結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

1、結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用在過去的幾年中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心采用多種不同的方法將各種電子設(shè)備連接起來，結(jié)果由此產(chǎn)生大量存在發(fā)生意外損傷和系統(tǒng)宕機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。為了消除布線系統(tǒng)這種混亂的局面，提供一種強(qiáng)健而靈活的數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)十分有必要。目前我們已經(jīng)可以獲得這種新的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)解決方案，同時(shí)，這樣的解決方案正在快速發(fā)展，以面對(duì)市場的飛速變化。為了保證數(shù)據(jù)中心的實(shí)用性，在設(shè)計(jì)時(shí)必須遵從相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是關(guān)于數(shù)據(jù)中心專門的布線標(biāo)準(zhǔn)還正在制定之中。電信工業(yè)協(xié)會(huì)ANSI/TIA/EIA-942關(guān)于“數(shù)據(jù)中心的電信標(biāo)準(zhǔn)”列舉了數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和建設(shè)的基本要求，并提供了一些有效的建議。而ANSI/TIA/EIA-5

2、68-B.1-2001關(guān)于“商業(yè)大樓電信布線標(biāo)準(zhǔn)”則提供了局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的方向性指導(dǎo)，TIA-942有助于咨詢?nèi)藛T或者用戶設(shè)計(jì)這樣的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不需要有什么創(chuàng)新意識(shí)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)對(duì)空調(diào)制冷、電源、房間大小和其他一些有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行了介紹和推薦。很多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠用于數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本文介紹了一種最好的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來接入和連接數(shù)據(jù)中心中目前可用的電子設(shè)備。我們將數(shù)據(jù)中心分為私用或者公用兩種應(yīng)用，分別對(duì)應(yīng)諸如企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)或者廣域網(wǎng)這樣的概念，而我們的這種解決方案通常在上述兩種場合均可適用，本文重點(diǎn)說明在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用。圖一所示為數(shù)據(jù)中心的重要組成元件。入口的房間提供數(shù)據(jù)中心內(nèi)部連接

3、與外部網(wǎng)絡(luò)的接口。服務(wù)供應(yīng)商通過這個(gè)房間進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。在很多的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)中，這個(gè)區(qū)域直接放在計(jì)算機(jī)房中，也可能如圖二所示的那樣，有一個(gè)單獨(dú)的房間。計(jì)算機(jī)房占據(jù)了數(shù)據(jù)中心的大部分空間，這里放置交換機(jī)、服務(wù)器和輸入/輸出設(shè)備。輸入/輸出設(shè)備包括備份磁帶、存儲(chǔ)設(shè)備，可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SANs）等。同樣在圖二中，我們可以看到分配區(qū)域（ZDA）。這個(gè)區(qū)域?yàn)閿?shù)據(jù)中的預(yù)配線區(qū)域，可以在不打亂計(jì)算機(jī)放置的情況下進(jìn)行簡單的移動(dòng)、增加和變更配線。因此，布線的變化僅僅影響這個(gè)小的區(qū)域。Figure 2. Example of Data Center Topology選擇光纖有很多的理由。在眾多的

4、傳輸介質(zhì)中，光纖提供最高的帶寬。光纖對(duì)電磁干擾（EMI）和射頻干擾（RFI）有天生的免疫能力，同時(shí)也不需要接地。相對(duì)于提供同等帶寬的銅纜布線系統(tǒng)來說，造價(jià)也不及銅纜昂貴，而和銅纜不同的是，光纖可以提供10Mb/s到10000Mb/s的速率。在TIA/EIA-568、Fibre Channel和IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中，光纖均作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦采用的傳輸介質(zhì)。50微米多模光纖在目前具有最佳的性能、價(jià)格、帶寬優(yōu)勢(shì)，對(duì)于目前的數(shù)據(jù)中心來說，采用50微米多模光纖，在10Gb/s的傳輸速率下可以達(dá)到300米的傳輸距離。很多的數(shù)據(jù)中心僅僅以1Gb/s的速率運(yùn)營，也有一些安裝了10GbE的總鏈路，因此10G

5、bE的需求可能不再遙遠(yuǎn)了。電子和電氣工業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3是一個(gè)關(guān)于以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，在2002年6月公布了10GbE標(biāo)準(zhǔn)，其中包括了光纖PMD解決方案。光纖信道（Fibre Channel）包含了數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，在2003年10月核準(zhǔn)了10GFC標(biāo)準(zhǔn)ANSI。請(qǐng)注意，上述這些標(biāo)準(zhǔn)均不包含銅纜的10GbE解決方案。銅纜制造商正在開發(fā)銅布線結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品，以運(yùn)行10GbE，但是時(shí)間還不明朗，沒有公布任何標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在我們從計(jì)算機(jī)室開始評(píng)估這些組成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的元件。在圖二中，主要區(qū)域包含主分配區(qū)（MDA）、設(shè)備分配區(qū)（EDA）和（區(qū)域分配區(qū)）ZDA。MDA包含了核心路由器和交換機(jī)、

6、光纖分配架（FDF），以及一排包含光纖配線架的設(shè)備機(jī)柜或者機(jī)架。FDF在數(shù)據(jù)中心扮演著中央管理點(diǎn)的角色。所有計(jì)算機(jī)室中的光纖全部要求進(jìn)入這個(gè)分區(qū)。在MDA中，活動(dòng)設(shè)備通常為那些機(jī)架安裝的交叉連接的配線架面板或者電子設(shè)備。設(shè)備采用機(jī)柜安裝的好處在于保證設(shè)備的安全性和美觀。在柜門關(guān)上時(shí)，數(shù)據(jù)中心看上去排列整齊有序。而采用設(shè)備機(jī)架的目的在于提高系統(tǒng)的可接入性和保證設(shè)備的冷卻，因?yàn)樗麄儧]有任何阻礙空氣流通的裝置存在。冷卻對(duì)FDF來說不是問題，因?yàn)镕DF本身根本就沒有發(fā)熱設(shè)備，但是這些設(shè)備經(jīng)常要用來和其他電氣設(shè)備配套使用。無論機(jī)架還是機(jī)柜，通常的高度為7英尺，但我們可以獲得更高的機(jī)架或者機(jī)柜，這樣在安裝

7、頂部的元件或者設(shè)備時(shí)，我們需要一個(gè)梯子才能夠夠到。這樣可能在成傷害的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)為數(shù)據(jù)中心的日常管理增加了一定的難度。FDF中使用的配線架用于交叉連接，通常為4U高度，因?yàn)檫@個(gè)高度是大多數(shù)制造商采用的高度。使用4U高度的面板允許模塊化連接器面板進(jìn)行垂直安裝。連接器面板可以滿足用戶增加連接器的要求，同時(shí)可以通過簡單的拆卸面板，卡入新的面板來更換不同類型的連接器，而此時(shí)不需要拆卸面板的支架。連接器面板一般有一到兩個(gè)光纖連接器端口，可以連接進(jìn)來6、8、12、16和24根光纖，安裝人員可以通過簡單的在沒有使用的支架上卡入新的面板來增加光纖進(jìn)入的端口數(shù)量，交叉連接或者設(shè)備跳線在以后需要的時(shí)候加上即可。連接

8、器面板可以采用數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)的連接器，如ST系列、雙SC、MT-RJ和雙LC等形式。在FDF中使用的配線架面板支架用于支撐引導(dǎo)電纜從后面進(jìn)入機(jī)架。電纜攀附的裝置必須堅(jiān)固，才能夠經(jīng)得起電纜得拖拉和絞纏。配線均要求有跳線管理器，用來固定緩沖光纖，同時(shí)保證其具有最小彎曲半徑的要求，使得光纖可以更加容易的連接到設(shè)備和支架。圖三示例為FDF架中的支架。Figure 3. Example of Housing Used in Fiber Distribution Frame數(shù)據(jù)中心的第二個(gè)部分是ZDA。這個(gè)區(qū)域連接FDF和EDA。ZDA可能是一個(gè)設(shè)備機(jī)柜或者設(shè)備架，或者是一個(gè)在墻柱上、天花板里、或者地板下安

9、裝的小型支架。這個(gè)區(qū)域不包含任何電子設(shè)備，如果ZDA需要連接很多的端口，那么它應(yīng)該是一個(gè)機(jī)柜或者機(jī)架。如果連接的端口比較少，這個(gè)區(qū)域可能就是一個(gè)地板支架，見圖四。采用地板下的支架的好處在于它不再占用額外的空間了，這樣更加有利于電子設(shè)備。它最好安排在一個(gè)空的“熱”過道的地板下面或者機(jī)柜的后面，這里稱為“熱”過道是因?yàn)闄C(jī)柜內(nèi)部的散熱風(fēng)扇從機(jī)柜后部排風(fēng)散熱。Figure 4. Example of Zone Distribution Housing區(qū)域分配機(jī)柜允許采用模塊化連接器模塊，如我們熟知的盒式模塊或者即插即用模塊。連接器模塊具有相同的外形結(jié)構(gòu)，僅僅不同的地方是連接后面是否有保護(hù)裝置。連接器模

10、塊可以在用戶需要的時(shí)候即刻增加，也可以不拆卸支架安裝不同類型的連接器。連接器模塊前面具有1或者2個(gè)光纖連接端口，后面具有一組或者兩組12端口的光纖連接器端口。12個(gè)MPO或者M(jìn)TP連接器，包含12根光纖安裝在一個(gè)金屬套箍中，其推拉的安裝方式可以方便的接合和斷開。模塊可以按照12或者24端口倍數(shù)進(jìn)行增加，安裝人員可以通過簡單的卡入空閑端口面板進(jìn)進(jìn)行增加。模塊內(nèi)的裝置將連接上12根光纖到前面的面板。連接器模塊也可以采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心的連接器。使用的連接器可以通過適配器選擇連接器面板的12光纖MTP或者M(jìn)PO連接器。一個(gè)MTP連接器面板在這種情況下，包含六個(gè)MTP適配器，結(jié)果每個(gè)面板可以獲得72根光纖

11、。連接到MTP適配器一側(cè)的是來自FDF線纜上面的MTP連接器。連接到另一側(cè)的是一個(gè)MTP分配器。一個(gè)MTP分配器一端有一個(gè)MTP連接器和單模光纖（ST、SC或者LC）或者另外一頭有2個(gè)光纖連接器。這種安排可以用于預(yù)先不跳線的情況下連接設(shè)備，不需要通過配線架面板跳線。最后一個(gè)區(qū)域是EDA。設(shè)備機(jī)柜或者機(jī)架和使用的FDF相象。不同地方在于配線架面板的高度為1U，而不是FDF的4U高，這是因?yàn)楣饫w設(shè)備體積更小一些，有足夠的空間。連接器模塊也使用1U高度的支架，但是水平安裝，而不是FDF那樣進(jìn)行垂直安裝。具有一個(gè)可拆卸的頂蓋，前后門采用鉸鏈機(jī)構(gòu)，方便接入連接器。將這些區(qū)域連接起來，組成了水平布線。在地

12、板下面布線時(shí)，應(yīng)該將線纜用線纜盤將富余線纜處理好，不能直接將電纜放置在混凝土地面上。推薦的線纜為鎧裝線纜，而光纖應(yīng)該預(yù)先安裝在類似于鎧裝電纜的導(dǎo)管內(nèi)。實(shí)心電纜經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的布線中，因?yàn)閷?shí)心電纜在電纜的電線之間有填充物，難以對(duì)電纜造成損傷。參見圖五（鎧裝線纜示意圖），線纜的鎧裝能夠防止其他導(dǎo)體對(duì)線纜造成損傷。Figure 5. Interlocking Armored Cable高壓的交流電源，電子設(shè)備和其他所有設(shè)備均通過這個(gè)區(qū)域接入進(jìn)來，非常有必要保護(hù)我們的數(shù)據(jù)電纜，絕大部分情況下，來自于ZDA到設(shè)備分配區(qū)域的光纖是12根或者24根，而從FDF到ZDA的標(biāo)準(zhǔn)光纖數(shù)量要更多一些，經(jīng)常是36根，72根設(shè)置144根。采用更多的光纖在于增加傳輸距離，同時(shí)拖拉單根線纜和多根線纜，經(jīng)過同一通道并沒有很大的時(shí)間差別。線路的體積一直是一個(gè)問題，因?yàn)?2根光纖的體積小于兩個(gè)36根光纖的體積，一根線纜優(yōu)于采用兩根線纜。這樣做額外的一個(gè)成本就是通過連接器面板、模塊或者每根線纜的減少而降低。水平線纜應(yīng)該采用工廠預(yù)處理的光纖，以期獲得最佳的性能。用于數(shù)據(jù)中心的工廠預(yù)處理光纜每端應(yīng)該采用MTP/MPO連接器。預(yù)處理線纜采用保護(hù)拉