数据中心的布线系统

文｜ 莫仕商贸（上海）有限公司 周 炜

随着信息化的不断发展，为了满足不断增长的信息存储的处理需求，国内也在不断地建设新的数据中心。布线系统作为数据中心内信息通信的基础设施，在建设的过程中也扮演着非常重要的角色。如何能够在设计时既满足现在的要求，又考虑到将来的发展趋势，同时兼顾数据中心的长期运营和管理，这是每个数据中心布线设计时都需要考虑的问题。

我们知道，TIA 942A标准里面谈到数据中心布线系统可以按照功能分成不同的区域，本文简单依照标准所分的区域和结构，讨论在设计布线系统过程中需要考虑的一些情况。当然TIA 942A标准对于数据中心结构的划分也是有局限性的，比如最新的虚拟化和云计算的数据中心架构就没有被包含在标准中，所以标准委员会也在讨论TIA 942A-1标准。当然布线系统设计时，不光需要根据架构和应用的需求来考虑，同时也需要从产品功能的选择上来分析。

从结构和需求角度来看，我们从结构的最顶部开始看起，一般数据中心有外联的需求都会有进线间，进线间一般是数据中心内部网络与公共网络运营商连接的工作交接界面，运营商负责将外线接入到进线间，从进线间开始向内的所有布线系统都是由数据中心建设方负责。一般出于安全的考虑，数据中心不止有一个进线间，另外，公共网络运营商也会提供至少两路的进线，比如采用一个进线间负责电信＋联通，另一个进线间负责电信＋移动。在同一进线间内可以用铁网分割成不同运营商的区域，当然也可以每个运营商单独使用一个进线间。运营商网络接入基本上采用的是单模光纤，从进线间到主配线区的连接因为设备的需求，可能会同时有单模、多模和四对双绞线的存在。对于安全等级的不同，从进线间到主配线区的连接也有不同的要求，如果要能达到4级数据中心，需要存在至少两条互不交叉的路由走向，换句话说，就是从进线间到主配线区，至少要有两套布线连接，而且这两套布线系统不能出现在同一个区域内。当然这对于新设计的数据中心不是问题。但是某些数据中心是旧楼改造，如果需要达到比较高的安全等级，就需要在建筑机构上有所变动，比如很多建筑只有一个弱电井，从地下进线间过来的布线系统只走一个弱电井就存在被“一锅端”的风险，即使有再多的线缆备份也不能完全解决这个问题。

主配线区域是整个数据中心布线系统的核心，一般就近布置在核心网络设备附近。当然根据安全等级的不同，比如3级和4级数据中心都需要至少两个主配线区。主配线区的布线系统汇聚从各处连接而来的线缆，所以会有大量的配线架存在。主配区的设计和管理方式是采用端口一对一映射的方式，将核心设备端口通过短连接将端口映射到配线架上，这样管理主干线缆与核心设备之间的连接就通过配线架之间的跳线完成。但是这种方式的缺点是对核心设备的扩容不利，必须在设计之初对核心设备机柜内预留足够的连接，否则将来扩容很麻烦。这个方式的好处也很明显，管理方便，同时如果引入电子配线架，采用双配线架模式，可以实现非常智能和安全的管理方式，成本也不会有明显的上升。另外因为主配线区是布线系统的核心，一般在设计之初就会将光铜的连接分开到不同的机柜内。同时机柜空间的占用率不会很高，给将来的升级和扩容留下足够的空间。

如果是大型的数据中心，主配线区域向下连接到中间配线区。中间配线区一般都是某个功能区域的核心，比如可以将大型数据中心按照功能划分区域，比如OA机房、生产机房、交易机房等，中间配线区就是这些子区域的核心。中间配线区并不是一定要存在的，如果数据中心不是很大，可以没有这个设置。如果数据中心有多层楼面，甚至是多栋楼，那么就会有中间配线区的需要。同样如果是4级数据中心，从主配线区到中间配线区需要存在至少两条互不交叉的路由走向。另外，中间配线区可以有网络设备存在，也可以仅仅是单纯的配线功能。因为中间配线区多采用双配线架结构，如果采用电子配线架也可以简化管理，提高安全性。

列头柜一般按照机柜的摆放每列或者每几列放一个（如果单列机柜数量不多），列头柜的设计首先需要考虑单个列头柜的管理能力，一般不推荐单个列头柜管理超过15个机柜，但是这还需要根据机柜的实际配置情况来决定。同时在产品的选择上也有影响，比如可以采用角型配线架，省去水平理线器的空间，这样可以大大提高密度，也提高了单列头柜管理的能力。目前，光端口已经逐步在服务器端采用，所以列头柜里也会布置高密度的光纤配线架，来支持服务器对于光纤的需求。因为列头柜的空间相对比较紧张，比如1个列头柜管理12个设备机柜，每个设备机柜部署24根UTP双绞线，24芯光纤，这样一共有288根UTP和288芯的光纤。即使采用角型配线架也需要占用差不多16个U的空间。这样如果采用双配线架方式的电子配线架，空间的占用就太多了，极大地降低了配线管理的能力，所以在列头柜中推荐采用单配线架方式的电子配线系统，可以提高管理的便利性，同时不会占用更多的机柜空间和成本。从主配线区或者中间配线区下行过来的链路在列头柜端就没有相互交叉的要求。列头柜也可以根据需要布置在每列的不同位置，以降低费用，减少空间的占用等。

设备机柜内的布线系统相对比较简单，普通标准机柜内的布线就是采用标准的配线架——RJ45配线架和光纤配线架，因为配线架数量很少，所以也没有采用电子化的必要。值得注意的是在小型机或者存储设备上，会有一些设备采用专用机柜，这样就无法布置标准的配线架，在设计和施工的时候有几种选择：

（1）把配线布置在桥架上，好处是配线固定，下面的设备移动不影响配线。缺点是管理麻烦些，要用梯子。

（2）用专用配线设备固定在设备内，好处是管理方便，缺点是如果要挪动设备就很困难。

（3）把配线布置在地板下，好处是管理方便，设备移动又不影响，但是缺点是采用了地板下走线，对于地板下空间有所占用。而且下走线的方式现在已经很少被采用。因为非标设备种类繁多，所以也需要根据实际的情况来选择适合的方案。

我们大致从数据中心结构上了解到设计布线系统需要考虑的一些地方。另外在产品的选择上也需要考虑一些方面，比如水平链路到底用哪一种？根据IEEE 802.3an、IEEE 802.3ae标准在水平链路的长度下（一般不超过25m），以上的布线系统都可以支持万兆传输。如果考虑多一点，比如线间串扰等因素，那么更推荐采用Cat.6A以上的线缆。如果考虑将来的升级能力（小型机和存储设备），那么可以选Cat.7/7A和光纤。目前光纤40G/100G的标准已经成熟，基于Cat.7/7A的40G网络标准还没有开始讨论，从讨论到标准发布，至少有4～5年的时间，加上设备成熟的时间一共需要差不多10年甚至更长的时间，比如IEEE 802.3an基于双绞线的10G标准从2003年开始讨论，2012年才开始在数据中心中得到广泛应用。所以如果考虑升级能力，光纤可能是更好的选择。光纤有单模和多模，多模支持传输的长度没有单模远，但是设备成本远低于单模，因为在数据中心内部连接一般不需要太长的距离，所以多模基本是够用的。另外光纤的测试也相对简单和快速，在现场只需要测试衰减就可以，一些复杂的测试都在工厂内完成，特别是预端接光纤系统在数据中心内被大量采用，光纤连接的速度和可靠性比过去强了很多。在设计预端接光缆时候需要注意的是长度问题，在不确定的情况下，宁可设计稍长一些，因为数据中心内部系统众多，各系统之间对于空间的占用会有相互的影响和制约，所以略微留一些余量更安全。如果在部署到机柜时才发现距离超长，如果超长比较多，可以在桥架上走Z字形或者下到机柜底部，把多余的光缆盘到机柜底部。且超长不多，也可以采用在机柜内布置理线盘来容纳多余的光缆。另外如果采用大芯数的预端接光缆，比如96芯或144芯，因为光缆的硬度比较高，弯曲半径大，又不能像普通光缆一样剥除外护套后再进入配线架，这样就需要在设计的时候采用较宽一些的机柜，防止在特定的场合下，出现进入配线架比较困难的局面。

布线系统因为是永久或者半永久性的工程，一旦施工完成，后期要改动就非常麻烦，所以在设计的时候需要结合数据中心自身的特点、需求以及产品的性能、功能和特点来整合。这样才能在将来使用的时候做到最优化的管理。