通信機房建設標準化方案探討

2017/3/16 10:32:37 來源：DTDATA 作者：LDX編輯分類：滾動新聞

文中給出了模塊化數(shù)據(jù)中心的技術優(yōu)勢和解決方案,重點闡述了推進我國通信機房標準化進程的舉措和建議。

1.我國數(shù)據(jù)中心建設發(fā)展趨勢

隨著信息技術特別是云計算、虛擬化技術的不斷發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)也得到了快速發(fā)展,數(shù)據(jù)信息呈爆發(fā)性增長,進入了一個云計算大數(shù)據(jù)時代。隨著各個行業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算的依賴程度日益加深,數(shù)據(jù)中心作為信息化產(chǎn)業(yè)最重要的IT基礎設施,在進入高速發(fā)展期的同時,也經(jīng)歷著新的巨變。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心基礎設施存在著建設周期長、高能耗、高運營成本、效率低下等問題,已不能滿足企業(yè)業(yè)務快速增長、按需供應、快速擴容、節(jié)能降耗、有效控制成本等需求,諸多問題亟待解決。

一種新興的數(shù)據(jù)中心建設模式—“模塊化數(shù)據(jù)中心”以其快速部署、綠色節(jié)能、智能化、標準化、系列化等諸多特點逐步成為數(shù)據(jù)中心建設的主流趨勢。

模塊化數(shù)據(jù)中心集成了機柜、供配電、機房專用空調、綜合布線、智能管理等子系統(tǒng)于一體,可有效降低數(shù)據(jù)中心的建設周期及運營成本,可使機房占地面積減少30%以上,在相同面積獲得更大IT容量。

相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心,模塊化數(shù)據(jù)中心具有如下技術優(yōu)勢:

①快速部署

模塊化數(shù)據(jù)中心各子系統(tǒng)可實現(xiàn)工廠預制,現(xiàn)場組裝,系統(tǒng)由集成的標準化組件構成,可顯著縮短部署周期,將數(shù)據(jù)中心建設周期縮短50%以上。

模塊化數(shù)據(jù)中心將工程產(chǎn)品化,極大地簡化了機房前期規(guī)劃設計,對數(shù)據(jù)中心場地要求降至最低,無需架高地板,甚至無需機房裝修,現(xiàn)場僅需接線和連管即可開機運行。

②柔性擴容

采用模塊化的部件和統(tǒng)一的接口標準,可實現(xiàn)以機架或模塊為單位按需擴容,節(jié)省投資。

按需設計,通過定制方案,支持單機柜額定功率密度平滑升級。

③智能管理

模塊化數(shù)據(jù)中心內具備智能化的監(jiān)控和管理系統(tǒng),可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心基礎設施的動力、環(huán)境、視頻、設備、門禁的全領域統(tǒng)一監(jiān)控。集成告警管理、報表管理、工單管理、能效管理等功能,實現(xiàn)全面智能管理。

④綠色節(jié)能

模塊化數(shù)據(jù)中心采用封閉冷/熱通道技術,可有效優(yōu)化管理氣流組織,減少對整個機房的無謂制冷,同時又可避免冷熱風交****混合,提高制冷設備回風溫度,從而提高制冷能效。配置有變容量制冷設備的模塊化數(shù)據(jù)中心,還可根據(jù)負載發(fā)熱量的變化進行實時跟蹤,動態(tài)調節(jié)制冷量以實現(xiàn)精確匹配。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比,可節(jié)約30%～50%的能耗。

針對不同的客戶需求和應用場景,模塊化數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品不斷發(fā)展演變,逐漸形成產(chǎn)品的系列化,目前業(yè)內主流廠商的模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案有以下三種:

①機柜式模塊化數(shù)據(jù)中心

機柜式模塊化數(shù)據(jù)中心將配電、UPS、電池、機架式機房精密空調、應急通風系統(tǒng)、機柜及氣流管理系統(tǒng)、布線系統(tǒng)、智能監(jiān)控管理系統(tǒng)等數(shù)據(jù)中心關鍵基礎設備集中在一個或兩個封閉式的機柜內,從而實現(xiàn)“機柜即數(shù)據(jù)中心”的創(chuàng)新性解決方案。適用于小微型數(shù)據(jù)中心、各類分布式營業(yè)網(wǎng)點、大型公司的分支機構等應用場景,真正達到即插???????用,極大地加快了微型數(shù)據(jù)中心的建設速度,其產(chǎn)品形式如圖1所示。

②單排式模塊化數(shù)據(jù)中心

單排式模塊化數(shù)據(jù)中心將一排機柜式的數(shù)據(jù)中心分為配電、制冷、UPS、電池、機柜及氣流管理、智能監(jiān)控及管理等子模塊,各子模塊在工廠預制,現(xiàn)場將子模塊進行簡單拼裝即可組成一列機柜式的模塊化數(shù)據(jù)???????心。適用于中小型數(shù)據(jù)中心、業(yè)務量較大的分布式營業(yè)網(wǎng)點機房、大型企事業(yè)單位的分支機構機房。

單排式模塊化數(shù)據(jù)中心氣流管理方式靈活多變,具備封閉冷通道、封閉熱通道和冷/熱通道均封閉等多種形式,可根據(jù)現(xiàn)場實際應用需求進行配置。制冷系統(tǒng)多采用近熱源的行級高效精密空調,采用開放式的系統(tǒng)機構,可實現(xiàn)1拖3(一臺行級精密空調帶4個機柜),1拖4、2拖6或2拖8等多種方式。

單排式模塊化數(shù)據(jù)中心簡化了小型數(shù)據(jù)中心的建設復雜程度,降低了和土建等部門耦合關系,大幅節(jié)省工程費用,具有建設速度快、高能效、配置豐富、維護簡單的優(yōu)點。其產(chǎn)品形式如圖2所示。

③雙排模塊化數(shù)據(jù)中心

雙排模塊化數(shù)據(jù)中心是由兩排機柜設備配合封閉冷通道作為結構件,內含配電系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、機柜及氣流管理系統(tǒng)、智能監(jiān)控和管理系統(tǒng)、布線和管理系統(tǒng)等模塊化子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)的標準化程度高,可根據(jù)需求靈活配置。適用于中大型數(shù)據(jù)中心、國家機關和企事業(yè)單位信息中心、電信數(shù)據(jù)中心、信息機房等,其產(chǎn)品形式如圖3所示。

2.推進我國通信機房標準化進程的舉措和建議

(1)數(shù)據(jù)機房模塊化、標準化

在現(xiàn)代信息社會,無論是信息化還是智能化,都離不開信息技術對傳統(tǒng)的通信管理方式的改造,通過這些改造來提升通信業(yè)務的運行效率、服務水平和安全系數(shù)。通信機房作為承載信息化系統(tǒng)的關鍵基礎設施,伴隨著新業(yè)務的發(fā)展、新需求的出現(xiàn)和新技術的應用,迫切需要對其建設規(guī)格和標準提出新的標準和要求。

建設通信數(shù)據(jù)機房是一個復雜的系統(tǒng)工程,涉及建筑、制冷、供電等多個專業(yè)及不同的施工單位,建設周期長,投資巨大,但其作用和意義非常重要,直接關系著通信管理業(yè)務的高效、穩(wěn)定和可靠運行。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心因為架構問題難以實現(xiàn)按需擴容,而一次性建設一個嚴重超出初期需求的數(shù)據(jù)中心,將導致投資激增,各系統(tǒng)運行在低負載低效率狀態(tài),造成資源浪費與高運營成本。這種困境對數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)實現(xiàn)在全層面、全顆粒度地根據(jù)業(yè)務需求彈性擴展提出了必然要求。

模塊化數(shù)據(jù)中心作為未來數(shù)據(jù)中心建設的主流趨勢,以其“按需配置、柔性擴容”、節(jié)能高效、標準化、易復制、建設周期短等得天獨厚的優(yōu)勢,更加貼近我國通信行業(yè)發(fā)展的業(yè)務需求特點,且根據(jù)通信數(shù)據(jù)機房的不同IT需求和建筑空間,容易針對性地制定并提供標準化、系列化、易復制的模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案。

(2) 因地制宜,工程產(chǎn)品化

模塊化數(shù)據(jù)中心遵循“工程產(chǎn)品化”的設計理念,集機柜系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、智能管理等子系統(tǒng)于一體,提供整體設計的統(tǒng)一基礎架構。針對各專業(yè)機房業(yè)務需求特點,可因地制宜,統(tǒng)籌規(guī)劃,定制化的選擇最佳解決方案。

以一個典型的小型通信機房為例,其面積多在20～30平方米左右,內部主要安裝專用服務器設備、通信系統(tǒng)交換機、網(wǎng)絡終端、UPS電源和電池設備等,一般部署3～4個19″標準機柜,一個獨立配電箱。針對該應用場景,可采用定制化的單排式模塊化數(shù)據(jù)中心作為完整的一體化解決方案。

①機房工藝布置

結合機房空間布局,在機房內配置一款帶有封閉冷通道的單排式模塊化數(shù)據(jù)中心,包括封閉冷通道、服務器機柜、網(wǎng)絡布線柜,一臺變容量機房精密空調,一套機架式配電單元和UPS供電設備,每個機柜配置1條PDU。單排式模塊化數(shù)據(jù)中心布局示意圖如圖4所示。

該方案的封閉通道組件采用模塊化設計,方便現(xiàn)場安裝,并支持快速并柜部署。封閉冷通道的制冷方案能有效地隔離冷熱氣流,防止氣流短路和循環(huán),提高精密空調制冷量利用率,從而提高系統(tǒng)能效。同時,該方案采用的是行級制冷架構,相對傳統(tǒng)的房間級制冷架構具有兩大顯著優(yōu)勢:一是就近送回風,減小風機功率,降低風機能耗;二是能夠提高空調送/回風溫度,從而提升空調壓縮機運行能效。這兩個優(yōu)勢最終都能夠提高空調的運行效率,從而降低機房PUE值。

借助先進的CFD模擬仿真技術,給出圖5所示的氣流組織圖、溫度場圖和風速分布圖。從圖5(a)中可以看出,由于采取了冷通道封閉的方案,精密空調設備送出的冷風被約束在封閉的通道中,冷熱風得到有效的隔離,避免了冷風短路和熱風的循環(huán)。

②機柜系統(tǒng)

機柜按照功能可分為IT設備柜、電氣設備柜、綜合布線柜等三類。三類機柜均為19″標準機柜,采用相同的結構設計,機柜架構、外觀造型以及尺寸統(tǒng)一,滿足IEC60297-1標準,采用前進風后出風氣流組織設計,采用1400mm深封閉冷通道機柜設計方案,設備安裝空間和封閉通道一體化,其中封閉冷通道機柜配置前鋼化玻璃門和后雙開網(wǎng)孔門,網(wǎng)孔門開孔率????70%。

③供配電系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)主要由配電單元(PDB)、不間斷電源(UPS)、電源分配單元(PDU)、后備電池等四部分組成。

機架式配電單元(PDB)提供UPS輸入輸出配電,空調配電以及照明、智能監(jiān)控管理系統(tǒng)配電,滿足C級防雷要求。

不間斷電源(UPS)采用機架式,兼容單進單出、三進單出和三進三出多種進出線方式,支持并機,方便擴容。

電源分配單元(PDU)采用模塊組合一體化設計,將配電、保護、接插(插座或端子)等集成在一起,整套可拆卸,便于安裝、更換配件。

后備電池具有機架式和外置式兩種可選方案,可靈活配置。

④熱管理系統(tǒng)

采用前出風、背回風形式的空調,與空調封閉框配合可形成封閉冷通道的氣流組織形式。每個機柜配置應急風扇單元,能夠緩解空調制冷中斷以后機柜內的溫度上升問題。

⑤智能監(jiān)控管理系統(tǒng)

智能監(jiān)控管理系統(tǒng)可實現(xiàn)對配電、設備(UPS、空調等)、機房環(huán)境、機房安全、門禁系統(tǒng)的集中監(jiān)控。以模塊為單位獨立運轉監(jiān)控管理系統(tǒng),具有適應模塊化數(shù)據(jù)中心快速建設、快速復制的特點。

結束語

模塊化數(shù)據(jù)中心方案,是當今行業(yè)中主流及領先的應用方案,在政府、金融、醫(yī)療、國防、教育等各行業(yè)的大中小型機房中廣泛應用,并受到行業(yè)專家及用戶高度認可。