数据中心网络系统和布线系统设计分析

2019-01-14祖研

通信电源技术 2019年6期

祖研

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210019）

0 引言

近年来，新兴数据应用模式发展快速，如虚拟化技术和云计算应用。随着网络需求的不断增加，对数据中心服务器的规模要求也越来越大，因此涌现出越来越多的新型网络结构。

数据中心是由网络系统和布线系统组成的。网络系统是决定数据中心物理架构和逻辑架构的关键部分；布线系统负责支撑整个网络的联接、互通及运行，是数据中心的核心部分。网络系统的设计形成了数据中心总体网络拓扑和相应层面的接入拓扑，合理的布线系统可提高网络传输速度。因此，需充分重视数据中心的网络系统和布线系统。

1 数据中心网络系统设计分析

数据中心网络系统设计的主要原则是以用户需求为出发点，结合数据中心的网络容量和网络系统的性能及功能。需融合网络系统的新模型、新技术及新标准，设计更符合用户需求的应用系统、服务器及存储设备。

1.1 数据中心常见的网络系统架构

数据中心常见的网络系统架构主要包括两种。第一，包含核心层、汇聚层及接入层的三层架构；第二，可为任意两个交换机节点提供低延迟和高宽带通信的二层架构，也称为矩阵架构，可配合高扩展性模块化子集设计。根据数据中心用户的不同特点，网络系统架构需具备较高的灵活性和可扩展性[1]。

1.2 模块化设计

模块化设计是数据中心基础设施设计的重要理念和基本策论。模块化设计和标准化设计不仅简化了数据中心网络系统设计流程，还改善了数据中心的可用性、适应性及总运营成本。模块化设计有利于数据中心网络系统的规划设计、工程实施以及生产运营。模块化设计的优势主要体现在以下方面。（1）可扩展性。模块化设计可使数据中心网络系统各项目按照分模块分期实施，并且各模块之间互不影响，显著减少了初期投资成本。（2）可更改性。模块化系统可根据需求进行适时调整，并通过重新配置灵活满足不断变化的IT需求。（3）可移植性。模块化系统具备独立组件和标准接口，可在安装、升级、重新配置或者移动时节约时间和资金。

1.3 多数据中心互联网络设计

多数据中心互联网络设计较多地要求可用性，即能提供搜索、社交、视频传播、在线市场及云服务等服务。需构建能覆盖全球的多数据中心，以提高网络可用性。多数据中心互联网络设计常出现网络故障，主要包括数据层故障、管理层故障及控制层故障。数据层故障主要是指硬件故障，或者是由于设备和操作系统的限制而导致的故障；管理层故障是在管理中发生的故障；控制层故障是指控制层组件之间由于发生了某些不确定的状态传输和一些不需要的交互而造成的故障[2]。

对于网络故障，可采取以下解决方案。（1）将故障检测、缓解或者避免构建到数据网络中的深度防御方法。（2）保证数据中心的控制层和数据层具有一致性，同时保证控制层和管理层的网络不变量的一致性。（3）制定相应的预防措施，如持续的风险评估和测试等。（4）制定故障开放策略和快速恢复的方法。（5）持续升级网络的方法。

2 数据中心布线系统设计分析

数据中心的布线系统和网络系统是密不可分的整体。设计布线系统时，需参考网络系统的架构，并根据用户需求，按照高标准的开放系统和高性能的扩容来设计。该设计方式可保证速率达到10 Gb/s（万兆）以上，且存储设备达到高容量和高密度。因此，布线系统的特点是系统较灵活安全，可靠性较高，且持续性较好。

2.1 常见的布线系统方案和特点

常见布线系统一般采用星型拓扑结构，包括主配线区、中间配线区、水平配线区及设备配线区。其中，较灵活的是中间配线区，可根据网络系统架构和用户需求进行选择性设计。

实际应用中，布线系统具有可靠性、兼容性、独立性及扩展性的优势[3]。通常布线系统的信息通道是由高品质的材料组成的。可借助专用仪器来检测系统信息通道的线路是否衰减、是否串音及信噪比大小等。此外，如果布线系统的信息通道采用了星形拓扑结构，当部分线路出现故障时，仍可保证线路不受影响，大大降低了布线系统的线路维护难度。

2.2 布线系统的设计流程

2.2.1 需求分析

需求分析是布线系统设计的第一步，关系到整个布线系统设计流程，影响着后续工作的开展和工程最终造价。布线系统需求分析的主要目的是掌握用户的当前用途和未来扩展需求。

首先，对设计对象进行分类处理，如写字楼、办公室及生产车间等，以便明确今后的设计方向和重点。其次，需求分析的分类应建立在充分了解整栋建筑物用途和每个楼层工作区用途的基础上。明确需求后，再科学合理地规划工作区的信息点位置和数量。最后，由拥有丰富工作经验的系统分析员根据实际选择适当配置的布线系统产品。

2.2.2 技术交流

技术交流是需求分析的一部分。需求分析中，需了解用户对各方面的需求，如对带宽、安全性、可靠性及伸缩性等的要求。为明确需求，需与建设单位负责信息建设的部门或者相关技术人员进行沟通，如果建设单位缺乏相关技术人员，还需对用户指定工作人员进行网络布线系统的专业培训。

2.2.3 研究建筑物设计图纸

设计布线系统前，设计人员要了解和研究建筑物的结构，以便更好地设计布线途径、管线安装及强电配合等。布线系统的施工图纸主要是根据建筑物设计图纸设计的，需深入研究建筑物设计图纸[3]。

2.2.4 初步设计

初步设计主要包括产品方案、建设项目规模、工艺流程及具体操作方案等。

2.2.5 概算、方案审定、正式设计及工程预算

完成布线系统初步设计后，还要进行概算、审定方案、正式设计及工程预算等工作。具体地，（1）根据初步设计的文件，参照概算数值进行计算，以确定和控制项目投资额。（2）确定初步设计方案可行性后，可进行方案审定，即确定最终设计方案。（3）正式设计是设计出具体详细的施工图纸。（4）工程预算是确定工程造价的重要依据，也是银行拨款的依据。因此，工程预算必须做到真实有效，不虚报。

2.3 电子监控系统布线

一般情况下，电子监控系统布线主要是摄像头的设置。为保证监控图像清晰，视频线的选择要根据前端监控摄像机到监控室的距离，如果距离不足300 m，就选用SYV-75-596型同轴视频电缆；如果距离在300～600 m，就选用SYV-75-7型的视频线；如果距离大于700 m，就选择光缆传输模式。网络布线系统中，配线子系统也是重要的参考项目，主要包括电信室配线装置和信息插座模块。此外，配线子系统的设计安装必须在同一楼层内。