數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線系統(tǒng)設(shè)計分析

祖 研

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

近年來，新興數(shù)據(jù)應用模式發(fā)展快速，如虛擬化技術(shù)和云計算應用。隨著網(wǎng)絡(luò)需求的不斷增加，對數(shù)據(jù)中心服務器的規(guī)模要求也越來越大，因此涌現(xiàn)出越來越多的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)中心是由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線系統(tǒng)組成的。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是決定數(shù)據(jù)中心物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu)的關(guān)鍵部分；布線系統(tǒng)負責支撐整個網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接、互通及運行，是數(shù)據(jù)中心的核心部分。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計形成了數(shù)據(jù)中心總體網(wǎng)絡(luò)拓撲和相應層面的接入拓撲，合理的布線系統(tǒng)可提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。因此，需充分重視數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線系統(tǒng)。

1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計分析

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的主要原則是以用戶需求為出發(fā)點，結(jié)合數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能及功能。需融合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的新模型、新技術(shù)及新標準，設(shè)計更符合用戶需求的應用系統(tǒng)、服務器及存儲設(shè)備。

1.1 數(shù)據(jù)中心常見的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)中心常見的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)主要包括兩種。第一，包含核心層、匯聚層及接入層的三層架構(gòu)；第二，可為任意兩個交換機節(jié)點提供低延遲和高寬帶通信的二層架構(gòu)，也稱為矩陣架構(gòu)，可配合高擴展性模塊化子集設(shè)計。根據(jù)數(shù)據(jù)中心用戶的不同特點，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)需具備較高的靈活性和可擴展性[1]。

1.2 模塊化設(shè)計

模塊化設(shè)計是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計的重要理念和基本策論。模塊化設(shè)計和標準化設(shè)計不僅簡化了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計流程，還改善了數(shù)據(jù)中心的可用性、適應性及總運營成本。模塊化設(shè)計有利于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計、工程實施以及生產(chǎn)運營。模塊化設(shè)計的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面。（1）可擴展性。模塊化設(shè)計可使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各項目按照分模塊分期實施，并且各模塊之間互不影響，顯著減少了初期投資成本。（2）可更改性。模塊化系統(tǒng)可根據(jù)需求進行適時調(diào)整，并通過重新配置靈活滿足不斷變化的IT需求。（3）可移植性。模塊化系統(tǒng)具備獨立組件和標準接口，可在安裝、升級、重新配置或者移動時節(jié)約時間和資金。

1.3 多數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

多數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計較多地要求可用性，即能提供搜索、社交、視頻傳播、在線市場及云服務等服務。需構(gòu)建能覆蓋全球的多數(shù)據(jù)中心，以提高網(wǎng)絡(luò)可用性。多數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，主要包括數(shù)據(jù)層故障、管理層故障及控制層故障。數(shù)據(jù)層故障主要是指硬件故障，或者是由于設(shè)備和操作系統(tǒng)的限制而導致的故障；管理層故障是在管理中發(fā)生的故障；控制層故障是指控制層組件之間由于發(fā)生了某些不確定的狀態(tài)傳輸和一些不需要的交互而造成的故障[2]。

對于網(wǎng)絡(luò)故障，可采取以下解決方案。（1）將故障檢測、緩解或者避免構(gòu)建到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的深度防御方法。（2）保證數(shù)據(jù)中心的控制層和數(shù)據(jù)層具有一致性，同時保證控制層和管理層的網(wǎng)絡(luò)不變量的一致性。（3）制定相應的預防措施，如持續(xù)的風險評估和測試等。（4）制定故障開放策略和快速恢復的方法。（5）持續(xù)升級網(wǎng)絡(luò)的方法。

2 數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)設(shè)計分析

數(shù)據(jù)中心的布線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是密不可分的整體。設(shè)計布線系統(tǒng)時，需參考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)，并根據(jù)用戶需求，按照高標準的開放系統(tǒng)和高性能的擴容來設(shè)計。該設(shè)計方式可保證速率達到10 Gb/s（萬兆）以上，且存儲設(shè)備達到高容量和高密度。因此，布線系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)較靈活安全，可靠性較高，且持續(xù)性較好。

2.1 常見的布線系統(tǒng)方案和特點

常見布線系統(tǒng)一般采用星型拓撲結(jié)構(gòu)，包括主配線區(qū)、中間配線區(qū)、水平配線區(qū)及設(shè)備配線區(qū)。其中，較靈活的是中間配線區(qū)，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)和用戶需求進行選擇性設(shè)計。

實際應用中，布線系統(tǒng)具有可靠性、兼容性、獨立性及擴展性的優(yōu)勢[3]。通常布線系統(tǒng)的信息通道是由高品質(zhì)的材料組成的。可借助專用儀器來檢測系統(tǒng)信息通道的線路是否衰減、是否串音及信噪比大小等。此外，如果布線系統(tǒng)的信息通道采用了星形拓撲結(jié)構(gòu)，當部分線路出現(xiàn)故障時，仍可保證線路不受影響，大大降低了布線系統(tǒng)的線路維護難度。

2.2 布線系統(tǒng)的設(shè)計流程

2.2.1 需求分析

需求分析是布線系統(tǒng)設(shè)計的第一步，關(guān)系到整個布線系統(tǒng)設(shè)計流程，影響著后續(xù)工作的開展和工程最終造價。布線系統(tǒng)需求分析的主要目的是掌握用戶的當前用途和未來擴展需求。

首先，對設(shè)計對象進行分類處理，如寫字樓、辦公室及生產(chǎn)車間等，以便明確今后的設(shè)計方向和重點。其次，需求分析的分類應建立在充分了解整棟建筑物用途和每個樓層工作區(qū)用途的基礎(chǔ)上。明確需求后，再科學合理地規(guī)劃工作區(qū)的信息點位置和數(shù)量。最后，由擁有豐富工作經(jīng)驗的系統(tǒng)分析員根據(jù)實際選擇適當配置的布線系統(tǒng)產(chǎn)品。

2.2.2 技術(shù)交流

技術(shù)交流是需求分析的一部分。需求分析中，需了解用戶對各方面的需求，如對帶寬、安全性、可靠性及伸縮性等的要求。為明確需求，需與建設(shè)單位負責信息建設(shè)的部門或者相關(guān)技術(shù)人員進行溝通，如果建設(shè)單位缺乏相關(guān)技術(shù)人員，還需對用戶指定工作人員進行網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)的專業(yè)培訓。

2.2.3 研究建筑物設(shè)計圖紙

設(shè)計布線系統(tǒng)前，設(shè)計人員要了解和研究建筑物的結(jié)構(gòu)，以便更好地設(shè)計布線途徑、管線安裝及強電配合等。布線系統(tǒng)的施工圖紙主要是根據(jù)建筑物設(shè)計圖紙設(shè)計的，需深入研究建筑物設(shè)計圖紙[3]。

2.2.4 初步設(shè)計

初步設(shè)計主要包括產(chǎn)品方案、建設(shè)項目規(guī)模、工藝流程及具體操作方案等。

2.2.5 概算、方案審定、正式設(shè)計及工程預算

完成布線系統(tǒng)初步設(shè)計后，還要進行概算、審定方案、正式設(shè)計及工程預算等工作。具體地，（1）根據(jù)初步設(shè)計的文件，參照概算數(shù)值進行計算，以確定和控制項目投資額。（2）確定初步設(shè)計方案可行性后，可進行方案審定，即確定最終設(shè)計方案。（3）正式設(shè)計是設(shè)計出具體詳細的施工圖紙。（4）工程預算是確定工程造價的重要依據(jù)，也是銀行撥款的依據(jù)。因此，工程預算必須做到真實有效，不虛報。

2.3 電子監(jiān)控系統(tǒng)布線

一般情況下，電子監(jiān)控系統(tǒng)布線主要是攝像頭的設(shè)置。為保證監(jiān)控圖像清晰，視頻線的選擇要根據(jù)前端監(jiān)控攝像機到監(jiān)控室的距離，如果距離不足300 m，就選用SYV-75-596型同軸視頻電纜；如果距離在300～600 m，就選用SYV-75-7型的視頻線；如果距離大于700 m，就選擇光纜傳輸模式。網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)中，配線子系統(tǒng)也是重要的參考項目，主要包括電信室配線裝置和信息插座模塊。此外，配線子系統(tǒng)的設(shè)計安裝必須在同一樓層內(nèi)。

3 結(jié) 論

本文簡單闡述了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線系統(tǒng)的設(shè)計，詳細列舉了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線系統(tǒng)的設(shè)計流程和故障解決方案，為相關(guān)人員提供了參考。