如何保障數據中心的電纜、光纜鏈路質量

數據中心因為鏈路速度高，安裝密度大，而其承載的應用又很關鍵，所以對電纜、光纜的質量要求較一般的水平布線系統要高得多，本文就探討一下這些區別以及如何保證達到較高質量水平。

1 數據中心布線與一般布線系統的區別

1.1 速度

數據中心采用數據集中的方式處理數據。這樣做的好處是，數據必須集中到一個地方進行處理，避免了分散處理帶來的人員安全控制問題（只需要控制極少數關鍵人員即可）和各地設備問題（比如頻繁斷電）。但這種處理模式也帶來了巨大的壓力，最主要的壓力之一就是設備的速度。由于大量數據匯集，所以數據中心的服務器端口速度、交換機端口速度、存儲設備端口速度等都經常處在較高的流量水平，用來承載高速數據的電纜和光纜鏈路也經常處在大流量狀態。

和一般的局域網或者智能建筑有很大的不同，在我們常年的檢測中發現，一般的局域網用戶和智能建筑用戶由于個體用戶使用帶寬很小，比如瀏覽網頁、查看網絡視頻、發送電子郵件等，占用帶寬（局域網內）很少超過2 M。所以，一個敷設了Cat6電纜系統的用戶，即便電纜系統是假冒偽劣產品，只要它的質量能達到Cat3的水平，就可以滿足用戶現在的幾乎全部的需要，只有當用戶需要備份大容量文件的時候才可能發現速度問題。

而當今的事實是，一個質量低劣的Cat6或者Cat6A系統，只要性能達到Cat5電纜系統的標準，就可以穩定支持100 M以太網，而用戶的網卡現在還普遍使用的是100 M以太網網卡，所以假的Cat6/Cat6A系統會繼續“潛伏”相當長一段時間(比如15年)才有可能被用戶在升級系統速度的時候發現。因此，很多用戶現在是花了Cat6/Cat6A的錢得到一個Cat5/Cat5e系統，并且將會在相當長一段時間內能很順暢地使用這一系統。這就是為什么很多用戶的電纜光纜系統達不到質量要求，與造價不匹配但卻很少遭到用戶索賠的最主要原因之一。

數據中心則不同，一上來可能就是至少千兆、萬兆的設備，原來的假Cat6/Cat6A系統一開始就會經受嚴酷速度檢驗，立刻就會暴露出原形。比如，一個實際性能為Cat5e的Cat6A系統，一開始可以穩定地支持千兆，但一年后當數據中心很快因為數據流量大增而需要升級到萬兆的時候（含端設備在內的萬兆電纜系統的造價比光纜系統低大約20%～50%），立刻就會發現速度達不到要求，重新檢測的結果會暴露出原來潛伏的質量問題。

對于采用光纜的數據中心，由于鏈路長度大多不長，考慮到系統整體造價的原因，多數用戶會選擇多模光纖系統。多模光纖分為62.5 um和50 um兩種直徑規格，而50 um規格又大致分為OM2和OM3兩種等級，OM3是激光優化光纖（又稱萬兆光纖），可以支持萬兆鏈路達到300 m的距離。OM2則只能支持萬兆鏈路達到82 m的距離。OM1（即62.5 um）則只能支持萬兆鏈路26 m的長度。如果誤將OM1光纖敷設用作萬兆鏈路，則其工作距離不能超過26 m，否則誤碼率會迅速升高以致于無法實現連接。如果誤將直徑相同的OM2光纖當作萬兆鏈路輻射超過82 m的距離，則誤碼率會迅速升高甚至無法實現連接。

萬兆光纖鏈路由于使用的光脈沖非常窄，一般在0.01 m~0.02 m左右，所以對單個的連接器、熔接點等連接點的質量要求就很高，一條萬兆鏈路可能長度和衰減值都符合要求，就因為其中一個連接點質量達不到要求而造成誤碼率大量增加，甚至無法實現萬兆連接。

1.2 短鏈路

數據中心由于設備緊密安裝，會用到大量的短鏈路。對于電纜鏈路而言，短鏈路會使得回波的影響加劇，造成電脈沖前后沿抖動增加，導致誤碼率上升。對于光纜鏈路，由于回波能量較強，會形成幻象干擾（又稱鬼影），造成波形失真或光脈沖前后沿抖動超差，最終導致誤碼率上升。所以，需要檢查電纜鏈路的回波損耗值（RL）和光纖連接點，特別是光纖跳線的回波損耗值（ORL）。

1.3 環境控制

數據中心由于設備安裝密度高，對于電磁干擾的防范、溫濕度分布的控制、煙塵含量的控制都有較高要求。另外對于入侵安全、防火防水等要求也較高。

1.4 設備更新周期

由于數據集中這種模式必然導致數據量增加的速度很快，而空間供應又是有限的，所以多數數據中心的主管都接受每隔3個設備周期（一個周期3到5年）就要重新進行一次布線的概念。更新后的布線系統將采用更高的、設備速度更新的電纜光纜系統。由此帶來的問題是，能否在最短的時間內完成布線系統的更新。這里主要考慮的就是可拆卸式的開放式橋架系統，部分使用可以輕易反復抽取的導向式管槽系統。通風、導風系統也考慮是可以拆卸式的，便于重新布局和組裝，這樣就能保證在最短的停工時間內快速升級新系統。較好的（導向式管槽系統）設計甚至可以做到元系統不停運就能實現進行綜合布線系統升級和設備交割。

2 如何保障數據中心電纜系統的質量

萬兆電纜系統由于造價優勢仍然吸引了大量預算相對緊張的數據中心用戶。特別是在原有Cat6電纜系統基礎上考慮升級到萬兆鏈路的用戶。Cat6由于不能穩定地支持100 m的距離，但不少數據中心用戶的電纜長度大多數不超過50 m，故他們首先經常考慮的問題是能否在現有Cat6系統的基礎上實現萬兆升級。要保證在Cat6系統上實現萬兆升級，就要對現有系統增加外部串擾測試，測試鏈路合格的則可以直接升級到萬兆鏈路，不合格的則需要一定的整改，整改的方法是將大的線纜束（比如24根一捆）改為小的線纜束（比如6根一捆），必要的時候可以單根布線或者穿金屬管。如果是因為配線架模塊質量不合格引發的外部串擾值超差，則需要考慮更換配線架模塊(比如使用屏蔽模塊)。如果原先就是Cat6屏蔽系統，則多半外部測試都能通過，經過簡單抽測就可以直接升級到萬兆系統。

整改后仍不能達到萬兆要求的鏈路則需要個別補充布線（Cat6A或者光纜）。

與一般的局域網布線和職能建筑布線不同，為了保證從一開始使用的電纜元件就符合高速鏈路的標準，避免在驗收階段才發現大量因材料質量問題造成的停工返工，需要從設計、選型、進場、安裝、驗收、維護等各個環節掌控高速電纜鏈路的質量問題。

設計階段就要對即將采用的電纜鏈路需要達到何種標準提出要求；選型階段需要對擬采用的電纜系統的元件(電纜、模塊、跳線等)進行質量隨機檢測，并搭接仿真鏈路（三長三連或三長四連）驗證其兼容性；在安裝階段要進行貨物進場檢測（入庫檢測），以免因為運輸等其它原因造成實際用于現場安裝的電纜系統出現質量問題（比如雨淋、受傷、混貨、掉包等），在安裝過程中要進行隨工測試和監理測試，隨時保證安裝的鏈路最大程度達到質量要求；在檢測驗收階段需要有甲方或第三方根據合同中制定的標準進行質量檢測，而不能只是由乙方提供的自檢報告來代替驗收測試報告；在使用維護階段，多數情況下是對批量購買的跳線進行進場驗貨測試，以確保隨時啟用的跳線都能100%地保障設備穩定運行；最后也是最重要、最容易被忽視的環節，就是對系統進行定期的檢測或者輪測，定期檢測周期建議1年半到2年，確保任何時候新增、調換、升級設備都能100%保證鏈路不出問題。

3 如何保證數據中心光纜系統的質量

萬兆光纜鏈路主要考慮的是3個問題：光纜類型是否滿足需要；光纜衰減值是否滿足需要；光纜色散值是否滿足需要。對于前兩個需要，可以通過測試、審核廠家的產品資質和進行光纖類型抽檢（送檢）、測試敷設光纜的長度和衰減值來達到。對于第3個問題，也就是色散的現場檢測，由于檢測設備的造價昂貴，又多被設計成實驗室/臺式結構，所以基本上無法在現場完成。經過大量的調查統計和分析發現，引起色散增加的主要原因是連接點的質量，比如插頭/插座質量、熔接點質量等，具體如端面污染、拋光度不足、凸臺和斷纖、對齊錯位、熔接氣泡等等。為此，TSB140標準推薦了一個替代型的檢測方法（Tier 2測試），那就是在一級測試（Tier 1，即長度和衰減值測試）的基礎上增加使用高解析度的光時域反射計（OTDR）去測試這些連接點，用戶可以利用測試獲得的連接點損耗（進一步可輔助以接插點的ORL）來判斷其質量是否符合要求，間接地推斷色散值是否會大量增加。這種方法可以發現95%以上的引起色散增加的連接點問題及其具體位置，便于安裝維護人員定位并進行修復。

需要特別注意的是，干線型大動態OTDR由于解析度低，不能用于數據中心的光纖測試。