數據中心綜合布線系統工程設計2024目錄TOC\o"1-3"\h\u307852.1.1數據中心的功能 334472.1.2數據中心系統的組成 5195772.1.3數據中心的等級及分類要求 670922.3.1數據中心規劃 10124572.3.2數據中心綜合布線架構 27131912.3.3用戶需求與規劃 129186032.3.4纜線長度 145182342.3.5系統配置 15030812.3.6電氣防護、接地與防火 176196712.3.7綜合布線系統管理 208109232.3.8機房環境監控 274數據中心綜合布線系統無論按照何種方式實施，都有一些基本的原則或關注點，在規劃每一個數據中心基礎架構時都應該給予足夠的重視。可管理性為用戶構建一個高性能網絡并非一定是復雜的、高成本的。管理性是最基本的要素，沒有管理性，基礎布線網絡也只能在短期應付數據中心的需要。如果增強控制和管理數據中心基礎網絡，就必須建成結構化的綜合布線系統，這樣可避免由大量難以識別的跳線等構成的無序管理環境。靈活性和可擴展性基礎布線的靈活性和可擴展性快速、方便，不會對數據中心的日常運行產生嚴重影網絡拓撲的各種系統部件，從而有效地提升網絡效率，節約時間和成本。網絡效率數據中心高帶寬的可預計增長，需要基礎布線網絡簡單，布線系統有效，最大化地利用空間，降低安裝時間和成本。一個規劃良好的基礎布線系統，應該考慮可以支持15～20年網絡系統設備和數據速率的增長。概述數據中心的功能數據中心的建立是為了全面、集中、主動并有效地管理和優化IT基礎架構，實現信息系統較高水平的可管理性、可用性、可靠性和可擴展性，保障業務的順暢運行和服務的及時提供。建設一個完整的、符合現在使用及將來業務發展需要的高標準數據中心，應滿足以下基本功能要求：① 地；②為所有設備運轉提供所需的保障電力；⑤不會對周邊環境產生危害；⑥具有足夠堅固的安全防范設施和防災設施。數據中心系統的組成一個完整的數據中心包含各種類型的功能區域，如主機區、服務器區、存儲區、網絡區及控制室、操作員室、測試機房、設備間、電信間、進線間、資料室、備品備件室、辦公室、會議室、休息室等。表2-1數據中心空間分隔數據中心從功能上可以分為計算機房和其他支持空間，空間分隔如表2-1所示。計算機房間，包括服務器機房、網絡機房、存儲機房等功能區域，分別安裝有服務器設備（是主機或小型機）、存儲區域網絡（SAN）和網絡連接存儲（NAS）設備、磁帶備份系統、網絡交換機及機柜/機架、纜線、配線設備和走線通道等。支持空間支持空間是計算機房外部專用于支持數據中心運行的設施安裝和工作的空間。數據中心的等級及分類要求數據中心綜合布線系統是數據中心網絡的一個重要組成部分，支撐著整個網絡的連接、互通和運行。綜合布線系統通常由對絞電纜、光纜、連接器件和各類配線設備等組線解決方案的設計能夠適應將來更高傳輸速率的需要將是至關重要的。機房等級按照中國標準GB50174《電子信息系統機房設計規范》，數據中心等級可根據致電子信息系統運行中斷對經濟和社會造成的損失或影響程度，分為A、B、C三級。①A級為容錯型，在系統需要運行期間，其場地設備不應因操作失誤、設備故障、外電源中斷、維護和檢修而導致電子信息系統運行中斷。②B級為冗余型，在系統需要運行期間，其場地設備在冗余能力范圍內，不應因設備故障而導致電子信息系統運行中斷。③C級為基本型，在場地設備正常運行的情況下，應保證電子信息系統運行不中斷。國外TIA942按照數據中心支持的正常運行時間，將數據中心分為4同的等級，數據中心內的設施要求也不同，級別越高，要求越嚴格。T1數據中心：基本型，這類數據中心使用單一路由，沒有冗余設計。T2數據中心：部件冗余，還是使用單一路徑，增加部件冗余。T3數據中心：在線維護，擁有多路路徑，設備單路，T3機房應可以方便地升級為T4機房。T4數據中心：容錯系統，擁有多路有源路徑，增強容錯能力。在4個不同等級的定義中，包含了對建筑結構、電氣、接地、防火保護及電信基礎設施安全性等的不同要求。表2-2列出了TIA942標準不同等級數據中心的可用性指標。表2-2TIA942標準不同等級數據中心的可用性指標數據中心之間建立了一個可參考的對應關系，見表2-3。表2-3國內外數據中心分級對應關系分類數據中心根據所有性質或服務的對象，可以分為互聯網數據中心（IDC）和企業數據中心（EDC）。IDC是電信業務經營者利用已有的互聯網通信線路、帶寬資源而建立的標準化ASP、ECIDC服務，企業或政府單位不需要再建立自己的專門機房、鋪設昂貴的通信線路，也無須建立專門的網絡工程師隊伍。EDC是指由企業或機構構建并所有，服務于企業或機構自身業務，是一個企業問等信息。術語①數據中心。一個建筑群、建筑物或建筑物中的一個部分，用于容納計算機房及其支持空間。②進線間。外部纜線引入和電信業務經營者安裝通信設施的空間。③次進線間。作為主進線間的擴充與備份，要求電信業務經營者的外部線路從不同路由和入口進入次進線間。當主進線間的空間不夠用或計算機房需要設置獨立的進線空間時可增加次進線間。④計算機房（computerroom）。用于電子信息處理、存儲、交換和傳輸設備的安裝、運行及維護的建筑空間。⑤支持空間（supportroom）。計算機房外部專用于放置支持數據中心運行設施的空間和工作空間。⑥主干交叉連接（maincross-connect）。入口纜線與主干纜線之間的交叉連接。⑦水平交叉連接（horizontalcross-connect）。水平纜線與其他纜線之間的交叉連接，如主干纜線、設備纜線。⑧中間交叉連接（intermediatecross-connect）。在第一級和第二級主干纜線之間的交叉連接。⑨主配線區（maindistributionarea）。在計算機機房內設置主干交叉連接的空間。⑩水平配線區（horizontaldistributionarea）。在計算機機房內設置水平交叉連接的空間。中間配線區（intermediatedistributionarea）。在計算機機房內設置中間交叉連接的空間。設備配線區（equipmentdistributionarea）。計算機機房內設備機架或機柜占用的空間。間。

區域配線區（zonedistributionarea）。計算機機房內設置區域插座或集合點的空電信間（telecommunicationsroom）。數據中心內支持計算機房并在計算機房以外的布線空間，包括行政管理區、輔助區和支持區。行政管理區（administrativedistrict）。用于辦公、衛生等目的的公共場所。輔助區（auxiliaryarea）。用于電子信息設備及軟件的安裝、調試、維護、運行監控和管理的場所。支持區（supportarea）。支持并保障完成信息處理過程及必要的技術作業場所。機柜（cabinet）。配線設備、儀器設備進行纜線終接和引入的容器裝置。設備軟線（equipmentcord）。設備與設備引出插座之間的連線。2機架。裝有配線與網絡設備，引入線路進行纜線終接的開放式框架裝置。預連接系統。由工廠預先定制的固定長度光纜或對絞電纜連接系統，包含多芯/根纜線、多個模塊化插座/插頭或單個多芯接頭。設備軟線（equipmentcord）。設備與設備引出插座之間的連線。背向散射。由于玻璃的構造，因此沿著光信號前進的反方向回到光源的一部分光信號。

OTDR。使用這個原理進行光纖系統測量，并行光學傳輸相關的信元基于兩個以上的光纖同時傳輸，并行光學基于空分復用，也就是信號被分為不同空間在光纖上同時傳輸。帶寬。光纖在指定的波長用MHz·km測量的用于衡量光纖承載信息的能力，帶寬越高，光纖的性能越好（多模光纖通常使用規定的標準化模式帶寬）。對絞電纜指的是電纜的每一對線承載信息量的能力，用Hz衡量。絡標準，目前主要應用在連接服務器及把服務器連接到存儲設備的存儲/多硬盤系統中。27級別。定義光纖通道運行的模型，包含5個級別。緩沖層。一種擠附或者包裹在涂覆光纖上的用于保護光纖的材料（即緊包層），著色光纖包裹擠塑形成套管，用以隔離光纜中的加強部件（即緩沖套管）。英文縮寫如表2-4所示。表2-4英文縮寫續表數據中心綜合布線系統設計數據中心規劃數據中心綜合布線系統構成目前，通用的數據中心建設可以參照的綜合布線標準主要有國標GB50174—2008國際標準ISO/IEC24764—2010、歐洲標準EN50173.5/1—2007及美國標準TIA942—2005。除了以上列出的標準以外，在數據中心的設計過程中還應嚴格執行各相關的綜合布線標準，如GB50311、GB50312、TIA568C、ISO/IEC11801等。表2-5列出了各標準中數據中心綜合布線系統構成名稱的對應關系。表2-5數據中心綜合布線系統構成名稱對應關系數據中心綜合布線系統包括機房布線和支持空間布線。①GB50174標準中機房布線構成如圖2-1所示。圖2-1GB50174標準中機房布線構成在GB 50174標準中，對建筑物數據中心綜合布線系統的架構表示過于簡單，只規了在機房內設置一個主配線架通過纜線連至水平配線架（HD）、集合點（CP）和信息插座（TO）。圖2-1中，列頭柜可以為CP或HD。BD和HD配線架可以采用交叉連接方式，以便于配線設備的管理。②ISO/IEC標準中機房布線構成如圖2-2所示。ISO/IEC24764標準中數據中心通用布線架構如圖2-3所示。冗余性的考量：根據數據中心業務關鍵性的不同，標準建議應在設計時考慮通用布線系統的冗余性，通過增加額外的配線區、通道路由、冗余纜線可以有效減少因布線路由、火災、外部網絡中斷所引起的單點故障。通用布線系統冗余路由架構如圖2-4所示。圖2-4從一個建筑群的角度出發，說明在一個由多建筑物組成數據中心的樓宇配線和機房布線系統之間的互通關系，計算機房的主配線架可以通過網絡接入配線子系統與該建筑物的水平配線架（FD）及外部網絡接口互通，從而完成數據中心綜合布線系統與建筑物通用綜合布線系統及外部電信業務經營者線路的互聯互通。機房內部則形成主配線子系統、區域配線子系統、設備配線的布線結構。圖2-2ISO/IEC標準中機房布線構成圖2-3ISO/IEC24764標準中數據中心通用布線架構③ISO/IEC標準中數據中心綜合布線系統構成如圖2-5所示。圖2-5以一個建筑物展開，建筑物中數據中心計算機房內部形成主配線、中間配線、水平配線、區域配線、設備配線的布線結構。主配線區的配線架通過可選的中間配線區設施連接水平配線區配線架或直接與設備配線區的配線架相連接，并與建筑物樓宇布線系統及電信業務經營者的通信設施互通，從而完成數據中心綜合布線系統與建筑物樓宇綜合布線系統及外部電信業務經營者線路的互聯互通。圖2-4通用布線系統冗余路由架構圖2-5ISO/IEC標準中數據中心綜合布線系統構成機房布線系統組成TIA942標準中所描述的布線系統結構是目前機房布線工程中廣為采用的實施方案架構。下面以此為例介紹布線系統各部分的具體組成內容與技術要點。計算機房內的布線數據中心計算機房內的布線空間包含主配線區、中間配線區（可選）、水平配線區、區域配線區和設備配線區。①主配線區（MDA）。主配線區包括主交叉連接（MC）配線設備，是數據中心綜合布線系統的中心配線點。當設備直接連接到主配線區時，主配線區可以包括水平交叉連接（HC）的配線設備。主配線區可以在數據中心網絡核心的路由器、交換機、存儲區域網絡交換設備和PBX設備的支持下，服務于一個或多個及不同地點數據中心內部的中間配線區、水平配線區或設備配線區、各個數據中心外部的電信間，并為辦公區域、操作中心和其他一些外部支持區域提供服務和支持。有時接入電信業務經營者的通信設備（如通信的傳輸設施）也被放置在該區域，以避免纜線超出規定傳輸距離。主配線區位于計算機房內部，為提高安全性，可以設置在計算機房內的一個專屬空間內。每一個數據中心應該至少有一個主配線區。②中間配線區（IDA）。可選的中間配線區用于支持中間交叉連接（IC），配線區，服務于一個或多個水平配線區和設備配線區及計算機房以外的一個或多個電信間。作為第二級主干，交叉的配線設備位于主配線區和水平配線區之間。中間配線區可包含有源設備。③水平配線區（HDA）。水平配線區服務于不直接連接到主配線區的HC設備，主要包括水平配線設備、為終端設備服務的局域網交換機、存儲區域網絡交換機及KVM交換機。小型的數據中心可以不設水平配線區，而由主配線區來支持。一個數據中心可以在各個樓層設置計算機機房，每一層至少含有一個水平配線區。如果設備配線區的設備水平配線距離超過水平纜線長度限制的要求，則可以設置多個水平配線區。水平配線區為位于設備配線區的終端設備提供網絡連接，連接數量取決于連接的設備端口數量和線槽通道的空間容量，并應該為日后的發展預留空間。④區域配線區（ZDA）。在大型計算機房中，為了獲得在水平配線區與終端設備之間更高的配置靈活性，水平布線系統中可以包含一個可選擇的對接點，叫做區域配線區。區域配線區位于設備經常移動或變化的區域，可以采用通過集合點（CP）的配線設施完成纜線的連接，也可以設置區域插座連接多個相鄰區域的設備。區域配線區不能存在交叉連接，在同一個水平纜線布放的路由中，不得超過一個區域配線區。區域配線區中不可使用有源設備。⑤設備配線區（EDA）。設備配線區是分配給終端設備安裝的空間。終端設備包含各類服務器、存儲設備及纜線和電源線的長度縮短至最短距離。支持空間布線數據中心支持空間（計算機房外）的布線空間包含進線間、電信間、行政管理區、輔助區和支持區。進線間可設置與外部配線網絡相連接的入口設施；電信間則配置滿足水平纜線連接的FD配線模塊；FD處可采用交叉或互連的方式完成設備之間的互通。①進線間。進線間是數據中心綜合布線系統和外部配線及公用網絡之間接口與互通交接的場地，主要用于電信纜線的接入及電信業務經營者通信設備和企事業數據中心自身所需的數據通信接入設備的放置。這些用于分界的連接硬件設施在進線間內經過通信纜線交叉轉接，接入數據中心內。進線間可以設置在計算機房內部，也可與主配線（MDA）區合并。進線間應滿足多家接入電信業務經營者的需要。基于安全目的，進線間宜設置在機房之外。根據冗余級別或層次要求的不同，進線間可設置多個，在數據中心面積非常大的情況下，次進線間就顯得非常必要，這是為了讓進線間盡量與機房設備靠近，以使設備之間的連接纜線不超過線路的最大傳輸距離。如果數據中心只占建筑物之中的若干區域，則建筑物進線間、數據中心主進線間及可選的次進線間的關系如圖2-6所示。若建筑物只有一處外線進口，則數據中心主進線間的進線也可經由建筑物進線間引入。圖2-6進線間、數據中心主進線間及可選的次進線間的關系②電信間。視頻、弱電和語音通信服務的各種設備。電信間一般位于計算機房外部，但是如果有需要，也可以與主配線區或水平配線區合并。數據中心電信間與建筑物電信間屬于功能相同，但服務對象不同的空間。建筑物電信間主要服務于樓層的配線設施。③行政管理區。行政管理區是用于辦公、衛生等目的的公用場所，包括工作人員辦公室、門廳、值班室、盥洗室、更衣間等。行政管理區可根據服務人員的工位數量設置數據和語音信息點。④輔助區。可根據工位數量與設備的應用需要設置數據和語音信息點，并且通過水平纜線連至電信間。⑤支持區。發電機房、UPS室、電池室、空調機房、動力站房、消防設施用房、消防和安防控制室等。支持區以整個空間和安裝場地的設備機柜（架）或單個設備（臺）或控制模塊為單位，設置相應的數據和語音信息點，并且通過水平纜線連至電信間。整體，支持區、輔助區和行政辦公區的綜合布線系統也是非常重要的，它的設計是否合理，直接決定數據中心運維工程師的工作難易程度。數據中心綜合布線系統構成范例不同規模的數據中心取決于開放的業務、網絡的架構與設備的容量及計算機房的布局和面積大小，可以包含若干或全部數據中心綜合布線系統的各個子系統。數據中心規模與構成模式不一定形成一種固定的搭配方式，也可以采用在其內部共存的混合模式。小型數據中心的構成小型數據中心往往省略主干子系統，將水平交叉連接集中在一個或幾個主配線區域的機架或機柜中，所有網絡設備均位于主配線區域，連接機房外部支持空間和電信接入網絡的交叉連接也可以集中至主配線區域，大大簡化了布線拓撲結構，如圖2-7所示。圖2-7小型數據中心的構成中型數據中心的構成中型數據中心一般由一個進線間、電信間、主配線區域和多個水平配線區域組成，占據一個房間或一層樓面，在水平配線區和設備配線區之間可以設置區域配線區，如圖2-8所示。大型數據中心的構成大型數據中心占據多個樓層或多個房間，需要在每個樓層或每個房間設立中間配線區域作為網絡的匯聚中心，有多個電信間用于連接獨立的辦公和支持空間。超大型數據中心需要增設次進線間，纜線可直接連至中間配線區或水平配線區以解決線路的超長問題，如圖2-9所示。數據中心系統的效率依賴于優化的設計，設計涉及建筑、機械、電氣和通信等各個方面，并直接影響初期的空間、設備、人員、供水和能耗的合理使用，但更重要的是運營階段的節能與增效。布線規劃要點數據中心綜合布線系統設計的目的是實現系統的模塊化架構，做到簡單靈活、可操作和實用，并使設施適應于公用通信網業務發展的需求。經驗表明，具有足夠的擴充空間對后期附加設備和服務設施的安裝至關重要。當前技術應提供可通過簡單的“即插即用”連接來添加或替代模塊化的配線設備，并減少宕機時間和人工成本。圖2-8中型數據中心的構成圖2-9大型數據中心的構成數據中心綜合布線規劃與設計步驟全面地考慮與建筑物之間的關聯與作用，綜合考慮和解決場地規劃布局中有關建筑、電氣、機電、通信、安全等多方面協調的問題。在新建和擴建一個數據中心時，機房布線系統需要與建筑、電氣規劃、樓宇布線結充分考慮建筑相關專業的設計流程和要求，需要布線工藝和土建做好技術交底與配合。①數據中心規劃與設計的步驟建議按以下過程進行。需求。評估機房空間中設備長期工作時的機房環境溫/慮目前和預估將來的空調實施方案。提供場地房屋凈高、樓板載荷、環境溫/對操作中心、裝卸區、儲藏區、中轉區和其他區域提出相關設備安裝工藝的基本要求。結合建筑土建工程建設，給出數據中心空間各功能區初步規劃。及主要布線通道的所在位置與面積。為相關專業的設計人員提供近、遠期的供電方式、種類及功耗。平面圖中，并考慮冷/熱通道的設置。在數據中心內結合網絡交換機、服務器、存儲設備、KVM設備等之間的拓撲關阻燃等級，從而制定機房布線系統的整體方案。連接各數據中心空間的布線系統組成了數據中心綜合布線系統星形拓撲結構的各個基本元素及這些元素間的連接關系。數據中心綜合布線系統基本元素包括：a.水平布線；b.主干布線；c.設備布線；d.主配線區的交叉連接；e.f.區域配線區內的區域插座或集合點；g.設備配線區內的信息插座。數據中心綜合布線系統網絡拓撲結構如圖2-10所示。圖2-10數據中心綜合布線系統網絡拓撲結構水平布線系統的水平交叉連接配線模塊之間的水平布線系統中，不能含有多于一個的區域配線區集合點，信道最多只能存在4個連接器件，包括設備配線區信息點、集合點及水平交叉連接的兩個模塊，構成方式如圖2-11所示。圖2-11水平布線系統信道構成（4個連接點）為了適應現今的電信業務需求，水平布線系統的規劃設計應盡量方便維護和避免以后設備的重新安裝，同時也應該適應未來的設備和服務變更。不管采用何種傳輸介質，水平布線系統鏈路的傳輸距離不能超過90m，信道的最大距離不能超過100m。若數據中心不設水平配線區，則設備配線區的有源設備采用光纜直接連至主配線區設備，包含主配線區設備光纜、光纖跳線，與設備配線區設備光纜在內的多模光纖布線信道的最大傳輸距離不應超過300m（使用OM4多模光纜，可將最大傳輸距離延伸到550m）；當采用4對對絞電纜時，布線鏈路（不包含主配線區設備電纜、跳線與設備配線區設備電纜）的最大傳輸距離不應超過90m，信道（包含主配線區設備電纜、跳線與設備配線區設備電纜）的最大傳輸距離不超過100m。如果在配線區使用過長的跳線和設備纜線，則水平纜線的最大距離應適當縮短。水平纜線和設備纜線、跳線的總長度應能滿足相關的規定和傳輸性能的要求。基于補償插入損耗對于傳輸指標影響的考慮，區域配線區采用區域插座方案時，水平布線系統信道構成如圖2-12所示。圖2-12水平布線系統信道（區域插座）構成設備配線區設備纜線的最大長度由以下公式計算得出，即C=（102-H）/（1+D）Z=C-T≤22m22m是針對使用24 線規）的UTP（非屏蔽電纜）或F/UTP（屏蔽電纜）來說的。如果采用26AWG（線規）的F/UTP（屏蔽電纜），則Z≤17m。式中C——設備配線區設備纜線和水平配線區設備纜線及跳線的長度總和（T+Z）；H——水平纜線的長度（H+C≤100m）；D——跳線類型的降級因子，對于24AWGUTP或24AWGF/UTP電纜取0.2，對于26AWGF/UTP電纜取0.5；Z——區域配線區的信息插座連接至設備配線區設備纜線的最長距離；T——水平交叉連接配線區跳線和設備纜線的總長度。設置區域配線區時，水平布線纜線的長度鏈路為90m，信道為100m。圖2-13為水平配線區與設備配線區之間的兩種連接方式。對于設備配線區內相鄰或同一列機柜內的設備之間，允許點對點布線連接，連接纜線長度不應大于15m。主干布線系統主干布線采用星形拓撲結構，為主配線區、中間配線區、水平配線區、進線間和電信間之間的連接。主干布線包含主干纜線、主交叉連接、中間交叉連接及水平交叉連接配線模塊、設備纜線及跳線。主干布線系統的信道構成如圖2-14所示。圖2-13水平配線區與設備配線區之間的兩種連接方式圖2-14主干布線系統的信道構成①主干布線設計同樣應在每個使用期內，能適應業務要求的增長及系統設施的變更。每個水平配線區水平交叉連接的配線模塊直接與主配線區的主交叉連接配線模塊或中間配線區的中間交叉連接配線模塊相連時，不允許在纜線的路由中存在交叉連接。②允許水平配線區（HDA）之間通過主干纜線互連。這種互連是非星形拓撲結構，避免距離超長的問題。間設置互連布線路由。長度都應能滿足標準要求。機房平面布置機房平面布置主要面對機房的空調氣流組織不被阻擋、機房內的各種管道路由不發生重疊現象、機柜的加固底座易于安裝、機柜能夠就近實現接地等問題，需要在設計時綜合考慮。機柜、機架與纜線的走線槽擺放位置，對于機房的氣流組織設計至關重要。圖2-15為各種設備建議的安裝位置。以往通信機房和信息機房均采用“面對背”的機列排列方式，并沒有十分重視機柜的擺放形式對氣流組織的影響，因為當時一個機柜的發熱量也就為1.5kW左右。現在以交替模式排列設備機柜，即機柜/機架“面對面”排列，以形成熱通道和冷通道。冷通道是機架/機柜的前面區域；熱通道位于機架/機柜的后部，形成從前到后的冷卻路由。設備機柜在冷通道兩側相對排列，冷氣從架空地板板塊的排風口吹出，熱通道兩側設備機柜則背靠背，熱通道部位的地板無孔，依靠天花板上的回風口排出熱氣。圖2-15各種設備建議的安裝位置采用地板下走線的方式①電力電纜和數據纜線分布在熱通道或機柜/機架的地板下面，分層敷設。如果一定要在冷通道的地板下面走線，則應相應提高靜電地板的高度以保證制冷空氣流量不受影響。②為了提高架空地板下的凈空空間，也可以將通信纜線的橋架設置在機柜頂部，既方便纜線敷設與引入機柜內，又可防止受到電力電纜的電場與磁場干擾。目前這種布置方式較為普遍。③ 道氣流進入冷通道，造成迂回氣流。對于適中的熱負荷，機柜可以采用以下任何通風措施：通過前后門上的開口或孔通風，提供50%積能提高通風效果。采用風扇，利用門上的通風口和設備與機架門間充足的空間推動氣流通風。安裝機柜風扇時，要求不僅不能破壞冷/熱通道性能，而且要能增加其性能。來自風扇的氣流要免風扇損壞時中斷通信設備和計算機設備的正常運行。冷卻。強迫氣流系統采用冷/熱通道系統附加通風口的方式。行人通道設置主機房內行人通道與設備之間的距離應符合下列規定：①用于運輸設備的通道凈寬不應小于1.5m。②面對面布置的機柜或機架正面之間的距離不宜小于1.2m。③背對背布置的機柜或機架背面之間的距離不宜小于1m。④ 當需要在機柜側面維修測試時，機柜與機柜、機柜與墻之間的距離不宜小于m。⑤成行排列的機柜，其長度超過6m（或數量超過10個）時，兩端應設有走道；當兩個走道之間的距離超過15m（或中間的機柜數量超過25個）時，其間還應增加走道；走道的寬度不宜小于1m，局部可為0.8m。在工程中，機列之間通道的距離還應該考慮到架空地板板塊的實際尺寸，盡量以板塊的尺寸取整預留通道，這樣有利于機柜抗震底座的安裝和方便板塊的開口。數據中心綜合布線架構網絡架構TCP/IP采用TCP/IPLANLAN網絡層如圖2-16所示。圖2-16傳統數據中心的LAN網絡層隨著云計算數據中心采用大量虛擬化技術后，LAN 網絡層也有新的架構出現，虛擬化I/O技術的發展有助于較好地改善網絡節點的延時。低延時的網絡是云計算數據中心發展的基本要求。根據這樣的要求，越來越多的數據中心采用了Fabric類型的網絡架構，從而也促使網絡架構從傳統的三層網絡架構減為二層網絡架構，各網絡設備之間的連接關將會變得更加復雜，如圖2-17所示。由于數據中心密度的增加，傳統的HDA與EDA將有融合的發展趨勢，采用TOR架構模式下的HDA和EDA將不再可以明確區分，兩個區域已經融合在一起。LAN/SAN網絡拓撲與布線系統構成對應關系一個典型數據中心的網絡架構通常由幾個元素構成：設置一個或多個進線間，采用余設計引入線路與通信業務連接至路由設備層、安全設備層（如防火墻等安全設備）；后下聯核心交換層，直至匯聚層和接入層交換機設備；交換機設備接入主機/服務器/小型機設備，構成數據中心的LAN 網絡。對于存儲網絡SAN來說，構成的元素較為簡單，主要由主機/服務器/小型機設備、SAN交換設備及存儲設備構成。主機/服務器/小型機設備下聯SAN交換機設備，之后進一步下聯存儲設備。對于數據中心LAN和SAN共存的網絡，布線規劃可以采用兩種方案：方案一，為LAN和SAN組建各自的主配線區域，這種方式配線管理清晰，但是服務器的布線系統需要采用兩個路由，布線數量需要事先規劃；方案二，SAN和LAN網絡公用一個主配線區域，主機/服務器/小型機設備所在的設備配線區向一個主配線區布線，設備配線區的布線連接至SAN和LAN的數量可以相互調配，可以提高布線利用率，但布線的管理沒有方案一那么清晰。工程中采用的組網方案要根據數據中心的規模加以比較后再選擇。如果數據中心主機/服務器/小型機設備數量較大，如大于25臺以上的規模時，則建議為SAN建立單獨的主配線區。在上述設備數量很少的情況下，則可以采用SAN和LAN布線合并主配線區的方案。圖2-17LAN二層網絡架構①SAN和LAN合用主配線區的方案構成如圖2-18所示。圖2-18SAN和LAN合用主配線區的方案構成② 主干系統。數據中心的主干系統，指的是主配線區（MDA）到水平配線區（HDA）、多個主配線區之間的骨干布線系統。如果數據中心包含中間配線區（IDA），則主配線區到中間配線區、中間配線區到水平配線區之間的布線系統也被定義為主干系時候才能保證最大限度地平滑升級。主配線區被認為是數據中心的核心，一般設置在計算機房的中心或者比較靠近核心的位置，這樣能夠盡量減少到各水平配線區之間的距離。在設計之初，主配線區就需要留有足夠的設備與纜線安裝空間，一般建議至少保留50%以上的空間作為將來升級的空間，避免將來升級的時候遇到空間不足的困擾，推薦光/電的配線架分放在不同的機柜內，在主配線區推薦采用高密度的配線產品，盡可能地求。方案一。把所有的主配線區、水平配線區和設備配線區的光、電端口通過光纜和對絞電纜連接到一個集中的交叉連接配線設備。這樣的設計將所有的設備機柜可以保持鎖定狀態，任何時候都沒有必要去打開一個設備機柜，除非有硬件的變化。集中配線設備也可以實施智能配線功能，通過自動監測和跟蹤、添加和變更來提高系統的安全性。另外，所有有源設備的端口都可以被利用，通過劃分VLAN，網絡可以根據需要來分割。集中設置方案如圖2-19所示。圖2-19集中設置方案方案二。在主配線區和水平配線區分別設置獨立的配線機柜，配線設備采用交叉連接方式。水平配線區設置LAN交換機與配線機柜，通過水平纜線連至設備區服務器；主配線區設置核心網絡交換和存儲交換設備機柜和配線機柜，通過主干纜線連至水平配線區。配線設備按照交換設備的容量確定端口數量。分布設置方案如圖2-20所示。與方案一相比，方案二減少了纜線的總量，雖然有一些閑置的設備端口存在，但在或其他環境下為不斷變化的環境提供了靈活性，可以隨著時間的推移，擴大或縮減存儲/網絡的要求。EoR/MoR和ToR根據網絡交換機與配線設備設置的位置不同，列頭柜可以設置于列頭（EoR）、列中（MoR），網絡設備也可以設置在機柜頂部（ToR）等。這些方法主要取決于服務器的種類、數量及網絡架構。①End-of-Row/EoR。EoR是最傳統的方法，接入交換機集中安裝在一列機柜端部的機柜內，通過水平纜線以永久鏈路方式連接設備柜內的主機/服務器/小型機設備。EoR對設備機柜需要敷設大量的水平纜線連接到交換機，布線的成本會提高，布線通道中敷設大量的數據纜線也會降低冷卻的通風量。End-of-Row/EoR設置方案如圖2-21所示。圖2-20分布設置方案圖2-21End-of-Row/EoR設置方案②Middle-of-Row/MoR。MoR的基本概念與EoR 是一樣的，都是采用交換機來集中支持多個機柜設備的入。從圖2-22中可以看出，主要區別是擺放列頭機柜的位置，MoR是將其放在每一列機柜的中間。MoR的設置方式可以使纜線從中間位置的列柜向兩端布放，降低纜線在布線通道出入口的擁堵現象，并減少纜線的平均長度，適合實施定制長度的預連接系統，而且布線機柜內配線設備的交叉連接和管理較EoR要方便。③Top-of-Rack/ToR。典型的ToR配置是將1U纜線直接連接到ToR交換機。這樣做的好處是，每一個機柜可以通過交換機的上聯端口以10G端口的服務器，機柜內可采用專用高速光/的浪費，另外也會使布線系統的管理變為分散方式，不像EoR/MoR那樣較為集中。Top-of-Rack/ToR設置方案如圖2-23所示。圖2-22Middle-of-Row/MoR設置方案圖2-23Top-of-Rack/ToR設置方案刀片式服務器要是利用刀片式服務器的整合能力（如Ethernet、FiberChannel、InfiniBand），可大量減地較少，如果以采用虛擬化的服務器（serversvirtualization）作為取向，則網絡的復雜性會大大提高，都會提高設計和管理的成本。刀片式服務器整合方案如圖2-24所示。模塊化POD方案模塊化POD是一組多功能的機柜，可優化供電、冷卻和布線技術效能。POD設計可根據需求縮放，并能夠方便地重復。模塊化POD單元如圖2-25所示。POD中的布線一般采用ToR結構，在服務器和機柜頂部交換機之間采用10GBASE-T對絞電纜布線支持單元內的輸入/輸出連接，在機柜內或服務器機柜組內僅需要少量光纖降低基建成本和運營成本。以上幾種網絡組網方式導致的水平配線區至設備配線區水平布線系統所采用的器件和纜線數量都大不相同，所以需要先確定交換機的設置位置，再決定水平布線系統的設計方案。圖2-24刀片式服務器整合方案圖2-25模塊化POD單元SDN網絡數據中心最重要的是要完善和建設10Gb、40Gb甚至是100Gb以太網的設施基礎。軟件定義網絡（SDN）一直都是網絡領域里的熱門話題。SDN節約網絡的總擁有成本，并使網絡基礎設施能夠彈性、靈活地支持業務。SDN編程網絡設備控制或“界定”網絡流量、安全策略或網絡拓撲。編程功能集中托管于一臺或少量幾臺稱為SDN控制器的標準服務器。簡而言之，SDN控制器就是SDN的大腦。SDNSDN集成，以更好地控制和塑造網絡功能。SDN在很大程度上依賴于高帶寬和高性能的物理層基礎設施。SDN虛擬化，而物理網絡設備可通過多個虛擬網絡共享，為了確保云性能達到服務級別協議（SLA）SDN的基礎設施。SDN①有多種SDN定義和規范，如供應商特定規范、開源規范等。它們有可能無法互操作，客戶必須全面評估哪一種適合自身需求。SDN架構允許通過虛擬化覆蓋到網絡基礎設施上運行。與服務器虛擬化一樣，它意味著可以讓多個虛擬網絡設備運行在物理網絡硬件（如一個物理交換機或路由器）上。SDN的架構設計使其可通過大量物理交換機、路由器、防火墻和負載均衡器操作虛擬網絡的多個層級，因此必須配備提供高速網絡連接（10GbE、40GbE甚至是100GbE）的物理網絡硬件，并能提供實現卓越網絡性能所需的低延遲。底層物理網絡的容量和速度使網絡基礎設施能夠彈性、靈活地支持業務。SDN架構支持面向業務的應用或服務，向SDN控制器傳達要求或需求。SDN控制器是以軟件方式實現并安裝在一臺或多臺服務器上的一組網絡功能，根據業務需求動態編程網絡流量和/或虛擬網絡基礎設施的拓撲結構。此外，虛擬網絡覆蓋是動態編程和創建的，可根據應用需求隨時間改變。建議為物理網絡硬件提供足夠高的帶寬容量，以免軟件定義網絡實質上是一種網絡虛擬化。通信業務與光纖引入①進線間和引入管道路由的冗余。多個引入管道路由可以減少電信業務經營者接入大樓的故障點，減少對數據中心運營所產生的影響。在有兩個電信進線間的數據中心，每一個電信業務經營者通常要求敷設兩條引入纜線。一條引入至第一個主進線間，另一條引入至第二個進線間。兩個進線間的引入管道（人孔或手孔）可以互通，以提供布放纜線的靈活性，但不是必需的。在建筑物內，進線間之間也應該設置主干路由，以增強纜線敷設的安全性。②電信業務經營者服務的冗余。為了保障用戶的通信暢通，數據中心可引入多個電信業務經營者的通信業務，將多個電信業務經營者提供的引入光纜通過不同的路徑引至數據中心，當一個電信業務經營者提供的通信業務中斷時，仍然能夠確保另一個電信業務經營者通信業務網絡的暢通。用戶應該確保其服務提供來自不同的電信業務經營者，通過不同的管線路由引入數據中心。這些不同路由應該被物理分開，沿著路由的所有的點至少應保持20m的間距。③電信進線間的冗余。大型數據中心可以采用多個電信進線間支持接入的冗余。多個電信進線間增加了冗余，但是管理復雜。兩個電信進線間的位置應該至少分開20m，而且是處于獨立的防火分區中。兩個電信進線間不能公用配電裝置或空調設備。針對不同的應用，電信業務經營者接入的電信業務需符合相應的等級要求，如表2-6所示。表2-6接入電信業務經營者等級要求④數據中心網絡邏輯拓撲。標準給出了數據中心的物理基礎架構，如圖2-26所示。圖2-26網絡邏輯結構盡管沒有規范定義，但是仍然需要符合4層的網絡架構，如表2-7所示。表2-74層網絡架構布線與節能隨著云計算、大數據等的大量應用，信息化持續快速發展，全球數據中心建設步伐明顯加快，總量已超過300萬個，耗電量占全球總耗電量的1.1%～1.5%。根據工信部披露的信息，我國數據中心總量已超過40萬個，年耗電量超過全社會用電量的1.5%。我國大多數數據中心的PUE仍普遍大于2.2，而美國數據中心平均PUE已達到1.9，先進數據中心的PUE可達到1.2以下，與國際先進水平相比有較大差距。因此，節能是數據中心必須考慮的重要問題。根據《國家綠色數據中心試點工作方案》的要求，預計到2017年，我國圍繞重點領域將創建百個綠色數據中心試點，試點數據中心能效平均提高8%以上。無源部件的綜合布線系統與數據中心節能有什么關系呢？如何規劃綜合布線系統才能幫助數據中心降低PUE？下面從幾個方面來分析布線與數據中心節能的關系。（1）網絡設計結構化（ASHRAE）技術委員會9.9（簡稱TC9.9）統計報告顯示，數據中心用電量分布大致可分為服務器用電占46%、空調制冷耗電量占31%（我國數據中心這一比例可能達到50%）、UPS損耗占8%、照明占4%、其他占11%。空調制冷系統占數據中心總耗電量近三分之一，是影響機房能耗的關鍵指標。因此提高空調制冷系統的效率，可以有效降低數據中心的PUE值。網絡采用結構化布線方式后，在服務器端口與接入層交換機之間采用水平纜線+配線架進行布線，接入交換機與核心/匯聚交換機之間采用主干光纜+配線架進行連接，通過配線架跳線分別跳接至交換機端口和設備端口。相比于以前的點到點網絡架構，結構化布線可以大大節省纜線，尤其是主干纜線和跳線的數量，可節省大量的線槽及橋架等空間，這些空間的節省將有利于冷風的流通，進而提高空調系統的制冷效率。據相關數據統計，良好的綜合布線網絡架構將降低2%～3%的數據中心耗用電量。數據中心能耗已成為一個全球關注的社會話題。數據中心的建設在未來幾年內將會依然保持穩定的增長速度。同時，老的數據中心也面臨升級或搬遷的需求，意味著對電力等能源的需求進一步增加，如何在維持數據中心隨業務需求升級的同時盡可能降低能耗，對數據中心相關行業都是一個嚴峻的考驗。數據中心綜合布線系統雖然僅作為一個物理層無源設備，其本身通常沒有功耗的問題（僅在采用智能基礎設施管理系統時，可能有少量耗電設備），但是綜合布線設計及產品選型將有助于降低能耗，提升PUE性能。（2）10GE網絡設計要素隨著虛擬化技術的發展，結合新的網絡設計，如FABRIC、LEAF-SPINE等架構的提出，數據中心內部端口的傳輸速率逐步提升。根據DELL’ORO 在2014年的報告，數據心內服務器端口傳輸速度將逐步從1GE向10GE過渡。同時，從2014年開始，40GE的需求開始出現，并預計在兩年內提出新的25GE和50GE需求，預計在2016—2017年間，10GE替代1GE成為服務器端口速率的主流選擇。常用10GE端口PHY的傳輸功率如表2-8所示。表2-8常用10GE端口PHY的傳輸功率在目前的數據中心架構中，10GE傳輸大部分采用的是SFP+互連傳輸，2012年，隨著第三代40nm芯片的發布，10GBASE-T的功耗才從6W下降到4W左右。10GBASE-T端口在布線與設備成本方面比SFP+的方案有優勢，但因為PHY功率和交換設備內的散熱問題，其功耗較SFP+方案之間還有差距。10GBASE-T的初衷是在100m信道范圍內支持10G傳輸，但是根據大量已建數據中心的鏈路長度數據分析表明，數據中心內傳輸鏈路長度有80%集中在50m左右，更有70%為30m之內。在10GBASE-T剛提出時，因為要滿足信道100m時達到10W，就存在外部串擾的問題。因此，IEEE在推出10G BASE-T 之后，又補充針對短距離低能耗的傳輸模（ShortReachMode，也稱10GBASE-TSRM30），旨在數據中心較短鏈路情況下，在保持接收端信號水平不變時，降低發射端的功率以減小線外串擾的影響。與此同時，減小發射端功率也實現了能耗的下降，以此模式傳輸的10GBASE-T將節省近1W的功率。當傳輸距離進一步減少到10m時，功率進一步降到1.5W左右。10m的距離可以基本滿足所有的TOR下行應用，同時在上走線環境下，10m可以支持相鄰兩個機柜的距離。在采用10m短鏈路架構的情況下，由于交換設備對散熱的需求降低，因此在設備設計時，可以在風扇與散熱部分有額外的空間。從以上信息可推知，在設計數據中心架構時，若大部分傳輸鏈路設計在30m時，即可使10GBASE-T端口的傳輸功率有較大的降低。因此可以在設計機房的機柜排列時，盡量將布線鏈路的長度控制在30m內。30m的傳輸距離基本可覆蓋符合TIA 942和24704規定的EOR和MOR網絡架構中機列的長度，并且采用柜內與柜間互連的方式。10GBASE-T SRM10可以提供與SFP+相當的互通方式，使線對串擾和纜間串擾指標達到標要求，也可有利于降低10GBASE-T的功率。與數據中心傳輸相關的10GBASE-T兩種傳輸模式：10GBASE-TSR30，30m傳輸功率為3～4W，適用于EOR/MOR架構；10GBASE-TSR10，10m傳輸功率為1.5W，適用于TOR架構。①TOR架構。TOR架構會產生設置于機柜內頂部交換機的端口閑置問題，而且交換機較少的端口使用又不能降低多少交換設備的功率，因此通過增加端口的利用率同樣能夠起到節能作用。由此可知，EOR/MOR架構通常會比TOR架構有更好的端口利用率，由此高密度配線模塊（2U下聯96端口）支持的TOR架構被提出來。2U交換設備因共享風扇、背板等資源，在利用率上比2臺1U交換設備有更好的提升。②40GBASE-T網絡應用。40GE以太網的布線系統，目前可選的解決方案通常為QSFP+，不過針對4對對絞電纜的40G傳輸方案已在緊密籌劃中，預計2016年相關標準可以成形，同年有產品可以問世。與10GBASE-T相仿，40GBASE-T也會考慮不同的傳輸長度與功率之間的聯系，針對TOR和EOR/MOR架構提出兩種傳輸模型：40GBASE-TSR30，30m傳輸功率為6～9W，適用于EOR/MOR架構；40GBASE-TSR10，10m傳輸功率為1～2W，適用于TOR架構。40GBASE-T相關標準還在草案階段，所提及的名稱與相關參數及資料均引自IEEE網站資料。可見，當40G BASE-T在10m鏈路長度下已基本與10G BASE-T SR10的功率水平仿，這是因為40GBASE-T在制定過程中吸取了10GBASE-T的教訓，無疑在未來可以給用戶提供TOR交換機選擇時一個強有力的選項。現在QSFP+的功率水平為3.5～4W，TOR架構下DAC的功率水平約為1.5W，從40GBASE-T的目標功率水平來看，完全可以替代現有的QSFP+和DAC互連方案作為TOR接入方式，而隨著芯片技術的發展，相信該功率水平還有進一步改善的空間。當引入對絞電纜獨有的EEE節能以太網方案時，可預見有更進一步節省的空間。③避免布線產品更新帶來的浪費。布線對于節能和綠色的貢獻除了在選用合適的傳輸介質降低功耗外，還可以從制造原材料的角度考慮。當采用CAT5E或CAT6產品作為介質時，在面臨10G和40G升級時，就需要重新布線。同樣，采用OM1/OM2光纜時，在支持10GE傳輸時，距離限制相當明顯。在重新布線過程中，會產生大量原材料的浪費，對保持運維的持續工作帶來很大影響。因此，在數據中心前期規劃時，應重點考慮未來幾年的傳輸需求，選擇相應的布線信道。④高性能傳輸協議。當將傳輸設備的單位能耗作為考量時不難發現，采用高等級傳輸時，單位端口傳輸耗明顯降低，如1GE傳輸功率通常在0.5～1W/端口，10GE 傳輸功率已降到0.5～1.5W/端口，10GE每單位Bit的傳輸功率將大幅小于1GE每單位Bit的傳輸功率。同樣，40GE和100GE也是如此。在40GE標準制定過程中，IEEE已確認同時引入25GE的速率，這個看似“倒退”的傳輸協議實際上是對功率和設備傳輸優化的一個有力支持。25GE將采用單通道25G傳輸，相比40GE傳輸采用的4X10G或2X20G通道，25GE傳輸可以獲得128I/O的3.2T設備背板100%的利用率，而4X10G通道的40GE在同樣128I/O3.2T設備背板上只能達到47.5%的利用率，2X20G則為85%。⑤DCIM對節能的作用。DCIM概念的提出，希望將原來數據中心內的兩大方面，即基礎設施（供電、暖通）和IT設備（服務器、交換機、存儲和布線的管理統籌到一個平臺上，實現數據中心整體節能和管理。此概念有別于簡單地將樓宇自動化管理系統融入數據中心，而是從整體高度來實現統一管理。因此，DCIM所實現的不僅是基礎設施的節能減排，還應該是針對需求實現網絡管理及優化，通過即將成為標準的AIM系統，對端口利用率實行實時監控及數據分析，減少數據中心內大量存在的被占用但卻未被使用的僵尸端口的數量。據統計，每個未利用的端口所產生的額外費用（設備、電力、人力）接近USD100/年（行業調查數據）。因此，合理有效地對端口進行管理，將為數據中心節能乃至數據中心運維產生正面影響。傳輸介質光纖化數據中心通常規模比較大，服務器接入端口普遍采用10G以后，主干端口將會考慮采用40G/100G的方案。對于40G以上的方案，目前能規模應用的主要還是基于QSFP端口與MTP預連接光纖相結合的方案。對于10G的端口來說，除了采用傳統的RJ45銅網口外，也可以考慮選擇SFP+光網口，還可以考慮SFP+DAC（DirectAttachCopperCable，有源雙軸平行對絞電纜）等幾種方式。①端口能耗。云計算數據中心規模大，端口能耗將直接影響整體云計算數據中心建設完成后的長期運維成本。如10G端口應用上述提到的三種主流方式接口對應的網卡，則端口能耗和網絡延時是評估的重要指標。表2-9性價比比較表Intel的網卡和Solarflare網卡的數據。從整體成本來看，10GBASE-T采用對絞電纜的方案有較大的價格優勢，但功耗相對較大。表2-9中的功耗數據主要基于10GBASE-T最長長度可以支持100m距離的方案，如果基于數據中心的一般傳輸鏈路（短鏈路）為30m以下的長度，則功耗可以大幅下降。10G BASE-T對絞纜分為屏蔽和非屏蔽兩種結構。相對非屏蔽，采用STP屏蔽纜線具有良好的NEXT和ANEXT的性能，會大幅減少網卡DSP芯片的實際功率。采用STP對絞電纜相比較UTP非屏蔽系統可以節約1.5W左右的功耗。針對數據中心解決方案，IEEE802.3az標準化組織正在開發新一代節能型的10GBASE-T方案，功耗將會有望進一步降低。10GBASE-SR采用多模光纖的方式，技術成熟，功率較低，但價格相對更高一些，從當前的應用角度來看，10GBASE-SR可靠性相對更高一些。10GBASE-SFP+DAC方式相對性價比不錯，但由于DAC對絞電纜兩端連接器內包含芯片，故在實際應用中與各交換機廠家會有兼容性問題，且支持傳輸距離很短，典型長度為7m以下，最長長度不超過15m，管理相對不夠便利。端口功耗降低，對建設一個節能型的數據中心貢獻是相當大的，因為從數據中心整體能耗來看，只要端口下降1W的電能消耗，則整體機房將還可以減少由于端口1W下降所省去的空調制冷方面的電力損耗，以及配電系統UPS等各個環節的配套能耗。根據美國數據中心綠色節能組織統計的結果來看，端口下降1W功耗將帶動整體數據中心省下2～2.8W的功耗，這對于動輒達到上萬臺服務器的云計算數據中心來說，電費成本的節約是十分可觀的。②單位功耗。云計算數據中心促使端口應用帶寬提升，而支持數據傳輸的速率越高，單位能耗反而降低，如果以Power/Gb/s的方式來衡量各等級的傳輸方式，則傳輸同樣的數據量，采用10G方式的單位能耗只相當于1G方式傳輸能耗的1/4。美國Stanford大學的一個報告同樣也從另一方面反映出了這樣一個現象，由于云計算數據中心近年來采用大量虛擬化的技術，端口帶寬與利用率增加，對單位數據量電能消耗的下降起到比較大的作用。數據中心的電能消耗量并沒有達到預測中那么高。再以主流的萬兆服務端口為例，10G BASE-SR光纖連接端口的能耗大約只有10GBASE-T銅連接器端口能耗的1/3，同時采用光纖作為傳輸介質，所支持的傳輸距離都遠遠超過對絞電纜所能支持的距離，更長的傳輸距離可以減少有源設備的使用，因此數中心采用能耗更低的光纖傳輸介質將更有利于節能降耗。未來數據中心建設中傳輸介質將會更多地采用光纖。③網絡功耗比較。從表2-10中可以看出網絡設備端口采用不同類型光電器件時的端口能耗和傳輸距離。其中使用對絞電纜10G-T連接器端口的功耗最高，達到5W。如果僅僅考慮端口的功耗，則相當于1個48端口網絡設備的功耗為240W。如果一個19英寸的標準機柜安裝20臺服務器，則每一個機柜的功耗可達到4.8kW。將10G-T端口與光SFP+端口相比較可以計算出，采用光SFP+端口服務器機柜的功耗僅為1.44kW，是電10G-T機柜耗電量的30%。采用光設可以大大下降。當然采用光網絡設備時，還得考慮設備的性價比因素。表2-10網絡設備能耗機房走線網格化數據中心不規范的走線不僅會影響美觀和維護，同時還會帶來通信纜線本身的信號串擾及遭受其他信號源干擾等問題，尤其還會降低我們非常關注的空調制冷效率。從數據中心綜合布線系統來看，通常采用架空防靜電地板下走線的方式；反之，如果不采用架空防靜電地板下走線，則只能夠上走線了。采用哪種走線方式，要考慮到客戶對數據中心的要求，如成本、維護、機房升級等因素。隨著數據中心機房規模的不斷升級，無論是通過機柜擺放“背對背、面對面”，還是采添加新的通信纜線和電力纜線時，現有的閑置纜線由于很難移除而被留在原地。久而久之，導致強電與弱電對絞電纜線將沒有足夠的空間保持足夠的距離，不僅易產生信號干致數據中心內部形成“熱區”。因此，需要通過優化走線方式來確保下送風的冷風通道通暢，提高空調制冷效率，降低能耗。無論是“上走線”還是“下走線”，采用網格式（或其他如梯形）橋架都可以為冷風通道預留專用的傳送通道。采用下走線方式時，必須確保地板下具有足夠的空間，一般要求地板下凈高不少于600mm，有的機房設計甚至提出凈高1000mm的要求。數據中心布線要求強電、弱電物理空間分離，可消除由于強電、弱電對絞電纜線間距不足產生干擾的可能節約能源，同時還可以通過改善纜線的維護方法來提高可靠性。圖2-27、圖2-28為典型的采用敞開式橋架在架空地板下布線和機柜上部布線的效果。圖2-27網格化地板下布線圖2-28網格化機柜上部布線萬兆對絞電纜布線隨著網絡技術及應用的不斷發展，意味著綜合布線系統不但需要考慮能夠滿足現在的傳輸應用，同時還要考慮未來5年或更長時間的應用，以確保企業和公司在未來幾年之內更新網絡設備時，不必再重復投資綜合布線系統。現在市場上各個主流的設備廠商均提供包括網絡交換機、服務器主板、單獨網卡以支持對絞電纜萬兆網絡設備的應用。第三方統計數據表明，在未來幾年里，將面臨從1G到10G的網絡交替過程。萬兆對絞電纜的標準是在2008年制定的。IEEE組織在2007年正式發布對絞電纜傳輸萬兆10G的標準，也就是10GBASE-T（802.3an）。ISO/IECTR11801-9905針對已有的信道等級ClassFA、ClassⅠ和ClassⅡ的布線系統，表明ClassFA可滿足25G網絡的應用需求。國際標準還提出了綜合布線系統對于2.5～40G網絡應用所達到的帶寬要求。對于8.1類（ClassⅠ）、8.2類（ClassⅡ）綜合布線系統需要考慮向下兼容6A和7A類布線系統的應用，如表2-11所示。（1）10GBASE-T的應用表2-12顯示了10GBASE-T代替光纖作為低成本物理介質的應用。表2-11表2-1210GBASE-T的應用①明顯的特性。在保持IEEE802.3基本原理的同時，此項技術的發展必須擁有正確的并且是獨有的10GBASE-T特性。②經濟可行性。與利用IEEE 803.3 10G-BASE SR/SW技術和OM3光纖的10G以太網及使用低成VCSEL技術配置的10G以太網相比，10G對絞電纜技術能夠提供40%的費用節省。為10G技術提供低成本的布線系統，對比光纖介質，纜線介質的成本降低，安裝的成本也要低。③技術可行性。技術可行性可能是研究小組面臨的最大挑戰。10GBASE-T傳輸模式將利用脈沖調幅（PAM）技術，類似于已經被普遍用于千兆以模式，如圖2-29所示。1000BASE-T模式利用PAM技術使用PAM-5進行編碼，在四對線的每一對上雙工雙向進行250Mb/s的傳輸。這個應用要求工作帶寬大約為80MHz。10G 建議利用PAM-5或者PAM-10技術進行編碼，在四對線的每一對上全雙工進行2.5Gb/s的傳輸。圖2-2910GBASE-T傳輸模式根據這個模式，依據香農理論進行計算，為了達到2.5Gb/s的傳輸速率，信道的傳輸能力應該達到18～20Gb/s（4對線×每對2.5Gb/s=10Gb/s，全雙工模式意味著10Gb/s×2=20Gb/s）。早期的模型實驗表明，達到這樣的要求需要大約625MHz的工作帶寬，對于已經安裝的符合標準的布線系統，這會帶來嚴重的問題。最明顯的一個問題就是625MHz的工作帶寬超出了符合標準的E級/6類布線系統的頻率限制。在最新的標準更新中，TIA把支持10GBASE-T的擴展6類標準從625MHz降低到500MHz。與之相對應的是，最終在2007年發布的綜合布線標準TIA-568-B.2-10中，定義了新型的電纜級別Cat.6A（擴展6類）用于滿足100m信道長度萬兆對絞電纜傳輸的標準。新定義的Cat.6A類對絞電纜所要求的傳輸帶寬為500MHz。（2）10GBASE-T采用6A屏蔽還是6A非屏蔽位的是總線型粗纜網和細纜網，那時使用的是同軸電纜，而同軸電纜本身就是屏蔽結構的。隨著網絡的發展，出現了對絞電纜，非屏蔽的UTP對絞電纜布線系統被許多用戶所使用，3類、超5類、6類和6A類都分為非屏蔽和屏蔽布線系統，但到了7類、7A類和正在制定標準的8類對絞電纜布線系統，就只有屏蔽而沒有非屏蔽了。因此，屏蔽對絞電纜布線系統是未來的發展方向。從圖2-30中可以看出，在TIA和ISO/IEC標準中，6A類及以上等級的布線系統均為屏蔽的布線系統。圖2-30標準與布線等級針對于10GBASE-T的對絞電纜傳輸要求，使用6A類屏蔽系統比非屏蔽系統的優勢主要有以下幾個方面。①屏蔽系統可以更好地抵抗外界電磁干擾，傳輸安全。在如圖2-31所示的環境中，電磁干擾和射頻干擾會透過非屏蔽對絞電纜的外皮和導體過大，能量超過了正常傳輸信號的能量，則網絡設備將無法區別，造成網絡傳輸出現故廠、醫院等較多使用屏蔽布線系統的原因。圖2-31屏蔽性能另一方面，屏蔽布線系統的金屬屏蔽層還可以阻擋內部信號傳輸向外輻射的能量。高頻信號傳輸使得對絞電纜會像天線一樣向外輻射能量，如果在一定范圍內使用還原裝置，就可以竊取傳輸的信號數據。屏蔽布線系統可以通過金屬屏蔽層阻擋內部信號向外輻射，可提高系統的安全性，這也就是政府機關、軍隊、銀行等部門較多使用屏蔽系統的原因。②屏蔽纜線和模塊可以防止外部串擾ANEXT的影響。隨著傳輸頻率和速率的提升，確保系統傳輸性能的標準要求也越發嚴格。原有的可以被忽略不計的對絞電纜之間或配線架端口之間的干擾也成了影響對絞電纜系統傳輸萬兆速率的瓶頸。新的測試參數被定義——外部串擾（AlienNEXT），即相鄰電纜線對之間的串擾和相鄰連接硬件之間的干擾，如圖2-32所示。圖2-32電纜間與端口間干擾在信道衰減一定的情況下，消除噪聲源對于增加信道容量有很關鍵的作用。實際上，來自干擾源的單根4對對絞電纜線對之間的干擾可以通過信道末端網絡電子設備利用復雜的數字信號處理技術（DSP）進行控制，對于干擾控制有很大影響的干擾源并沒有被布線標準預先提及，而且這個干擾源無法用DSP技術來消除，這個干擾源就是線外串擾（ANEXT）。根據實驗室測試證實了外部串擾ANEXT是10GBASE-T傳輸的主要限制因素。滿足500MHz帶寬要求的Cat.6A纜線有非屏蔽和屏蔽兩種，同樣都可以支持100m的萬兆信道長度，但是如果使用非屏蔽Cat.6A對絞電纜系統傳輸萬兆，則需要考慮外部串擾的問題；而使用屏蔽Cat.6A對絞電纜系統傳輸萬兆，則不需要考慮外部串擾的問題。圖2-33是兩種系統對應的外部串擾。圖2-33兩種系統對應的外部串擾圖2-34為ANEXT的標準極限值，屏蔽布線系統比非屏蔽布線系統提供了更多的余量值，而非屏蔽系統即使通過增加纜線外皮厚度和信息模塊在配線架上端口間距的方法，也無法保證所有的頻率點都能夠滿足標準的要求。有些客戶和支持6A非屏蔽的布線廠商會說，分散工作區的信息點根本無須考慮外部串擾的因素。沒錯，但分散的工作區信息點會在樓層配線間機柜里的配線架和交換設備處匯集，這里的外部串擾就會比較嚴重。③屏蔽布線系統可以提供更好的香農容量性能。針對10GBASE-T的對絞電纜傳輸，國際標準采用香農定律（Shannon’slaw）來衡量10GBASE-T的信道傳輸能量。C=Blog2（1+（S-IL/AXT+BN））式中，C代表可以達到的信道容量；B代表傳輸帶寬；S代表信號輸入；IL代表傳輸線路里的插入損耗；AXT代表外部串擾；BN代表外界噪聲干擾。由于屏蔽布線系統比非屏蔽布線系統有較好的抵抗外部串擾和外界噪聲干擾的能力，因此可以提供更好的信道容量，如圖2-35所示。圖2-34ANEXT的標準極限值④更小的纜線外徑，減少空間占用。在我們的印象中，相同類別下，屏蔽系統電纜的外徑要比非屏蔽電纜的外徑要大，但這種規律在滿足萬兆傳輸要求的6A類對絞電纜時發生了改變，其原因還是因為外部串擾的問題。非屏蔽6A類系統解決外部串擾的唯一方法就是將電纜外皮變厚，使其電纜在放一起影響。因此，原有的屏蔽系統電纜要比非屏蔽電纜外徑要大的規律被打破。在通常情況下，6A類屏蔽電纜的外徑為7.2mm，而6A類非屏蔽電纜的外徑會達到8～9mm。電纜外徑的增大，相應地會增加在線管線槽方面的輔材成本。例如，常用的20mm金屬管，放兩根6A屏蔽線后，空間還有富余，但放兩根較粗的6A非屏蔽線后，在施工牽引時就會有些困難，而由于拉力過大也會傷及電纜，尤其是在纜線路由有拐彎的情況下。圖2-36為6A類電纜結構。圖2-35圖2-366A類電纜結構非屏蔽6A纜線通過加厚纜線外皮來增大相鄰纜線線對之間的距離來減小外部串擾。打個簡單的比方，如果在家里，室外有擾人的施工噪聲，一個方法是關上窗戶，降低或者完全聽不見室外的噪聲，類似于加了屏蔽層；另外一個方法是走出房間，來到一個離噪聲源較遠的地方，類似于加厚電纜外皮，增大間距。圖2-37是市場中能見到的一些6A類非屏蔽纜線，形狀有很多種。其目的都是為了使得多條對絞電纜放置在一起的時候，通過增大線對之間間距的方法來減少外部串擾，但即使這樣，也不能像屏蔽纜線一樣完全消除外部串擾的影響，只能相對減小。圖2-376AU/UTP非屏蔽對絞電纜內部結構（3）6A屏蔽布線系統的測試與施工優勢①屏蔽6A系統可以無須費時費力的外部串擾測試。一束6A類非屏蔽對絞電纜，在6包1的情況下，最里邊那根對絞電纜的內部傳輸線對會受到其外部包裹的6根對絞電纜傳輸線對外部串擾的影響，在這種情況下所受到的外部串擾影響是最嚴重的，因此在通常情況下，對外部串擾的測試也使用這種模式進行測試。在理論上，如果最差的情況能夠通過，則其他情況也都能夠通過。但問題是工程中的線管或線槽不可能都正好是7根6A類對絞電纜，通常都會有大于7根的情況，那就會有多種6包1的組合情況需要測試，這樣的話就需要在完成每條對絞電纜測試之后，還要花費較多的時間用于多種組合外部串擾的測試，這會相應增加測試的成本和時間。電纜6包1構成如圖2-38所示。圖2-38電纜6包1構成根據相關統計資料，以1000個6A非屏蔽信息點、24電纜內部4對線的逐點測試共花費12小時14分鐘，每個信息點花費0.734分鐘，第二階段測試6包1的外部串擾，只選取其中的10條鏈路作為被干擾鏈路，就需要再花費4小時56鐘。而6A類屏蔽系統由于對絞電纜的屏蔽層結構，相互之間不會產生外部串擾的影響，因此可以不用第二階段測試費時費力的外部串擾。②屏蔽模塊終接系統接地簡單快速。以太網早期的屏蔽系統安裝很復雜，但這已經成為歷史，通過新的技術改進，屏蔽系統模塊的終接和安裝變得更加容易。另外，6A類屏蔽纜線較小的外徑也更加方便施工，如圖2-39所示。使用具有自動切斷技術專利的終接工具可以在1分鐘之內完成一個6A屏蔽模塊的終接。③系統接地。簡單快速，首先接地并不是在實施屏蔽布線系統的時候才需要，即使是非屏蔽布線系統也同樣需要做接地。其原因是在機柜內只要安裝了有源設備，如交換機、服務器等，本身就需要良好的接地。圖2-39系統接地的目的有兩個：防止雷擊對有源設備造成的破壞；防止設備帶電，在人員接觸時造成觸電。對于與網絡系統有關的設備來說，如交換機端口、終端電腦的網卡接口，其實都已經做了屏蔽處理和機殼相通。屏蔽系統與非屏蔽系統在布線系統接地上的唯一區別就是，如果采用的是屏蔽布線系統，則屏蔽配線架需要和機柜做良好的連通。同時，花瓣形金屬墊片會自動劃破螺孔的油漆與機柜連通。接地線至機柜的銅接地排，如圖2-40所示。圖2-40屏蔽布線接地針對樓層機房至辦公區的樓宇屏蔽布線，無須兩端都接地，只須在機柜的配線架端單終接地。其原因是纜線的屏蔽層和屏蔽模塊在安裝時連接良好，屏蔽模塊又與屏蔽配線架連接良好，已經形成了端到端完整的屏蔽層鏈路，而且在鏈路測試時，屏蔽層連通性已作為一項測試指標，在接線圖中的最下端，除了8芯纜線以外的S項，就是測試屏蔽層的連通性，所以在鏈路屏蔽層連通完好的情況下，只需要配線架端的單終接地。除6A類對絞電纜可以支持萬兆傳輸外，6類、7類等布線系統都可以支持萬兆以太網的應用。6類布線系統根據目前的測試支持萬兆傳輸的距離僅能達到37m，很難滿足傳統數據中心EOR網絡架構及大多數樓宇水平布線的距離要求，因此不適合用作萬兆以太網的物理傳輸介質；7類布線系統目前ISO/IEC標準承認的接口（GG45、Tera）與RJ45之間需要使用RJ45型跳線而非GG45型跳線互連。另外，使用TERA-RJ45型跳線也能實現向下兼容的應用。相關規范及技術報告TIA-568-C.2-1Draft2.0（2014-06-26）、ISO/IECDTR11801-99-1（2013-12-03）對于連接器暫時還沒有統一的要求。TIA-568-C.2-1Draft2.0討論支持40GBASE-T傳輸協議的8類布線系統仍然采用RJ45連接器，導致7類布線系統處于一個比較尷尬的位置，目前也較少被用作萬兆以太網的傳輸介質。因此，6A類布線系統是當前10GBASE-T最為理想的傳輸介質，可以充分滿足數據中心EOR、TOR等不同網絡架構及傳統樓宇水平布線的需求。但在8類布線系統中提出了Cat8.1類和Cat8.2類的布線系統，并且要求Cat8.1類和Cat8.2類應該分別兼容EA級和FA級布線系統的應用。光纖布線數據中心綜合布線系統所組成的架構，除了要滿足當前的使用以外，還要考慮到將來網絡應用技術的發展與理念的改變。萬兆網絡設備已經來到了我們的身邊，不再是一個虛擬化的東西了，我們實實在在可以從市場中買到。對于光纖來講，不是單單滿足于10G，40G、100G標準IEEE802.3ba在2015年6月已經正式頒布，40G用8芯光纖傳輸數據，100G用20芯光纖傳輸數據。IEEE工作組的步伐并沒有就此停止，在完成了IEEE802.3ba后，正在籌劃的下一步工作是要做一個向下兼容的、從10G到100G的光纖標準。數據中心的光纖應用采用集中式和分布式的方法進行配線管理。在未來幾年，可能由于機構的調整、應用的調整需要把服務器從這個機柜搬到另外一個機柜，此時如果采用集中式管理，在設計水平線路時，不再連到列頭柜，而是把所有的線路連到一個集中管理的配線區，在這個配線區通過跳線連接完成從主配線區（MDA）到水平配線區（HDA），從水平配線區（HDA）到設備區（EDA），甚至從主配線區（MDA）直接跳到設備區（EDA），或從設備區（EDA）直接到設備區（EDA）的互通與連接，那么所有的工作的應用來講是非常有吸引力的。對于光纖系統來講，預連接系統比較適合集中式布線方式。多模光纖的應用數據中心綜合布線系統需要不斷提升帶寬為快速增長的網絡（如核心層網絡、匯聚層網絡及SAN存儲網絡）傳輸應用提前鋪好道路，而采用光纖傳輸可以為不斷發掘帶寬潛力提供保障。與單模光纖相比，由于多模光纖技術較低的有源+無源的綜合成本，因此將促使多模光纖在數據中心的應用中占有絕對優勢。大中型數據中心超過85%的光纖布線系統采用的是多模光纖。2009年8月，TIA正式批準推出OM4多模光纖的應用。多模光纖40G 的傳輸模式使用每對收、發光纖以支持10Gb/s的速率，如4×10Gb/s=40Gb/s，共需要使用8芯光纖。