智能动态数据中心布线设计分析———智能动态数据中心布线设计分

　摘要：本文通过具体工程案例阐明了大型动态数据中心布线系统在布局，通风散热，以及其布线系统的安全性，可靠性，带宽性，拓展性，易管理性及先进性等方面的设计考虑，同时也阐明了作为数据中心未来高带宽的网络应用对布线系统的挑战。
  关键词：动态光纤布线  铠装光缆  零水峰光纤，OM3万兆光纤  电子配线架  CMP阻燃
  　　1. 项目概况
  　　深圳某大型通信企业数据中心大厦总建筑面积2万平方米，建筑高度两层。一层已于2003年投入使用，现因公司业务发展需要对二层机房进行扩建，二层机房面积约2200平方米，共计建设12348个铜缆及光纤信息点，建成后将用于数据中心服务器及呼叫中心租赁服务业务。
  　　通过三个月的调研与分析，并与该公司IT管理部、基建办及其它相关用户部门多次沟通探讨，解决了此项目实施中的以下设计：
  　　◆　服务器设备总体布局　　
　　◆　服务器及机柜的通风散热　　
　　◆　数据机房网络总体规划　　
　　◆　数据机房运行安全　　
　　◆　数据高速传输　　
　　◆　数据机房日常维护
  　　2.设计方案
  　　2.1 设备总体布局
  　　数据中心二层机房面积约2200平方米，共有OM3万兆多模光纤信息点8184个，万兆单模光纤信息点96个，六类及Ca6A超六类信息点各2034个，单位面积的信息点数量之多是本项目的主要特点之一，另外，工作区由各种服务器机架和机柜组成，也是区别于一般综合布线项目墙面信息点出口的显着特点。
  　　二楼机房布局需充分利用整个机房面积，设备总体布局按照下图密度扩展，尽量提高机房空间利用率，及冷走道及热走道的合理排列及通风散热系统的设计。
  　　二层机房布局图
  　　◆　图中实线和虚线组成的格子表示面积为15（6×7地板格）平方米的独立小机房。虚线表示这个隔断可以方便地拆装，黑短线表示独立小机房的门。
  　　◆　图中隔断高度超过1.8米，独立机房门敞开后有效通道宽度不小于 1000mm，有效通道高度不低于2200mm。（注：机房隔断暂不施工，但布局需考虑预留隔断空间，以备以后施工。图中绿色为小服务器区域、灰色斜线为大服务器区域。 小机房中的两排服务器为背对背摆放，开放区域非独立小机房区域的全部机柜门朝北摆放）
  　　服务器电源配置
  　　小服务器区每机柜布20A/单相1个；大服务器区每个机柜位置布32A/单相1个。下图中红色表示在该位置布32A三相，兰色表示在该位置布64A三相，数字表示布线的数量。电源布线到位后，预留2米的线头，不作接线盒。
  
  　　2.2 网络总体规划
  　　整个数据中心由三个网络及布线系统结构的构成，一是服务器存储区域，二是路由交换设备区域，三是配线跳线管理区。服务器区域的数据汇集到配线跳线区，再由配线区通过达芯数光纤光缆及铜缆连接到设备区；设备区域再出口并汇集到一层（一期）网络机房，语音主机房为一层电信机房。整个数据中心布线系统要求严格满足最新的数据中心EIA\TIA942布线标准要求。
  　　◆　布局中间下方红色框内是网络设备区，大机柜组右边第一个机柜为龙头柜，龙头柜分成蓝色、黄色两类。
  　　◆　小服务器区（网络设备区除外）：每个机柜布6对多模光纤和6根六类双绞线到网络设备区；
  　　◆　大服务器区：黄色龙头柜布24对多模光纤和24根六类双绞线到网络设备区；蓝色龙头柜布12对多模光纤和12根六类双绞线到网络设备区；
  　　◆　网络设备区布48对多模光纤、48对单模光纤和24根六类双绞线到一楼网络机房；网络设备区布100对三类语音电缆到一楼电信机房。
  
  　　2.3 安全性设计
  　　（1）安全防范
  　　◆　摄像：大门和机房内开放区域（非小机房区）摄像同一楼一样设计（100％覆盖）；小机房区摄像需覆盖小机房外纵横通道；每个小机房内预留一台摄像机线路（不安装摄像机），摄像目标为进入小机房的人员。
  　　◆　机房双层门：第一道为读卡器，第二道为指纹识别器。双层门需要实现防尾随功能：第一道门关闭后，第二道门方可进行身份验证。
  　　◆　铁网功能分区：因为具有服务器租赁业务，所以会有不同客户群，不同等级用户设备分区，利用透明玻璃或铁网进行分隔，防止不同客户互相干扰。
  　　◆　小机房门全部采用门锁。
  
数据中心分区示意图    CommScope铝合金机柜         数据中心机架安装及配线示意图
  （2）布线安全性
  　　在综合比较多家综合布线产品性能及特点的基础上，该数据中心选用了全球第一品牌CommScope之SYSTIMAX结构化综合布线产品来实现设计功能。
  　　◆　防火性;
  　　一般综合布线设计中线缆的防火等级以UL认证标准分为CMR、LSZH（低烟无卤）、CMP三个级别，本工程采用最高级别的CMP阻燃电缆，可以保证在失火时能最大限度阻止火焰Cat6A蔓延及火势加大，保证网络线路的正常运行，切实保障链路安全。
  　　所选的GigaSPEED XL 2071E六类及2091A超六类阻燃线缆具有UL标准CMP阻燃防火级别认证，该系列系列具有在800度高温及氧气含量超过80％状态下不燃烧，具有极高的防火阻燃性。另该系列线缆还采用获得专利的平行隔离带设计及CommScope首创的线对精确纽角（CTAT）技术获得最佳的电气性能，具有极高的抗电磁干扰性(EMC)，具备很高的备用冗余，使系统具有极高的可靠性及灵活性。
  　　◆　防鼠咬及防撞击破坏：
  　　基于数据中心对安全性的高要求及万无一失，设计中考虑到鼠咬破坏，所有光纤与大对数线缆采用室内型金属铠装防护型配置。
  　　◆　安装机柜
  　　管理子系统设备采用CommScope原厂铝合金机柜安装，机柜为19英寸标准，并配有网络设备专用配电电源端接位置，可将网络设备同放置其中。此种安装模式具有整齐美观、可靠性高、防尘、保密性好、安装规范、并具有一定的屏蔽作用等优点。
  　　2.4 高带宽和系统性设计
  　　(1) 工作区子系统的设计
  　　数据中心工作区子系统实际上包括存储器机柜，服务器机柜，网格计算区域机柜及其他通信设备机柜的光纤配线架及六类铜缆，超六类Cat6A铜缆配线架信息出口配置及原厂跳线。 该数据中心机柜出口采用CommScope之M1000多媒体配线出口，该M1000可同时配置六类和超六类铜缆模块，单模及万兆多模LC光纤模块，该办法可以在日后灵活升级或增补任何类型连接模块及设备，具有很高的系统拓展性，灵活性及模块化设计。
  　　(2) 水平子系统的设计
  　　服务器区的工作区子系统由小服务器及大服务器区域构成，其中小服务器部分为CommScope专利的支撑架的六类配置及24芯LazrSPEED万兆OM3光纤配置，可支持2.4Gbps的数据网络通讯及多媒体通信，包括155Mbps\622Mbps ATM网络应用及话音通信。而大服务器部分则采用满足Cat6A的超六类铜缆2091A及48芯LazrSPEED 550超万兆OM3＋配置，为LazrSPEED多模光纤和OptiSPEED 48芯单模光纤，可支持铜缆10G Base-T及10G Base-SR万兆多模主干网络应用，提供最佳性能价格比的10G网络应用。
  　　服务器区分别有小服务器机柜797个，黄色大服务器机柜26个，蓝色大服务器机柜4个。设备区引到每个小服务器机柜有12芯室内万兆OM3多模铠装光纤及12条六类CMP阻燃六类双绞线缆；引到每个黄色大服务器机柜有48芯室内万兆OM3＋多模铠装光纤及24条超六类CMP阻燃双绞线缆；引到每个蓝色大服务器机柜有24芯室内万兆多模铠装光纤及12条超六类阻燃双绞线缆。
  　　该水平子系统采用单模，万兆多模及铜缆三种互为备份连接设计模式，完全满足最新数据中心布线系统标准TIA942要求的备份连接设计要求，并进行一定的环形备份主干设计，极大地满足灾难恢复的速度和可靠性。
  　　(3) 垂直主干子系统
  　　垂直主干线系统由连接网络机房、电信间与设备区之间的干线光缆及大对数电缆构成，根据EIA/TIA 568-B1标准的干线非独立于应用的原则，并结合数据中心现时的应用及未来的发展考虑，主要干线配置如下：
  　　1）语音主干采用ANMW三类大对数铠装线缆：
  　　由一层电信间引至二层设备区。根据EIATIA-568B1及SYSTIMAX综合布线系统设计原则，建议语音主干按每个语音信息点配置1:2对线缆的原则，语音采用三类CMP阻燃大对数电缆，可以很好地保证语音信号之间的抗干扰能力，充分保证通话质量，同时为ADSL等宽带通信应用打下了良好的基础，并采用少数2091A六类布线系统作为级联主干，便于邻近各区同一网段同一工作组交换机的用户方便互连。
  　　2）数据光纤主干采用各2条48芯零水峰单模光纤及2条48芯万兆多模光纤：
  　　由一层网络机房引至二层设备区。采用CommScope最先进的支持高达10G万兆网络应用的LazrSPEED多模光纤系统，该系统在850nm窗口下是当前唯一支持10G应用的多模光纤系统，其带宽在850nm出为2000MHz，同时又可在850nm出向下兼容10M，100M，1Gbps的网络应用；TeraSPEED 零水峰光纤解决方案可消除传统单模光纤的“水峰”，并使可使用的波长范围增加超过50%，适应光电子设备的使用。
  　　(3) 主管理区子系统
  　　数据中心的IDF管理子系统实际上就是机柜信息出口即为工作区子系统，此不再多述。而对于数据中心管理系统，最主要的是其主配线跳线管理区的设计与配置。
  
InstaPATCH动态光纤配线架     　MPO12芯带状光纤接头
  　　由于主设备区光纤纤芯数量超过10000芯，并由多大12个机柜组成，在管理区维护上经常回进行此12个机柜直接的光缆跳线，这给维护管理及跳线带来极大麻烦（机柜间跳线要掀开活动地板进行地板下光纤机柜间跳线）。本系统采用CommScope最新动态光纤配线架InstaPATCH系统，在此12个机柜间互联一个12芯MPO带状光纤配线架接口，形成网状网格连接，这样可以方便地就近跳接就可以连接到其他管理区的机柜或机架光网络设备了。
  　　光纤管理子系统同样由服务器区、设备区及网络机房3个部分构成，设备区由一层网络机房引入2条48芯多模光纤及2条48芯零水峰单模光纤。
  　　(1)每个部分采用288芯高密度标准19英寸4U光纤跳线架，用于光缆的机柜内的端接。采用P1001A-Z-125型陶瓷LC多模和单模光纤尾纤端接光纤，最大端接损耗小于0.2dB；由于成品光纤跳线稳定性很高，因此光线跳线采用FPCXLCSC2-SF010型10英寸跳线光缆，保证系统性能,又可为用户节省大量投资。
  　　(2)采用GS8E及GS10E型六类和超六类快接跳线跳接计算机系统，充分保证与6类线兼容，该种跳线的专利技术设计使性能的不稳定性降到最低。
  　　2.5 灵活性及可靠性的设计
  　　因为本数据中心工程由于采用大量光纤，信息点密集，系统维护难度大，为此专门设计采用了高密度光纤及铜缆隐形跳线VisaPATCH配线架和智能化实时电子配线架。
  
高密度VisaPATCH隐藏跳线配线架
  　　◆　高密度光纤配线架：
  　　引至设备区的光纤芯数为：797*12+4*24+26*48=10908芯，采用普通24口/48口光纤配线架会造成空间浪费，为提高空间利用率，采用CommScope公司的LazrSPEED 288芯高密度模块化组合InstaPATCH光纤配线架。
  　　◆　智能化电子配线架：
  　　智能化电子配线架为数据中心系统维护提供极大便利。SYSTIMAX iPATCH系统整合了铜缆和光纤硬件及软件，配置实时在线的操作管理系统，监控及管理每个配线架至每个端口使用情况及二级配线管理方式。
  　　PATCH管理器数据库提供声音及数据网络连接地图，快速纠错及异地手机短信通知等功能；
  　　PATCH系统可显示面板内配线架和机架上所有端口的位置、使用情况，方面网络扩展控制；
  　　优化网络效率、改善可靠性并削减故障时间；
  　　3. 结束语
  　　本工程作为目前中国较大型动态数据中心，采用了综合布线领域中的较高端及先进技术产品，也完全满足最新的EIATIA942数据中心机房综合布线系统的标准，为整个网络系统的安全性，可靠性，宽带性，管理性，拓展性，先进性奠定了坚实基础，同时也为同行业其他大型数据中心布线系统的建设起到了一定的师范和引导作用。