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(guò)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(lái)，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(chǎng)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(lái)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(chǎng)合均可適用，本文重點(diǎn)說(shuō)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(guò)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(jiǎn)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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(yíng)，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(kāi)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(méi)有公布任何標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在我們從計(jì)算機(jī)室開(kāi)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](méi)有任何阻礙空氣流通的裝置存在。冷卻對(duì)FDF來(lái)說(shuō)不是問(wèn)題，因?yàn)镕DF本身根本就沒(méi)有發(fā)熱設(shè)備，但是這些設(shè)備經(jīng)常要用來(lái)和其他電氣設(shè)備配套使用。無(wú)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(guò)簡(jiǎn)單的拆卸面板，卡入新的面板來(lái)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(lái)6、8、12、16和24根光纖，安裝人員可以通過(guò)簡(jiǎn)單的在沒(méi)有使用的支架上卡入新的面板來(lái)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(lái)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(jiàn)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(guò)道的地板下面或者機(jī)柜的后面，這里稱為“熱”過(guò)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(kāi)。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(guò)簡(jiǎn)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)，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(jiàn)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(guò)這個(gè)區(qū)域接入進(jìn)來(lái)，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(lái)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(guò)同一通道并沒(méi)有很大的時(shí)間差別。線路的體積一直是一個(gè)問(wèn)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(guò)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