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    數據中心機房布線設計方案

    來源:《數據中心建設+》雜志 作者:萊訊通信(深圳)有限公司 武洪玲 更新時間:2022/3/4 8:19:06

    摘要:在企業的IT基礎架構中,數據中心是數據及業務應用的總控中心。數據中心匯聚了最昂貴的服務器和存儲及網絡設備,擔負著數據存儲、訪問的艱巨任務。數據中心的建設要面向企業業務的發展,并為企業提供全面的業務支撐。這種支撐涵蓋了客戶、企業業務、企業數據和決策支持等層面。

    一、概述
      
      當前,我們正處在一個信息爆炸的時代,數據的存儲量已經不僅僅是用KB、MB、GB甚至TB來計算,在不遠的將來,人們所談論的將PB(1petabyte=1,000terabytes)甚至EB(1exabyte=1,000petabytes)。
      
      在企業的IT基礎架構中,數據中心是數據及業務應用的總控中心。數據中心匯聚了最昂貴的服務器和存儲及網絡設備,擔負著數據存儲、訪問的艱巨任務。數據中心的建設要面向企業業務的發展,并為企業提供全面的業務支撐。這種支撐涵蓋了客戶、企業業務、企業數據和決策支持等層面。
      
      隨著數據中心高密度刀片式服務器及存儲設備數量的增多,數據中心面臨著網絡性能、散熱、空間、能耗等一系列嚴峻的挑戰。根據全球最大的獨立技術研究公司GartnerResearch發布的研究資料顯示,由于缺乏靈活、高性能的綜合布線規劃,在2016年之前建立的數據中心中,半數需要在2022年前升級或者淘汰。因此,建設一個完整的、符合現在及將來要求的高標準的新一代的數據中心需要達到以下幾點要求:
      
      ·高可靠性——基于標準的開放系統,預先經過測試,確保系統7*24小時穩定可靠。
      
      ·高性能——滿足目前的網絡傳輸需求,支持至少25G或50G甚至更高速率傳輸。
      
      ·高密度——節省空間,方便設備散熱。
      
      ·可維護性——美觀大方,適應頻繁的需求變化,方便MAC維護。
      
      ·可擴展性——充分考慮未來業務增長,支持未來擴容需求。
      
      設計應從先進性、可靠性、實用性的原則出發,以滿足目前用戶的應用需求為基礎,充分考慮到今后技術的發展趨勢及可能出現的需求。為用戶提供具有長遠效益的全面解決方案。
      
      二、設計標準
      
      ·TIA-942數據中心機房通信設施標準
      
      ·GB/T50311-2007建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范
      
      ·GB/T50312-2007建筑與建筑群綜合布線系統工程驗收規范
      
      ·ISO/IEC11801國際綜合布線標準
      
      ·TIA/EIA569北美建筑通訊線路間距標準
      
      ·TIA/EIA606北美商用建筑通訊基礎結構管理規范
      
      ·TIA/EIATSB67非屏蔽雙絞線布線測試標準
      
      ·TIA/EIA607北美商用建筑通訊接地要求
      
      ·BN50173歐洲綜合布線系統標準
      
      ·其它國家和行業標準規范。
      
      三、TIA-942數據中心機房通信設施標準
      
      2005年4月美國通信工業委員會TIA發布了數據中心機房通信設施標準,該標準正對數據中心的設計、安裝提供了規范和建議,內容包括:建筑結構、空間布局、安全、節能,接地、機械及防火保護。
      
      1.數據中心區域劃分根據該標準,典型的數據中心應包括以下基本的區域:
      
      1)ER,提供數據中心與外部網絡的互聯,服務供應商(SP)的連接首先進入到ER。在許多數據中心里,ER被直接放置到計算機機房內(CR),為了安全起見,接入機房(ER)最好跟計算機機房分離。
      
      2)MDA,是數據中心的核心管理區域,一般位于CR中心的位置,MDA包含核心路由器、核心交換機、PBX、IMux、機柜/機架等。根據標準的建議,光纖配線架和銅纜配線架應該安裝到不同的機柜/架。MDA應盡量設計在計算機機房中心位置,以免超過90米的布線距離要求。
      
      3)MDA區域配線架可以安裝到機柜或機架,機柜的好處是安全及美觀,機架的好處是散熱及方便管理。
      
      4)HDA,是數據中心的水平管理區域,一般位于機房(CR)中心的位置,HDA包含局域網交換機,水平配線架等,一個HDA管理的信息點一般不超過2000個,同MDA,HDA光纖配線架和銅纜配線架應該分開。信息點超過2000個,需要設置多個HDA。
      
      5)EDA,用來存放設備的區域,包括網絡設備,通信設備。為了方便散熱EDA區域內的機柜/架根據通風走廊(coolaisle)和不通風走廊(hotaisle)合理放置。
      
      6)ZDA,位于EDA和HAD中間位置,ZDA適用于設備經常移動或變化的區域,ZDA可以采用機柜或機架,也可以是集合點箱(安裝于立柱、地板下或可移動地板)。
      
      2.數據中心等級
      
      TIA-942根據數據中心重要性分為4個等級(tier):Tier1:最基本的配置,無須冗余設計及空調設施,允許最大28.8小時/每年的宕機時間Tier4:最昂貴的配置,必須有UPS及空調設施,允許最大0.4小時/每年的宕機時間,另外必須采用生物識別技術門禁系統,必須配備氣體滅火系統,多個備用布線管槽,主干必須冗余。
      
      對于一般企業的數據中心Tier1、Tier2已經足夠,Tier3,Tier4適合政府、金融機構,對于IDC由于存在大量的主機托管業務,必須遵循Tier4等級。
      
      3.數據中心布線考慮
      
      TIA/EIA942標準對數據中心布線給出很多的建議:

        ·充分考慮未來的增長需求,預留充分的擴展備用空間

        ·采用單?;騉M3多模光纖(10GBase-SR300米)

        ·采用Cat6(10GBase-T37米)或Cat6A銅纜或Cat6A類屏蔽銅纜(10GBase-T100米)

        ·采用高密度,模塊化布線系統(如MPO,MRJ21)數據中心屬于”強制通風”區域,布線建議采用CMP/OFNP防火等級線纜。
      
      ·基于管理方便考慮,光纖、雙絞線、同軸電纜采用不同的機柜/機架

        ·應考慮設備散熱和空氣對流,機柜/機架的放置根據通風區域(coolaisle)和非通風區域(hotaisle)合理布置

        ·建議采用交叉連接(CrossConnect)方式(參見圖)。交叉連接只需通過跳線完成MAC,降低管理維護時間,可靠性及可用性高。傳統直連方式(Directconnect)不可靠,MAC(移動、增加、改變)需重新布線,TIA/EIA942不推薦。
      
      ·數據中心設備散熱及空氣對流對于網絡穩定性十分重要,根據地板能否通風,數據中心分為不通風走廊(HotAisle)及通風走廊(coldaisle)。
      
      ·通風走廊(coldaisle)內,機柜/架面對面擺放,冷空氣從地板下吹出,從機柜/架前方進入,然后從后部排出。
      
      ·不通風走廊(HotAisle),機柜/架背對背擺放,冷空氣從前面吹進,從后面吹出。此外,為了增加空氣對流,防靜電地板應該盡量高一些。
      
      四、方案設計
      
      1.數據中心機房綜合布線系統
      
      按照4級中心機房進行規劃(參見圖)
      
      具體設計如下:
      
      (1)綜合布線系統采用星型拓撲結構,分為主配線區(MDA)、水平配線區(HAD)、和設備區(EDA),水平配線區(HAD)位于每一列機柜的第一個機柜內。
      
      (2)機房主配線區(MDA)和水平配線區(HDA)之間采用8芯室內OM3多模光纖,支持10G萬兆以太網達300米及1000Base-SX達550米距離,同時向下兼容目前的1G,100Mbps,10Mbps以太網應用。主配線區(MDA)機柜內安裝48芯LC光纖配線架,室內光纜采用LC尾纖熔接的方式進行現場熔接,LC-LC光纖跳線光纖跳線數量按照光纖芯數4:1比例配備。
      
      (3)水平配線區(HDA)和設備區(EDA)之間采用超六類屏蔽雙絞線相互連接,Cat6A屏蔽雙絞線支持諸如萬兆以太網10GBase-T、千兆以太網1000Base-T、100BASE-Tx等網絡應用的性能要求。每個水平配線區(HDA)機柜內安裝一個12芯LC光纖配線架,室內光纜采用LC尾纖熔接的方式進行現場熔接,LC-LC光纖跳線光纖跳線數量按照光纖芯數4:1比例配備。水平配線區(HDA)機柜內銅纜配線架采用兩個超六類配線架交叉連接的方式,其中一個配線架用來與設備區(EDA)的配線架互連,另外一個用來與交換機互連。
      
      (4)設備區(EDA)每個機柜按照15個服務器進行預留,安裝一個24口超六類配線架,采用RJ45跳線連接至服務器。
      
      2.主配線區(MDA)設計說明:
      
      主配線區(MDA)到各個水平配線區(HAD)的互連選用8芯OM3萬兆多模室內光纜。OM3萬兆多模光纜采用獨特的增強型50μm纖芯,以解決高速數據傳輸時不會導致數碼重疊和誤碼,支持激光或發光二極管(LED)光源,支持850nm或1300nm兩種波長,在工作波長為850nm時可以支持10G萬兆以太網10GBase-SR達300米及支持1000Base-SX達900米距離,同時向下兼容目前的100Mbps,10Mbps以太網應用。
      
      由于850nm窗口下光網絡設備(如1000Base-SX)可使用垂直腔面發射激光(VCSEL)作為光源而非激光光源,垂直腔面發射激光的是一種高性能、低成本的光收發器,光學性能接近于激光光源,而成本只有激光光源的十分之一。
      
      因此采用OM3光纖是具有高性價比的萬兆網絡布線解決方案,能夠使萬兆網絡設備的投資大大下降,使得整個網絡系統的整體投資更為經濟。
      
      3.園區主干
      
      室內光纜采用緊套管結構,套管緊緊環繞在光纖外圍,提供機械保護,結構干燥沒有凝膠,易于處理,重量輕,無金屬材料,可以安裝在橋架、管道里或懸裝于架空纜上。
      
      4.水平配線區(HDA)設計說明
      
      為了提高數據中心機房內網絡設備的穩定性,盡可能減少網絡設備跳線的插拔,水平配線區(HDA)的水平配線機柜采用兩個配線架相互交叉連接,其中一個配線架采用RJ45-110方式連接交換機,另外一個配線架采用超六類屏蔽雙絞線以110-110方式與設備區(EDA)服務器機柜內的六類配線架相互連接。
      
      超六類配線架采用模塊化設計,便于安裝和維護,每個模塊都可以獨立更換。超六類配線架采用耐火,耐腐蝕材料,提供25年性能保證。配線架信息插座安裝快速可靠,一次安裝8根線,保持線對間的相互紐絞,提供更好的串繞性能,降低現場安裝人工成本。配線架信息插座后部帶保護套,保證安裝可靠,防止維護過程中造成的接觸松動。
      
      為了使跳線便于管理及保持機柜內整潔美觀,按照與配線架1:1比例配置1U高度水平理線架。
      
      5.設備區(EDA)設計說明
      
      設備區(EDA)的每個機柜內預裝一個六類24口非屏蔽配線架,用來管理設備機柜內的網絡設備,設備區(EDA)的設備機柜采用2米長度的六類原廠裝跳線,跳線的數量按照2:1的比例配備。
      
      6.機柜
      
      數據中心機房全部采用19英寸密封式機柜,配標準電源插座和散熱風扇,用于放置配線設備和網絡設備。機柜材料選用金屬噴塑,并配有網絡設備專用配電電源端接位置,可將網絡設備同放置其中。
      
      7.機房接地設計
      
      數據中心機房內有大量的電子設備,為了保護設備和人身的安全,數據中心機房內所有的帶金屬外殼的設備包括管道、橋架、水管、機柜必須進行接地。
      
      沿數據中心機房內墻,安裝配線間總接地排(TMGB),金屬橋、電纜梯、水管、防靜電地板的靜電泄漏接地排(TGB)等通過直徑為6mm2帶絕緣層的銅線以并聯方式聯接到于此;數據中心機房內地板下布設由絕緣子固定于地面的網狀銅匯集排(TGB)提供電子設備接地;采用直徑為4mm2帶絕緣層的銅線將設備、機柜就近連接在匯集排上(參見圖)。
      
      接地直流電阻要求小于3.5歐姆接地電壓小于1VR.M.S。
      
      編輯:Harris

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