结构化布线系统在数据中心的应用

1、结构化布线系统在数据中心的应用在过去的几年中，企业数据中心采用多种不同的方法将各种电子设备连接起来，结果由此产生大量存在发生意外损伤和系统宕机的风险。为了消除布线系统这种混乱的局面，提供一种强健而灵活的数据中心布线系统十分有必要。目前我们已经可以获得这种新的结构化布线系统解决方案，同时，这样的解决方案正在快速发展，以面对市场的飞速变化。为了保证数据中心的实用性，在设计时必须遵从相关行业标准，但是关于数据中心专门的布线标准还正在制定之中。电信工业协会ANSI/TIA/EIA-942关于“数据中心的电信标准”列举了数据中心设计和建设的基本要求，并提供了一些有效的建议。而ANSI/TIA/EIA-5

2、68-B.1-2001关于“商业大楼电信布线标准”则提供了局域网设计的方向性指导，TIA-942有助于咨询人员或者用户设计这样的基础网络结构，不需要有什么创新意识。这个标准同时对空调制冷、电源、房间大小和其他一些有用的数据进行了介绍和推荐。很多的拓扑结构能够用于数据中心的基础网络结构。本文介绍了一种最好的基础网络拓扑结构来接入和连接数据中心中目前可用的电子设备。我们将数据中心分为私用或者公用两种应用，分别对应诸如企业网络和因特网或者广域网这样的概念，而我们的这种解决方案通常在上述两种场合均可适用，本文重点说明在企业数据中心的应用。图一所示为数据中心的重要组成元件。入口的房间提供数据中心内部连接

3、与外部网络的接口。服务供应商通过这个房间进入数据中心。在很多的数据中心设计中，这个区域直接放在计算机房中，也可能如图二所示的那样，有一个单独的房间。计算机房占据了数据中心的大部分空间，这里放置交换机、服务器和输入/输出设备。输入/输出设备包括备份磁带、存储设备，可移动存储设备驱动器和存储区域网络（SANs）等。同样在图二中，我们可以看到分配区域（ZDA）。这个区域为数据中的预配线区域，可以在不打乱计算机放置的情况下进行简单的移动、增加和变更配线。因此，布线的变化仅仅影响这个小的区域。Figure 2. Example of Data Center Topology选择光纤有很多的理由。在众多的

4、传输介质中，光纤提供最高的带宽。光纤对电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI）有天生的免疫能力，同时也不需要接地。相对于提供同等带宽的铜缆布线系统来说，造价也不及铜缆昂贵，而和铜缆不同的是，光纤可以提供10Mb/s到10000Mb/s的速率。在TIA/EIA-568、Fibre Channel和IEEE 802.3标准中，光纤均作为行业标准推荐采用的传输介质。50微米多模光纤在目前具有最佳的性能、价格、带宽优势，对于目前的数据中心来说，采用50微米多模光纤，在10Gb/s的传输速率下可以达到300米的传输距离。很多的数据中心仅仅以1Gb/s的速率运营，也有一些安装了10GbE的总链路，因此10G

5、bE的需求可能不再遥远了。电子和电气工业工程标准IEEE802.3是一个关于以太网的标准，在2002年6月公布了10GbE标准，其中包括了光纤PMD解决方案。光纤信道（Fibre Channel）包含了数据中心存储区域网络的标准，在2003年10月核准了10GFC标准ANSI。请注意，上述这些标准均不包含铜缆的10GbE解决方案。铜缆制造商正在开发铜布线结构化产品，以运行10GbE，但是时间还不明朗，没有公布任何标准。现在我们从计算机室开始评估这些组成基础结构化布线系统的元件。在图二中，主要区域包含主分配区（MDA）、设备分配区（EDA）和（区域分配区）ZDA。MDA包含了核心路由器和交换机、

6、光纤分配架（FDF），以及一排包含光纤配线架的设备机柜或者机架。FDF在数据中心扮演着中央管理点的角色。所有计算机室中的光纤全部要求进入这个分区。在MDA中，活动设备通常为那些机架安装的交叉连接的配线架面板或者电子设备。设备采用机柜安装的好处在于保证设备的安全性和美观。在柜门关上时，数据中心看上去排列整齐有序。而采用设备机架的目的在于提高系统的可接入性和保证设备的冷却，因为他们没有任何阻碍空气流通的装置存在。冷却对FDF来说不是问题，因为FDF本身根本就没有发热设备，但是这些设备经常要用来和其他电气设备配套使用。无论机架还是机柜，通常的高度为7英尺，但我们可以获得更高的机架或者机柜，这样在安装

7、顶部的元件或者设备时，我们需要一个梯子才能够够到。这样可能在成伤害的风险，同时为数据中心的日常管理增加了一定的难度。FDF中使用的配线架用于交叉连接，通常为4U高度，因为这个高度是大多数制造商采用的高度。使用4U高度的面板允许模块化连接器面板进行垂直安装。连接器面板可以满足用户增加连接器的要求，同时可以通过简单的拆卸面板，卡入新的面板来更换不同类型的连接器，而此时不需要拆卸面板的支架。连接器面板一般有一到两个光纤连接器端口，可以连接进来6、8、12、16和24根光纤，安装人员可以通过简单的在没有使用的支架上卡入新的面板来增加光纤进入的端口数量，交叉连接或者设备跳线在以后需要的时候加上即可。连接

8、器面板可以采用数据中心标准的连接器，如ST系列、双SC、MT-RJ和双LC等形式。在FDF中使用的配线架面板支架用于支撑引导电缆从后面进入机架。电缆攀附的装置必须坚固，才能够经得起电缆得拖拉和绞缠。配线均要求有跳线管理器，用来固定缓冲光纤，同时保证其具有最小弯曲半径的要求，使得光纤可以更加容易的连接到设备和支架。图三示例为FDF架中的支架。Figure 3. Example of Housing Used in Fiber Distribution Frame数据中心的第二个部分是ZDA。这个区域连接FDF和EDA。ZDA可能是一个设备机柜或者设备架，或者是一个在墙柱上、天花板里、或者地板下安

9、装的小型支架。这个区域不包含任何电子设备，如果ZDA需要连接很多的端口，那么它应该是一个机柜或者机架。如果连接的端口比较少，这个区域可能就是一个地板支架，见图四。采用地板下的支架的好处在于它不再占用额外的空间了，这样更加有利于电子设备。它最好安排在一个空的“热”过道的地板下面或者机柜的后面，这里称为“热”过道是因为机柜内部的散热风扇从机柜后部排风散热。Figure 4. Example of Zone Distribution Housing区域分配机柜允许采用模块化连接器模块，如我们熟知的盒式模块或者即插即用模块。连接器模块具有相同的外形结构，仅仅不同的地方是连接后面是否有保护装置。连接器模

10、块可以在用户需要的时候即刻增加，也可以不拆卸支架安装不同类型的连接器。连接器模块前面具有1或者2个光纤连接端口，后面具有一组或者两组12端口的光纤连接器端口。12个MPO或者MTP连接器，包含12根光纤安装在一个金属套箍中，其推拉的安装方式可以方便的接合和断开。模块可以按照12或者24端口倍数进行增加，安装人员可以通过简单的卡入空闲端口面板进进行增加。模块内的装置将连接上12根光纤到前面的面板。连接器模块也可以采用标准数据中心的连接器。使用的连接器可以通过适配器选择连接器面板的12光纤MTP或者MPO连接器。一个MTP连接器面板在这种情况下，包含六个MTP适配器，结果每个面板可以获得72根光纤

11、。连接到MTP适配器一侧的是来自FDF线缆上面的MTP连接器。连接到另一侧的是一个MTP分配器。一个MTP分配器一端有一个MTP连接器和单模光纤（ST、SC或者LC）或者另外一头有2个光纤连接器。这种安排可以用于预先不跳线的情况下连接设备，不需要通过配线架面板跳线。最后一个区域是EDA。设备机柜或者机架和使用的FDF相象。不同地方在于配线架面板的高度为1U，而不是FDF的4U高，这是因为光纤设备体积更小一些，有足够的空间。连接器模块也使用1U高度的支架，但是水平安装，而不是FDF那样进行垂直安装。具有一个可拆卸的顶盖，前后门采用铰链机构，方便接入连接器。将这些区域连接起来，组成了水平布线。在地

12、板下面布线时，应该将线缆用线缆盘将富余线缆处理好，不能直接将电缆放置在混凝土地面上。推荐的线缆为铠装线缆，而光纤应该预先安装在类似于铠装电缆的导管内。实心电缆经常应用于数据中心的布线中，因为实心电缆在电缆的电线之间有填充物，难以对电缆造成损伤。参见图五（铠装线缆示意图），线缆的铠装能够防止其他导体对线缆造成损伤。Figure 5. Interlocking Armored Cable高压的交流电源，电子设备和其他所有设备均通过这个区域接入进来，非常有必要保护我们的数据电缆，绝大部分情况下，来自于ZDA到设备分配区域的光纤是12根或者24根，而从FDF到ZDA的标准光纤数量要更多一些，经常是36根，72根设置144根。采用更多的光纤在于增加传输距离，同时拖拉单根线缆和多根线缆，经过同一通道并没有很大的时间差别。线路的体积一直是一个问题，因为72根光纤的体积小于两个36根光纤的体积，一根线缆优于采用两根线缆。这样做额外的一个成本就是通过连接器面板、模块或者每根线缆的减少而降低。水平线缆应该采用工厂预处理的光纤，以期获得最佳的性能。用于数据中心的工厂预处理光缆每端应该采用MTP/MPO连接器。预处理线缆采用保护拉