集装箱式数据中心对布线系统的影响

文｜罗森伯格亚太电子有限公司 周 炜

经过近年来数据中心建设的高速发展，各种新架构层出不穷。在2008年，业界又出现了一种新式的架构：集装箱式数据中心。这种新式架构的数据中心因为其安装快速、部署方便、节能省电、空间占用小等特点，立即在全球各地得到了广泛的应用。各大IT厂商如IBM（PMDC）、HP（POD）、SUN（Black Box）、SGI（ICE Cube）等也都推出了相应的解决方案。各大厂商的解决方案虽然各不相同，但是其最基本的东西还是相同的，也就是箱体的尺寸是一定的，通常会采用20尺、40尺、53尺标准柜作为外箱体。箱体的标准化，在运输、安装、运行的时候可以提供相当的便利性，如图1所示。

图1

各厂商的集装箱式数据中心都是模块化的架构。一般分成单柜和多柜两种解决方案，单柜就是ALL-IN-ONE解决方案，IT设备、空调、配电、电源都安装在一个集装箱内；多柜会根据设备的不同，有专用的IT设备箱用于网络、存储和服务设备，有附属设备箱，用于空调、电源等系统。单柜方案只存在内部的布线系统，而多柜方案除了箱内的布线，还会有箱间的布线系统。

我们先来看一下箱内的布线系统。目前各大厂商的IT设备箱方案虽然有所区别，但是其设计都是基于开放式架构，兼容其他厂家的产品，并不是针对自己的IT设备订制生产，另外因为集装箱标准柜内宽只有2.33m，再加上内装的防水、隔热、防EMI材料后，内宽基本不会超过2m，所以各大厂商的网络、存储和服务设备解决方案基本上都是横向布置的一排标准19寸宽机柜。一个20尺标准柜，采用ALL-IN-ONE设计，可以部署5个19寸机柜，如果全部是IT设备，可以部署8个19寸机柜；40尺标准柜的数字则分别是8个和18个19寸机柜。箱内的布线系统一般采用上走线的方式。线缆在机柜间的长度、配线系统在机柜内的安装位置都基本固定。

集装箱式数据中心对布线系统的第一个要求就是快速部署，相比传统的数据中心需要一年半到两年的时间，其从下订单到安装完成只需要3～4个月，所以被广泛应用于如救灾、应急通信等场合。这样用于柜内的布线系统也能够快速安装。预连接系统快速安装、即插即用的特点，非常适合。预连接系统相比传统的连接方式，可以省掉80%以上的安装时间。可能在传统观念里，预连接系统有着供货周期长的缺点，那是因为传统数据中心机柜的位置、距离都不同，而且对于布线系统的要求各不相同（比如光纤芯数）；所以其订制化的特性就显现出来，快速交货就很困难。但是集装箱式数据中心内部的位置相对固定，可以将预连接布线系统作为标准件生产，不存在交货周期长的问题。另外预连接系统都是在工厂内测试完成的，所以在安装的时候还可以省掉大量的测试时间。

对于布线系统的第二个要求是密度高；一般在集装箱式数据中心的内部，空间高度都在2m左右（除了高柜，标准箱内高不超过2.3m，还要去掉内装），无法采用传统的地板下走冷风的方式，都是采用特殊的散热方式，散热的效率非常高。这样IT设备的密度也可以提高，像HP POD的普通型单机柜最大可以支持27kW，高密度型单机柜可以支持44kW，这样设备密度的提高就需要单个机柜布置更多的网络布线来支持。因为机柜的容量是有限的，为了将空间更多的留给网络和服务设备，高密度布线系统能够节约空间的优势就很明显了。比如对于光纤布线系统，采用预连接高密度的1HU 96芯的配线架就比传统的要省掉50%左右的空间。由于集装箱式数据中心内的空间狭小，所以在其主配线柜多采用开放式机架，以便于后期的维护和管理。

集装箱式数据中心的另外一个重要特点是可以反复地移动化部署，在一个地方使用完成后，可以移动到另外一个地方。但是在移动过程中，有可能是通过卡车的陆路运输（如图2所示），也有可能是海运甚至空运。在运输过程中，不可避免的会有震动和颠簸，对于布线系统，特别是光纤布线，可靠性要求就很高，如果采用传统的熔接，脆弱的熔接点很容易遭到破坏，预连接光纤采用灌胶的方式，对于内部光纤的保护就好了很多。

图2 拖运中的HP POD

虽然采用预连接布线系统能够满足集装箱式数据中心的特点和要求，但是其对于布线系统的影响并不是只有这一点。其对于布线系统的维护和管理也有很大的影响。在最开始工厂内搭建数据中心时，可以将集装箱的四壁都取下，安装空间和场地都很宽裕；但是到了现场以后，维护和管理就麻烦了很多。集装箱内空间狭小，没办法在机柜正面和背面同时留出足够的空间，所以只能采取一些变通的办法，比如IBM的PMDC在每个机柜下方安装导轨（如图3所示），在需要维护机柜侧面时可以将机柜抽出；如果需要维护背面，则要将机柜顺序一个个的推出，人才能进入到机柜的背面。因为需要反复的移动机柜，所以从上部桥架到机柜的线缆也需要特殊的装置来对它进行保护（如图4所示），防止在机柜移动的过程中对线缆造成损坏。这样的维护虽然麻烦一些，但是受其他因素的影响比较小。毕竟全部的维护都在密闭的集装箱内完成。HP POD采取的是背向4个双开门，在维护时，要将背面的门打开。这样虽然在维护的时候不需要移动内部机柜，但是在维护的时候会受到天气等因素的影响，比如下雨的时候就不能进行维护。

较小的管理空间就要求布线系统能够比较方便的进行维护和管理。模块化，组件化的布线系统可以比较方便的维护和管理，在发生问题的时候可以快速的更换。

图3 机柜下方的导轨

图4 桥架和机柜间的保护装置

在采用多柜解决方案的时候，还会牵涉到户外的网络连接（如图5所示）。户外的布线系统主要考虑的是安全、可靠，必须要做到防水，抗紫外线，具有较强的抗拉和抗压能力。因为户外情况比较复杂，系统强度必须留有足够的安全余量。比如光纤布线，采用IP68防护级别的MTP/MPO连接系统就可以同时兼顾密度和安全性。

图5 户外的连接

集装箱式数据中心因为有其本身的特性、结构的特点、空间的制约等多方面的因素，就要求布线系统能够做到灵活、可靠、节省空间和便于管理。为了能够更好的配合数据中心的发展，德国罗森伯格推出了一系列高密度，高可靠性，易于管理的布线产品。新系列产品线不仅十分适合于应用在新架构的集装箱式数据中心中，也可以为传统架构数据中心的建设、管理和维护提供极大的方便，可靠性以及节约更多的机柜空间。