/80(%),即平均每年有4天是“不可用”的。
机房可用性是一个概率指标。
从故障发生概率来看,可用性符合“浴缸曲线”,即刚刚建成的一段时间、机房的寿命后期,容易发生各种问题。
需要注意的是,“可用性”指标并不只和设备的硬件、软件以及机房环境有关,也与管理有关。
比如人员的误操作、老鼠进入等。
所以,对设备的系统可靠性的计算值,明显优于“可用性”数值。
不少机房在设计文件时并不列出“可用性”指标。
但作为机房的管理者,了解机房的可用性是非常必要的。
就像建设防洪大坝,一大堆技术文件,其实都是按“百年一遇”标准建设的。
当然,在实践中要使机房寿命期内都不出事故,是难以保证的。
因此,有实力的地方,可以考虑异地容灾备份机房。
即便不能全业务异地备份,也可考虑部分业务。
(2)PUE值:
PUE叫做电能使用效率(PowerUsageEffectiveness)。
2007年2月绿色网格组织(GREENGRID)提出PUE概念,并很快被业界接收和推广。
PUE计算公式为:
PUE=机房总能耗/IT设备能耗。
PUE是一个比率,基准是2,极限值是1,越接近1表明能效水平越好,越接近1表明机房内用于制冷、散热和其它环节的电力消耗越少。
全球的数据中心在2010年共耗电2亿度,约占世界总发电量的至%。
2011年,我国数据中心总耗电量约700亿千瓦时,占到全社会用电量的%,相当于2011年天津市全年的总用电量。
我国机房的PUE平均值,据测算约为;特别是中小规模的机房,PUE值更高,测量数值普遍在3左右。
PUE值的出现,使得建设机房的复杂性大为提高。
PUE值现在受到重点关注,因为电力消耗是机房日常运行的最大成本,一个中等城市的有线电视机房(含分前端),各类设备加在一起,耗电量将有数百千瓦。
如果PUE指标提高20%—30%,每年将省下几十万元的电费。
PUE值设计多少为好,是较为复杂的问题。
一般认为新的数据机房PUE应当小于2,在左右。
在北方地区可以更低,如中国电信在内蒙古的云计算中心,PUE低至。
服务器大户如谷歌等,将数据中心建在高寒甚至北极圈地区,其PUE值可达左右。
建设机房要关注新技术、新理念,有一定的超前性,但也要适可而止。
建议首先了解、测量现有的机房PUE值,然后向相关厂商咨询,设定一个值,比如设定PUE为2,然后计算出较低的PUE值可以每年节省多少资金。
用约10-15年左右可以省下的资金进行这方面投入。
可能有人认为十几年太长了,但是一方面机房本身就要跟上新技术发展,第二在机房投入使用后,设备还会大量增添,节能优势会不断体现。
可能要防止这样的一种倾向。
一方面在降低优化PUE上下大工夫,但却忽视了数据设备本身的节能降耗。
(3)电力功率规划:
电力规划是机房规划建设的基础,虽然简单,但却是遇到的最普遍的问题。
有好几种方法进行计算。
有线电视机房和数据中心的电力规划有较大不同,本文只讨论下述两种:
a、逐项计算法:
首先确定机房总功率的组成,即:
机房用电总功率=信息设备功率(含UPS+电池)+照明功率+
+空调功率+其它(监控、消防等)
信息设备:
包含数字电视相关设备、有线电视传输设备、数据传输设备、交换设备以及路由器、服务器等。
其中数字电视调制器复用器、光端机、省市骨干和城区数据网、数据接入设备等,可以确切知道功率
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