广电有线网络信息机房规划设计.docx
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广电有线网络信息机房规划设计
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广电有线网络信息机房规划设计
广电有线网络信息机房
规划设计的几点考虑
缪国凡
摘要：
本文对机房建设的规划设计的重点问题进行了分析，并强调在机房建设中要充分考虑广电网络特点，而不应一味照搬电信的标准。
提出既不可规划不足，也不可过度规划的观点。
关键词：
广电机房独特性机房标准可用性PUE
广电有线网络近年来发展迅速，数字化浪潮席卷全国，整体转换基本结束，后转换时代来临，“三网融合”的步伐日益加快。
作为整个广电有线网络的神经中枢—前端机房，面临更新换代、适应发展的要求。
各地网络也在不断进行机房升级和重建。
机房工程的技术发展快、牵涉面广、综合性强和复杂性高，在建设中，各种标准规范众多，但很少考虑广电网络特点。
本文并不试图全面讨论机房建设，只是从一般的机房建设理念出发，紧扣广电有线网络，对机房规划设计中经常遇到的几点问题进行探讨。
一、有线电视机房的独特性：
众所周知，广电有线网络在技术上属于信息通信，但和其它通信运行商有明显不同之处。
首先，有线电视网络以广播式传输为主，一个城市只有一个总前端，一旦出现大的故障，势必影响全网运行。
第二，有线电视网络具有公益性的特征，具有“普遍服务”的要求；并且电话停一会不要紧，电视节目停几分钟都有意见。
第三，网络更是党和政府的喉舌，肩负着将党和政府的图像声音传到千家万户的政治责任。
第四，有线机房常常有上级领导参观，较一般通信机房，有更高的美观要求。
上述的几个特点，意味着广电有线电视机房建设标准，不仅不低、而且要高于其它电信运行商。
因此，在机房的规划设计、建设运行上，有线网络应当充分考虑和满足其自身的特点。
广电总局早就提出“不间断、高质量、既经济、又安全”的十二字方针；这是整个广电的技术工作、也是机房工作的指导方针。
近年来，有线网络从原来仅传输节目、双向宽带，发展到现在的面向“三网融合”的发展。
使得有线网络机房的复杂性大为提高，需要考虑的因素较以往多出不少。
例如，既要考虑传统的模拟电视，也要考虑现在为主业务的数字电视，还要考虑互联网的交换业务；同时，还须兼顾数据中心、云计算的未来发展；另外，还需特别防范敌特分子非法插播。
这些，都为有线电视机房提出了更为严格的、具有挑战性的要求。
二、广电网络机房发展简史
在我国，真正意义上的有线电视网络，以1985年湖北沙市有线电视网络为标志，成立了城市级的邻频配置和长距离传输的有线电视网。
1990年11月颁布的“有线电视管理暂行办法”为标志，中国有线电视进入了高速、规范、法制的发展轨道。
机房建设同网络发展一起成长。
90年代初的的有线机房，参照无线发射机房和播控机房，基本上就是静电地板+吊顶，有的机房甚至还采用木地板。
散热则采用普通空调，局部使用电扇，走线以（地板）下走线为主。
有的机房不采用UPS，甚至一个星期停播半天进行例行维护。
90年代末至本世纪初，安全优质不间断播出深入人心，开始使用专业UPS，-48v直流也应用起来。
机架内设备普遍使用后面排线，机架之间开始采用上走线方式（桥架）；但空调仍然以普通空调为主，缺乏专业设计，缺少专业机房建筑，常常遇到层高、承重不够的情况。
现在，机房建设进入了一个新的阶段。
目前，我们要建机房，涉及到很多相关标准，这些标准涉及了机房的方方面面：
有国际标准、国家标准和行业标准，还有许多设备厂商的建议白皮书。
在许多机房的技术方案中，“设计依据”会列出一大堆的这个那个标准，让人眼花缭乱。
事实上，我们不可能全部阅读了解那么多的标准文件。
在这许多标准中，有三部应当仔细研读，即：
国家标准GB50174《电子信息系统机房设计规范》、广电标准GY5082-2010《有线广播电视网络管理中心设计规范》。
如果要和国际接轨，还可以算上第三部：
美国的TIA-942-2005《数据中心通信基础设施标准》。
三、指导思想
指导思想听上去似乎有些空泛，但这是我们机房的工作方针，具有提纲挈领、纲举目张的作用。
机房功能日益复杂，新技术、新业务不断涌现。
广电总局提出了“功能齐全、技术先进、设施完善、适度超前”的机房指导思想。
由此，提出以下几点原则：
1、安全性：
谁也不会否认机房安全的极端重要性，机房安全无所不在，分布在机房的各个子系统中。
但在具体问题上如何设定安全等级，如何进行规划设计和施工，绝非易事。
一般来说，安全风险有三个阶段：
无风险、风险隐患（轻度隐患、严重隐患）、风险发生后的应对措施。
这些在机房安全设计和运行维护上都应予以充分考虑。
2、灵活性与可扩展性：
增添设备、变换位置、扩容改建；这些活动经常在机房发生，甚至成为机房常态。
作为机房工作人员，应当调整观念，接受和适应这种态势。
因此，机房具有灵活的扩展能力，根据需求的变化及时进行调整和优化，是对现代机房的基本要求之一。
3、绿色环保：
机房设备众多，又是常年不间断播出，电能消耗费用支出非常可观。
因此，有效降低能耗，建设绿色机房成为业界共识；不仅为社会环保做贡献，同时节省费用。
许多公司都推出了节能降耗产品和解决方案。
衡量节能指标的PUE值成为机房的焦点之一。
4、可维护性：
也称可管理性，机房日常维护管理日益繁重，在提高人员素质要求同时，应当建立机房监测系统；实时了解机房的运行状况。
另外，也要考虑如果有外来人员参观、进入机房维护（如主机托管）等，有相应的通道和措施，以保障机房的安全运行。
四、总体规划
1、机房选址：
国家标准《电子信息系统机房设计规范》对机房选址提出了要求，比如距离机场、铁路、核电站距离，远离粉尘、水患、泥石流、电磁干扰等。
对于许多有线网络而言，机房似乎没有多大选择余地；前端机房一般就在有线网络的办公大楼内。
而且一般处于较高的楼层。
此时应特别注意以下问题：
（1）大楼的电力是否足够：
办公大楼一般面向人员的办公需要，属于轻载荷的供电设计。
而数据中心的设备对电量的需求巨大。
供电负荷和电缆线径能否符合标准。
（2）是否有放置机房空调室外机的地方。
（3）机房的净层高是否足够，国标规定：
净高度不应小于米，行业标准规定：
新建机房不小于米，扩建不小于3米。
净层高应该大于米。
（4）楼层的承重能否满足。
国标规定了主机房载重≥8～10KN/m2，（电池房≥16KN/m2），广电行业标准中规定为m2，采用密集机架，承重≥12KN/m2。
建议机房承重一般按≥800kg/m2设计。
（5）还需特别考虑的因素：
对于卫星天线，为有较大的功率储备，卫星天线面积一般较大，在高层建筑必须有安全的放置地方，并保证大风时的安全。
另外，机房外界线路应有两个通道等等。
2、总体机房指标：
机房选址完成以后，面积和周围环境确定了，接下来要考虑的是：
机房要建成什么水平，或者说按照什么标准建设。
事实上，相关标准早就为我们考虑好了。
美国TIA-942-2005标准，将机房安全分为四个等级。
国家标准GB50174《电子信息系统机房设计规范》，将机房确立了A、B、C三个等级，其中A级等级最高，并明确把广播电台、电视台机房列为A级机房。
在广电行业标准GY5082-2010《有线广播电视网络管理中心设计规范》中，把机房分为特级、甲级和乙级。
业主应当按照自身实际情况，参照、了解相关标准，为自己设定机房建设的相关指标。
当然，说到指标，可以列出长长一串，但在机房的规划阶段，涉及的指标并不多，主要有以下几点：
（1）可用性指标：
是衡量机房工作可靠性的指标，对于有线机房，特别是前端机房，目标应达到五个9，即%（年停机约5分钟）。
前面讲到，国家标准将机房设立了A（容错型）、B（冗余型）、C（基本型）三个等级，等级基本情况如表1所示。
表1机房可用性
机房等级
可用性指标
年停机时间
说明
A
%～%
～分钟
容错型。
至少两套系统同时工作。
B
%～%
～1319分钟
冗余型。
部分具有备份，平时使用一路，备路切换使用
C
%～%
1319～1729分钟
基本型。
无冗余或部件损坏时更换，
表1中指标数据，国家标准并未列出，是实际运行的经验值。
事实上，很多新建机房的设计建设标准已经超越了A级，朝更先进的目标迈进。
或许有人觉得不解，难道我们花巨资精力建造的高水准机房，每年还要停几分钟。
这似乎不符合我们的日常经验，因为即便是标准不高的机房，多少年都没有发生停播。
对此，做一个不大恰当的比喻，如果一个人活了八十岁，但由于车祸或疾病瘫痪在床一年，那么这个人的可用性是79/80（%），即平均每年有4天是“不可用”的。
机房可用性是一个概率指标。
从故障发生概率来看，可用性符合“浴缸曲线”，即刚刚建成的一段时间、机房的寿命后期，容易发生各种问题。
需要注意的是，“可用性”指标并不只和设备的硬件、软件以及机房环境有关，也与管理有关。
比如人员的误操作、老鼠进入等。
所以，对设备的系统可靠性的计算值，明显优于“可用性”数值。
不少机房在设计文件时并不列出“可用性”指标。
但作为机房的管理者，了解机房的可用性是非常必要的。
就像建设防洪大坝，一大堆技术文件，其实都是按“百年一遇”标准建设的。
当然，在实践中要使机房寿命期内都不出事故，是难以保证的。
因此，有实力的地方，可以考虑异地容灾备份机房。
即便不能全业务异地备份，也可考虑部分业务。
（2）PUE值：
PUE叫做电能使用效率（PowerUsageEffectiveness）。
2007年2月绿色网格组织（GREENGRID）提出PUE概念，并很快被业界接收和推广。
PUE计算公式为：
PUE=机房总能耗/IT设备能耗。
PUE是一个比率，基准是2，极限值是1，越接近1表明能效水平越好，越接近1表明机房内用于制冷、散热和其它环节的电力消耗越少。
全球的数据中心在2010年共耗电2亿度，约占世界总发电量的至%。
2011年，我国数据中心总耗电量约700亿千瓦时，占到全社会用电量的%，相当于2011年天津市全年的总用电量。
我国机房的PUE平均值，据测算约为；特别是中小规模的机房，PUE值更高，测量数值普遍在3左右。
PUE值的出现，使得建设机房的复杂性大为提高。
PUE值现在受到重点关注，因为电力消耗是机房日常运行的最大成本，一个中等城市的有线电视机房（含分前端），各类设备加在一起，耗电量将有数百千瓦。
如果PUE指标提高20%—30%，每年将省下几十万元的电费。
PUE值设计多少为好，是较为复杂的问题。
一般认为新的数据机房PUE应当小于2，在左右。
在北方地区可以更低，如中国电信在内蒙古的云计算中心，PUE低至。
服务器大户如谷歌等，将数据中心建在高寒甚至北极圈地区，其PUE值可达左右。
建设机房要关注新技术、新理念，有一定的超前性，但也要适可而止。
建议首先了解、测量现有的机房PUE值，然后向相关厂商咨询，设定一个值，比如设定PUE为2，然后计算出较低的PUE值可以每年节省多少资金。
用约10-15年左右可以省下的资金进行这方面投入。
可能有人认为十几年太长了，但是一方面机房本身就要跟上新技术发展，第二在机房投入使用后，设备还会大量增添，节能优势会不断体现。
可能要防止这样的一种倾向。
一方面在降低优化PUE上下大工夫，但却忽视了数据设备本身的节能降耗。
（3）电力功率规划：
电力规划是机房规划建设的基础，虽然简单，但却是遇到的最普遍的问题。
有好几种方法进行计算。
有线电视机房和数据中心的电力规划有较大不同，本文只讨论下述两种：
a、逐项计算法：
首先确定机房总功率的组成，即：
机房用电总功率=信息设备功率（含UPS+电池）+照明功率+
+空调功率+其它（监控、消防等）
信息设备：
包含数字电视相关设备、有线电视传输设备、数据传输设备、交换设备以及路由器、服务器等。
其中数字电视调制器复用器、光端机、省市骨干和城区数据网、数据接入设备等，可以确切知道功率
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