數(shù)據(jù)中心機房布線設計方案

    數(shù)據(jù)中心機房布線方案

    1、概述

    當前，我們正處在一個信息爆炸的時代，數(shù)據(jù)的存儲量已經(jīng)不僅僅是用KB、MB、GB甚至TB來計算，在不遠的將來，人們所談論的將是PB(1petabyte=1,000terabytes)甚至EB(1exabyte=1,000petabytes)。在企業(yè)的IT基礎架構中，數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)及業(yè)務應用的總控中心。數(shù)據(jù)中心匯聚了最昂貴的服務器和存儲及網(wǎng)絡設備，擔負著數(shù)據(jù)存儲、訪問的艱巨任務。數(shù)據(jù)中心的建設要面向企業(yè)業(yè)務的發(fā)展，并為企業(yè)提供全面的業(yè)務支撐。這種支撐涵蓋了客戶、企業(yè)業(yè)務、企業(yè)數(shù)據(jù)和決策支持等層面。

    隨著數(shù)據(jù)中心高密度刀片式服務器及存儲設備數(shù)量的增多，數(shù)據(jù)中心面臨著網(wǎng)絡性能、散熱、空間、能耗等一系列嚴峻的挑戰(zhàn)。根據(jù)全球最大的獨立技術研究公司GartnerResearch發(fā)布的研究資料顯示，由于缺乏靈活、高性能的綜合布線規(guī)劃，在2002年之前建立的數(shù)據(jù)中心中，半數(shù)需要在2008年前升級或者淘汰。

    因此，建設一個完整的、符合現(xiàn)在及將來要求的高標準的新一代的數(shù)據(jù)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(tǒng)，預先經(jīng)過測試,確保系統(tǒng)7*24小時穩(wěn)定可靠。

    •高性能——滿足目前的網(wǎng)絡傳輸需求，支持至少1G或10G甚至更高速率傳輸

    •高密度——節(jié)省空間，方便設備散熱設備散熱。

    •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(yè)務增長，支持未來擴容需求。

    本次設計將從先進性、可靠性、實用性的原則出發(fā)，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(fā)展趨勢及可能出現(xiàn)的需求。為用戶提供具有長遠效益的全面解決方案。

    菲尼特數(shù)據(jù)中心機房

    2、設計標準

    TIA-942數(shù)據(jù)中心機房通信設施標準

    建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范GB/T50311-2007;

    建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范GB/T50312-2007;

    國際綜合布線標準ISO/IEC11801

    北美建筑通訊線路間距標準TIA/EIA569;

    北美商用建筑通訊基礎結構管理規(guī)范TIA/EIA606;

    非屏蔽雙絞線布線測試標準TIA/EIATSB67;

    北美商用建筑通訊接地要求TIA/EIA607;

    歐洲綜合布線系統(tǒng)標準BN50173;

    其它國家和行業(yè)標準規(guī)范;

    3、TIA-942數(shù)據(jù)中心機房通信設施標準

    彎曲半徑:4x電纜直徑

    導體阻抗:最大66.58ohms/km

    2005年4月美國通信工業(yè)委員會TIA發(fā)布了數(shù)據(jù)中心機房通信設施標準，該標準正對數(shù)據(jù)中心的設計、安裝提供了規(guī)范和建議，內(nèi)容包括：建筑結構、空間布局、安全、節(jié)能，接地、機械及防火保護。

    數(shù)據(jù)中心區(qū)域劃分

    根據(jù)該標準,典型的數(shù)據(jù)中心應包括以下基本的區(qū)域,

    1.ER,提供數(shù)據(jù)中心與外部網(wǎng)絡的互聯(lián).服務供應商(SP)的連接首先進入到ER.在許多數(shù)據(jù)中心里,ER被直接放置到計算機機房內(nèi)(CR).為了安全起見,接入機房(ER)最好跟計算機機房分離開

    2.MDA,是數(shù)據(jù)中心的核心管理區(qū)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(jù)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(qū)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(shù)據(jù)中心的水平管理區(qū)域,一般位于機房(CR)中心的位置,HDA包含局域網(wǎng)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(qū)域，包括網(wǎng)絡設備,通信設備.為了方便散熱EDA區(qū)域內(nèi)的機柜/架根據(jù)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(jīng)常移動或變化的區(qū)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)。

    數(shù)據(jù)中心等級

    TIA-942根據(jù)數(shù)據(jù)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(tǒng)，必須配備氣體滅火系統(tǒng)，多個備用布線管槽，主干必須冗余。

    對于一般企業(yè)的數(shù)據(jù)中心Tier1,Tier2已經(jīng)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(yè)務，必須遵循Tier4等級。

    數(shù)據(jù)中心布線考慮

    TIA/EIA942標準對數(shù)據(jù)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(tǒng)(如MPO,MRJ21)

    數(shù)據(jù)中心屬于”強制通風”區(qū)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(jù)通風區(qū)域(coolaisle)和非通風區(qū)域(hotaisle)合理布置

    建議采用交叉連接(CrossConnect)方式。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(tǒng)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(shù)據(jù)中心設備散熱及空氣對流對于網(wǎng)絡穩(wěn)定性十分重要.根據(jù)地板能否通風,數(shù)據(jù)中心分為不通風走廊(HotAisle)及通風走廊(coldaisle).通風走廊(coldaisle)內(nèi),,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.

    4、方案設計

    本數(shù)據(jù)中心機房綜合布線系統(tǒng)按照4級中心機房進行規(guī)劃。

    具體設計如下：

    (1)綜合布線系統(tǒng)采用星型拓撲結構，分為主配線區(qū)(MDA)、水平配線區(qū)(HAD)、和設備區(qū)(EDA),水平配線區(qū)(HAD)位于每一列機柜的第一個機柜內(nèi)。

    (2)機房主配線區(qū)(MDA)和水平配線區(qū)(HDA)之間采用8芯室內(nèi)OM3多模光纖，支持10G萬兆以太網(wǎng)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(wǎng)應用。主配線區(qū)(MDA)機柜內(nèi)安裝48芯LC光纖配線架，室內(nèi)光纜采用LC尾纖熔接的方式進行現(xiàn)場熔接，LC-LC光纖跳線光纖跳線數(shù)量按照光纖芯數(shù)4:1比例配備。

    (3)水平配線區(qū)(HDA)和設備區(qū)(EDA)之間采用六類非屏蔽雙絞線相互連接，Cat6非屏蔽雙絞線支持諸如萬兆以太網(wǎng)10GBase-T、千兆以太網(wǎng)1000Base-T、100BASE-Tx等網(wǎng)絡應用的性能要求。每個水平配線區(qū)(HDA)機柜內(nèi)安裝一個12芯LC光纖配線架，室內(nèi)光纜采用LC尾纖熔接的方式進行現(xiàn)場熔接，LC-LC光纖跳線光纖跳線數(shù)量按照光纖芯數(shù)4:1比例配備。水平配線區(qū)(HDA)機柜內(nèi)銅纜配線架采用兩個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(qū)(EDA)的配線架互連，另外一個用來與交換機互連。

    (4)設備區(qū)(EDA)每個機柜按照15個服務器進行預留，安裝一個24口六類配線架，采用RJ45跳線連接至服務器。

    主配線區(qū)(MDA)設計說明

    主配線區(qū)(MDA)到各個水平配線區(qū)(HAD)的互連選用8芯OM3萬兆多模室內(nèi)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(shù)據(jù)傳輸時不會導致數(shù)碼重疊和誤碼，支持激光或發(fā)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(wǎng)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(wǎng)應用。

    由于850nm窗口下光網(wǎng)絡設備(如1000Base-SX)可使用垂直腔面發(fā)射激光(VCSEL)作為光源而非激光光源，垂直腔面發(fā)射激光的是一種高性能、低成本的光收發(fā)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(wǎng)絡布線解決方案，能夠使萬兆網(wǎng)絡設備的投資大大下降，使得整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體投資更為經(jīng)濟。

    室內(nèi)光纜采用緊套管結構，套管緊緊環(huán)繞在光纖外面，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。

    8芯室內(nèi)OM3萬兆光纜技術參數(shù)

    標準:符合TIA/EIA-568-B.3,IEC793-1/794-1及ISO/IEC11801(2002)，ITU652

    l結構：層絞式松套管，非金屬防雷型

    工作溫度范圍：-40～70℃

    防火等級：符合UL實驗室OFNR防火等級。

    多模光纖規(guī)格：50125um，滿足IEEE802.3ae,ISO/IECOM3的萬兆多模光纖標準

    LED發(fā)射帶寬:850nm:1500MHZ/Km1300nm:500MHZ/Km

    Laser發(fā)射帶寬:850nm:2000MHZ/Km1300nm:500MHZ/Km

    最大衰減:850nm:3.5dB/Km1300nm:1.5dB/Km

    傳輸距離:1000Base-SX2-900m

    1000Base-LX2-550m

    10GBase-SR2-300m

    10GBase-LX42-300m

    護套直徑：4.8mm

    最小耐力測試0.2kpsi

    彎曲衰減(100圈，直徑75mm)0.5dB/Km

    安裝最大拉力：667N

    長時間最大拉力：167N

    瞬間最小彎曲半徑：108mm

    長時間最小彎曲半徑：54mm

    水平配線區(qū)(HDA)設計說明

    為了提高數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)網(wǎng)絡設備的穩(wěn)定性，盡可能減少網(wǎng)絡設備跳線的插拔，水平配線區(qū)(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六類非屏蔽雙絞線以110-110方式與設備區(qū)(EDA)服務器機柜內(nèi)的六類配線架相互連接。

    六類非屏蔽雙絞線是目前市場上性能價格比較好的傳輸介質，導體直徑為23AW,中間帶有十字架，其性能指標達到并超過ANSI/EIA/TIA-568B.2-1標準和ISO/IEC11801(2002)ClassE標準，能確保在100米范圍內(nèi)傳輸介質頻寬達到并超過：250Mhz。六類非屏蔽雙絞線在250MHZ頻率上至少可以提供比ANSI/EIA/TIA-568B.2-1標準和ISO/IEC11801(2002)ClassE標準高8dB的性能裕量，最大限度的提高線纜的傳輸速率，并且為未來應用提供額外的帶寬。

    六類UTP線纜技術指標：

    ·超過EIA/TIA-586B.2-1標準的技術指標要求。

    ·完全符合并超越6類標準的電纜，中間帶十字架;

    ·芯線規(guī)格：23AWG，外徑6.4mm;

    傳輸延遲:最大536ns/100m.250MHz

    延遲偏差:最大45ns

    互電容:最大5.6nF/100m

    最大承受電壓:300voltsACorDC

    ·特性阻抗：100W±15W;1MHzto600MHz

    ·CM防火阻燃標準;

    ·支持千兆以太網(wǎng)應用。

    6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。6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(xiàn)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。

    6類配線架技術指標：

    ·19″24接口(1U);

    ·模塊化設計，可單獨拆卸，前面安裝;

    ·帶線纜保護套，無需后部理線架;

    ·符合ISO/IEC，TIA推薦為6類E級鏈路規(guī)格;

    保護裝置:插座后面帶線纜保護套

    RJ-45插座接觸針:8根接觸針相互交叉

    110端子:45度斜角

    耐久性:

    RJ-45插座：1500次插接

    110端子：2000次SL工具壓接

    額定電壓:94V

    傳輸帶寬≥250MHz

    防火等級:滿足UL阻燃標準要求,UL文件E81956

    工作溫度：-40至70℃。

    安裝:安裝工具一次端接八根線。

    為了使跳線便于管理及保持機柜內(nèi)整潔美觀，按照與配線架1：1比例配置1U高度水平理線架。

    設備區(qū)(EDA)設計說明

    設備區(qū)(EDA)的每個機柜內(nèi)預裝一個六類24口非屏蔽配線架，用來管理設備機柜內(nèi)的網(wǎng)絡設備，設備區(qū)(EDA)的設備機柜采用2米長度的六類原廠裝跳線，跳線的數(shù)量按照2:1的比例配備。

    RJ4-5跳線技術指標

    ·高性能的六類跳線，24AWG(0.51mm)軟線，適用于多變動的環(huán)境。

    ·增強的模塊化水晶頭設計，能充分保證新的1G解決方案的優(yōu)越性能。

    ·專利技術的屏蔽設計使性能的保持穩(wěn)定。

    ·完全滿足或超過六類標準要求。

    ·與傳統(tǒng)的5類、超5類系統(tǒng)兼容。

    機柜

    數(shù)據(jù)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(wǎng)絡設備。機柜材料選用金屬噴塑，并配有網(wǎng)絡設備專用配電電源端接位置，可將網(wǎng)絡設備同放置其中。

    機房接地設計

    數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)有大量的電子設備，為了保護設備和人身的安全,數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)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(shù)據(jù)中心機房內(nèi)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(lián)方式聯(lián)接到于此;數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)地板下布設由絕緣子固定于地面的網(wǎng)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。

    接地直流電阻要求小于3.5歐母,接地電壓小于1VR.M.S。