2014 TIA-942 -2014数据中心电信基础设施标准-教学课件

TIA-942数据中心电信基础设施标准TelecommunicationsInfrastructureStandardforDataCenters2014版培训课件依据ANSI/TIA-942标准中文译本整理·覆盖正文第1~8章及附件A~I课程大纲▪一、标准概况：制定机构、相关标准体系、条款约定（前言）▪二、范围与术语：适用对象、核心术语精讲（第1~2章）▪三、设计总论：六步设计流程、空间关系、可用性四级分级（第3章）▪四、系统结构与空间：布线七要素、五类功能区、机房要求（第4~5章）▪五、电缆系统：水平/主干布线、认可媒介、中央光纤（第6章）▪六、电缆路径：路径安全、强弱电分离、入口路径与地板（第7章）▪七、冗余设计：各功能区冗余等级与20m分离规则（第8章）▪八、分级详解与附录：附件G四级定义、附件A~I导览、考点总结ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件1一、标准背景与制定机构▪批准机构：美国国家标准学会（ANSI）、美国电信产业协会（TIA）及其技术工程委员会TR-42▪参与单位：美国电信行业60多个机构——制造商、顾问公司、最终用户等▪TR-42主要分会：‒TR-42.1商业建筑布线/42.2住宅基础设施/42.3路径与空间/42.4户外工厂‒TR-42.5术语图形符号/42.6基础设施管理/42.7铜缆/42.8光纤/42.9工业▪维护机制：TIA每5年回顾一次，据提议再肯定、修订或废除▪文档定位：本标准为第一版，属可持续升级的动态文件ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件2一、引用的相关标准体系▪布线核心族（数据中心布线的直接依据）：‒ANSI/TIA/EIA-568-B.1总则；B.2平衡双绞线元件（含B.2-1六类）；B.3光纤元件（含B.3-1激光优化多模）‒ANSI/TIA-569-B路径和空间；606-A管理；J-STD-607接地与连接；758-A户外工厂▪安全与电气规范：NFPA70国家电气规程、NFPA75信息技术设备保护、NFPA101生命安全、IEEEC2（NESC）▪行业参考：IEEEStd1100（电源与接地）、IEEEStd446（应急备用电源）、ANSIT1.336/T1.404（DS3）、TelcordiaGR-63-CORE与GR-139-CORE（NEBS）、ASHRAE数据处理环境热指南、BICSI手册▪说明：本标准的说明和建议在数据中心范围内优先于其它TIA文件ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件3一、标准用途与条款约定▪用途：为数据中心／机房的设计与安装提供要求和指导方针，服务设备规划、布线系统与网络设计人员▪价值主张：在建筑设计早期纳入数据中心考虑——预先规划比建成后改造显著降低费用、减少打孔▪数据中心的两种类型：‒企业型：私有企业、机构或政府的专用设施‒公共型：互联网数据中心（IDC）、托管（Co-location）与服务商设施▪条款两级语言：强制要求用“必须”（保护、性能、管理、兼容性的绝对最小值）；建议要求用“应该”，偶用“可以”“值得要”▪单位惯例：公制为主，括号内给出美制换算，如103mm（4in）ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件4第1章范围▪规定数据中心和机房的最低（minimum）要求▪适用对象：单一租户的企业数据中心＋多租户内部宿主的数据中心▪所提布局适用于任何规模的数据中心▪支持大范围传输协议；注意：部分协议的距离限制比本标准更短，须另行参考相应标准、法规、设备供应商与业务提供方的要求▪1.2规范性引用文件：列出的标准版本通过引用构成本标准的规定ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件5第2章核心术语（一）空间类术语定义要点数据中心DataCenter主要功能是容纳计算机房及其支持区域的建筑物或建筑物的一部分计算机房ComputerRoom主要功能是容纳数据处理设备的建筑空间入口房间EntranceRoom外部电信主干设施进入建筑物并发生连接的空间主分布区MDA主交叉连接（MC）所在的计算机房空间水平分布区HDA水平交叉连接（HC）所在的计算机房空间区域分布区ZDA区域出口（ZoneOutlet）或合并点所在的空间设备分布区EDA被机架、机柜占用的计算机房空间电信机房TR容纳电信设备、缆线终端和交叉连接的封闭建筑空间ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件6第2章核心术语（二）布线与电气类术语定义要点主干电缆Backbone入口房间、MDA、HDA、TR等空间之间的缆线水平电缆Horizontal从HC（MDA或HDA内）至EDA/ZDA出口的缆线MC/HC主交叉连接（一级主干＋入口＋设备缆）/水平交叉连接交叉连接vs互联用接插线、跳线端接vs用连接硬件直接端接接入地板AccessFloor可互换、可抽取面板组成的支撑与布线空间系统分界点DemarcationPoint运行控制权或所有权发生改变的点UPS不间断电源市电等电源与需持续精确供电负荷之间的缓冲器合并点CP（加固点）水平电缆与设备区延伸之间互连的位置ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件7第3章六步设计流程（3.1A~F）▪A估算满负荷需求：电信、空间、电力、冷却；并预测整个运行期的增长趋势▪B向建筑师与工程师提交要求：空间、承重、接地、电磁防护、安全，以及操作中心、卸货、储藏等支持区▪C协调初步空间规划，必要时建议调整▪D编制设备基础方案：入口房间、MDA、HDA、ZDA、EDA的布置＋电信路径需求▪E取得整合了电信路径、电气、机械专业的满负荷基础方案▪F依据设备需求完成电信布线系统设计▪适用：新建数据中心与既有数据中心扩建ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件8第3章数据中心空间关系（图1解读）▪数据中心位于建筑物内、外墙之内，与一般办公空间相邻但边界清晰▪外围关联空间：‒入口房间——运营商设施的引入点‒供电间与机械间——动力与冷源保障‒操作中心、储藏间与装载间——运维支持‒服务于数据中心的电信房间——支持办公区通信▪核心区域：计算机房（EDA所在地）▪本标准管辖范围＝计算机房＋其相关支持空间的电信基础设施ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件9第3章可用性四级分级总览（3.3＋附件G）级别名称供配电与冷却路径关键特征Tier1基本Basic单路，无冗余组件计划内维护即需停机，单故障点多Tier2冗余组件单路＋N+1组件部件冗余但路径唯一，维护仍需计划中断Tier3可同时维护多路并行，单路运行计划活动零中断；意外事件仍会中断Tier4容错FaultTolerant多路同时运行承受最坏单一故障；系统＋系统配置▪•分级思想源自UptimeInstitute《现场基础设施性能分级分类》白皮书，本标准在附件G展开▪•高级别对应高实用性＋高安全性；电信、建筑、电、机械四个专业分别给出1~4级参考指南（表8~11）▪•级别是逐级包含关系：高级别必须先满足低级别全部要求ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件10第4章电缆系统结构七要素▪A水平电缆（§6.2）▪B主干电缆（§6.3）▪C位于入口房间和MDA的交叉连接▪D位于MDA的主交叉连接MC▪E位于TR、HDA或MDA的水平交叉连接HC▪F位于ZDA的区域出口或合并点（CP）▪GEDA出口▪七要素经星状结构组合为完整系统（图2），并为第8章按级别叠加冗余提供骨架ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件11第5章电信空间组成与功能定位空间角色定位备注入口房间接入运营商设施进入与端接可设多个，用于冗余MDA核心配线枢纽，MC与核心设备所在宜居中布置以优化距离HDA二级配线枢纽，HC所在小规模时可并入MDAZDA可选中间节点（区域出口/CP）仅允许一个合并点且不跨级EDA机柜机架内设备终端与桥架、地板网格对齐TR/支持区服务办公区的电信间及辅助用房非计算机房必需项▪•§5.1要求：电信空间必须专用；设计应适应技术增长与转变；可有墙、无墙或独立分区ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件12第5章三种典型布局（图3~5）▪典型布局：入口房间→MDA→多个HDA→EDA▪简化布局：小规模场景省略HDA，由MDA直接承担HC功能▪分布式布局：设置第二入口房间（多路由引入），服务大型或高可用场景▪布局决策三要素：‒数据中心规模与分期计划‒电路距离限制能否满足‒目标可用性级别（第8章冗余要求反推）ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件13第5章计算机房要求·建筑与选址（5.3）▪选址（5.3.2）：远离污染源与水患威胁；便于受控运输通道与人员出入▪接入（5.3.3）：出入路径受控，避免穿越无关区域▪建筑设计（5.3.4）：‒面积按满负荷规划，预留扩展‒天花板净高满足气流组织与走线空间‒装修材料防尘不起尘；照明均匀、无眩光‒门满足最大设备进出；楼板（底板）载重核算‒出入安全授权管理；抗震设防考虑ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件14第5章计算机房要求·环境（5.3.5）▪污染物控制：粉尘、腐蚀性气体防治▪HVAC必须连续运行（5.3.5.2.1）＋备用运行保障（5.3.5.2.2）——不允许空调成为单故障点▪明确温湿度运行参数窗口（5.3.5.3），并与ASHRAE指南衔接▪电池安装环境：通风、承载与隔离（5.3.5.4）▪振动抑制（5.3.5.5）▪配套专项：防火（5.3.7）、水渗透防护（5.3.8）——水管不应途经机房上方ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件15第5章计算机房要求·电气（5.3.6）▪电源（5.3.6.1）：按目标可用性级别配置冗余供电路径▪备用电源（5.3.6.2）：UPS与发电机的容量、后备时间与切换策略▪连接与接地（5.3.6.3）：bonding/grounding体系完整——等电位联结＋低阻抗接地▪与附件G电力分级联动：级别越高，冗余与维护能力要求越严▪提示：具体数值指标见标准正文相应子条款及NFPA70等被引文件ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件16第5章入口房间要求（5.4）▪概述：接入运营商设施进入建筑物并在此连接；数量可为1个或多于1个▪位置（5.4.2）：靠近建筑边缘受保护区段，避免长距离穿越公共空间▪管道（5.4.5）：地板下管道路由预留；详见第7章入口路径规模▪建筑设计（5.4.8）：墙挂胶合板（安装交叉连接）、净高、装修、照明、门禁、抗震、HVAC（连续＋备用）、供电与备用电源、接地▪防火（5.4.9）与水渗透（5.4.10）要求与计算机房同级ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件17第5章MDA/HDA/ZDA/EDA要点（5.5~5.8）▪MDA（5.5）：尽量靠近几何中心以优化电路距离；容纳MC、路由器、核心交换等；设施要求等同机房标准▪HDA（5.6）：服务一片EDA区域；HC所在；可与MDA合并以简化小规模系统▪ZDA（5.7）：HDA与EDA之间的可选中间节点；铜缆场合须遵守距HC≥15m规则（防近端串扰）▪EDA（5.8）：设备分布区出口；机柜列内终端，配合桥架与地板网格布置ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件18第5章机柜机架与冷热通道（5.11）▪热/冷通道排列：面对面构成冷通道（进风）、背对背构成热通道（排风）▪布置原则：‒机柜位置对齐地板砖网格（穿孔砖置于冷通道侧机柜前方）‒切割砖需做边饰处理；重载机柜校核地板承载力▪规格细节：净空高度、机柜通风方式（前后进风）、高度/深度/宽度系列、可调轨道、表面处理与接地连续性▪入口房间、MDA、HDA内机柜同样遵循上述安装规则（5.11.8）ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件19第6章水平电缆（6.1~6.2）▪拓扑必须星状：每个EDA机械终端连至HDA内HC或MDA内MC（图7）▪HC与EDA之间最多允许一个ZDA合并点▪最大长度（不受媒介类型限制）：‒水平电缆≤90m（295ft）‒含设备线的通道≤100m（328ft）‒不经HDA的光纤通道≤300m（984ft）▪ZDA区域出口铜缆终端距HC≥15m（49ft），改善回损与next损耗▪服务范围：话音/传真、KVM、LAN/WAN/SAN及楼宇自控信号等ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件20第6章铜缆长度公式与表1应用水平长度H（m）区域缆最大Z（24AWG）合并长度C（24AWG）Z（26AWG）905104859147801318117517221470222717▪•公式：Z=C−T≤22m（24AWGUTP/ScTP）或≤17m（26AWG）；约束H＋C≤100m▪•T为接插线与设备线总长；表中假设配线侧跳线组24AWG为5m/26AWG为4m▪•区域电源插座必须标注最大允许区域缆长度ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件21第6章主干电缆（6.3）▪功能：连接MDA↔HDA↔入口设备，构成主干子系统▪拓扑必须分级星状（图8）：每个HC直连MC；任意两HC之间不得跨越超过一个交叉连接层级▪允许省略HC：此时MC直拉EDA的缆线视同水平系统▪距离限制：Cat5e/6平衡缆总长≤90m，两端设备线合计另加≤5m；长跳线场合须相应折减▪多入口房间距离受限时，允许主干直接终接HC▪经互联与适配器可适配环型、总线型等物理形态；冗余布局见第8章ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件22第6章认可传输媒介（6.2.4/6.3.4）媒介依据标准应用建议100ΩUTP/ScTP平衡缆568-B.2推荐Cat6（B.2-1）多模光纤62.5/125μm568-B.3传统园区/短距多模光纤50/125μm568-B.3推荐850nm激光优化（B.3-1，OM3类）单模光纤568-B.3长距、高带宽骨干75Ω同轴734/735型GR-139-CORE/T1.404DS3等特定业务（附件A）▪•注意：共用护套的多对UTP间存在串扰风险，参照568-B.1附件B指南ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件23第6章中央光纤电缆（6.5）▪场景：集中式电子设备替代分布式有源设备，用水平光纤直达EDA▪硬性约束：拉放式缆线≤300m；实施限于同一建筑物内▪迁移预留：HDA须留足向交叉连接迁移的空间、接插板位与缆线余量；弯曲半径全程受控▪芯数规划：通常每项送达EDA的应用预留2芯；主干合计芯数按EDA最大密度测算▪管理要求：唯一标识标签；中央交叉连接区以蓝色字段标注并随电路迁移延伸▪极性必须符合568-B.1§10.3.2ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件24第6章媒介选择与性能测试（6.4/6.6）▪媒介选择五因素：‒a对所支持业务的适应性‒b期望的缆线使用寿命‒c设施规模与用户数量‒d缆线系统通道容量‒e设备供应商推荐与规范▪多媒介并存时必须共用同一体系架构：相同交叉连接位置、机械终端与入口房间▪性能取决于元件质量、连接总数与安装维护工艺；现场验收测试执行568-B.1§11ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件25第7章路径安全（7.1/7.2）▪总体要求：除非另有说明，数据中心电缆路径遵循ANSI/TIA-569-B▪穿越管控：电信缆线不得穿越大楼公众或其他租户可进入的空间，除非封装于导管或其他受保护路径▪器件管控：维护口、分线盒、接线盒必须上锁，并由安防系统经摄像头、远程警报或二者同时监视▪入口缆线不应经过公共设备房（CER）▪共享管道不可上锁时：数据中心电信缆线必须改用刚性导管或其他安全通道ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件26第7章电源线与双绞线最小分离距离（表2）屏蔽电力线电流线路类型示例最小间距≤15A20A110/240V单相见569-B附录C16–30A20A110/240V单相50mm（2in）31–60A20A110/240V单相100mm（4in）61–90A20A110/240V单相150mm（6in）>90A100A415V三相馈线等300mm（12in）▪•非屏蔽电力线：间距加倍；若双方均置于连续、接地的金属槽盒（钢≥1mm/铝≥2mm）可豁免加倍▪•直角交叉无需分离（法规另有要求除外）；光纤应置于桥架上层，无法分架时置于铜缆之上ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件27第7章入口路径与接入地板（7.4~7.6）▪入口路径类型：首选地下引入；架空引入因物理暴露易损而不推荐▪入口路径规模：每运营商每入口≥1×Ø100mm（4in）备用管孔；光缆管道内置子管2×38mm＋1×25mm或3×33mm▪接入地板：下部电信桥架须通风型、深度≤150mm（6in）；金属桥架接入DC接地系统▪地板下无约束缆线必须终结于MDA/HDA或拆除▪地板性能、切割砖边饰、地板下允许缆型均有专项规定▪天花板桥架：支撑独立可靠，路由与其他专业协调ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件28第8章冗余设计总览（图10）▪目标：在灾难性事件下维持电信功能——通过冗余交叉连接与物理分离路由消除单故障点（SPOF）▪图10各元素的冗余级别门槛：‒主入口房间、主维护口——1级起‒第二维护口——2级起‒第二入口房间——3级起‒次要分布区（SecondaryDA）——仅4级▪警示：仅复制服务器与硬件≠消除SPOF，还须核查共享的中心局、管孔与路由ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件29第8章冗余细节·入口侧（8.2~8.4）▪维护口与进入路径（8.2）：双口布置于建筑相对两侧，间距≥20m（66ft）；双入口场景下每运营商双路由入户▪运营商服务（8.3）：多家运营商＋不同中心局＋物理分离路由（沿途≥20m）；警惕不同运营商共用中心局与共有管道▪入口房间×2（8.4）：间距≥20m；处于独立防火分区；不共用配电与空调；任一房间故障时另一房间可供给全部业务类型ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件30第8章冗余细节·分布侧（8.5~8.7）▪次要分布区（8.5）：与MDA互备核心路由与交换；二者须分处不同防火分区、由不同配电与空调服务▪主干冗余（8.6）：关键空间之间敷设两条不同路由的主干；设有次要分布区时，至MDA/SDA的路由仍须彼此独立▪水平冗余（8.7）：重要系统可由两个HDA分别供给或采用不同路由；前提是不超出最大缆线长度▪注意：两个HDA若处于同一防火分区，实际冗余收益将大打折扣ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件31附件G四级数据中心详解（G.2.9）级别供电路径与组件计划活动意外事件1基本单路，无冗余；UPS/发电机可选且为单机维护需停机必然中断2冗余组件单路＋N+1组件（UPS/发电机）维护需调度中断大概率中断3可同时维护多路径，任一时刻单路承载计划活动零中断；24h有人值守仍会导致中断4容错系统＋系统：双独立UPS各自N+1；设备双电源输入（否则配自动转换开关）计划活动零中断耐受最坏单一故障▪•级别4与CPU串、RAID/DASD冗余阵列、冗余传输等高可用IT概念最为一致ANSI/TIA-942数据中心电信基础设施标准·教学课件32附件G冗余配置模型速记（G.2）▪N：恰好满足需求的容量基线▪N+1：在N基础上加一套备份组件▪N+2：加两套备份（更高容错裕度）▪2N：整套复制——“系统＋系统”，双路同时运行▪2(N+1)：双套各自再带备份，容错最高等级▪并发可维护性（ConcurrentMaintainability）：任一路径停役检修不影响负荷——Ti