數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)

文｜ 莫仕商貿(mào)（上海）有限公司 周 煒

隨著信息化的不斷發(fā)展，為了滿足不斷增長的信息存儲(chǔ)的處理需求，國內(nèi)也在不斷地建設(shè)新的數(shù)據(jù)中心。布線系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心內(nèi)信息通信的基礎(chǔ)設(shè)施，在建設(shè)的過程中也扮演著非常重要的角色。如何能夠在設(shè)計(jì)時(shí)既滿足現(xiàn)在的要求，又考慮到將來的發(fā)展趨勢，同時(shí)兼顧數(shù)據(jù)中心的長期運(yùn)營和管理，這是每個(gè)數(shù)據(jù)中心布線設(shè)計(jì)時(shí)都需要考慮的問題。

我們知道，TIA 942A標(biāo)準(zhǔn)里面談到數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)可以按照功能分成不同的區(qū)域，本文簡單依照標(biāo)準(zhǔn)所分的區(qū)域和結(jié)構(gòu)，討論在設(shè)計(jì)布線系統(tǒng)過程中需要考慮的一些情況。當(dāng)然TIA 942A標(biāo)準(zhǔn)對于數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)的劃分也是有局限性的，比如最新的虛擬化和云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)就沒有被包含在標(biāo)準(zhǔn)中，所以標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)也在討論TIA 942A-1標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不光需要根據(jù)架構(gòu)和應(yīng)用的需求來考慮，同時(shí)也需要從產(chǎn)品功能的選擇上來分析。

從結(jié)構(gòu)和需求角度來看，我們從結(jié)構(gòu)的最頂部開始看起，一般數(shù)據(jù)中心有外聯(lián)的需求都會(huì)有進(jìn)線間，進(jìn)線間一般是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商連接的工作交接界面，運(yùn)營商負(fù)責(zé)將外線接入到進(jìn)線間，從進(jìn)線間開始向內(nèi)的所有布線系統(tǒng)都是由數(shù)據(jù)中心建設(shè)方負(fù)責(zé)。一般出于安全的考慮，數(shù)據(jù)中心不止有一個(gè)進(jìn)線間，另外，公共網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也會(huì)提供至少兩路的進(jìn)線，比如采用一個(gè)進(jìn)線間負(fù)責(zé)電信＋聯(lián)通，另一個(gè)進(jìn)線間負(fù)責(zé)電信＋移動(dòng)。在同一進(jìn)線間內(nèi)可以用鐵網(wǎng)分割成不同運(yùn)營商的區(qū)域，當(dāng)然也可以每個(gè)運(yùn)營商單獨(dú)使用一個(gè)進(jìn)線間。運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)接入基本上采用的是單模光纖，從進(jìn)線間到主配線區(qū)的連接因?yàn)樵O(shè)備的需求，可能會(huì)同時(shí)有單模、多模和四對雙絞線的存在。對于安全等級的不同，從進(jìn)線間到主配線區(qū)的連接也有不同的要求，如果要能達(dá)到4級數(shù)據(jù)中心，需要存在至少兩條互不交叉的路由走向，換句話說，就是從進(jìn)線間到主配線區(qū)，至少要有兩套布線連接，而且這兩套布線系統(tǒng)不能出現(xiàn)在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)。當(dāng)然這對于新設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)中心不是問題。但是某些數(shù)據(jù)中心是舊樓改造，如果需要達(dá)到比較高的安全等級，就需要在建筑機(jī)構(gòu)上有所變動(dòng)，比如很多建筑只有一個(gè)弱電井，從地下進(jìn)線間過來的布線系統(tǒng)只走一個(gè)弱電井就存在被“一鍋端”的風(fēng)險(xiǎn)，即使有再多的線纜備份也不能完全解決這個(gè)問題。

主配線區(qū)域是整個(gè)數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)的核心，一般就近布置在核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備附近。當(dāng)然根據(jù)安全等級的不同，比如3級和4級數(shù)據(jù)中心都需要至少兩個(gè)主配線區(qū)。主配線區(qū)的布線系統(tǒng)匯聚從各處連接而來的線纜，所以會(huì)有大量的配線架存在。主配區(qū)的設(shè)計(jì)和管理方式是采用端口一對一映射的方式，將核心設(shè)備端口通過短連接將端口映射到配線架上，這樣管理主干線纜與核心設(shè)備之間的連接就通過配線架之間的跳線完成。但是這種方式的缺點(diǎn)是對核心設(shè)備的擴(kuò)容不利，必須在設(shè)計(jì)之初對核心設(shè)備機(jī)柜內(nèi)預(yù)留足夠的連接，否則將來擴(kuò)容很麻煩。這個(gè)方式的好處也很明顯，管理方便，同時(shí)如果引入電子配線架，采用雙配線架模式，可以實(shí)現(xiàn)非常智能和安全的管理方式，成本也不會(huì)有明顯的上升。另外因?yàn)橹髋渚€區(qū)是布線系統(tǒng)的核心，一般在設(shè)計(jì)之初就會(huì)將光銅的連接分開到不同的機(jī)柜內(nèi)。同時(shí)機(jī)柜空間的占用率不會(huì)很高，給將來的升級和擴(kuò)容留下足夠的空間。

如果是大型的數(shù)據(jù)中心，主配線區(qū)域向下連接到中間配線區(qū)。中間配線區(qū)一般都是某個(gè)功能區(qū)域的核心，比如可以將大型數(shù)據(jù)中心按照功能劃分區(qū)域，比如OA機(jī)房、生產(chǎn)機(jī)房、交易機(jī)房等，中間配線區(qū)就是這些子區(qū)域的核心。中間配線區(qū)并不是一定要存在的，如果數(shù)據(jù)中心不是很大，可以沒有這個(gè)設(shè)置。如果數(shù)據(jù)中心有多層樓面，甚至是多棟樓，那么就會(huì)有中間配線區(qū)的需要。同樣如果是4級數(shù)據(jù)中心，從主配線區(qū)到中間配線區(qū)需要存在至少兩條互不交叉的路由走向。另外，中間配線區(qū)可以有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備存在，也可以僅僅是單純的配線功能。因?yàn)橹虚g配線區(qū)多采用雙配線架結(jié)構(gòu)，如果采用電子配線架也可以簡化管理，提高安全性。

列頭柜一般按照機(jī)柜的擺放每列或者每幾列放一個(gè)（如果單列機(jī)柜數(shù)量不多），列頭柜的設(shè)計(jì)首先需要考慮單個(gè)列頭柜的管理能力，一般不推薦單個(gè)列頭柜管理超過15個(gè)機(jī)柜，但是這還需要根據(jù)機(jī)柜的實(shí)際配置情況來決定。同時(shí)在產(chǎn)品的選擇上也有影響，比如可以采用角型配線架，省去水平理線器的空間，這樣可以大大提高密度，也提高了單列頭柜管理的能力。目前，光端口已經(jīng)逐步在服務(wù)器端采用，所以列頭柜里也會(huì)布置高密度的光纖配線架，來支持服務(wù)器對于光纖的需求。因?yàn)榱蓄^柜的空間相對比較緊張，比如1個(gè)列頭柜管理12個(gè)設(shè)備機(jī)柜，每個(gè)設(shè)備機(jī)柜部署24根UTP雙絞線，24芯光纖，這樣一共有288根UTP和288芯的光纖。即使采用角型配線架也需要占用差不多16個(gè)U的空間。這樣如果采用雙配線架方式的電子配線架，空間的占用就太多了，極大地降低了配線管理的能力，所以在列頭柜中推薦采用單配線架方式的電子配線系統(tǒng)，可以提高管理的便利性，同時(shí)不會(huì)占用更多的機(jī)柜空間和成本。從主配線區(qū)或者中間配線區(qū)下行過來的鏈路在列頭柜端就沒有相互交叉的要求。列頭柜也可以根據(jù)需要布置在每列的不同位置，以降低費(fèi)用，減少空間的占用等。

設(shè)備機(jī)柜內(nèi)的布線系統(tǒng)相對比較簡單，普通標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)的布線就是采用標(biāo)準(zhǔn)的配線架——RJ45配線架和光纖配線架，因?yàn)榕渚€架數(shù)量很少，所以也沒有采用電子化的必要。值得注意的是在小型機(jī)或者存儲(chǔ)設(shè)備上，會(huì)有一些設(shè)備采用專用機(jī)柜，這樣就無法布置標(biāo)準(zhǔn)的配線架，在設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候有幾種選擇：

（1）把配線布置在橋架上，好處是配線固定，下面的設(shè)備移動(dòng)不影響配線。缺點(diǎn)是管理麻煩些，要用梯子。

（2）用專用配線設(shè)備固定在設(shè)備內(nèi)，好處是管理方便，缺點(diǎn)是如果要挪動(dòng)設(shè)備就很困難。

（3）把配線布置在地板下，好處是管理方便，設(shè)備移動(dòng)又不影響，但是缺點(diǎn)是采用了地板下走線，對于地板下空間有所占用。而且下走線的方式現(xiàn)在已經(jīng)很少被采用。因?yàn)榉菢?biāo)設(shè)備種類繁多，所以也需要根據(jù)實(shí)際的情況來選擇適合的方案。

我們大致從數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)上了解到設(shè)計(jì)布線系統(tǒng)需要考慮的一些地方。另外在產(chǎn)品的選擇上也需要考慮一些方面，比如水平鏈路到底用哪一種？根據(jù)IEEE 802.3an、IEEE 802.3ae標(biāo)準(zhǔn)在水平鏈路的長度下（一般不超過25m），以上的布線系統(tǒng)都可以支持萬兆傳輸。如果考慮多一點(diǎn)，比如線間串?dāng)_等因素，那么更推薦采用Cat.6A以上的線纜。如果考慮將來的升級能力（小型機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備），那么可以選Cat.7/7A和光纖。目前光纖40G/100G的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟，基于Cat.7/7A的40G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)還沒有開始討論，從討論到標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，至少有4～5年的時(shí)間，加上設(shè)備成熟的時(shí)間一共需要差不多10年甚至更長的時(shí)間，比如IEEE 802.3an基于雙絞線的10G標(biāo)準(zhǔn)從2003年開始討論，2012年才開始在數(shù)據(jù)中心中得到廣泛應(yīng)用。所以如果考慮升級能力，光纖可能是更好的選擇。光纖有單模和多模，多模支持傳輸?shù)拈L度沒有單模遠(yuǎn)，但是設(shè)備成本遠(yuǎn)低于單模，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)中心內(nèi)部連接一般不需要太長的距離，所以多?；臼菈蛴玫摹Ａ硗夤饫w的測試也相對簡單和快速，在現(xiàn)場只需要測試衰減就可以，一些復(fù)雜的測試都在工廠內(nèi)完成，特別是預(yù)端接光纖系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)被大量采用，光纖連接的速度和可靠性比過去強(qiáng)了很多。在設(shè)計(jì)預(yù)端接光纜時(shí)候需要注意的是長度問題，在不確定的情況下，寧可設(shè)計(jì)稍長一些，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心內(nèi)部系統(tǒng)眾多，各系統(tǒng)之間對于空間的占用會(huì)有相互的影響和制約，所以略微留一些余量更安全。如果在部署到機(jī)柜時(shí)才發(fā)現(xiàn)距離超長，如果超長比較多，可以在橋架上走Z字形或者下到機(jī)柜底部，把多余的光纜盤到機(jī)柜底部。且超長不多，也可以采用在機(jī)柜內(nèi)布置理線盤來容納多余的光纜。另外如果采用大芯數(shù)的預(yù)端接光纜，比如96芯或144芯，因?yàn)楣饫|的硬度比較高，彎曲半徑大，又不能像普通光纜一樣剝除外護(hù)套后再進(jìn)入配線架，這樣就需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用較寬一些的機(jī)柜，防止在特定的場合下，出現(xiàn)進(jìn)入配線架比較困難的局面。

布線系統(tǒng)因?yàn)槭怯谰没蛘甙胗谰眯缘墓こ?，一旦施工完成，后期要改?dòng)就非常麻煩，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要結(jié)合數(shù)據(jù)中心自身的特點(diǎn)、需求以及產(chǎn)品的性能、功能和特點(diǎn)來整合。這樣才能在將來使用的時(shí)候做到最優(yōu)化的管理。