光纖技術構建“綠色IT”未來

文｜美國康寧公司

據統計，當今全球數據中心產生的二氧化碳占全球排放量的2%。這一數字乍看起來并不算太高，但與占同樣排放比重的全球航空運輸業相比，其凸顯的后果便是招來諸多批評。

隨著數據中心數量的增加，電力消耗也隨之不斷加大，這加劇了服務器和交換機的設計越來越緊湊，設備密度越來越大，單位功耗越來越高。當前數據中心能耗的50%左右用于IT設備，25%左右用于制冷，12%左右用于空調，10%左右用于變壓設備和UPS，如圖1所示。

圖1 數據中心消耗的能源

據一項針對IDC的研究，全球在未來5年將新建數據中心約120萬平方米；僅在歐洲就將擴建87萬平方米。這要消耗245萬千瓦的電力能源，也就是說，至少需要新建四座60萬千瓦裝機容量的燃煤電廠或三座86萬千瓦裝機容量的核電站作為能源補充。

看看經營者是如何考慮應對措施的，他們總希望裝備最新的空調系統、更高效率的UPS單元或采用最新的刀片服務器技術來簡單快捷地實現設備節能。但大多數人卻忽視了構建數據中心骨干的神經中樞——結構化布線。實際上，它對節能也產生了深遠的影響。

現在的數據中心其規劃的目標是能夠平穩運行10～15年，因此基礎架構一定要節能環保、面向未來。正確的做法是從一開始就采用光纖系統解決方案。

我們通過試驗，對比兩種完全不同傳輸介質的網絡——全銅和全光的萬兆以太網（傳輸距離30m）所產生的能耗，最終結果是令人詫異的，你會發現兩種收發器的能耗存在24W的差異，這是銅纜傳輸的明顯劣勢。另一方面，光纖網絡也無需消耗附加的10W用于冷卻。也就是說，采用光纖系統方案后，一個萬兆以太網端口能夠節省34瓦的潛在能耗。

這看起來似乎不值得我們為此大驚小怪，但可曾想過，數據中心數以千計的銅纜鏈路只需14根光纜鏈路就可替代，直接節約電能4100度，而這僅是一個獨立機房耗電量的年平均值。可見，將光纖應用到通信網絡是多么的重要。

因此說，基礎設施采用光纖系統，除了能夠大幅提高網絡速率實現超萬兆傳輸外，還給我們很多意想不到的收獲。

比起銅纜而言，光纖在制造工藝上所展示出來的環保特性遠遠勝于其在節約能源方面的表現。為提取1kg用于制造銅纜的銅，需要消耗500kg的環境資源 （挖掘地面、工業用水等） ，而得到同樣質量用于制造光纖的基礎材料——玻璃，所消耗的環境資源總量不足3kg。但是，依然有很多人心存疑慮：那么一根數據傳輸線纜到底需要多少玻璃或銅？下面的例子可以說明一些問題：對于一個24根全部由銅纜系統組成的萬兆以太網鏈路，按每條鏈路平均長度41.5m計算，需要33kg的銅作原料，而如果全部由光纖系統組成的相同數量鏈路的網絡則僅僅需要一根48芯的光纜就足夠，這樣長度的光纜需要的玻璃原料只有56g。而制造出這些數量的一整卷的銅纜與光纜所需要的相關環境資源，則分別達到16.5t和168g。這樣的結果顯而易見的表明光纖系統擁有絕對的優勢。

1 探討細節問題

出于合理利用環境資源和更多社會責任的考慮，如今的IT技術也同樣需要深入關注線纜護套及其內部組件的生產環節，這些部件的生產原料主要來自原油的塑料制成。在這個方面也產生了一組對比懸殊的數字：銅纜需要原料28kg，光纜需要5.4kg。

光纖比起銅纜，其線纜的減少也意味著所需空間隨之減少；這不僅指布線數量和路由空間的減少，還意味著允許更大的配線密度，線纜重量大幅減輕；不僅如此，所消耗的能源、占用的布線空間和原本用于制造銅纜的原料都將相應減少。

2 全局分析法

細節的探討會讓我們感到困惑，但是如果采用嚴格的包括生態經濟等諸多因素在內的全局來分析問題，將易于實現高可靠性和高有效性的“綠色IT”。除了能源利用率、投資成本和運營成本等因素外，還有原材料的使用率，諸如 RoHS一致性、環保處理都應一一考慮在內。一個綠色IT系統的成敗將最終以下列因素衡量：能否最大限度地減少全球范圍的污染、資源消耗以及減緩氣候變暖的問題。換言之，這些相互作用的全局因素促成了能量平衡，即它們貫穿從生產經營到后期廢物處理的全部過程。

那么除了選擇光纖以外，對于那些橋架內、管道中的光纜是如何做到綠色環保？下面我們看一看光纜是如何體現“環保和綠色”這一理念的。

通常，被用于敷設的光纜都是一個復合體，除了核心的部件用于信號傳輸的光纖之外，光纜必須具備眾多的保護部件，用于保護其中的核心部分安全和可靠地傳遞信息，而光纜的外皮則因為材料的不同而有不同的環境特性，出于環保和安全的考慮，光纜所涉及的火災安全的主要技術指標是CO2電纜的阻燃性、煙霧的密度和氣體的有毒性。通過控制燃燒過程中的熱釋放量或燃燒中產生的鹵酸（HCL）釋放量、氣體腐蝕性、煙霧濃度及氣體毒性是決定環境的污染和人們能否安全脫離火災現場的主要因素，如圖2所示。

圖2

在這類的產品應用時，可以根據應用環境選擇不同的線纜外皮材料，目前主要有三種類別的線纜，它們分別對應著相應的測試過程，即送風燃燒測試（Plenum級別）、直立燃燒測試（Riser級別）和阻燃低煙無鹵（LSZH）測試。低煙無鹵，顧名思義就是線纜材料中不含鹵素，因為這樣的材料在燃燒過程中會放出有毒性的氣體，危及人身安全和環境，并且，這樣的線纜必須具備一定的阻燃性能，超過限定的溫度產生燃燒時，要求煙霧密度低于某一標準值。目前這類線纜由于環保、綠色和燃燒不會對環境、人群造成危害而被大家所普遍接受，通過對于這些材料的測試過程，我們更加容易理解它是如何實現環保和安全的。

（1）低煙測試：國際電工委員會IEC頒布的標準IEC 61034是一個針對煙密度的規范。相關的測試實驗由一個3m3的透明立方體和一個帶光源的光度測量系統組成，酒精用作燃燒源。由一個鼓風機確保線纜燃燒產生的煙霧均勻分布在立方體內，酒精燃燒時，記錄儀會記下光減弱量。煙密度是以透光率量度，如果能達到60%透光率，該線纜材料就達到低煙標準，透光率越高，線纜外皮燃燒時所釋放的煙霧就越少。

（2）無鹵測試：無鹵就是不含鹵素。線纜在燃燒時不會散發酸性氣體，確保人員安全和有源設備不受腐蝕。國際標準IEC 60754是針對燃燒氣體腐蝕性的規范，此測試是量度在燃燒時線纜外皮物料所產生的鹵酸氣體酸度。它通過水溶液的PH值和導電率來測定。測試實驗規定，燃燒爐預熱到800℃，把一根內置樣品的石英管推入爐內，同時開始記時。在樣品燃燒的前5分鐘，每隔1分鐘測一次PH值和電傳導性能，接下來的25分鐘每隔5分鐘測一次。一般無鹵線纜材料的PH值會大于4.3。PH值越少，即表示物料的鹵酸氣體酸度越高。

（3）阻燃測試：對于單根電纜的阻燃標準。試驗規定，一根60cm長的試樣垂直固定在前壁開通的金屬箱內，火焰長度175mm的丙烷燃燒器從距試樣的上部固定端450mm的位置上火焰錐與電纜以45度角接觸，如果試樣燃燒損壞部分距離固定端下部不超過50mm，測試通過。

3 著眼長期運營和面向未來發展

需要明確的是，數據中心里的所有部件其各自的使用壽命將影響系統整體的能量平衡。在當今日新月異的IT行業中，技術的飛速發展、網絡的無限延展，離不開能夠處理下一代系統、裝備先進技術的基礎設施。有源網絡器件設計的使用年限為3～5年，無源的基礎設施使用年限至少要達到15年。

未來10年，我們確信數據中心將成為40G乃至100G以太網的天下。如此的傳輸速率和至少基于OM3標準的激光優化光纖解決方案，成為構建下一代數據中心的基本要求。新系統在規劃時將重點考慮預留帶寬、高密度配線和端口數量以及隨之提高的系統性能、密度和對空調、制冷系統的需求。這些要素對當前的基礎設施構建起著重要決策作用，布線系統也不例外。

作為全球領先的科技創新廠商，康寧光纜系統持續致力于研究與開發“綠色數據中心”解決方案。事實上，三十多年前，康寧自從開發出世界上第一根低損耗商用光纖以來，就為產品設計和工程技術制定了嚴格標準。今天，隨著認證質量和環境控制的不斷提升，強調整體性能和環境保護的基礎設施方案也不斷發展和優化。因此，作為市場領導者的康寧，不僅能夠提供單個產品，而且能夠提供端到端的全系列完整的通信解決方案。康寧公司的LANscape?即插即用（Plug&PlayTM）通用系統解決方案專為數據中心各種應用設計，采用工廠預端接光纖系統，具備所有節能環保的特性，全面支持部署結構化布線的光纖通信網絡基礎架構。

即插即用（Plug&PlayTM）通用系統能夠大幅縮短安裝時間和降低成本。這種模塊化、預端接、經工廠研磨測試的系統組件易于配置、安裝和連接，能夠在現場的極短時間和苛刻環境下實現超過常規系統所要求的端接性能。該系統的極性管理組件已經消除了光纖鏈路的極性問題，保證所有光纖通道配置的兼容性、可擴展性和出色的整體性能，通用配線模塊使網絡的移動、增加和改變更加簡單、快捷。

即插即用（Plug&PlayTM）通用系統的高附加價值就表現在能夠最大限度保護環境并保持能源平衡。