數據中心布線方式的探討

文｜北京科計通電子工程有限公司 黃群驥

1 前言

布線在數據中心中起著非常重要的作用。布線的好壞直接影響著數據中心數據傳輸的可靠性、網絡維護的難易程度、空調系統的送回風是否通暢和數據中心的美觀等。影響布線好壞的因素是多種多樣的，其中與機房布線的走線方式有著極大的關系。走線方式有多種，其使用場合與產生的效果各不相同。如何在數據中心的建設中采用合適的走線方式是數據中心布線需要認真考慮的問題。隨著數據中心和網絡帶寬的發展，光進銅退應該是個不爭的事實。就銅纜系統來說，今后越來越多的將會采用6A的系統作為主要的傳輸介質，光纖的部分主要采用單模光纖和多模光纖，單模光纖在數據中心的應用比例將會越來越大。這種趨勢的改變，也會對數據中心的布線產生一定的影響。

2 數據中心布線

2.1 布線方式

數據中心布線的方式籠統的可以分為上走線和下走線兩種。使用的保護材料形式也有兩種：敞開梯型橋架式和封閉線槽式。封閉線槽式是傳統的布線保護材料，主要用封閉式線槽對線纜進行支撐、保護和屏蔽，但與機柜進線的接口尤其是上走線比較難處理。敞開式梯架在上走線方面已經逐漸成為應用的主流，在設計時，應根據機房平面中機柜的總體規劃，每排機柜設置一路。敞開式梯架的優點是便于維護，因為不需要額外的開孔，增減線路很方便；不因地板下敷設而掀地板，只需要梯子即可實施，工作量小。便于發現故障，很容易觀察到故障點，特別是火災危險。其缺點是對防鼠的要求更高，不太適用于下走線。

布線方式中要是再把數據和電源分開，則一般有：數據線和電源線下走線，數據線上走線、電源線下走線， 數據線下走線、電源線上走線，數據線和電源線都上走線等四種。下面就這四種走線方式在綠色、高效、可靠、可管理和易擴容等方面進行探討。

2.1.1 數據線和電源線均為下走線

數據和電源都采用下走線的方式是最傳統的也是最常用的數據中心布線方式。由于數據中心一般都鋪設高架活動地板，所以采用下走線的布線方式非常靈活。對于下走線方式需要考慮不妨礙空調送風、與強電橋架的水平垂直間距符合規范要求、便于維護管理的問題。

數據中心高架活動地板下一般是空調送風的通道，線槽的敷設肯定會對送風產生影響，所以在設計線槽路由時，必須考慮如何減少送風阻力。但是有些數據中心為了減少線槽的風阻而在地板下采用四面鏤空的橋架是不合適的，這樣做是可以減少風阻，但是增加了火災的風險。按國家標準《電子信息系統機房設計規范》（GB 50174-2008）（以下簡稱國標）要求，在隱蔽的通風處敞開敷設是需要采用防火線纜，在A級機房甚至需要采用CMP級防火線纜，這樣大大增加了布線的成本。國標為了減少線槽的風阻，對數據中心使用的線槽高度做了規定，不得大于150mm。

強弱電敷設在地板下，就必須在設計施工中考慮強弱電線槽的水平垂直間距是否符合規范要求，盡量不使它們發生交叉和跨越。通常強電線槽小，且一旦敷設完成后很少變動，所以一般敷設在數據中心的周邊，或在確定弱電線槽走向后再予以確認。以弱電線槽為主，強電線槽為輔的原則進行設計。如果不得不垂直敷設時，一般強電線槽在下，弱電線槽在上。主要理由是：強電線槽一旦敷設完成后很少再會打開，而弱電線槽則是經常要打開的；強電線槽在弱電線槽下，可以遠離機柜里的服務器，減少對電子信息設備的干擾。

2.1.2 數據線上走線，電源線下走線

這種方式在目前是應用很廣的一種布線方式，主要是因為在數據中心布線中，弱電線纜越來越多，線槽的送風阻力越來越大，對數據中心的空調冷卻系統已經產生很大的影響，所以通過把弱電線槽搬離地板下來減少對空調系統的影響。弱電上走線通常考慮上、下兩層，分別作為銅纜線路和光纜線路的通道。因為光纜特別是機房內的大量光纜跳線是比較脆弱的，因此其中的光纜線路橋架常采用封閉式，這樣的布局很容易管理，每層之間的距離不小于300mm。如果機房的層高不夠，也可減少層數，采用左右布局。

上走線安裝模式有三種：支架吊裝在頂上、支架支撐在地面上和直接安裝在機柜頂上。支撐在地面上的安裝模式容易發生支架和機柜的打架，在設計時應注意。但由于支架支撐在地面上，跟機柜不相干，所以機柜的選擇比較自由，也不用在機房使用之初就全額配置機柜。現在在數據中心的布線方式中完全使用這種模式的案例已經很少見，主要是對安裝在機柜頂上的布線安裝方式的補充。如機柜間長距離的跨接，上下走線的轉換等。

頭頂線槽系統是從天花板上懸掛下來，而不是附在機架/機柜的頂部，這樣懸掛式的線槽與支架支撐在地面上安裝模式相同，都具有很好的靈活性，可支持不同高度的機柜/機架設備。懸掛式線槽由于只使用頂板固定，避免了支架支撐在地面上的安裝模式所產生的與機柜布置發生沖突的可能性。但是懸掛式線槽系統對機房頂板從承重、高度和建筑結構等方面提出了更高的要求，這是目前數據中心中最廣泛使用的布線方式。線槽敷設在機架/機柜的頂部也是一種廣泛使用在數據中心的一種布線方式。這種布線方式與機柜的擺放有很大的關系，適用于機柜規格比較統一，一次性基本配齊的數據中心。

三種方式各有其特點，吊裝方式便于機柜移動和擴容，可以先布線以后根據需要購買機柜，機柜頂部安裝方式為機柜廠家配套的橋架，工程效果較好，但缺點是需要在布線施工時就把所有機柜均安裝到位，而且機柜和橋架必須是同一家的同型號產品，支撐在地面上的安裝方式介乎于一、三種模式之間。整體來說第一種方式更合理，也使用的最多。

2.1.3 數據線下走線，電源線上走線

這種方式通常是理論上的，實際上很少使用。優點也就是強弱電分開布置。

2.1.4 數據線和電源線都為上走線

采用這種方式的主要原因可能是地板高度不夠或者數據中心功率負荷比較大，對空調系統比較敏感，希望地板下對風的阻力越小越好。布線材料的形式與弱電上走線、強電下走線的方式沒有什么區別，也有敞開梯型橋架式和封閉線槽式，設計時強弱電一并考慮。通常考慮上、中、下三層，分別作為強電線路、銅纜線路和光纜線路的通道。強電層位于最頂端，每層之間的距離不小于300mm。如果機房的層高不夠，也可減少層數，采用前后布局，以弱電在前強電在后為宜。因為強電PDU通常都布置在機柜后面，這樣布局可以減少強電電纜在機柜內的長度和對機柜內信息設備的影響。布局時要注意按規范控制強電和弱電梯架間的距離。如果距離仍無法達到，可考慮強電采用屏蔽線纜或者采用封閉式線槽。

3 結束語

布線方式在數據中心中的作用是不言而喻的。上面分析了四種走線方式所具有各自的優缺點和適應環境，但都不是絕對的。何時采用何種方式要根據數據中心的建設目的、規模等具體情況而定，上面的分析只是作為一種參考。