1 我國(guó)數據中心建設發(fā)展趨勢

随著(zhe)信息技術特别是雲計算、虛拟化技術的不斷發(fā)展，互聯網、移動互聯網、物聯網也得到了快速發(fā)展，數據信息呈爆發(fā)性增長(cháng)，進(jìn)入了一個雲計算大數據時(shí)代。随著(zhe)各個行業對(duì)互聯網、移動互聯網和雲計算的依賴程度日益加深，數據中心作爲信息化産業最重要的IT基礎設施，在進(jìn)入高速發(fā)展期的同時(shí)，也經(jīng)曆著(zhe)新的巨變。

傳統的數據中心基礎設施存在著(zhe)建設周期長(cháng)、高能(néng)耗、高運營成(chéng)本、效率低下等問題，已不能(néng)滿足企業業務快速增長(cháng)、按需供應、快速擴容、節能(néng)降耗、有效控制成(chéng)本等需求，諸多問題亟待解決。

一種(zhǒng)新興的數據中心建設模式—“模塊化數據中心”以其快速部署、綠色節能(néng)、智能(néng)化、标準化、系列化等諸多特點逐步成(chéng)爲數據中心建設的主流趨勢。

模塊化數據中心集成(chéng)了機櫃、供配電、機房專用空調、綜合布線、智能(néng)管理等子系統于一體，可有效降低數據中心的建設周期及運營成(chéng)本，可使機房占地面(miàn)積減少30%以上，在相同面(miàn)積獲得更大IT容量。

相對(duì)于傳統數據中心，模塊化數據中心具有如下技術優勢：

①快速部署

模塊化數據中心各子系統可實現工廠預制，現場組裝，系統由集成(chéng)的标準化組件構成(chéng)，可顯著縮短部署周期，將(jiāng)數據中心建設周期縮短50%以上。

模塊化數據中心將(jiāng)工程産品化，極大地簡化了機房前期規劃設計，對(duì)數據中心場地要求降至最低，無需架高地闆，甚至無需機房裝修，現場僅需接線和連管即可開(kāi)機運行。

②柔性擴容

采用模塊化的部件和統一的接口标準，可實現以機架或模塊爲單位按需擴容，節省投資。

按需設計，通過(guò)定制方案，支持單機櫃額定功率密度平滑升級。

③智能(néng)管理

模塊化數據中心内具備智能(néng)化的監控和管理系統，可實現對(duì)數據中心基礎設施的動力、環境、視頻、設備、門禁的全領域統一監控。集成(chéng)告警管理、報表管理、工單管理、能(néng)效管理等功能(néng)，實現全面(miàn)智能(néng)管理。

④綠色節能(néng)

模塊化數據中心采用封閉冷/熱通道(dào)技術，可有效優化管理氣流組織，減少對(duì)整個機房的無謂制冷，同時(shí)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(néng)效。配置有變容量制冷設備的模塊化數據中心，還(hái)可根據負載發(fā)熱量的變化進(jìn)行實時(shí)跟蹤，動态調節制冷量以實現精确匹配。與傳統數據中心相比，可節約30%～50%的能(néng)耗。

針對(duì)不同的客戶需求和應用場景，模塊化數據中心産品不斷發(fā)展演變，逐漸形成(chéng)産品的系列化，目前業内主流廠商的模塊化數據中心解決方案有以下三種(zhǒng)：

①機櫃式模塊化數據中心

機櫃式模塊化數據中心將(jiāng)配電、UPS、電池、機架式機房精密空調、應急通風系統、機櫃及氣流管理系統、布線系統、智能(néng)監控管理系統等數據中心關鍵基礎設備集中在一個或兩(liǎng)個封閉式的機櫃内，從而實現“機櫃即數據中心”的創新性解決方案。适用于小微型數據中心、各類分布式營業網點、大型公司的分支機構等應用場景，真正達到即插即用，極大地加快了微型數據中心的建設速度，其産品形式如圖1所示。

②單排式模塊化數據中心

單排式模塊化數據中心將(jiāng)一排機櫃式的數據中心分爲配電、制冷、UPS、電池、機櫃及氣流管理、智能(néng)監控及管理等子模塊，各子模塊在工廠預制，現場將(jiāng)子模塊進(jìn)行簡單拼裝即可組成(chéng)一列機櫃式的模塊化數據中心。适用于中小型數據中心、業務量較大的分布式營業網點機房、大型企事(shì)業單位的分支機構機房。

單排式模塊化數據中心氣流管理方式靈活多變，具備封閉冷通道(dào)、封閉熱通道(dào)和冷/熱通道(dào)均封閉等多種(zhǒng)形式，可根據現場實際應用需求進(jìn)行配置。制冷系統多采用近熱源的行級高效精密空調，采用開(kāi)放式的系統機構，可實現1拖3（一台行級精密空調帶4個機櫃），1拖4、2拖6或2拖8等多種(zhǒng)方式。

單排式模塊化數據中心簡化了小型數據中心的建設複雜程度，降低了和土建等部門耦合關系，大幅節省工程費用，具有建設速度快、高能(néng)效、配置豐富、維護簡單的優點。其産品形式如圖2所示。

③雙排模塊化數據中心

雙排模塊化數據中心是由兩(liǎng)排機櫃設備配合封閉冷通道(dào)作爲結構件，内含配電系統、UPS系統、機櫃及氣流管理系統、智能(néng)監控和管理系統、布線和管理系統等模塊化子系統。各子系統的标準化程度高，可根據需求靈活配置。适用于中大型數據中心、國(guó)家機關和企事(shì)業單位信息中心、電信數據中心、信息機房等，其産品形式如圖3所示。

2 推進(jìn)我國(guó)通信機房标準化進(jìn)程的舉措和建議

（1）數據機房模塊化、标準化

在現代信息社會(huì)，無論是信息化還(hái)是智能(néng)化，都(dōu)離不開(kāi)信息技術對(duì)傳統的通信管理方式的改造，通過(guò)這(zhè)些改造來提升通信業務的運行效率、服務水平和安全系數。通信機房作爲承載信息化系統的關鍵基礎設施，伴随著(zhe)新業務的發(fā)展、新需求的出現和新技術的應用，迫切需要對(duì)其建設規格和标準提出新的标準和要求。

建設通信數據機房是一個複雜的系統工程，涉及建築、制冷、供電等多個專業及不同的施工單位，建設周期長(cháng)，投資巨大，但其作用和意義非常重要，直接關系著(zhe)通信管理業務的高效、穩定和可靠運行。

傳統數據中心因爲架構問題難以實現按需擴容，而一次性建設一個嚴重超出初期需求的數據中心，將(jiāng)導緻投資激增，各系統運行在低負載低效率狀态，造成(chéng)資源浪費與高運營成(chéng)本。這(zhè)種(zhǒng)困境對(duì)數據中心系統實現在全層面(miàn)、全顆粒度地根據業務需求彈性擴展提出了必然要求。

模塊化數據中心作爲未來數據中心建設的主流趨勢，以其“按需配置、柔性擴容”、節能(néng)高效、标準化、易複制、建設周期短等得天獨厚的優勢，更加貼近我國(guó)通信行業發(fā)展的業務需求特點，且根據通信數據機房的不同IT需求和建築空間，容易針對(duì)性地制定并提供标準化、系列化、易複制的模塊化數據中心解決方案。

（2） 因地制宜，工程産品化

模塊化數據中心遵循“工程産品化”的設計理念，集機櫃系統、供配電系統、熱管理系統、綜合布線系統、智能(néng)管理等子系統于一體，提供整體設計的統一基礎架構。針對(duì)各專業機房業務需求特點，可因地制宜，統籌規劃，定制化的選擇最佳解決方案。

以一個典型的小型通信機房爲例，其面(miàn)積多在20～30平方米左右，内部主要安裝專用服務器設備、通信系統交換機、網絡終端、UPS電源和電池設備等，一般部署3～4個19″标準機櫃，一個獨立配電箱。針對(duì)該應用場景，可采用定制化的單排式模塊化數據中心作爲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，在機房内配置一款帶有封閉冷通道(dào)的單排式模塊化數據中心，包括封閉冷通道(dào)、服務器機櫃、網絡布線櫃，一台變容量機房精密空調，一套機架式配電單元和UPS供電設備，每個機櫃配置1條PDU.單排式模塊化數據中心布局示意圖如圖4所示。

該方案的封閉通道(dào)組件采用模塊化設計，方便現場安裝，并支持快速并櫃部署。封閉冷通道(dào)的制冷方案能(néng)有效地隔離冷熱氣流，防止氣流短路和循環，提高精密空調制冷量利用率，從而提高系統能(néng)效。同時(shí)，該方案采用的是行級制冷架構，相對(duì)傳統的房間級制冷架構具有兩(liǎng)大顯著優勢：一是就(jiù)近送回風，減小風機功率，降低風機能(néng)耗；二是能(néng)夠提高空調送/回風溫度，從而提升空調壓縮機運行能(néng)效。這(zhè)兩(liǎng)個優勢最終都(dōu)能(néng)夠提高空調的運行效率，從而降低機房PUE值。

借助先進(jìn)的CFD模拟仿真技術，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(dào)封閉的方案，精密空調設備送出的冷風被(bèi)約束在封閉的通道(dào)中，冷熱風得到有效的隔離，避免了冷風短路和熱風的循環。

②機櫃系統

機櫃按照功能(néng)可分爲IT設備櫃、電氣設備櫃、綜合布線櫃等三類。三類機櫃均爲19″标準機櫃，采用相同的結構設計，機櫃架構、外觀造型以及尺寸統一，滿足IEC60297-1标準，采用前進(jìn)風後(hòu)出風氣流組織設計，采用1400mm深封閉冷通道(dào)機櫃設計方案，設備安裝空間和封閉通道(dào)一體化，其中封閉冷通道(dào)機櫃配置前鋼化玻璃門和後(hòu)雙開(kāi)網孔門，網孔門開(kāi)孔率≥70%.

③供配電系統

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

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(néng)監控管理系統配電，滿足C級防雷要求。

不間斷電源（UPS）采用機架式，兼容單進(jìn)單出、三進(jìn)單出和三進(jìn)三出多種(zhǒng)進(jìn)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(jiāng)配電、保護、接插（插座或端子）等集成(chéng)在一起(qǐ)，整套可拆卸，便于安裝、更換配件。

後(hòu)備電池具有機架式和外置式兩(liǎng)種(zhǒng)可選方案，可靈活配置。

④熱管理系統

采用前出風、背回風形式的空調，與空調封閉框配合可形成(chéng)封閉冷通道(dào)的氣流組織形式。每個機櫃配置應急風扇單元，能(néng)夠緩解空調制冷中斷以後(hòu)機櫃内的溫度上升問題。

⑤智能(néng)監控管理系統

智能(néng)監控管理系統可實現對(duì)配電、設備（UPS、空調等）、機房環境、機房安全、門禁系統的集中監控。以模塊爲單位獨立運轉監控管理系統，具有适應模塊化數據中心快速建設、快速複制的特點。

結束語

模塊化數據中心方案，是當今行業中主流及領先的應用方案，在政府、金融、醫療、國(guó)防、教育等各行業的大中小型機房中廣泛應用，并受到行業專家及用戶高度認可。

面(miàn)對(duì)通信機房轉型升級的形勢和任務，當前通信機房标準化工作還(hái)存在不适應和跟不上的問題。今後(hòu)還(hái)需不斷整合優質資源，支持和鼓勵企業參與信息化關鍵技術研究和标準制訂，通過(guò)統一标準、規模應用等措施探尋通信機房建設最佳實踐方案。