机房综合布线的系统结构设计.docx
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机房综合布线的系统结构设计.docx
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机房综合布线的系统结构设计
机房综合布线的系统结构设计
机房综合布线的系统结构设计
首先要确定工作区信息点的布局和数量。
最理想的当然是能够明确设备需求。
这样可对当前的设备有准确的信息点配置。
在此基础上,再考虑一定的扩展余量,一般建议取10%一20%,不宜太多。
因为机房服务于整个网络,其内部设备的变化比较频繁,准确的预计比较困难,建议更多地考虑扩展方便而不是一步到位。
而且这样考虑也能降低成本。
考虑扩展性时,应将布线的路由通道考虑充分。
机房内服务器和终端数量众多,设备的安装形式分为两种主要的布置模式:
塔式服务器和机架式设备。
二者对信息插座密度的需求相差较大。
布置时应确定安装模式、数量、接口数、接口规格。
(一)塔式服务器
采用落地安装的模式,安装密度很低,每平米不到2台。
也有用户将塔式服务器安装在标准服务器机柜内,一台机柜只能安装2~4台。
还可采用多层的敞开式机架,机架为3层,一个机架可安装12台左右服务器,平均每平方米5~6台。
(二)标准机柜式服务器
目前最薄的服务器厚度仅有lU,但通常不完全塞满机柜空间。
这样一台标准服务器机柜可以安装几台(厚的)到三十台(薄的)左右的服务器,需要的信息点的数量也较大。
建议一个标准服务器机柜按照12~24台配置。
在确定了信息点的大致数量后,需要对布线结构进行合理规划。
当机房面积较小(200m2以下),信息点在200点以下时,建议只采用水平布线模式,将配线架安装在网络机房的配线柜内,所有机房信息点直接端接到配线架上。
当机房面积较大,特别是信息点数模式,将会增加线槽的数量和线槽的横截面。
如果线槽布置在活动地板下,将对有精密空调的区域造成很大的送风阻力,实践表明这是影响空调效果的主要原因。
同时,众多线缆全部汇集到一处的星型布局使线缆清理困难,增加了管理的难度。
这时建议采用两级布线:
水平子系统和干线子系统。
将FD放置到机房信息点密集的地方(如主机室),经过交换机后,再通过主干连接到网络室。
这种将配线架深入需求中心的结构可大幅度减少电缆数量,减少机房地板下各专业管线打架的概率,减少对下送风空调的影响。
这种方式的缺点是增加了交换设备的成本;管理上造成网络和系统两个部门的交叉;多了一级交接,可靠性有所降低。
有些用户觉得通过两级配线后会增加网络的不可靠性,因此采用长跳线将交换设备和服务器直接相连。
这种办法由于没有配线架,无法进行很好的管理,不建议使用。
其次,确定布线等级。
系统选型应根据需要选择合适的布线等级。
目前主要采用的是超五类和六类系统。
超五类系统的测试带宽达到155MHz,而六类系统的测试带宽达到200MHz,可以在铜缆链路上支持千兆传输。
更高的性能还有超六类产品。
但由于没有相关标准予以衡量确定,均是各个厂家的自行测试和称谓,不建议采用。
布线又分屏蔽系统和非屏蔽系统,两者的区别主要体现在线缆上。
双绞线本身是由对绞的两根线缆组成,再由多对线组成电缆。
它应用了平衡线缆的概念:
一条线缆有两条同样的导线,两条线上运行的电压对地极性相反、大小相等,通过相互绞合在一起,可以在一定距离上维持平衡。
使两条导线之间的距离最小化的方法是将它们绞合在一起,这样有助于补偿它们接收到的外部干扰。
平衡线缆意味着双绞线对中的两条导线是同样的长度和尺寸。
它们之间越一致、靠在一起越紧密,就越容易抵御外部线路对他们产生的干扰。
更高的传输速率需要更高的线路抗干扰能力,因此采用屏蔽布线系统对提高系统带宽是有益的。
通常屏蔽双绞线采用每对线对单独屏蔽,再将所有线对总体屏蔽的方法实现最高的抗干扰能力。
屏蔽电缆(FTP)的屏蔽原理不同于双绞的平衡抵消原理,FTP电缆是在双绞线的外面加一层或两层铝箔,利用金属对电磁
3.1 机房选址
我国《电子信息机房设计规范》GB50174-2008对机房选址提出了要求,综合美国数据中心标准TIA942-2005,对数据中心选址可以参考以上标准。
实际工作中,对于中型数据中心机房的选址,用户通常选择与办公大楼等设施在一起,便于管理与维护。
对于办公大楼来说,需要重点考虑以下内容:
(1)大楼的电力是否足够给数据中心使用。
办公大楼在设计与建设的时候,主要面向人员办公需要,属于轻载荷的供电设计。
而数据中心的设备供电量要求巨大,这样的重载荷设施放入办公大楼,常常会引起供电系统容量严重不足。
无论是供电、亦或是制冷,都是对原有办公大楼用电容量的巨大挑战。
(2)是否有足够的空间,放置机房空调的室外机系统。
办公大楼寸土寸金,面积利用率很高。
而数据中心的机房需要恒温恒湿的机房专用系统,365天×24小时的不间断运行。
机房专用空调如果采用直接制冷制式(DX),需要足够多的空间安装空调室外机。
如果采用冷冻水系统,需要专门的365天×24小时运行的冷冻机组,而不能与大楼的中央空调系统混用。
(3)机房层高是否足够?
办公大楼的层高为民用建筑设计,层高通常为2.8~3.2m。
而数据中心需要安装静电地板,顶部吊顶。
最佳层高(无障碍物)应该大于3.2m。
(4)是否有足够容量的载货电梯?
通常的办公大楼载货电梯尺寸小、载荷低。
而数据中心需要的UPS电源、机房空调等设备,都是大尺寸超重型设备。
如果电梯不能运输,势必导致运输成本剧烈增加。
(5)在办公大楼设置数据中心,因为租金高昂、场地有限、供电不足,将严重限制数据中心的规模和安全级别。
3.2 规划与设计
中型数据中心机房的规划与设计,其需求源头来自于用户对服务器、软件系统的规划与需求。
规划分为部分,包括容量规划(密度规划)、供电系统规划、制冷系统规划、网络规划等。
容量规划:
容量是指中型数据中心机房的初期、终期的服务器等IT设备数量、或者面积。
容量规划可以基于两个方面考虑,
(1)数据中心机房的机柜数量×平均每机柜服务器数量。
在采用普通地板送风制冷方式下,每个机柜的热密度为3~5kw/rack,超过这个热密度就必须采用高热密度的制冷解决方案(如图3所示)。
图3 传统开放式机柜+地板下送风制冷
(2)机房的电力供应。
当机房的供电系统(市电+发电机)容量确定之后,可以计算出服务器的总功率。
比如发电机最大容量为500kva,那么根据机房的能效PUE值(按2.0考虑),得出机房最大承载服务器容量为250kva(如图4所示)。
PUE能量使用效率的定义:
PowerUsageEffectiveness。
图4 PUE指标曲线
3.3 供电系统的规划与设计
当中型数据中心机房的最大容量确定后,用户可以根据预算、机房重要程度,结合《电子计算机机房设计规范》GB50174-2008和美国TIA942-2005的标准,确定供电系统与制冷系统。
对于供电系统,包括从市电、发电机到配电、UPS、输出配电、服务器电源管理系统(列头柜)、机柜PDU等一系列环节(如图5所示)。
图5 数据中心供电系统示意图
上述标准列出了N、N+1、2N、2(N+1)等冗余方式。
在中型数据中心机房的市电、发电机等系统,用户可以根据实际情况选择N+1或者2N系统。
而UPS供电系统,建议用户采用2N或者2(N+1)方式,确保供电可靠性(如图6、7所示)。
图6 2N式供电系统
图7 2(N+1)式供电系统
用户选择UPS时,建议采用高频式UPS,因为采用高频IGBT整流+无隔离变压器式设计,输入功率因数高、输入电流谐波小、功率密度高等特点。
同时因为UPS占地面积小重量小,搬运方便。
UPS的电池容量建议根据市电与发电机系统配置,通常为30分钟左右。
一般不建议超过2小时的电池配置,重量大、成本高,投资不经济。
在UPS之后,需安装服务器电源管理系统SPM(又叫列头柜),为服务器机柜提供配电与保护。
为提供服务器电源的配电可靠性,建议每一个配电回路都采用监控与管理系统,监控每一路回路的电流、电压、功率、功率因数、谐波、电量等参数,实现配电的安全管理和成本的细致化管理(如图8所示)。
3.4 制冷系统规划与设计
制冷系统是机房另外一个关键的基础设施。
在中型数据中心机房,制冷系统设计包括:
地板下送风系统、服务器机柜、机房专用空调等。
按照机房节能设计实践和标准,通常采用地板下送风、机柜布置按冷热通道方式,是制冷效率比较高的设计方式(如图9所示)。
图9地板下送风+冷热通道设计
机房的服务器机柜也是制冷的关键之一。
在很多运行的机房中,不少用户对机柜不重视,通常采购一些廉价服务器机柜。
而这样的机柜必然带来通风面积小、服务器发热等问题。
TIA942标准规定机柜的通风面积比通孔率大于50%。
而当服务器的热密度达到4kw左右是,建议用户采用通孔率大于70%的服务器机柜,确保服务器等IT设备通风量、风速正常。
此外,为了冷热通道隔离,建议使用挡板,将服务器机柜上空闲的U空间挡住,减少冷空气与热空气的无效热交换。
进一步的节能设计包括完全封闭的冷通道,实现冷空气与热空气的完全隔离。
当然这样封闭式冷通道(或热通道设计),必须符合消防防火等规范(如图10所示)。
考虑到投资成本、运营成本、维护成本等,建议采用风冷式机房专用空调(DX式)。
而水冷或者冷冻水式机房专用空调不适合于在中型机房中使用与推广(如11所示)。
图11 风冷式机房专用空调(DX式)
风冷式机房专用空调,按照上述标准,采用N+1(2或3)即可实现制冷系统较高的可靠性。
在空调的供电上采取分组供电方式,避免单一供电回路导致的单点故障。
3.5 监控系统的规划与设计
中型数据中心机房的安全与运营监控管理是用户关注的核心内容之一。
而这些数据中心机房通常采用无人值守工作模式,机房的安全与运营监控是无人值守的重要手段和工具。
它包括:
机房视频监控系统。
视频监控实现机房365天×24小时监控下运行,任何故意或无意的破坏都将记录在案。
机房设备与环境的监控系统。
根据标准,必须实时监控机房的温度、湿度、水浸、供电系统工作参数与状态、空调系统工作参数与状态等,并在故障下主动提示用户采取措施,及时修复故障,确保机房安全稳定运行(如图12所示)。
图12 数据中心的机房监控系统
特别需要说明的是,中型数据中心机房通常不会配置电源专业人员,日常的管理与维护工作通常外包给专业类公司,IT用户仅仅督导与监控系统的运营维护工作。
而在众多设备与环境中,电池的监控是比较容易忽视的环节。
但是电池恰恰又是系统最后的安全保障,所以对电池的监控建议采用单体电压、单体内阻监控系统,实时在线监控电池的电压与阻抗变化,及时找出弱化电池与系统短木板。
TIA942和GB50174-2008也建议在最重要一级机房,实现对电池组中每一个电池单体电压、单体阻抗的监控。
确保系统中所有环节都处于监控之下,实现系统的安全可靠运行。
电池单体电压与内阻监控系统图(如图13所示)。
图13 电池单体电压、内阻监控示意图
4 中型数据中心机房的建设与概念误区
4.1 关于机房的负载计算与热密度
IT用户在规划或者设计机房时,普遍遇到的问题就是服务器负载计算问题。
购买的服务器,根据厂家给出的功耗累计,往往会得出一个很大的累计功率。
可是如果按照这样的累计功率配置供电系统、空调系统,将会出现巨大的投资浪费。
如何才能得出比较可靠的负载功率呢?
建议IT用户对服务器厂家的功耗参数刨根寻底,一定要厂家给出所需配置下实际功率需求。
比如IBM某型号服务器2008年功耗为(如表3所示):
表3:
表3中,单机最大功耗与配置密切相关,而这个数据远远小于铭牌功率,当配置确定后,采用服务器的实际运行功率计算,才能避免供电系统、空调系统的巨大浪费。
4.2 为了创新而使用水系统空调系统
很多IT用户喜欢创新,在机房建设上根据部分厂商推荐,盲目采用水系统的空调。
实际上水系统机房空调在中型数据中心机房并不能节能。
首先,中型机房的热负荷是有限的,而小容量的冷冻机组的能效比,并不比风冷式空调高。
如果采用大楼的冷冻机组,必然又出现在冬天大马拉小车的问题,效率低下。
只有当机房规模宏大,采用水系统机房空调才是节能的。
其次,水系统机房空调容易导致系统的单点故障、单点瓶颈。
按照标准,采用水系统时,强烈建议按照2N系统配置,而这样的配置在中型机房无疑是投资巨大、毫无积极性可言。
第三,水系统的安装、维护成本很高。
尤其是维护成本居高不下。
因为水系统需用定期的换水维护,这样数据中心可能长时间停机问题。
国内第一批使用水系统的大型银行数据中心,在建设新的数据中心时,纷纷弃用水系统,而改用风冷式机房空调系统。
5 中型数据中心机房的建设实例
大部分的证券公司机房是典型的中型数据中心机房。
随着IT技术的迅速发展,我国证券行业的交易与查询网络化、集中化,已处于世界前列。
某全国性券商因为办公室搬迁,需要在办公大楼内新建一个约400m2的数据中心(如图14所示)。
因为该券商的业务高速发展,对未来的负荷需求很大。
但是机房位于中心区域的办公大楼上,大楼为数据中心提供的电力有限,仅为500KVA(1000A),并且是三路电力合计,这为设计提出了很高的要求。
在规划阶段,用户希望使用水系统空调,并安装高密度制冷解决方案。
对于水系统,规划时候反复与用户交流,在400平方左右的机房安装水系统空调并不能带来太多效率提升,反而造成后续维护成本巨大。
经过用户对部分水系统使用反馈调查,最终取消了水系统的计划,改用风冷系统式机房专用空调。
此外,用户对负载反复确认,最后选择按PUE=1.6、负荷300kw设计数据中心终期容量,系统设计图(如图15所示)。
图15 某证券公司全国数据中心供电系统图
本文出自“数据中心工作组”博客,请务必保留此出处
本文出自51CTO.COM技术博客
《综合布线管径走线容量统计表》
通过综合布线工作组的统计和调查,收集了:
3M、AMP、CommScope、Datwyler、Leviton、Molex、Potevio普天、Panduit、Siemon、SHIP一舟、TCL、Tiancheng天诚,共十二家的超5类、6类及6类以上线缆的外径尺寸,并依据下表,进行详细计算,核算出在不同管径走线情况下,符合利用率的走线根数,以方便广大施工人员在布线工程中参考使用和方便查询。
免费下载地址:
[url]
附表:
双绞线缆径与电线管对照详表
说明:
1 为了充分利用页面宽度,部分名词将使用缩写替代,这些缩写如下:
UTP:
不带隔离的非屏蔽双绞线
UTP-:
带一字隔离的非屏蔽双绞线
UTP+:
带十字隔离的非屏蔽双绞线
F/UTP:
铝箔总屏蔽双绞线,不带隔离
F+/UTP:
双层铝箔总屏蔽双绞线,不带隔离
F/UTP-:
铝箔总屏蔽双绞线,带一字隔离
F/UTP+:
铝箔总屏蔽双绞线,带十字隔离
F2/UTP+:
双层铝箔总屏蔽双绞线,带十字隔离
SF/UTP:
丝网铝箔总屏蔽双绞线,不带隔离
SF/UTP-:
丝网铝箔总屏蔽双绞线,带一字隔离
SF/UTP+:
丝网铝箔总屏蔽双绞线,带十字隔离
U/FTP:
铝箔线对屏蔽双绞线
F/FTP:
铝箔总屏蔽/铝箔线对屏蔽双绞线
S/FTP:
丝网总屏蔽/铝箔线对屏蔽双绞线
2 截面利用率指管内空间与双绞线总截面积之比
3 25%、30%是指在GB50312-2007标准中规定的截面利用率上下限
4 16/1.2~50/2.5等等指金属管的标称直径/壁厚
5 表中数字指此类管中可以穿过的双绞线根数。
注:
《综合布线管径走线容量统计表》共包括13张表,包括3M、AMP、CommScope、Datwyler、Leviton、Molex、Potevio普天、Panduit、Siemon、SHIP一舟、TCL、Tiancheng天诚共12家厂家的管径走线容量统计。
数据中心综合布线典型产品选择
2008-07-0711:
33:
04
标签:
综合布线数据中心产品选择 [推送到技术圈]
版权声明:
原创作品,允许转载,转载时请务必以超链接形式标明文章原始出处、作者信息和本声明。
否则将追究法律责任。
数据中心综合布线典型产品选择
中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会综合布线工作组
数据中心布线系统的设计与施工技术课题组
数据中心布线包括核心计算机房内布线和计算机房外布线,数据中心计算机房内布线空间包含主配线区,水平配线区,区域配线区和设备配线区,见图一。
综合布线做为物理基础设施建设变得尤为重要,成为网络建设成败的关键因素之一。
如何为数据中心构建安全、高效、统一的物理基础平台,是用户建设数据中心的核心!
图一
一、线缆的选择
布线标准认可多种介质类型以支持广泛的应用,但是建议新安装的数据中心宜采用支持高传输带宽的布线介质以最大化其适应能力并保持基础布线的使用寿命。
推荐使用的布线传输介质有:
1)100欧姆平衡双绞线,建议6类/E级(GB50311-2007)、6A类/EA级(ANSI/TIA/EIA-568-B.2-10,ISO/IEC11801:
2008)或F/FA级(GB50311-2007,ISO/IEC11801:
2008)
2)多模光缆:
62.5/125um或50/125um(ANSI/TIA/EIA-568-B.3),建议选用50/125um,850nm工作波长的激光优化多模光缆(ANSI/TIA/EIA-568-B.3-1)
3)单模光缆(ANSI/TIA/EIA-568-B.3)
除以上介质外,认可的同轴介质为75欧姆(型号是734和735)同轴电缆(符合TelcordiaGR-139-CORE)及同轴连接头(ANSIT1.404)。
这些电缆和连接头被建议用于支持E-1及E-3传输速率接口电路。
在数据中心机房设计时,应根据机房的等级、线缆的敷设场地和敷设方式等因素选用相应的线缆,使其:
a)灵活支持所对应的服务
b)具有长久的使用寿命
c)尽量减少占用空间
d)具有更好的布线信道传输容量
e)满足设备制造商的推荐
二、机柜的选择
机架为开放式结构,一般用于安装配线设备,有2柱式和4柱式。
机柜为封闭式结构,一般用于安装网络设备、服务器和存储设备等,也可以安装配线设备,有600*600、600*800、600*900、600*1000、600*1200、800*800、800*1000、800*1200等规格。
宽度为600mm的机柜没有垂直线槽,一般用于安装服务器设备;宽度为600mm的机柜两侧有垂直线槽,适合跳线多的环境,一般作为配线柜和网络柜。
机架和机柜最大高度为2.4米,推荐的机架和机柜最好不高于2.1米,以便于放置设备或在顶部安装连接硬件。
推荐使用标准19英寸宽的机柜/机架。
机柜深度要求足够安放计划好的设备,包括在设备前面和后面预留足够的布线空间、装有方便走线的线缆管理器、电源插座和电源线。
为确保充足的气流,机柜深度或宽度至少比设备最深部位多150mm(6in)。
机柜要求有可前后调整的轨道。
轨道要求提供42U或更大的安装空间。
三、配线架的选择
为满足企业的成本效益要求,数据中心要求更高密度的设备以及应用空间。
因此,在数据中心中使用的配线架布线产品应能满足高密度、方便端口的维护或更换和能清楚方便地进行端口识别的要求。
模块化的配线架可以灵活配置机柜/机架单元空间内的端接数量,既减少端口浪费又便于日后的维护变更。
常用的配线架,通常在1U或2U的空间可以提供24个或48个标准的RJ45接口,而使用高密度配线架可以在同样的机架空间内获得高达48个或72个标准的RJ45接口,从而大大提高了机柜的使用密度,节省了空间。
角型配线架允许线缆直接从水平方向进入垂直的线缆管理器,而不需要水平线缆管理器,从而增加了机柜的密度,可以容纳更多的信息点数量。
凹型配线架主要应用在需要在服务器机柜背部进行配线的情况下,配线架向下凹陷,从而即使关闭服务器机柜的背板,也不会压迫到任何的跳线,且方便维护操作人员快捷的接入整个配线界面。
机柜内的垂直配线架,充分利用机柜空间,不占用机柜内的安装高度(所以也叫0U配线架)。
在机柜侧面可以安装多个铜缆或者光缆配线架,它的好处是可以节省机柜空间,减少跳线的弯曲和更方便地插拔跳线。
高密度的光纤配线架,配合高密度的小型化光纤接口,可以在1U空间内容纳至少48芯光纤,并具备人性化的抽屉式托盘管理和全方位的裸纤固定及保护功能。
更可配合光纤预连接系统做到即插即用,节省现场施工时间。
四、线缆管理器的选择
在数据中心中通过水平线缆管理器和垂直线缆管理器实现对机柜或机架内空间的整合,提升线缆管理效率,使系统中杂乱无章的跳线管理得到很大的改善。
水平线缆管理器主要用于容纳内布设备之间的跳线,有1U和2U,单面和双面,有盖和无盖等不同结构组合,线缆可以从左右上下出入,有些还具备前后出入能力。
垂直线缆管理器分机柜内和机柜外两种,内部的垂直线缆管理器主要用于管理机柜内部设备之间的跳线,一般配备滑槽式盖板;机柜外的垂直线缆管理器主要用于管理相邻机柜之间的跳线,一般配备可左右开启的铰链门。
五、跳线的选择
在数据中心中通过设备线缆与跳线实现端口之间的连接。
设备线缆与跳线可采用铜缆或光纤。
它们的性能指标应满足相应标准的要求。
光、电设备线缆与跳线应和水平或主干光(电)缆的等级保持一致,还应与网络设备、配线设备端口连接硬件的等级保持一致,并且能够互通。
在端口密集的配线和网络机柜和机架上,可以使用高密度的铜缆和光纤跳线。
这些跳线通过对传统插拔方式或接口密度的重新设计,在兼容标准化插口的前提下提高了高密度环境的插拔准确性和安全性。
六、预连接系统
预端接系统是一套高密度
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