數據中心的布線系統

文｜ 莫仕商貿（上海）有限公司 周 煒

隨著信息化的不斷發展，為了滿足不斷增長的信息存儲的處理需求，國內也在不斷地建設新的數據中心。布線系統作為數據中心內信息通信的基礎設施，在建設的過程中也扮演著非常重要的角色。如何能夠在設計時既滿足現在的要求，又考慮到將來的發展趨勢，同時兼顧數據中心的長期運營和管理，這是每個數據中心布線設計時都需要考慮的問題。

我們知道，TIA 942A標準里面談到數據中心布線系統可以按照功能分成不同的區域，本文簡單依照標準所分的區域和結構，討論在設計布線系統過程中需要考慮的一些情況。當然TIA 942A標準對于數據中心結構的劃分也是有局限性的，比如最新的虛擬化和云計算的數據中心架構就沒有被包含在標準中，所以標準委員會也在討論TIA 942A-1標準。當然布線系統設計時，不光需要根據架構和應用的需求來考慮，同時也需要從產品功能的選擇上來分析。

從結構和需求角度來看，我們從結構的最頂部開始看起，一般數據中心有外聯的需求都會有進線間，進線間一般是數據中心內部網絡與公共網絡運營商連接的工作交接界面，運營商負責將外線接入到進線間，從進線間開始向內的所有布線系統都是由數據中心建設方負責。一般出于安全的考慮，數據中心不止有一個進線間，另外，公共網絡運營商也會提供至少兩路的進線，比如采用一個進線間負責電信＋聯通，另一個進線間負責電信＋移動。在同一進線間內可以用鐵網分割成不同運營商的區域，當然也可以每個運營商單獨使用一個進線間。運營商網絡接入基本上采用的是單模光纖，從進線間到主配線區的連接因為設備的需求，可能會同時有單模、多模和四對雙絞線的存在。對于安全等級的不同，從進線間到主配線區的連接也有不同的要求，如果要能達到4級數據中心，需要存在至少兩條互不交叉的路由走向，換句話說，就是從進線間到主配線區，至少要有兩套布線連接，而且這兩套布線系統不能出現在同一個區域內。當然這對于新設計的數據中心不是問題。但是某些數據中心是舊樓改造，如果需要達到比較高的安全等級，就需要在建筑機構上有所變動，比如很多建筑只有一個弱電井，從地下進線間過來的布線系統只走一個弱電井就存在被“一鍋端”的風險，即使有再多的線纜備份也不能完全解決這個問題。

主配線區域是整個數據中心布線系統的核心，一般就近布置在核心網絡設備附近。當然根據安全等級的不同，比如3級和4級數據中心都需要至少兩個主配線區。主配線區的布線系統匯聚從各處連接而來的線纜，所以會有大量的配線架存在。主配區的設計和管理方式是采用端口一對一映射的方式，將核心設備端口通過短連接將端口映射到配線架上，這樣管理主干線纜與核心設備之間的連接就通過配線架之間的跳線完成。但是這種方式的缺點是對核心設備的擴容不利，必須在設計之初對核心設備機柜內預留足夠的連接，否則將來擴容很麻煩。這個方式的好處也很明顯，管理方便，同時如果引入電子配線架，采用雙配線架模式，可以實現非常智能和安全的管理方式，成本也不會有明顯的上升。另外因為主配線區是布線系統的核心，一般在設計之初就會將光銅的連接分開到不同的機柜內。同時機柜空間的占用率不會很高，給將來的升級和擴容留下足夠的空間。

如果是大型的數據中心，主配線區域向下連接到中間配線區。中間配線區一般都是某個功能區域的核心，比如可以將大型數據中心按照功能劃分區域，比如OA機房、生產機房、交易機房等，中間配線區就是這些子區域的核心。中間配線區并不是一定要存在的，如果數據中心不是很大，可以沒有這個設置。如果數據中心有多層樓面，甚至是多棟樓，那么就會有中間配線區的需要。同樣如果是4級數據中心，從主配線區到中間配線區需要存在至少兩條互不交叉的路由走向。另外，中間配線區可以有網絡設備存在，也可以僅僅是單純的配線功能。因為中間配線區多采用雙配線架結構，如果采用電子配線架也可以簡化管理，提高安全性。

列頭柜一般按照機柜的擺放每列或者每幾列放一個（如果單列機柜數量不多），列頭柜的設計首先需要考慮單個列頭柜的管理能力，一般不推薦單個列頭柜管理超過15個機柜，但是這還需要根據機柜的實際配置情況來決定。同時在產品的選擇上也有影響，比如可以采用角型配線架，省去水平理線器的空間，這樣可以大大提高密度，也提高了單列頭柜管理的能力。目前，光端口已經逐步在服務器端采用，所以列頭柜里也會布置高密度的光纖配線架，來支持服務器對于光纖的需求。因為列頭柜的空間相對比較緊張，比如1個列頭柜管理12個設備機柜，每個設備機柜部署24根UTP雙絞線，24芯光纖，這樣一共有288根UTP和288芯的光纖。即使采用角型配線架也需要占用差不多16個U的空間。這樣如果采用雙配線架方式的電子配線架，空間的占用就太多了，極大地降低了配線管理的能力，所以在列頭柜中推薦采用單配線架方式的電子配線系統，可以提高管理的便利性，同時不會占用更多的機柜空間和成本。從主配線區或者中間配線區下行過來的鏈路在列頭柜端就沒有相互交叉的要求。列頭柜也可以根據需要布置在每列的不同位置，以降低費用，減少空間的占用等。

設備機柜內的布線系統相對比較簡單，普通標準機柜內的布線就是采用標準的配線架——RJ45配線架和光纖配線架，因為配線架數量很少，所以也沒有采用電子化的必要。值得注意的是在小型機或者存儲設備上，會有一些設備采用專用機柜，這樣就無法布置標準的配線架，在設計和施工的時候有幾種選擇：

（1）把配線布置在橋架上，好處是配線固定，下面的設備移動不影響配線。缺點是管理麻煩些，要用梯子。

（2）用專用配線設備固定在設備內，好處是管理方便，缺點是如果要挪動設備就很困難。

（3）把配線布置在地板下，好處是管理方便，設備移動又不影響，但是缺點是采用了地板下走線，對于地板下空間有所占用。而且下走線的方式現在已經很少被采用。因為非標設備種類繁多，所以也需要根據實際的情況來選擇適合的方案。

我們大致從數據中心結構上了解到設計布線系統需要考慮的一些地方。另外在產品的選擇上也需要考慮一些方面，比如水平鏈路到底用哪一種？根據IEEE 802.3an、IEEE 802.3ae標準在水平鏈路的長度下（一般不超過25m），以上的布線系統都可以支持萬兆傳輸。如果考慮多一點，比如線間串擾等因素，那么更推薦采用Cat.6A以上的線纜。如果考慮將來的升級能力（小型機和存儲設備），那么可以選Cat.7/7A和光纖。目前光纖40G/100G的標準已經成熟，基于Cat.7/7A的40G網絡標準還沒有開始討論，從討論到標準發布，至少有4～5年的時間，加上設備成熟的時間一共需要差不多10年甚至更長的時間，比如IEEE 802.3an基于雙絞線的10G標準從2003年開始討論，2012年才開始在數據中心中得到廣泛應用。所以如果考慮升級能力，光纖可能是更好的選擇。光纖有單模和多模，多模支持傳輸的長度沒有單模遠，但是設備成本遠低于單模，因為在數據中心內部連接一般不需要太長的距離，所以多模基本是夠用的。另外光纖的測試也相對簡單和快速，在現場只需要測試衰減就可以，一些復雜的測試都在工廠內完成，特別是預端接光纖系統在數據中心內被大量采用，光纖連接的速度和可靠性比過去強了很多。在設計預端接光纜時候需要注意的是長度問題，在不確定的情況下，寧可設計稍長一些，因為數據中心內部系統眾多，各系統之間對于空間的占用會有相互的影響和制約，所以略微留一些余量更安全。如果在部署到機柜時才發現距離超長，如果超長比較多，可以在橋架上走Z字形或者下到機柜底部，把多余的光纜盤到機柜底部。且超長不多，也可以采用在機柜內布置理線盤來容納多余的光纜。另外如果采用大芯數的預端接光纜，比如96芯或144芯，因為光纜的硬度比較高，彎曲半徑大，又不能像普通光纜一樣剝除外護套后再進入配線架，這樣就需要在設計的時候采用較寬一些的機柜，防止在特定的場合下，出現進入配線架比較困難的局面。

布線系統因為是永久或者半永久性的工程，一旦施工完成，后期要改動就非常麻煩，所以在設計的時候需要結合數據中心自身的特點、需求以及產品的性能、功能和特點來整合。這樣才能在將來使用的時候做到最優化的管理。