数据中心的综合布线设计

文｜ 北京瑞拓电子技术发展有限公司 贾 冶 郭 琪

1 系统的总体概述

数据中心在完成物理资源大集中、数据大集中和应用大集中后，又面临着绿色节能的新要求。数据中心需要具有高集中、高密度、高带宽、高速率的 7×24小时不间断运作的特点，同时又要具有很强的可扩展性。

首先要建设一个绿色数据中心，就是对数据中心的IT系统、机械、照明、电气和综合布线系统等取得最大化的能源效率和最小化的环境影响。同时又要保证数据中心的灵活性，既满足现在的需求，对将来的需求又有良好的扩展性。另外还要考虑今后的管理维护成本，应从机房的整个生命周期来考量，数据中心综合布线的建设成本只占总成本的10%～20%，更多的成本还是体现在维护和电费等方面。

数据中心从功能上可划分为五个部分：

（1）机房装修：包括主机房、办公区、系统监控中心、动力四个分区的环境工程。

（2）空调：专用空调系统、新风系统等。

（3）消防：气体消防、消防报警等。

（4）弱电系统：机房综合布线、机房环境监控、KVM等。

（5）电气系统：UPS、柴油发电机、防雷、配电、接地等。

该机房设备区有300m2，包括放置主机、服务器的主机间、网络间、UPS、配电柜、精密空调的配电间。采用上吊顶、下送风、下走线方式。

2 机房综合布线

对数据中心综合布线系统的理解：实际上就是利用综合布线技术在数据中心这样一个应用环境中进行有效的系统集成。

2.1 目标

这些年音频、视频、邮件等非结构化数据大量涌现，要求数据中心具有较大的吞吐量和较高的带宽。这样，一方面，要保持技术的领先性；另一方面，要充分考虑到将来的可管理性、安全性、灵活性、经济性。

（1）可管理性：综合布线未来的可管理性和易维护性非常重要，希望采用智能化的电子配线系统，能自动、实时地记录每一个连接的变化。同时，每一个变化都能在电脑上自动更新，以电子邮件或短消息的形式通知相关管理人员，以提高网络设备的利用率，提高网络维护的效率，变网络设备的静态管理为动态管理。

（2）安全性：采用集成的和机柜融合的接地解决方案，以避免雷击事故；选择高阻燃等级的线缆，以提高防火等级。

（3）灵活性：为方便管理、维护，从整体设计上拟采用结构化的星型网络拓扑结构。

（4）经济性：结合铜缆和光纤，以最经济的方式满足今天的需求并支持今后的高带宽应用。

2.2 设计理念

在整个数据中心的设施过程中，综合布线系统的生命周期最长，一般在10年以上，甚至等同于建筑物的生命周期。要承受未来10年之后的网络流量及越来越复杂的网络管理，这就需要基于正确的设计理念来完成。

（1）要采用基于标准的开放系统：综合布线系统首先要依据标准，严格按照规范进行设计；其次要充分实现增加和改动的灵活性和可扩展性。

（2）充分考虑冗余性：综合考虑将来所需求的高性能和高带宽，充分预留扩展空间；考虑线路的冗余，采用模块化、可扩展的方式，使布线系统达到美观、合理、实用的效果。

（3）采用支持10G万兆或更高速率的技术：数据中心发展趋势是数据越来越集中，要求数据处理的速度更快，以前是千兆，现在是万兆。展望将来的发展，要考虑到10G技术。要确保在相当的一段时间内，无需更换或升级布线系统。

（4）要考虑支持新型存储设备：现在以服务器为中心发展到以存储为中心，要考虑对存储设备的有效支持。

（5）安全性：采用 CMP防火等级线缆。

（6）采用交叉连接的管理：交叉连接所具有的管理便利性与可靠性是互连方式所无法比拟的。使用交叉连接方式，可以将交换机和服务器连接的线缆固定不动，视为永久连接。当需要进行移动、添加和更换时，只需变更跳线盘之间的跳线，这样，在日常维护时将尽量避开接触敏感的设备端口。

（7）避免外来串扰对数据中心布线的影响：既要注意美观的布线，同时又要防止背后隐藏的外来串扰的威胁。线缆敷设时，避免过紧捆扎、超量的通道填充容量和避免过于弯曲。宜采用6A类以上的布线系统、万兆屏蔽布线系统以及完善的接地系统等。

（8）尽量节约空间，实现数据中心高密度布线管理：规划设计时尽量做到以最小的空间实现最大的应用，通过高密度配线架等设备的使用以节约空间。

（9）冷热通道要充分体现：在设计以及施工环节要注意布线系统不能成为冷热通道的障碍。

（10）充分体现环保节能：采用良好的设计和施工，延长布线系统生命周期。通过产品设计降低原料的消耗。

（11）数据主干网的选择：拟采用万兆多模或单模光缆。

2.3 设备选型

（1）配线架的选择：拟选择模块化的配线架以灵活配置端接数量，既减少端口浪费又便于日后的维护变更。拟使用高密度配线架，来提高机柜的使用密度，节省空间。

（2）跳线的选择：用颜色来区分不同网络的跳线；跳线性能指标应满足相应标准的要求；拟采用高密度的铜缆和光纤跳线，以提高高密度环境的插拔准确性和安全性。

（3）线缆的选择：选择具有长久的使用寿命，尽量减少占用空间，具有更好的传输容量，具有安全阻燃性，提供多种颜色区分；拟选择的传输介质为6A类双绞线、多模光缆、单模光缆。

（4）机柜的选择：选择开放式的机架，来安装配线设备；选择封闭式的机柜，来安装网络设备、服务器和存储设备等；统一采用标准的19英寸的机架和机柜。预留足够的布线空间、线缆管理器、电源插座和电源线以确保充足的气流。

（5）线缆管理器的选择：灵活使用水平线缆管理器和垂直线缆管理器，实现对机柜或机架内空间的整合，提升线缆管理效率，避免跳线管理的杂乱无章。

（6）预连接系统的选择：采用配线架、模块插盒和经过预端接的铜缆和光缆组件在内的预连接系统。以快捷地连接系统部件，实现铜缆和光缆的即插即用，减少变动的风险，节省空间，使管理和操作具有方便性、灵活性。

3 工作中遇到的问题及解决办法

3.1 给电缆做标识，省时省力

连接到工作站的电缆没有标签或标签不好，在安装过程或安装结束后，会增加人工消耗。例如，不恰当的标注意味着在拉好的电缆后，必须使用音频发生器和感应棒来识别电缆。笔者在最近一项工作中安装了1000多根电缆，项目评估表明每个工作站大概用了一个小时，而恰当的标识会给每个插孔节省近45分钟的安装时间。

解决办法：安装前利用一种广泛使用的标识系统，简化了解疑时识别电缆的工作。将建筑物分成几部分，并给每部分设代码，可以标识每根电缆，因此音频发生器和感应棒也就不需要了。并且，若用的是有逻辑的标识系统，当最终用户改造设施时，已施工的图纸纠正或改进起来非常容易。

3.2 彩色标记加快电缆识别

识别电缆对于维护工作来讲是头疼的问题。电线数字签、绳签和标记带易于脱落。数字标签可以用，但是定位难，因为数字标签总是冲着另一个方向，而且离结头根近。在电缆上方发出声音有时可以帮助定位，但在吵闹的电力环境中就不行。所以，维修部门往往宁愿重拉线也不愿去给电缆定位。

解决办法：彩色标签可以解决这个问题，彩色标签使得从远处定位更容易。

3.3 拉线前的理线

当把电缆拉成垂直或沿着墙壁走线时，同时拉尽可能多的电缆，这样省时省力。但是，一大堆的电缆束会在导线管里打结，在转弯处绊住或耦合在一起。解结或解绊会损坏甚至折断电缆，特别是细小的5号电缆。

解决办法：为了防止拉线时出现这种情况，电缆束的头部非常重要。晃动电缆，将它们敲进一个流线型沟槽中，把头部电缆插入导线管或管道中，这样可以防止绊住和打结。

3.4 链接距离的测量

在高速本地网路中，5号电缆链接必须通过测试后使用。电子工业联合会/远程通讯工业联合会T586A草拟的关于商用建筑布线标准规定，水平电缆链接最大距离是100m。为了证明符合标准并减少具体规定，在测试的5号电缆键的传播速率基础上，手持测试器规定了键的长度。

因为链接距离主要是水平电缆，这个要求在大多数情况下是合适的。然而，还有一些特殊情况，如色板、交结线或电缆位置可能会改变传播速率，发生这种情况，所测长度不准将导致链接距离不标准。

解决办法：使用有连续脚注的水平电缆产品，简化了再次检测键长的工作。为了得到链接距离的二次值，将水平电缆长和估计的所有色扳、交结用的跨接线的长度加起来。

3.5 如何避免在电缆扎带上留尖头

经常使用小扎带的安装可能并不知道使用长的电缆扎带会带来哪些问题。对于一条4英寸的电缆扎带来讲，用侧面刀或钳子在扎带结头处剪得干干净净是没问题的，然而，对于硬材料做的长扎带要是这样剪，则会留下尖头，其尖锐程度让人吃惊。

解决办法：折弯掉而不是剪掉只剩扎带头部分，这是一种解决办法，事实上，无论什么型号的扎带，这种做法都是比较常用的。

3.6 提供要求的工作区弯曲范围

远程通讯工业联合会关于建筑物布线标准SP-2840A的现行草案修正本，很大程度上修改了原始文件电子工业联合会/远程通讯工业联合会的T568A标准。其中一个改变是关于遮蔽、未遮蔽双绞橡胶电缆和光纤电缆的弯曲范围的规定。新规定比旧标准更严格，在隐蔽的高墙远程通信引出线盒，这种工作区实施起来特别困难。

根据SP-2840A，UTP的机械耐久要求是可以承受半径为25.4μm的弯曲度，线套或绝缘体不开裂。安装过程中，弯曲幅度不得低于水平电缆直径的4倍，多对电缆直径的10倍。STP-A电缆的机械耐久要求在不通风状态下达到7.5cm，通风状态下15cm，对此没有安装要求。对于光纤电缆来讲，没有机械耐久要求，但根据适当的布线操作，要求引出线的最低弯曲幅度是30mm，结头要有1m的双线光纤或两根缓冲光纤。

解决办法：允许在墙面板后弯度最小的方法是在单套墙面板后装一个特大或双套远程通信引出线盒。这种情况下，引出线盒一部分藏在墙里隔出的地方，因为盒子比墙面板的地方大，可以利用多余的地方储藏一些其他的东西，也可以满足SP-2840A对大量常用电缆的最小弯曲幅度的要求。

3.7 用“维可牢”搭链系电缆

大多数的电话公司和电缆厂家都有标准尼龙电缆扎带，这些扎带可以将电缆束很好地捆扎起来，并且不损伤电缆。但是，有的安装者尽可能地扎紧带子，他们用工具捆扎，把电缆压得太紧以致于绝缘体变白或是被尖锐的扎带头割破，这是不恰当的操作。

解决办法：维可牢可以安全地捆扎电缆而不压坏电缆。而且，维可牢可以多次使用，迅速打开，安装、移动和调整无需工具。

3.8 准备拉线用内导管

内导管上带有拉绳，当制造商把内导管裹在一个轴上时，拉绳顺着内导管的曲向而处于拉力之下。这个拉力只有在内导管从轴上被解下来时才增加，因为拉绳在轴上走的路径较短，一旦内导管被放平，内导管拉绳就显得特别的短，这样使安装者在碰到电缆前一松手，拉蝇就会缩回内导管里。

解决办法：内导管在轴上时将它截短（不是拉绳），减少拉绳上的拉力，使安装者更好的处理。只要拉了内导管，另一端也要截短，因为联机或转曲柄时内导管两头都会受力。