數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)綜合布線技術(shù)要點(diǎn)研究

侯敬麗

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京工程分院，江蘇 南京 211135)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，我國已經(jīng)全面進(jìn)入信息化時(shí)代，各種先進(jìn)技術(shù)手段在各領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍越來越廣泛，對我國各行業(yè)以及各領(lǐng)域的建設(shè)和發(fā)展具有實(shí)質(zhì)性意義。基于此，我國各領(lǐng)域發(fā)展中，逐漸將重點(diǎn)放在網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型上，演進(jìn)路徑要堅(jiān)持“網(wǎng)絡(luò)云化”以及“新老系統(tǒng)/能力開放”同步進(jìn)行的方式。目前，近期目標(biāo)在編制和落實(shí)過程中，主要是以推動(dòng)CO逐漸朝著DC的趨勢實(shí)現(xiàn)架構(gòu)化的改造和升級。

1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)綜合布線技術(shù)的應(yīng)用必要性

數(shù)據(jù)中心與傳統(tǒng)的通信機(jī)房展開對比分析時(shí)，數(shù)據(jù)中心在單個(gè)機(jī)架方面，其內(nèi)部安裝的COTS服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量等都有明顯的上升趨勢，其中刨除電力、空調(diào)以及基本承重之外，網(wǎng)絡(luò)綜合布線需要引起足夠的關(guān)注和重視。更重要的是SDN/NFV等網(wǎng)絡(luò)云化技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，整體應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，應(yīng)用進(jìn)程也在不斷推進(jìn)。在這種形勢下，專用的設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)逐漸演變成為“通用的X86服務(wù)器與二層交換機(jī)”相互組合而成的組網(wǎng)模式。該類型的組網(wǎng)模式適合應(yīng)用在統(tǒng)一或者頂部署方式，不僅有利于從根本上促使線纜整體利用效率得到有效提升，而且還可以盡可能地避免出現(xiàn)重復(fù)施工等問題。

綜合布線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆浅Ｖ匾奈锢硗ǖ溃哂袑?shí)質(zhì)性意義和作用。因此，在整個(gè)規(guī)劃以及設(shè)計(jì)過程中，研究人員要針對目前數(shù)據(jù)中心提出的一系列需求展開深入分析，結(jié)合自身的未來發(fā)展趨勢，為現(xiàn)有系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性等提供保證，更重要的是為后續(xù)的擴(kuò)展以及升級等打下良好基礎(chǔ)。工作人員要將結(jié)構(gòu)化以及拓展性等作為基礎(chǔ)，從管理角度以及模塊化設(shè)計(jì)角度著手綜合考慮。在國內(nèi)外現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范化統(tǒng)一要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化建設(shè)，以此保證整個(gè)布線行業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

2 數(shù)據(jù)中心綜合布線的標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)三大運(yùn)營商在針對數(shù)據(jù)中心綜合布線進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)，普遍都會(huì)將《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》等作為重要參考依據(jù)。《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施》中明確提出數(shù)據(jù)中心的MDA，HAD，EDA等基本定義。數(shù)據(jù)中心在規(guī)劃和建設(shè)時(shí)，一般要結(jié)合實(shí)際要求，展開有針對性的縮減或者擴(kuò)展[1]。倉儲(chǔ)式的數(shù)據(jù)中心通常會(huì)衍生出對應(yīng)的IDA。IDA主要是處于MDA以及HAD相互之間的配線區(qū)，是其中每一個(gè)的子機(jī)房。IDA涉及所有列機(jī)架綜合布線HAD的匯總，與各子機(jī)房之間可以形成有效的匯聚，進(jìn)而形成交換機(jī)合用的機(jī)架。

在目前數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)等級的設(shè)計(jì)以及編制過程中，運(yùn)營商通常都會(huì)將重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求上，結(jié)合該標(biāo)準(zhǔn)中提出的一系列要求和其使用性質(zhì)以及數(shù)據(jù)丟失等情況，在整個(gè)經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)中造成損失影響相對比較明顯，所以必須結(jié)合實(shí)際要求，對其進(jìn)行不同等級的劃分，一般為A，B，C 3級[2]。綜合布線方面，對于主干以及水平配線子系統(tǒng)而言，與其相對應(yīng)的A/B級要求上普遍都是以多模光纜為基礎(chǔ)，其通常應(yīng)當(dāng)達(dá)到OM3/OM4的級別，只有這樣才能夠真正地實(shí)現(xiàn)100G/40G的高帶寬基本要求。通過以太網(wǎng)線在其中的應(yīng)用，通常是以6A類成品線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，這樣才能夠從根本上實(shí)現(xiàn)萬兆的電口帶寬。在整個(gè)進(jìn)線過程中，需要注意的是A級不能夠低于2個(gè)，而B級則不能夠低于1個(gè)。在防火要求方面，A級通常情況下是以CMP或者是低煙無鹵阻燃電纜、OFNP等級光纜相互組合成。數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范中對綜合布線等級提出的基本要求，如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范中對綜合布線等級的基本要求

3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)綜合布線技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 數(shù)據(jù)中心綜合布線結(jié)構(gòu)

3.1.1 MDA主配線區(qū)

MDA主配線區(qū)也是核心配線區(qū)，通常情況下是指同一平層中涉及的各子機(jī)房內(nèi)部的IDA配線模塊，這些模塊全部匯總在一起，逐漸形成MDA的總配線模塊。MDA可以看作是該平層中的核心區(qū)域之一，是該平層機(jī)房中非常重要的布線集合點(diǎn)[3]。在設(shè)計(jì)和應(yīng)用MDA的主配線區(qū)機(jī)架時(shí)，多數(shù)情況下都會(huì)合理地安裝和利用核心級的業(yè)務(wù)交換機(jī)，根據(jù)實(shí)際情況的不同，還可以安裝和利用SAN交換機(jī)設(shè)備等。需要注意是，設(shè)備到MDA過程中，只需要架內(nèi)跳纖即可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)相互之間的有效連接。

3.1.2 IDA中間配線區(qū)

IDA中間配線區(qū)也可以稱之為匯聚配線區(qū)域。IDA是各子機(jī)房網(wǎng)絡(luò)列頭柜HAD的一種匯總，其在實(shí)踐中可以直接對子機(jī)房的布線展開針對性的匯聚以及收攏處理。在應(yīng)用過程中，IDA可以直接控制在HAD以及MDA配線區(qū)域范圍之內(nèi)。整個(gè)過程中，如果子機(jī)房的數(shù)量少，那么可以直接省略掉IDA，將HAD與MDA之間形成有效的匯聚集合[4]。對于IDA中間配線區(qū)而言，其對應(yīng)的機(jī)架會(huì)同時(shí)安裝匯聚到對應(yīng)的業(yè)務(wù)交換機(jī)中，從設(shè)備到IDA只需要架設(shè)內(nèi)部的跳纖即可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)之間的有效連接。

3.1.3 HAD水平配線區(qū)

HAD水平配線區(qū)通常情況下都是處于列尾或者是列中，是整列機(jī)架EDA配線的一種匯總，將該列設(shè)備柜的現(xiàn)有布線進(jìn)行針對性的收攏處理，促使其控制在EDA與IDA的范圍之內(nèi)。HDA的列尾部署方式通常以EOR為主，即在具體操作過程中，直接將該列設(shè)備架綜合布線全部收攏到列尾的配線模塊中。在該列尾架位置處，對符合現(xiàn)實(shí)要求的接入級業(yè)務(wù)交換機(jī)等進(jìn)行合理的安裝和利用。在選擇和利用列中部署方式的時(shí)候，其與EOR方式之間的區(qū)別就體現(xiàn)在列中部署方式是直接將綜合布線全部都收攏到中間的機(jī)架配線模塊上。MOR方式在提出和具體應(yīng)用過程中，可以直接將整列走線架上的布線進(jìn)行相對比較均勻的分布。但是運(yùn)營商在選擇和具體應(yīng)用過程中，普遍都會(huì)傾向于EOR方式，原因是EOR方式應(yīng)用時(shí)的界面較為清晰，有利于為后續(xù)的維護(hù)管理提供保證，同時(shí)還可以適當(dāng)?shù)赝卣古渚€模塊機(jī)架。

在整個(gè)操作過程中，除了EOR以及MOR之外，還可以選擇利用TOR的布線方式。TOR布線方式能夠直接將網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、現(xiàn)有諸多配線模塊等全部都直接打散處理到各設(shè)備機(jī)架中，以此來實(shí)現(xiàn)有針對性的布線處理。該方式在使用時(shí)，不需要在列尾或者列中機(jī)架的內(nèi)部集結(jié)，就能夠得到較為良好的使用效果。在布線過程中，一般可以直接將線纜布設(shè)到IDA或者M(jìn)DA的配線區(qū)域范圍內(nèi)，這樣有利于網(wǎng)絡(luò)布線呈現(xiàn)出一種扁平化的狀態(tài)。TOR方式在運(yùn)營商綜合布線系統(tǒng)中的應(yīng)用具有實(shí)質(zhì)性意義，但是在配線的模塊端口上消耗較大，很容易增加網(wǎng)絡(luò)接入交換機(jī)時(shí)的消耗量。

3.1.4 EDA設(shè)備配線模塊

EDA是指設(shè)備架內(nèi)的配線模塊，也是現(xiàn)階段整個(gè)綜合布線中至關(guān)重要的末端模塊之一，是IT等不同設(shè)備在應(yīng)用時(shí)非常重要的跳接點(diǎn)，通常都會(huì)選擇利用電口的配線架或者M(jìn)PO光纖配線架。但是由于每一個(gè)設(shè)備架都需要保證綜合布線在上一級模塊中，此時(shí)列走線架的走線量普遍比較大，同時(shí)又不是主干布線。所以，運(yùn)營商并不會(huì)對該級布線或者少量布線等進(jìn)行綜合考慮，一般都是根據(jù)后續(xù)的需求進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充。

3.1.5 四級綜合布線應(yīng)用案例以及應(yīng)用成果

結(jié)合某倉儲(chǔ)式數(shù)據(jù)中心的二層綜合布線情況展開深入分析時(shí)，經(jīng)過實(shí)地考察以及數(shù)據(jù)調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)中心機(jī)房在構(gòu)建和具體應(yīng)用過程中，主要是以電源、列間空調(diào)以及機(jī)架等各種不同類型部件一體化的微模塊設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)。與此同時(shí)，根據(jù)目前綜合布線中提出的基本要求，合理利用以MPO預(yù)制光纜為主的布線方式，有利于提高線纜應(yīng)用效率和質(zhì)量，保證布線的規(guī)范化，同時(shí)還具有一定的美觀性。該倉儲(chǔ)式數(shù)據(jù)中心是根據(jù)目前現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行布線，后被評為A級數(shù)據(jù)中心機(jī)房。

3.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接口

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及研究結(jié)果，IEEE802.3ae 10G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)自從發(fā)布以來，10 G的光模塊封裝在發(fā)展過程中，其先后經(jīng)歷了HEN，PAK等發(fā)展演進(jìn)，其自身的尺寸也有明顯的變化。最初的尺寸為126×36×17(mm)，現(xiàn)如今已經(jīng)轉(zhuǎn)變成為6.5×13.7×8.6(mm)，最終可以使用和SFP相同的尺寸，來實(shí)現(xiàn)對10G信號(hào)的傳輸和處理。SFP+在應(yīng)用過程中，具有小型化、低成本等優(yōu)勢，能夠盡量滿足設(shè)備在光模塊高密度等方面的基本要求，從SFP+提出一直到大范圍的應(yīng)用，已經(jīng)可以逐漸替代HFP，成為目前10G市場中的主流趨勢。10G一般都是以2芯LC布線等為主，比如可以利用12芯MPO布線等進(jìn)行有效的跳接處理。

IEEE802.3ba 40G/100G標(biāo)準(zhǔn)自從提出以及實(shí)施以來，40G的光模塊先后經(jīng)歷了QSFP，QSFP+等發(fā)展演進(jìn)以及變化，其自身的尺寸分別是76.4×18.35×8.5(mm)，74 ×18.3 ×8.5 (mm)，在體積以及尺寸方面基本相同。QSFP/QSFP+都可以被看作是具有緊湊型特征的熱插拔光模塊，其自身具有4路獨(dú)立特征的10Gbit/s收發(fā)通道4路同時(shí)運(yùn)作時(shí)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對各類信息的有效傳輸，而且可以提高傳輸速率。對40G的單模模塊而言，其是LC雙芯接口設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，多數(shù)情況下結(jié)合以太網(wǎng)中提出的一系列規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)和要求，對MPO12芯接口設(shè)計(jì)來進(jìn)行操作。在整個(gè)布線過程中，主要是以12芯MPO光纜方案進(jìn)行操作，每一個(gè)信道中都會(huì)有4條專門用來發(fā)射的光纖以及專門用來接收的光纖，中間需要保證4條光纖處于閑置狀態(tài)。

100G光模塊封裝相繼經(jīng)歷了CFP，CFP2等發(fā)展演進(jìn)，其自身的尺寸也發(fā)生了非常明顯的變化，從最初的144.75×82×13.6(mm)到現(xiàn)在的 74×18.3×8.5(mm)。QSFP28光模塊在應(yīng)用過程中，也可以實(shí)現(xiàn)4路的獨(dú)立收發(fā)通道，每通道最高為28Gbit/s，其中4路可以同時(shí)對各種不同類型的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的傳輸，以此來實(shí)現(xiàn)100 Gbit/s的高速速率。QSFP28以及QSFP+之間具有相同的尺寸，更重要的是QSFP28自身的端口可以直接插入QSFP+，此時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)降速使用的目的 100G的單模塊仍然可以選擇利用LC雙芯接口設(shè)計(jì)方式進(jìn)行操作，多模則是結(jié)合目前以太網(wǎng)中提出的一系列規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行24芯MPO的使用。

4 結(jié)語

SDN以及NFV網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、傳統(tǒng)機(jī)房在實(shí)現(xiàn)DC化改造以及各種不同類型新建大型數(shù)據(jù)中心等各方面，都會(huì)涉及綜合布線。因此，相關(guān)單位必須保證綜合布線的科學(xué)性、合理性，必須要對數(shù)據(jù)中心綜合布線國內(nèi)外現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行跟蹤處理，對布線結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行科學(xué)合理的編制和落實(shí)，同時(shí)還要對線纜的性能指以及網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等進(jìn)行確定，這樣才能夠合理地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，以此保證整個(gè)設(shè)計(jì)工作的有序開展。只有保證從多個(gè)角度出發(fā)，才能夠保證綠色數(shù)據(jù)中心在設(shè)計(jì)以及建設(shè)過程中的高品質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，滿足運(yùn)營商以及各企業(yè)在實(shí)現(xiàn)全面信息化時(shí)提出的一系列要求。