淺談校園網(wǎng)核心機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)(完成稿).doc

淺談校園網(wǎng)核心機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)柳淵 王偉（西安財(cái)經(jīng)學(xué)院 信息與教育技術(shù)中心，陜西 西安 710061）摘 要：對(duì)于有一定規(guī)模的校園網(wǎng)來(lái)講，核心機(jī)房的建設(shè)必須考慮多方面的因素。本文主要從規(guī)劃設(shè)計(jì)、機(jī)房布局、布線方法等方面，介紹了機(jī)房建設(shè)中需注意的重點(diǎn)問(wèn)題。關(guān)鍵字：校園網(wǎng) 核心機(jī)房 規(guī)劃設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)布線1 前言隨著高校信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，校園網(wǎng)的規(guī)模也越來(lái)越來(lái)大，核心機(jī)房建設(shè)逐漸成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。校園網(wǎng)核心機(jī)房的功能必須從系統(tǒng)管理、維護(hù)服務(wù)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、設(shè)備安全和保密防范等，以及空間利用、布線系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、監(jiān)控和裝修工程等諸多方面的因素考慮。圖1 機(jī)房規(guī)劃設(shè)計(jì)主要內(nèi)容對(duì)于未建設(shè)或正在建設(shè)的校園網(wǎng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)同時(shí)考慮核心機(jī)房在校園區(qū)內(nèi)的位置，盡量縮短核心機(jī)房同網(wǎng)絡(luò)主干節(jié)點(diǎn)的布線距離，以便高速局域網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行。2 校園網(wǎng)核心機(jī)房規(guī)劃設(shè)計(jì)2.1 布局規(guī)劃校園網(wǎng)核心機(jī)房建設(shè)是集建筑、電氣、安裝、網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)專業(yè)技術(shù)于一體的工程，核心機(jī)房的環(huán)境必須滿足計(jì)算機(jī)等各種微機(jī)電子設(shè)備和工作人員對(duì)溫度、濕度、潔凈度、電磁場(chǎng)強(qiáng)度、消防、保安、電源質(zhì)量、防雷和接地等的要求。核心機(jī)房規(guī)劃設(shè)計(jì)及施工的優(yōu)劣直接關(guān)系到各網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能否穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，保證各類信息通訊能否暢通無(wú)阻。校園網(wǎng)核心機(jī)房按照功能劃分，可設(shè)置以下幾個(gè)分區(qū)：網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備區(qū)：網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備區(qū)通常是整個(gè)校園網(wǎng)的核心部位。為保證設(shè)備的安全使用和便于維護(hù)，必須在核心機(jī)房中設(shè)置獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備區(qū)。在網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備區(qū)中的設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)、路由器、防火墻設(shè)備、接入設(shè)備、通信線纜及接入光電信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備、校園局域網(wǎng)骨干光纖配線架、機(jī)房網(wǎng)絡(luò)布線配線架、VPN服務(wù)接入設(shè)備及無(wú)線網(wǎng)橋接設(shè)備等。服務(wù)器區(qū)：服務(wù)器區(qū)是安置提供信息服務(wù)設(shè)備的工作區(qū)。這些服務(wù)器提供的信息服務(wù)除了面向校園網(wǎng)用戶外，通常還面向外部網(wǎng)絡(luò)的用戶。由于服務(wù)器工作間的設(shè)備多、噪音大及發(fā)熱量高，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意滿足良好的通風(fēng)、散熱和隔絕噪音條件。為便于維護(hù)和管理，在服務(wù)器工作區(qū)中還應(yīng)該配置專門的隔架或軌道，按上下雙層或多層放置各種服務(wù)器。同時(shí)配備多計(jì)算機(jī)控制器KVM（Keyboard、Video、Mouse），以及機(jī)柜專用電源分配單元PDU（Power Distribution Unit）。圖2 KVM及PDU系統(tǒng)維護(hù)工作區(qū)：專門的系統(tǒng)維護(hù)工作區(qū)是進(jìn)行系統(tǒng)管理必要的工作條件，各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備的維護(hù)，新系統(tǒng)和新軟件的試用評(píng)估通常都在這里進(jìn)行。信息技術(shù)人員辦公區(qū)：信息技術(shù)人員辦公區(qū)應(yīng)該包括網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)維護(hù)人員辦公室、軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用人員辦公室和系統(tǒng)資料和數(shù)據(jù)備份存檔室。機(jī)房監(jiān)控區(qū)：機(jī)房監(jiān)控區(qū)是對(duì)全網(wǎng)設(shè)備集中監(jiān)控和管理的區(qū)域。需要注意的是，機(jī)房各分區(qū)均要處理好防火(煙霧報(bào)警、自動(dòng)噴淋)、隔音、設(shè)備接地、機(jī)房專用恒濕恒溫空調(diào)送風(fēng)回風(fēng)、新鮮空氣送風(fēng)回風(fēng)、電子門禁系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。另外，為了保證設(shè)備的散熱，防止靜電對(duì)設(shè)備的干擾和損壞，還要求有良好的通風(fēng)、專門接地條件和對(duì)機(jī)房濕度的控制。因此，必須為校園網(wǎng)核心機(jī)房設(shè)置專門的精密空調(diào)與配電設(shè)備區(qū)。2.2 基本要求在校園網(wǎng)核心機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，有以下幾點(diǎn)基本要求：地理位置：校園網(wǎng)核心機(jī)房位置要有利于人員的進(jìn)出和設(shè)備的搬運(yùn)。空間要求：校園網(wǎng)核心機(jī)房?jī)?nèi)所有設(shè)備應(yīng)有足夠的安裝空間，其中包括計(jì)算機(jī)主機(jī)，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等。機(jī)柜前后至少留有1.2m的空間，以方便設(shè)備的安裝、調(diào)試及維護(hù)。室內(nèi)高度：機(jī)房高度要求梁下到地板的最小高度不低于3m，以防機(jī)架過(guò)高，不利于設(shè)備的安裝、維護(hù)。地板承重：機(jī)房地板要能承受足夠的重量，尤其是樓上機(jī)房。對(duì)于較重的設(shè)備(例如直流蓄電池)要在機(jī)架下面墊上槽鋼來(lái)分散重力。防塵阻燃：機(jī)房頂、墻、門、窗、地面應(yīng)不脫落、不起塵，裝飾材料應(yīng)為不可燃材料，凡是安裝綜合布線硬件的地方，墻壁和天棚應(yīng)涂阻燃漆。門窗密封性良好，以防止塵土、有害氣體或其他物質(zhì)的微粒侵入造成金屬接點(diǎn)接觸不良或短路，影響計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備的工作性能。墻面、天花板應(yīng)涂防塵漆。濕度溫度：機(jī)房?jī)?nèi)的環(huán)境必須保持一定的濕度和溫度，并有良好的通風(fēng)條件。室溫應(yīng)保持在10至25之間，相對(duì)濕度應(yīng)保持60至80%之間。應(yīng)配備專業(yè)空調(diào)及抽風(fēng)機(jī)，以滿足計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備正常工作時(shí)對(duì)溫度、濕度的要求。防靜電：機(jī)房應(yīng)鋪設(shè)防靜電地板，地板安裝有接地銅帶。接地設(shè)施：防靜電和防雷是機(jī)房最主要的預(yù)防災(zāi)害設(shè)施之一，機(jī)房應(yīng)有可靠的工作接地、保護(hù)接地、防雷接地。良好的接地是設(shè)備正常運(yùn)行的必要條件，同時(shí)它也是防靜電、防雷擊、抗干擾、消除感應(yīng)電的重要手段，應(yīng)當(dāng)給予充分的重視。UPS電源：機(jī)房應(yīng)采用UPS不間斷電源，防止停電造成的網(wǎng)絡(luò)通訊中斷及主機(jī)系統(tǒng)非正常關(guān)機(jī)。UPS電源應(yīng)提供不低于2小時(shí)后備供電能力，UPS功率大小應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功率進(jìn)行計(jì)算，并具有20-30%的余量。機(jī)房電源設(shè)備應(yīng)具有過(guò)壓過(guò)流保護(hù)功能，防止對(duì)設(shè)備的不良影響和沖擊。防火措施：機(jī)房?jī)?nèi)必須配備適當(dāng)?shù)南榔鞑?機(jī)房?jī)?nèi)不同電壓的插座應(yīng)有明顯標(biāo)志。嚴(yán)禁存放易燃、易爆等危險(xiǎn)品及具有腐蝕性的物品。2.3 設(shè)備及機(jī)柜布局校園網(wǎng)核心機(jī)房?jī)?nèi)涉及的設(shè)備較多，如何合理布局是一項(xiàng)較重要的工作。應(yīng)充分考慮機(jī)房的面積、設(shè)備數(shù)量及大小、UPS、空調(diào)、電力柜、消防等設(shè)備的具體要求，規(guī)劃設(shè)計(jì)合理的走廊及維修空間。圖3 核心機(jī)房布局目前，一種常見(jiàn)的機(jī)房布局為：機(jī)柜按列分組擺放，使用UPS作為列頭柜，分別給每列機(jī)柜中的PDU供電。該布局結(jié)構(gòu)可以減少UPS電池集中擺放所造成的地板負(fù)重，同時(shí)也可根據(jù)每列機(jī)柜中的設(shè)備不同選用不同的UPS負(fù)載。3 建設(shè)中的關(guān)鍵問(wèn)題3.1 機(jī)房地面機(jī)房地面一般采用可拆卸的抗靜電活動(dòng)地板，活動(dòng)地板下的空間可作為靜壓送風(fēng)風(fēng)庫(kù)，通過(guò)帶氣流分布風(fēng)口的活動(dòng)地板將機(jī)房空調(diào)送出的冷風(fēng)送入室內(nèi)及發(fā)熱設(shè)備的機(jī)柜內(nèi)。由于氣流風(fēng)口地板與一般活動(dòng)地板可互換性，因此可自由的調(diào)節(jié)機(jī)房?jī)?nèi)氣流的分布?；顒?dòng)地板下的地表面一般需進(jìn)行防潮處理（如涮防潮漆等），保證在送冷風(fēng)的過(guò)程中地表面不會(huì)因地面和冷風(fēng)的溫差而結(jié)露。圖4 可活動(dòng)防靜電地板3.2 機(jī)房接地機(jī)房規(guī)劃設(shè)計(jì)中，應(yīng)有計(jì)算機(jī)直流邏輯地、交流工作地、安全保護(hù)地、防雷保護(hù)地四種接地形式。在工程中可考慮為計(jì)算機(jī)直流邏輯地單獨(dú)設(shè)一組新的接地極，接地電阻小于1且與建筑物接地極的距離應(yīng)大于20米。機(jī)房配電系統(tǒng)的交流工作地、安全保護(hù)地采用建筑物本體綜合接地，其電阻小于4。為防止感應(yīng)雷、側(cè)擊雷沿電源線進(jìn)入機(jī)房損壞機(jī)房?jī)?nèi)的重要設(shè)備，在電源配電柜電源進(jìn)線處安裝浪涌防雷器。3.3 動(dòng)力配電機(jī)房負(fù)載分為主設(shè)備負(fù)載和輔助設(shè)備負(fù)載。主設(shè)備負(fù)載指計(jì)算機(jī)主機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備等，由于這些設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與實(shí)時(shí)傳遞，所以對(duì)電源的質(zhì)量與可靠性的要求最高，應(yīng)采用UPS不間斷電源供電來(lái)保證供電的穩(wěn)定性和可靠性，并可配相應(yīng)的蓄電池以便在突然停電時(shí)能支持一定時(shí)間的電源供應(yīng)。輔助設(shè)備負(fù)載指專用精密空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備、照明設(shè)備、測(cè)試設(shè)備等，其供配電系統(tǒng)由市電直接供電。3.4 空調(diào)及新風(fēng)系統(tǒng)為保證機(jī)房設(shè)備能夠連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)需要排出機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備及其它熱源所散發(fā)的熱量，維持機(jī)房?jī)?nèi)恒溫恒濕狀態(tài)，并控制機(jī)房的空氣含塵量。為此要求機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)具有送風(fēng)、回風(fēng)、加熱、加濕、冷卻、減濕和空氣凈化的能力。機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)是保證良好機(jī)房環(huán)境的最重要設(shè)備，宜采用恒溫恒濕精密空調(diào)系統(tǒng)。如果核心機(jī)房?jī)?nèi)安裝的是普通空調(diào)，應(yīng)采用多機(jī)聯(lián)動(dòng)分時(shí)控制方式，減少人工干預(yù)，以保證核心機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的安全運(yùn)行。圖5 空調(diào)系統(tǒng)示意圖3.5 消防系統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)大量的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備嚴(yán)格要求使用氣體滅火系統(tǒng)。由于機(jī)房?jī)?nèi)部火災(zāi)主要為電氣火災(zāi)，而機(jī)房的吊頂上、地板下有大量的配電線路，因此需設(shè)置吊頂上、吊頂下、地板下三層報(bào)警。氣瓶間宜設(shè)在機(jī)房外，為管網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，在天花頂上設(shè)置噴嘴?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)由消防控制箱、煙感、溫感聯(lián)網(wǎng)組成。4 校園網(wǎng)核心機(jī)房布線4.1 布線方式校園網(wǎng)核心機(jī)房不僅是校園網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)施，也是展現(xiàn)學(xué)校實(shí)力的一個(gè)重要窗口。應(yīng)從整個(gè)核心機(jī)房的美觀、實(shí)用、安全性等方面考慮，對(duì)走線方式、配線架的采用、配線區(qū)域的分配等進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。核心機(jī)房?jī)?nèi)的走線方式可分為兩種，即上走線方式及下走線方式。一般情況下，在大型節(jié)點(diǎn)機(jī)房或電信機(jī)房?jī)?nèi)多采用上走線方式。圖6 上走線方式布線多數(shù)校園網(wǎng)核心機(jī)房由于高度等客觀因素制約，采用的是下走線方式。這種方式在靜電地板下敷設(shè)金屬線槽，線槽距地面的安裝高度不高于510cm。如果核心機(jī)房采用精密空調(diào)，則應(yīng)保證地板下的凈通風(fēng)截面積。在線纜較多的情況下，可以采用降低高度加大寬度的方法來(lái)保障凈通風(fēng)截面積。同時(shí)，為了防止強(qiáng)電對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的干擾，金屬線槽應(yīng)有良好接地，且與強(qiáng)電線路金屬橋架相距不小于30cm。4.2 區(qū)域分配校園網(wǎng)核心機(jī)房一般分為接入?yún)^(qū)（包括校園網(wǎng)其他功能樓宇的光纜接入、電信網(wǎng)及教育網(wǎng)的接入等）、核心交換機(jī)區(qū)（包括校園網(wǎng)核心交換機(jī)、路由器、防火墻等）、服務(wù)器區(qū)（包括校園網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、DNS服務(wù)器、郵件服務(wù)器、視頻服務(wù)器等）、存儲(chǔ)區(qū)等區(qū)域。在考慮校園網(wǎng)核心機(jī)房布線時(shí)，應(yīng)按照不同的區(qū)域進(jìn)行布線并按照不同的功能區(qū)域進(jìn)行線纜的編號(hào)。這樣即便于管理與維護(hù)，也能保證核心機(jī)房的整潔與美觀。圖7 根據(jù)功能區(qū)域布線并編號(hào)4.3 光纜布線隨著光纖和光纖接入設(shè)備價(jià)格的持續(xù)下降，很多校園網(wǎng)核心機(jī)房用光纖替代傳統(tǒng)雙絞線銅纜將光纖延伸至服務(wù)器、交換機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備等，以面向高端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。根據(jù)TIA/EIA568B和ISO/IEC11801的規(guī)定，水平部分敷設(shè)的光纖應(yīng)為OM1，OM2，OM3級(jí)別的多模光纖。OM1級(jí)別具有200/500MHzkm帶寬的62.5/125m多模光纖，這種光纖在水平90m距離支持千兆應(yīng)用游刃有余。OM2級(jí)別是具有500/500MHzkm帶寬的50/125m多模光纖，由于光纖以太網(wǎng)的快速發(fā)展，萬(wàn)兆以太網(wǎng)的不斷應(yīng)用，OM2級(jí)別的多模光纜即被OM3所超越，但在千兆以太網(wǎng)的應(yīng)用中還有一定的空間，特別是千兆光纖到桌面的應(yīng)用中。OM3是擁有1500/500MHzkm和2000MHzkm兩個(gè)頻帶的50/125m