弱電數(shù)據(jù)中心機房布線如何設計

弱電數(shù)據(jù)中心機房布線如何設計一、概述

當前,我們正處在一個信息爆炸的時代,數(shù)據(jù)的存儲量已經(jīng)不僅僅是用KB、MB、GB甚至TB來計算,在不遠的將來,人們所談論的將PB(1petabyte=1,000terabytes)甚至EB(1exabyte=1,000petabytes)。

在企業(yè)的IT基礎架構中,數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)及業(yè)務應用的總控中心。數(shù)據(jù)中心匯聚了最昂貴的服務器和存儲及網(wǎng)絡設備,擔負著數(shù)據(jù)存儲、訪問的艱巨任務。數(shù)據(jù)中心的建設要面向企業(yè)業(yè)務的發(fā)展,并為企業(yè)提供全面的業(yè)務支撐。這種支撐涵蓋了客戶、企業(yè)業(yè)務、企業(yè)數(shù)據(jù)和決策支持等層面。

隨著數(shù)據(jù)中心高密度刀片式服務器及存儲設備數(shù)量的增多,數(shù)據(jù)中心面臨著網(wǎng)絡性能、散熱、空間、能耗等一系列嚴峻的挑戰(zhàn)。根據(jù)全球最大的獨立技術研究公司GartnerResearch發(fā)布的研究資料顯示，由于缺乏靈活、高性能的綜合布線規(guī)劃，在2016年之前建立的數(shù)據(jù)中心中，半數(shù)需要在2022年前升級或者淘汰。因此，建設一個完整的、符合現(xiàn)在及將來要求的高標準的新一代的數(shù)據(jù)中心需要達到以下幾點要求:

·高可靠性——基于標準的開放系統(tǒng),預先經(jīng)過測試,確保系統(tǒng)7*24小時穩(wěn)定可靠。

·高性能——滿足目前的網(wǎng)絡傳輸需求,支持至少25G或50G甚至更高速率傳輸。

·高密度——節(jié)省空間,方便設備散熱。

·可維護性——美觀大方，適應頻繁的需求變化，方便MAC維護。

·可擴展性——充分考慮未來業(yè)務增長,支持未來擴容需求。

設計應從先進性、可靠性、實用性的原則出發(fā)，以滿足目前用戶的應用需求為基礎,充分考慮到今后技術的發(fā)展趨勢及可能出現(xiàn)的需求。為用戶提供具有長遠效益的全面解決方案。

二、設計標準

·TIA-942數(shù)據(jù)中心機房通信設施標準

·GB/T50311-2007建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范

·GB/T50312-2007建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范

·ISO/IEC11801國際綜合布線標準

·TIA/EIA569北美建筑通訊線路間距標準

·TIA/EIA606北美商用建筑通訊基礎結構管理規(guī)范

·TIA/EIATSB67非屏蔽雙絞線布線測試標準

·TIA/EIA607北美商用建筑通訊接地要求

·BN50173歐洲綜合布線系統(tǒng)標準

·其它國家和行業(yè)標準規(guī)范。

三、TA-942數(shù)據(jù)中心機房通信設施標準

2005年4月美國通信工業(yè)委員會TIA發(fā)布了數(shù)據(jù)中心機房通信設施標準,該標準正對數(shù)據(jù)中心的設計、安裝提供了規(guī)范和建議,內(nèi)容包括:建筑結構、空間布局、安全、節(jié)能,接地、機械及防火保護。

01數(shù)據(jù)中心區(qū)域劃分根據(jù)該標準典型的數(shù)據(jù)中心應包括以下基本的區(qū)域:

1）ER,提供數(shù)據(jù)中心與外部網(wǎng)絡的互聯(lián),服務供應商(SP)的連接首先進入到ER。在許多數(shù)據(jù)中心里,ER被直接放置到計算機機房內(nèi)(CR),為了安全起見,接入機房(ER)最好跟計算機機房分離。

2）MDA,是數(shù)據(jù)中心的核心管理區(qū)域,一般位于CR中心的位置,MDA包含核心路由器、核心交換機、PBX、IMux、機柜/機架等。根據(jù)標準的建議,光纖配線架和銅纜配線架應該安裝到不同的機柜/架。MDA應盡量設計在計算機機房中心位置,以免超過90米的布線距離要求。

3）MDA區(qū)域配線架可以安裝到機柜或機架,機柜的好處是安全及美觀,機架的好處是散熱及方便管理。

4）HDA,是數(shù)據(jù)中心的水平管理區(qū)域,一般位于機房(CR)中心的位置,HDA包含局域網(wǎng)交換機,水平配線架等,一個HDA管理的信息點一般不超過2000個,同MDA,HDA光纖配線架和銅纜配線架應該分開。信息點超過2000個,需要設置多個HDA。

5）EDA,用來存放設備的區(qū)域,包括網(wǎng)絡設備,通信設備。為了方便散熱EDA區(qū)域內(nèi)的機柜/架根據(jù)通風走廊(coolaisle)和不通風走廊(hotaisle)合理放置。

6）ZDA,位于EDA和HAD中間位置,ZDA適用于設備經(jīng)常移動或變化的區(qū)域,ZDA可以采用機柜或機架,也可以是集合點箱(安裝于立柱、地板下或可移動地板)。

02數(shù)據(jù)中心等級

TIA-942根據(jù)數(shù)據(jù)中心重要性分為4個等級(tier):Tier1:最基本的配置,無須冗余設計及空調(diào)設施,允許最大28.8小時/每年的宕機時間Tier4:最昂貴的配置，必須有UPS及空調(diào)設施，允許最大0.4小時/每年的宕機時間，另外必須采用生物識別技術門禁系統(tǒng)，必須配備氣體滅火系統(tǒng)，多個備用布線管槽，主干必須冗余。

對于一般企業(yè)的數(shù)據(jù)中心Tier1、Tier2已經(jīng)足夠，Tier3，Tier4適合政府、金融機構,對于IDC由于存在大量的主機托管業(yè)務,必須遵循Tier4等級。

03數(shù)據(jù)中心布線考慮

TIA/EIA942標準對數(shù)據(jù)中心布線給出很多的建議:

·充分考慮未來的增長需求,預留充分的擴展備用空間

·采用單?；騉M3多模光纖(10GBase-SR300米)

·采用Cat6(10GBase-T37米)或Cat6A銅纜或Cat6A類屏蔽銅纜(10GBase-T100米)

·采用高密度,模塊化布線系統(tǒng)（如MPO,MRJ21）數(shù)據(jù)中心屬于”強制通風”區(qū)域,布線建議采用CMP/OFNP防火等級線纜。

·基于管理方便考慮,光纖、雙絞線、同軸電纜采用不同的機柜/機架

·應考慮設備散熱和空氣對流,機柜/機架的放置根據(jù)通風區(qū)域(coolaisle)和非通風區(qū)域(hotaisle)合理布置

·建議采用交叉連接(CrossConnect)方式(參見圖)。交叉連接只需通過跳線完成MAC,降低管理維護時間,可靠性及可用性高。傳統(tǒng)直連方式(Directconnect)不可靠,MAC(移動、增加、改變)需重新布線,TIA/EIA942不推薦。

·數(shù)據(jù)中心設備散熱及空氣對流對于網(wǎng)絡穩(wěn)定性十分重要,根據(jù)地板能否通風,數(shù)據(jù)中心分為不通風走廊(HotAisle)及通風走廊(coldaisle)。

·通風走廊(coldaisle)內(nèi),機柜/架面對面擺放,冷空氣從地板下吹出,從機柜/架前方進入,然后從后部排出。

·不通風走廊(HotAisle),機柜/架背對背擺放,冷空氣從前面吹進,從后面吹出。此外,為了增加空氣對流,防靜電地板應該盡量高一些。

四、方案設計01數(shù)據(jù)中心機房綜合布線系統(tǒng)

按照4級中心機房進行規(guī)劃（參見圖）

具體設計如下:

(1)綜合布線系統(tǒng)采用星型拓撲結構,分為主配線區(qū)(MDA)、水平配線區(qū)(HAD)、和設備區(qū)(EDA),水平配線區(qū)(HAD)位于每一列機柜的第一個機柜內(nèi)。

(2)機房主配線區(qū)(MDA)和水平配線區(qū)(HDA)之間采用8芯室內(nèi)OM3多模光纖,支持10G萬兆以太網(wǎng)達300米及1000Base-SX達550米距離,同時向下兼容目前的1G,100Mbps,10Mbps以太網(wǎng)應用。主配線區(qū)(MDA)機柜內(nèi)安裝48芯LC光纖配線架，室內(nèi)光纜采用LC尾纖熔接的方式進行現(xiàn)場熔接，LC-LC光纖跳線光纖跳線數(shù)量按照光纖芯數(shù)4:1比例配備。

(3)水平配線區(qū)(HDA)和設備區(qū)(EDA)之間采用超六類屏蔽雙絞線相互連接,Cat6A屏蔽雙絞線支持諸如萬兆以太網(wǎng)10GBase-T、千兆以太網(wǎng)1000Base-T、100BASE-Tx等網(wǎng)絡應用的性能要求。每個水平配線區(qū)(HDA)機柜內(nèi)安裝一個12芯LC光纖配線架,室內(nèi)光纜采用LC尾纖熔接的方式進行現(xiàn)場熔接,LC-LC光纖跳線光纖跳線數(shù)量按照光纖芯數(shù)4:1比例配備。水平配線區(qū)(HDA)機柜內(nèi)銅纜配線架采用兩個超六類配線架交叉連接的方式,其中一個配線架用來與設備區(qū)(EDA)的配線架互連,另外一個用來與交換機互連。

(4)設備區(qū)(EDA)每個機柜按照15個服務器進行預留,安裝一個24口超六類配線架,采用RJ45跳線連接至服務器。02主配線區(qū)(MDA)設計說明

主配線區(qū)(MDA)到各個水平配線區(qū)(HAD)的互連選用8芯OM3萬兆多模室內(nèi)光纜。OM3萬兆多模光纜采用獨特的增強型50μm纖芯,以解決高速數(shù)據(jù)傳輸時不會導致數(shù)碼重疊和誤碼,支持激光或發(fā)光二極管(LED)光源，支持850nm或1300nm兩種波長，在工作波長為850nm時可以支持10G萬兆以太網(wǎng)10GBase-SR達300米及支持1000Base-SX達900米距離，同時向下兼容目前的100Mbps，10Mbps以太網(wǎng)應用。

由于850nm窗口下光網(wǎng)絡設備(如1000Base-SX)可使用垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)作為光源而非激光光源,垂直腔面發(fā)射激光的是一種高性能、低成本的光收發(fā)器,光學性能接近于激光光源,而成本只有激光光源的十分之一。

因此采用OM3光纖是具有高性價比的萬兆網(wǎng)絡布線解決方案,能夠使萬兆網(wǎng)絡設備的投資大大下降,使得整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體投資更為經(jīng)濟。

03園區(qū)主干

室內(nèi)光纜采用緊套管結構,套管緊緊環(huán)繞在光纖外圍,提供機械保護,結構干燥沒有凝膠,易于處理,重量輕,無金屬材料,可以安裝在橋架、管道里或懸裝于架空纜上。

04水平配線區(qū)(HDA)設計說明

為了提高數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)網(wǎng)絡設備的穩(wěn)定性，盡可能減少網(wǎng)絡設備跳線的插拔，水平配線區(qū)(HDA)的水平配線機柜采用兩個配線架相互交叉連接，其中一個配線架采用RJ45-110方式連接交換機，另外一個配線架采用超六類屏蔽雙絞線以110-110方式與設備區(qū)(EDA)服務器機柜內(nèi)的六類配線架相互連接。

超六類配線架采用模塊化設計,便于安裝和維護,每個模塊都可以獨立更換。超六類配線架采用耐火,耐腐蝕材料,提供25年性能保證。配線架信息插座安裝快速可靠,一次安裝8根線,保持線對間的相互紐絞,提供更好的串繞性能,降低現(xiàn)場安裝人工成本。配線架信息插座后部帶保護套,保證安裝可靠,防止維護過程中造成的接觸松動。

為了使跳線便于管理及保持機柜內(nèi)整潔美觀，按照與配線架1:1比例配置1U高度水平理線架。

05設備區(qū)（EDA）設計說明

設備區(qū)(EDA)的每個機柜內(nèi)預裝一個六類24口非屏蔽配線架,用來管理設備機柜內(nèi)的網(wǎng)絡設備,設備區(qū)(EDA)的設備機柜采用2米長度的六類原廠裝跳線,跳線的數(shù)量按照2:1的比例配備。

06機柜

數(shù)據(jù)中心機房全部采用19英寸密封式機柜,配標準電源插座和散熱風扇,用于放置配線設備和網(wǎng)絡設備。機柜材料選用金屬噴塑,并配有網(wǎng)絡設備專用配電電源端接位置,可將網(wǎng)絡設備同放置其中。

07機房接地設計

數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)有大量的電子設備,為了保護設備和人