數據中心的綜合布線設計

文｜ 北京瑞拓電子技術發展有限公司 賈 冶 郭 琪

1 系統的總體概述

數據中心在完成物理資源大集中、數據大集中和應用大集中后，又面臨著綠色節能的新要求。數據中心需要具有高集中、高密度、高帶寬、高速率的 7×24小時不間斷運作的特點，同時又要具有很強的可擴展性。

首先要建設一個綠色數據中心，就是對數據中心的IT系統、機械、照明、電氣和綜合布線系統等取得最大化的能源效率和最小化的環境影響。同時又要保證數據中心的靈活性，既滿足現在的需求，對將來的需求又有良好的擴展性。另外還要考慮今后的管理維護成本，應從機房的整個生命周期來考量，數據中心綜合布線的建設成本只占總成本的10%～20%，更多的成本還是體現在維護和電費等方面。

數據中心從功能上可劃分為五個部分：

（1）機房裝修：包括主機房、辦公區、系統監控中心、動力四個分區的環境工程。

（2）空調：專用空調系統、新風系統等。

（3）消防：氣體消防、消防報警等。

（4）弱電系統：機房綜合布線、機房環境監控、KVM等。

（5）電氣系統：UPS、柴油發電機、防雷、配電、接地等。

該機房設備區有300m2，包括放置主機、服務器的主機間、網絡間、UPS、配電柜、精密空調的配電間。采用上吊頂、下送風、下走線方式。

2 機房綜合布線

對數據中心綜合布線系統的理解：實際上就是利用綜合布線技術在數據中心這樣一個應用環境中進行有效的系統集成。

2.1 目標

這些年音頻、視頻、郵件等非結構化數據大量涌現，要求數據中心具有較大的吞吐量和較高的帶寬。這樣，一方面，要保持技術的領先性；另一方面，要充分考慮到將來的可管理性、安全性、靈活性、經濟性。

（1）可管理性：綜合布線未來的可管理性和易維護性非常重要，希望采用智能化的電子配線系統，能自動、實時地記錄每一個連接的變化。同時，每一個變化都能在電腦上自動更新，以電子郵件或短消息的形式通知相關管理人員，以提高網絡設備的利用率，提高網絡維護的效率，變網絡設備的靜態管理為動態管理。

（2）安全性：采用集成的和機柜融合的接地解決方案，以避免雷擊事故；選擇高阻燃等級的線纜，以提高防火等級。

（3）靈活性：為方便管理、維護，從整體設計上擬采用結構化的星型網絡拓撲結構。

（4）經濟性：結合銅纜和光纖，以最經濟的方式滿足今天的需求并支持今后的高帶寬應用。

2.2 設計理念

在整個數據中心的設施過程中，綜合布線系統的生命周期最長，一般在10年以上，甚至等同于建筑物的生命周期。要承受未來10年之后的網絡流量及越來越復雜的網絡管理，這就需要基于正確的設計理念來完成。

（1）要采用基于標準的開放系統：綜合布線系統首先要依據標準，嚴格按照規范進行設計；其次要充分實現增加和改動的靈活性和可擴展性。

（2）充分考慮冗余性：綜合考慮將來所需求的高性能和高帶寬，充分預留擴展空間；考慮線路的冗余，采用模塊化、可擴展的方式，使布線系統達到美觀、合理、實用的效果。

（3）采用支持10G萬兆或更高速率的技術：數據中心發展趨勢是數據越來越集中，要求數據處理的速度更快，以前是千兆，現在是萬兆。展望將來的發展，要考慮到10G技術。要確保在相當的一段時間內，無需更換或升級布線系統。

（4）要考慮支持新型存儲設備：現在以服務器為中心發展到以存儲為中心，要考慮對存儲設備的有效支持。

（5）安全性：采用 CMP防火等級線纜。

（6）采用交叉連接的管理：交叉連接所具有的管理便利性與可靠性是互連方式所無法比擬的。使用交叉連接方式，可以將交換機和服務器連接的線纜固定不動，視為永久連接。當需要進行移動、添加和更換時，只需變更跳線盤之間的跳線，這樣，在日常維護時將盡量避開接觸敏感的設備端口。

（7）避免外來串擾對數據中心布線的影響：既要注意美觀的布線，同時又要防止背后隱藏的外來串擾的威脅。線纜敷設時，避免過緊捆扎、超量的通道填充容量和避免過于彎曲。宜采用6A類以上的布線系統、萬兆屏蔽布線系統以及完善的接地系統等。

（8）盡量節約空間，實現數據中心高密度布線管理：規劃設計時盡量做到以最小的空間實現最大的應用，通過高密度配線架等設備的使用以節約空間。

（9）冷熱通道要充分體現：在設計以及施工環節要注意布線系統不能成為冷熱通道的障礙。

（10）充分體現環保節能：采用良好的設計和施工，延長布線系統生命周期。通過產品設計降低原料的消耗。

（11）數據主干網的選擇：擬采用萬兆多模或單模光纜。

2.3 設備選型

（1）配線架的選擇：擬選擇模塊化的配線架以靈活配置端接數量，既減少端口浪費又便于日后的維護變更。擬使用高密度配線架，來提高機柜的使用密度，節省空間。

（2）跳線的選擇：用顏色來區分不同網絡的跳線；跳線性能指標應滿足相應標準的要求；擬采用高密度的銅纜和光纖跳線，以提高高密度環境的插拔準確性和安全性。

（3）線纜的選擇：選擇具有長久的使用壽命，盡量減少占用空間，具有更好的傳輸容量，具有安全阻燃性，提供多種顏色區分；擬選擇的傳輸介質為6A類雙絞線、多模光纜、單模光纜。

（4）機柜的選擇：選擇開放式的機架，來安裝配線設備；選擇封閉式的機柜，來安裝網絡設備、服務器和存儲設備等；統一采用標準的19英寸的機架和機柜。預留足夠的布線空間、線纜管理器、電源插座和電源線以確保充足的氣流。

（5）線纜管理器的選擇：靈活使用水平線纜管理器和垂直線纜管理器，實現對機柜或機架內空間的整合，提升線纜管理效率，避免跳線管理的雜亂無章。

（6）預連接系統的選擇：采用配線架、模塊插盒和經過預端接的銅纜和光纜組件在內的預連接系統。以快捷地連接系統部件，實現銅纜和光纜的即插即用，減少變動的風險，節省空間，使管理和操作具有方便性、靈活性。

3 工作中遇到的問題及解決辦法

3.1 給電纜做標識，省時省力

連接到工作站的電纜沒有標簽或標簽不好，在安裝過程或安裝結束后，會增加人工消耗。例如，不恰當的標注意味著在拉好的電纜后，必須使用音頻發生器和感應棒來識別電纜。筆者在最近一項工作中安裝了1000多根電纜，項目評估表明每個工作站大概用了一個小時，而恰當的標識會給每個插孔節省近45分鐘的安裝時間。

解決辦法：安裝前利用一種廣泛使用的標識系統，簡化了解疑時識別電纜的工作。將建筑物分成幾部分，并給每部分設代碼，可以標識每根電纜，因此音頻發生器和感應棒也就不需要了。并且，若用的是有邏輯的標識系統，當最終用戶改造設施時，已施工的圖紙糾正或改進起來非常容易。

3.2 彩色標記加快電纜識別

識別電纜對于維護工作來講是頭疼的問題。電線數字簽、繩簽和標記帶易于脫落。數字標簽可以用，但是定位難，因為數字標簽總是沖著另一個方向，而且離結頭根近。在電纜上方發出聲音有時可以幫助定位，但在吵鬧的電力環境中就不行。所以，維修部門往往寧愿重拉線也不愿去給電纜定位。

解決辦法：彩色標簽可以解決這個問題，彩色標簽使得從遠處定位更容易。

3.3 拉線前的理線

當把電纜拉成垂直或沿著墻壁走線時，同時拉盡可能多的電纜，這樣省時省力。但是，一大堆的電纜束會在導線管里打結，在轉彎處絆住或耦合在一起。解結或解絆會損壞甚至折斷電纜，特別是細小的5號電纜。

解決辦法：為了防止拉線時出現這種情況，電纜束的頭部非常重要。晃動電纜，將它們敲進一個流線型溝槽中，把頭部電纜插入導線管或管道中，這樣可以防止絆住和打結。

3.4 鏈接距離的測量

在高速本地網路中，5號電纜鏈接必須通過測試后使用。電子工業聯合會/遠程通訊工業聯合會T586A草擬的關于商用建筑布線標準規定，水平電纜鏈接最大距離是100m。為了證明符合標準并減少具體規定，在測試的5號電纜鍵的傳播速率基礎上，手持測試器規定了鍵的長度。

因為鏈接距離主要是水平電纜，這個要求在大多數情況下是合適的。然而，還有一些特殊情況，如色板、交結線或電纜位置可能會改變傳播速率，發生這種情況，所測長度不準將導致鏈接距離不標準。

解決辦法：使用有連續腳注的水平電纜產品，簡化了再次檢測鍵長的工作。為了得到鏈接距離的二次值，將水平電纜長和估計的所有色扳、交結用的跨接線的長度加起來。

3.5 如何避免在電纜扎帶上留尖頭

經常使用小扎帶的安裝可能并不知道使用長的電纜扎帶會帶來哪些問題。對于一條4英寸的電纜扎帶來講，用側面刀或鉗子在扎帶結頭處剪得干干凈凈是沒問題的，然而，對于硬材料做的長扎帶要是這樣剪，則會留下尖頭，其尖銳程度讓人吃驚。

解決辦法：折彎掉而不是剪掉只剩扎帶頭部分，這是一種解決辦法，事實上，無論什么型號的扎帶，這種做法都是比較常用的。

3.6 提供要求的工作區彎曲范圍

遠程通訊工業聯合會關于建筑物布線標準SP-2840A的現行草案修正本，很大程度上修改了原始文件電子工業聯合會/遠程通訊工業聯合會的T568A標準。其中一個改變是關于遮蔽、未遮蔽雙絞橡膠電纜和光纖電纜的彎曲范圍的規定。新規定比舊標準更嚴格，在隱蔽的高墻遠程通信引出線盒，這種工作區實施起來特別困難。

根據SP-2840A，UTP的機械耐久要求是可以承受半徑為25.4μm的彎曲度，線套或絕緣體不開裂。安裝過程中，彎曲幅度不得低于水平電纜直徑的4倍，多對電纜直徑的10倍。STP-A電纜的機械耐久要求在不通風狀態下達到7.5cm，通風狀態下15cm，對此沒有安裝要求。對于光纖電纜來講，沒有機械耐久要求，但根據適當的布線操作，要求引出線的最低彎曲幅度是30mm，結頭要有1m的雙線光纖或兩根緩沖光纖。

解決辦法：允許在墻面板后彎度最小的方法是在單套墻面板后裝一個特大或雙套遠程通信引出線盒。這種情況下，引出線盒一部分藏在墻里隔出的地方，因為盒子比墻面板的地方大，可以利用多余的地方儲藏一些其他的東西，也可以滿足SP-2840A對大量常用電纜的最小彎曲幅度的要求。

3.7 用“維可牢”搭鏈系電纜

大多數的電話公司和電纜廠家都有標準尼龍電纜扎帶，這些扎帶可以將電纜束很好地捆扎起來，并且不損傷電纜。但是，有的安裝者盡可能地扎緊帶子，他們用工具捆扎，把電纜壓得太緊以致于絕緣體變白或是被尖銳的扎帶頭割破，這是不恰當的操作。

解決辦法：維可牢可以安全地捆扎電纜而不壓壞電纜。而且，維可牢可以多次使用，迅速打開，安裝、移動和調整無需工具。

3.8 準備拉線用內導管

內導管上帶有拉繩，當制造商把內導管裹在一個軸上時，拉繩順著內導管的曲向而處于拉力之下。這個拉力只有在內導管從軸上被解下來時才增加，因為拉繩在軸上走的路徑較短，一旦內導管被放平，內導管拉繩就顯得特別的短，這樣使安裝者在碰到電纜前一松手，拉蠅就會縮回內導管里。

解決辦法：內導管在軸上時將它截短（不是拉繩），減少拉繩上的拉力，使安裝者更好的處理。只要拉了內導管，另一端也要截短，因為聯機或轉曲柄時內導管兩頭都會受力。