浅谈校园网核心机房的规划设计(完成稿).doc

浅谈校园网核心机房的规划设计柳渊 王伟（西安财经学院 信息与教育技术中心，陕西 西安 710061）摘 要：对于有一定规模的校园网来讲，核心机房的建设必须考虑多方面的因素。本文主要从规划设计、机房布局、布线方法等方面，介绍了机房建设中需注意的重点问题。关键字：校园网 核心机房 规划设计 网络布线1 前言随着高校信息化建设的不断发展，校园网的规模也越来越来大，核心机房建设逐渐成为大家关注的焦点。校园网核心机房的功能必须从系统管理、维护服务、应用开发、设备安全和保密防范等，以及空间利用、布线系统、空调系统、供电系统、接地系统、消防系统、门禁系统、监控和装修工程等诸多方面的因素考虑。图1 机房规划设计主要内容对于未建设或正在建设的校园网来说，应同时考虑核心机房在校园区内的位置，尽量缩短核心机房同网络主干节点的布线距离，以便高速局域网安全可靠的运行。2 校园网核心机房规划设计2.1 布局规划校园网核心机房建设是集建筑、电气、安装、网络等多个专业技术于一体的工程，核心机房的环境必须满足计算机等各种微机电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、消防、保安、电源质量、防雷和接地等的要求。核心机房规划设计及施工的优劣直接关系到各网络系统能否稳定可靠地运行，保证各类信息通讯能否畅通无阻。校园网核心机房按照功能划分，可设置以下几个分区：网络主干设备区：网络主干设备区通常是整个校园网的核心部位。为保证设备的安全使用和便于维护，必须在核心机房中设置独立的网络主干设备区。在网络主干设备区中的设备包括网络核心交换机、路由器、防火墙设备、接入设备、通信线缆及接入光电信号转换设备、校园局域网骨干光纤配线架、机房网络布线配线架、VPN服务接入设备及无线网桥接设备等。服务器区：服务器区是安置提供信息服务设备的工作区。这些服务器提供的信息服务除了面向校园网用户外，通常还面向外部网络的用户。由于服务器工作间的设备多、噪音大及发热量高，在规划设计时应该注意满足良好的通风、散热和隔绝噪音条件。为便于维护和管理，在服务器工作区中还应该配置专门的隔架或轨道，按上下双层或多层放置各种服务器。同时配备多计算机控制器KVM（Keyboard、Video、Mouse），以及机柜专用电源分配单元PDU（Power Distribution Unit）。图2 KVM及PDU系统维护工作区：专门的系统维护工作区是进行系统管理必要的工作条件，各种网络设备和计算机设备的维护，新系统和新软件的试用评估通常都在这里进行。信息技术人员办公区：信息技术人员办公区应该包括网络与系统维护人员办公室、软件开发与应用人员办公室和系统资料和数据备份存档室。机房监控区：机房监控区是对全网设备集中监控和管理的区域。需要注意的是，机房各分区均要处理好防火(烟雾报警、自动喷淋)、隔音、设备接地、机房专用恒湿恒温空调送风回风、新鲜空气送风回风、电子门禁系统和防盗系统的规划与设计。另外，为了保证设备的散热，防止静电对设备的干扰和损坏，还要求有良好的通风、专门接地条件和对机房湿度的控制。因此，必须为校园网核心机房设置专门的精密空调与配电设备区。2.2 基本要求在校园网核心机房的规划设计中，有以下几点基本要求：地理位置：校园网核心机房位置要有利于人员的进出和设备的搬运。空间要求：校园网核心机房内所有设备应有足够的安装空间，其中包括计算机主机，网络连接设备等。机柜前后至少留有1.2m的空间，以方便设备的安装、调试及维护。室内高度：机房高度要求梁下到地板的最小高度不低于3m，以防机架过高，不利于设备的安装、维护。地板承重：机房地板要能承受足够的重量，尤其是楼上机房。对于较重的设备(例如直流蓄电池)要在机架下面垫上槽钢来分散重力。防尘阻燃：机房顶、墙、门、窗、地面应不脱落、不起尘，装饰材料应为不可燃材料，凡是安装综合布线硬件的地方，墙壁和天棚应涂阻燃漆。门窗密封性良好，以防止尘土、有害气体或其他物质的微粒侵入造成金属接点接触不良或短路，影响计算机及其他设备的工作性能。墙面、天花板应涂防尘漆。湿度温度：机房内的环境必须保持一定的湿度和温度，并有良好的通风条件。室温应保持在10至25之间，相对湿度应保持60至80%之间。应配备专业空调及抽风机，以满足计算机及其他设备正常工作时对温度、湿度的要求。防静电：机房应铺设防静电地板，地板安装有接地铜带。接地设施：防静电和防雷是机房最主要的预防灾害设施之一，机房应有可靠的工作接地、保护接地、防雷接地。良好的接地是设备正常运行的必要条件，同时它也是防静电、防雷击、抗干扰、消除感应电的重要手段，应当给予充分的重视。UPS电源：机房应采用UPS不间断电源，防止停电造成的网络通讯中断及主机系统非正常关机。UPS电源应提供不低于2小时后备供电能力，UPS功率大小应根据网络设备功率进行计算，并具有20-30%的余量。机房电源设备应具有过压过流保护功能，防止对设备的不良影响和冲击。防火措施：机房内必须配备适当的消防器材,机房内不同电压的插座应有明显标志。严禁存放易燃、易爆等危险品及具有腐蚀性的物品。2.3 设备及机柜布局校园网核心机房内涉及的设备较多，如何合理布局是一项较重要的工作。应充分考虑机房的面积、设备数量及大小、UPS、空调、电力柜、消防等设备的具体要求，规划设计合理的走廊及维修空间。图3 核心机房布局目前，一种常见的机房布局为：机柜按列分组摆放，使用UPS作为列头柜，分别给每列机柜中的PDU供电。该布局结构可以减少UPS电池集中摆放所造成的地板负重，同时也可根据每列机柜中的设备不同选用不同的UPS负载。3 建设中的关键问题3.1 机房地面机房地面一般采用可拆卸的抗静电活动地板，活动地板下的空间可作为静压送风风库，通过带气流分布风口的活动地板将机房空调送出的冷风送入室内及发热设备的机柜内。由于气流风口地板与一般活动地板可互换性，因此可自由的调节机房内气流的分布。活动地板下的地表面一般需进行防潮处理（如涮防潮漆等），保证在送冷风的过程中地表面不会因地面和冷风的温差而结露。图4 可活动防静电地板3.2 机房接地机房规划设计中，应有计算机直流逻辑地、交流工作地、安全保护地、防雷保护地四种接地形式。在工程中可考虑为计算机直流逻辑地单独设一组新的接地极，接地电阻小于1且与建筑物接地极的距离应大于20米。机房配电系统的交流工作地、安全保护地采用建筑物本体综合接地，其电阻小于4。为防止感应雷、侧击雷沿电源线进入机房损坏机房内的重要设备，在电源配电柜电源进线处安装浪涌防雷器。3.3 动力配电机房负载分为主设备负载和辅助设备负载。主设备负载指计算机主机、服务器、网络设备、通讯设备等，由于这些设备进行数据的实时处理与实时传递，所以对电源的质量与可靠性的要求最高，应采用UPS不间断电源供电来保证供电的稳定性和可靠性，并可配相应的蓄电池以便在突然停电时能支持一定时间的电源供应。辅助设备负载指专用精密空调系统、动力设备、照明设备、测试设备等，其供配电系统由市电直接供电。3.4 空调及新风系统为保证机房设备能够连续、稳定、可靠地运行，机房空调系统需要排出机房内设备及其它热源所散发的热量，维持机房内恒温恒湿状态，并控制机房的空气含尘量。为此要求机房空调系统具有送风、回风、加热、加湿、冷却、减湿和空气净化的能力。机房空调系统是保证良好机房环境的最重要设备，宜采用恒温恒湿精密空调系统。如果核心机房内安装的是普通空调，应采用多机联动分时控制方式，减少人工干预，以保证核心机房内设备的安全运行。图5 空调系统示意图3.5 消防系统机房内大量的计算机及网络设备严格要求使用气体灭火系统。由于机房内部火灾主要为电气火灾，而机房的吊顶上、地板下有大量的配电线路，因此需设置吊顶上、吊顶下、地板下三层报警。气瓶间宜设在机房外，为管网式结构，在天花顶上设置喷嘴。火灾报警系统由消防控制箱、烟感、温感联网组成。4 校园网核心机房布线4.1 布线方式校园网核心机房不仅是校园网的关键设施，也是展现学校实力的一个重要窗口。应从整个核心机房的美观、实用、安全性等方面考虑，对走线方式、配线架的采用、配线区域的分配等进行合理的设计。核心机房内的走线方式可分为两种，即上走线方式及下走线方式。一般情况下，在大型节点机房或电信机房内多采用上走线方式。图6 上走线方式布线多数校园网核心机房由于高度等客观因素制约，采用的是下走线方式。这种方式在静电地板下敷设金属线槽，线槽距地面的安装高度不高于510cm。如果核心机房采用精密空调，则应保证地板下的净通风截面积。在线缆较多的情况下，可以采用降低高度加大宽度的方法来保障净通风截面积。同时，为了防止强电对数据信号的干扰，金属线槽应有良好接地，且与强电线路金属桥架相距不小于30cm。4.2 区域分配校园网核心机房一般分为接入区（包括校园网其他功能楼宇的光缆接入、电信网及教育网的接入等）、核心交换机区（包括校园网核心交换机、路由器、防火墙等）、服务器区（包括校园网应用服务器、Web服务器、DNS服务器、邮件服务器、视频服务器等）、存储区等区域。在考虑校园网核心机房布线时，应按照不同的区域进行布线并按照不同的功能区域进行线缆的编号。这样即便于管理与维护，也能保证核心机房的整洁与美观。图7 根据功能区域布线并编号4.3 光缆布线随着光纤和光纤接入设备价格的持续下降，很多校园网核心机房用光纤替代传统双绞线铜缆将光纤延伸至服务器、交换机、存储设备等，以面向高端网络应用的需求。根据TIA/EIA568B和ISO/IEC11801的规定，水平部分敷设的光纤应为OM1，OM2，OM3级别的多模光纤。OM1级别具有200/500MHzkm带宽的62.5/125m多模光纤，这种光纤在水平90m距离支持千兆应用游刃有余。OM2级别是具有500/500MHzkm带宽的50/125m多模光纤，由于光纤以太网的快速发展，万兆以太网的不断应用，OM2级别的多模光缆即被OM3所超越，但在千兆以太网的应用中还有一定的空间，特别是千兆光纤到桌面的应用中。OM3是拥有1500/500MHzkm和2000MHzkm两个频带的50/125m