数据中心机房布线方案

数据中心机房布线方案 YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020

数据中心机房布线方案

1. 概述

当前, 我们正处在一个信息爆炸的时代, 数据的存储量已经不仅仅是用 KB、MB 、 GB 甚至 TB 来计算 , 在不远的将来 , 人们所谈论的将是

PB(1petabyte=1,000terabytes甚至 EB(1exabyte=1,000petabytes。在企业的 IT 基础架构中,数据中心是数据及业务应用的总控中心。数据中心汇聚了最昂贵的服务器和存储及网络设备, 担负着数据存储、访问的艰巨任务。数据中心的建设要面向企

业业务的发展, 并为企业提供全面的业务支撑。这种支撑涵盖了客户、企业业务、企业数据和决策支持等层面。

随着数据中心高密度刀片式服务器及存储设备数量的增多, 数据中心面临着网络性能、散热、空间、能耗等一系列严峻的挑战。根据全球最大的独立技术研究

公司 Gartner Research 发布的研究资料显示,由于缺乏灵活、高性能的综合布线规划, 在 2002年之前建立的数据中心中, 半数需要在 2008年前升级或者淘汰。

因此, 建设一个完整的、符合现在及将来要求的高标准的新一代的数据中心需要达到以下几点要求:

? 高可靠性——基于标准的开放系统, 预先经过测试 , 确保系统 7*24小时稳定可靠。

? 高性能——满足目前的网络传输需求, 支持至少 1G 或 10G 甚至更高速率传

输

? 高密度——节省空间,方便设备散热设备散热。

? 可维护性——美观大方 , 适应频繁的需求变化,方便 MAC 维护。

? 可扩展性——充分考虑未来业务增长,支持未来扩容需求。

本次设计将从先进性、可靠性、实用性的原则出发, 以满足目前用户的应用需求为基础, 充分考虑到今后技术的发展趋势及可能出现的需求。为用户提供具有长远效益的全面解决方案。

2. 设计标准

TIA-942数据中心机房通信设施标准

建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 GB /T 50311-2007;

建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范 GB /T 50312-2007;

国际综合布线标准 ISO /IEC 11801

北美建筑通讯线路间距标准 TIA /EIA 569;

北美商用建筑通讯基础结构管理规范 TIA /EIA 606;

非屏蔽双绞线布线测试标准 TIA /EIA TSB67;

北美商用建筑通讯接地要求 TIA /EIA 607;

欧洲综合布线系统标准 BN50173;

其它国家和行业标准规范;

3. TIA-942数据中心机房通信设施标准

2005年 4月美国通信工业委员会 TIA 发布了数据中心机房通信设施标准, 该标准正对数据中心的设计、安装提供了规范和建议,内容包括:建筑结构、空间布局、安全、节能,接地、机械及防火保护。

数据中心区域划分

根据该标准 , 典型的数据中心应包括以下基本的区域 ,

, 提供数据中心与外部网络的互联 . 服务供应商 (SP的连接首先进入到 ER. 在许多数据中心里 ,ER 被直接放置到计算机机房内 (CR.为了安全起见 , 接入机房(ER最好跟计算机机房分离开

, 是数据中心的核心管理区域 , 一般位于 CR 中心的位置 ,MDA 包含核心路由器 , 核心交换机 ,PBX,IMux 、机柜 /机架等 . 根据标准的建议 , 光纤配线架和铜缆配线架应该安装到不同的机柜 /架。 MDA 应尽量设计在计算机机房中心位置 , 以免超过 90米的布线距离要求

区域配线架可以安装到机柜或机架 , 机柜的好处是安全及美观 . 机架的好处是散热及方便管理 .

, 是数据中心的水平管理区域 , 一般位于机房(CR 中心的位置 , HDA包含局域网交换机, 水平配线架等, 一个 HDA 管理的信息点一般不超过 2000个 , 同

MDA,HDA 光纤配线架和铜缆配线架应该分开 . 信息点超过 2000个 , 需要设置多个 HDA

,用来存放设备的区域,包括网络设备 , 通信设备 . 为了方便散热 EDA 区域内的机柜 /架根据通风走廊 (cool aisle和不通风走廊 (hot aisle合理放

置。

, 位于 EDA 和 HAD 中间位置 ,ZDA 适用于设备经常移动或变化的区域 , ZDA 可以采用机柜或机架,也可以是集合点箱, (安装于立柱、地板下或可移动地板。

数据中心等级

TIA-942根据数据中心重要性分为 4个等级(tier

Tier1:最基本的配置, 无须冗余设计及空调设施, 允许最大小时 /每年的宕机时间

Tier4:最昂贵的配置,必须有 UPS 及空调设施,允许最大小时 /每年的

宕机时间, 另外必须采用生物识别技术门禁系统, 必须配备气体灭火系统, 多个备用布线管槽,主干必须冗余。

对于一般企业的数据中心 Tier 1,Tier2已经足够, Tier 3,Tier4适合政府、金融机构,对于 IDC 由于存在大量的主机托管业务,必须遵循 Tier4等级。

备注:N:代表必需的; N+1 :必需的+1个冗余; 2N:两套完整的系统冗余;

2(N+1 :2(必需的+1冗余。

数据中心布线考虑

TIA/EIA942标准对数据中心布线给出很多的建议:

●充分考虑未来的增长需求 , 预留充分的扩展备用空间

●采用单模或 OM3多模光纤 (10GBase-SR 300米

●采用 Cat6(10GBase-T 37米或 Cat6A 铜缆或 Cat6A 类屏蔽铜缆 (10GBase-T 100米

●采用高密度 , 模块化布线系统(如 MPO,MRJ21

●数据中心属于”强制通风”区域 , 布线建议采用 CMP/OFNP防火等级线缆 .

● 基于管理方便考虑 , 光纤、双绞线、同轴电缆采用不同的机柜 /机架● 应考虑设备散热和空气对流 , 机柜 /机架的放置根据通风区域 (cool

aisle 和非通风区域 (hot aisle合理布置

● 建议采用交叉连接(Cross Connect 方式。交叉连接只需通过跳线完成

MAC ,降低管理维护时间;可靠性及可用性高。传统直连方式(Direct connect 不可靠, MAC (移动、增加、改变需重新布线, TIA/EIA942不推荐。

HDA 配线机柜服务器机柜

交叉连接示意图

交换机机柜

数据中心设备散热及空气对流对于网络稳定性十分重要 . 根据地板能否通风 , 数据中心分为不通风走廊 (Hot Aisle及通风走廊 (cold aisle.通风走廊 (cold aisle 内 ,,

机柜 /架面对面摆放 , 冷空气从地板下吹出 , 从机柜 /架前方进入 , 然后从后部排出 . 不通风走廊 (Hot Aisle,机柜 /架背对背摆放 , 冷空气从前面吹进 , 从后面吹出 . 此外 , 为了增加空气对流 , 防静电地板应该尽量高一些 .

4. 方案设计

本数据中心机房综合布线系统按照 4级中心机房进行规划, 端到端选用美国泰科电子有限公司 AMP 布线布线产品。

六类双绞线

前后后前前

后高架地板

空调风道

非空调风道

空调风道

非空调风道

具体设计如下:

(1 综合布线系统采用星型拓扑结构,分为主配线区 (MDA、水平配线区 (HAD、和设备区(EDA , 水平配线区 (HAD位于每一列机柜的第一个机柜内。

(2 机房主配线区 (MDA和水平配线区 (HDA 之间采用 8芯室内 OM3多模光纤, 支持 10G 万兆以太网达 300米及 1000Base-SX 达 550米距离, 同时向下兼容目前的1G , 100Mbps , 10Mbps 以太网应用。主配线区 (MDA机柜内安装 48芯 LC 光纤配线架,室内光缆采用 LC 尾纤熔接的方式进行现场熔接, LC-LC 光纤跳线光纤跳线数量按照光纤芯数 4:1比例配备。

(3 水平配线区 (HDA和设备区 (EDA 之间采用六类非屏蔽双绞线相互连接, Cat6非屏蔽双绞线支持诸如万兆以太网 10GBase-T 、千兆以太网 1000Base-T 、100BASE-Tx 等网络应用的性能要求。每个水平配线区 (HDA机柜内安装一个 12

芯 LC 光纤配线架, 室内光缆采用 LC 尾纤熔接的方式进行现场熔接, LC-LC 光纤跳线光纤跳线数量按照光纤芯数 4:1比例配备。水平配线区 (HDA机柜内铜缆配线架采用两个六类配线架交叉连接的方式,其中一个配线架用来与设备区(EDA 的配线

架互连,另外一个用来与交换机互连。

(4 设备区(EDA 每个机柜按照 15个服务器进行预留,安装一个 24口六类配线架,采用 RJ45跳线连接至服务器。

主配线区 (MDA设计说明

主配线区 (MDA到各个水平配线区 (HAD的互连选用 8芯 OM3万兆多模室内光缆。 AMP OM3万兆多模光缆采用独特的增强型 50μm 纤芯,以解决高速数据传输时不会导致数码重叠和误码,支持激光或发光二极管(LED 光源,支持 850nm 或1300nm 两种波长, 在工作波长为 850nm 时可以支持 10G 万兆以太网 10GBase-SR 达 300米及支持 1000Base-SX 达 900米距离,同时向下兼容目前的 100Mbps ,

10Mbps 以太网应用。

由于 850nm 窗口下光网络设备(如 1000Base-SX 可使用垂直腔面发射激光(VCSEL 作为光源而非激光光源, 垂直腔面发射激光的是一种高性能、低成本的光收发器, 光学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光纤是具有高性价比的万兆网络布线解决方案, 能够使万兆网络设备的投资大大下降,使得整个网络系统的整体投资更为经济。

AMP 室内光缆采用紧套管结构,套管紧紧环绕在光纤外面,提供机械保护, 结构干燥没有凝胶,易于处理, 重量轻 , 无金属材料,可以安装在桥架、管道里或悬装于架空缆上。

8芯室内 OM3万兆光缆技术参数

● 标准 :符合 TIA/, IEC 793-1 / 794-1 及 ISO/IEC 11801

( 2002 , ITU 652

● 结构:层绞式松套管,非金属防雷型

室内光缆

●工作温度范围:-40~70℃

●防火等级:符合 UL 实验室 OFNR 防火等级。

●多模光纤规格:50\125um ,满足 ,ISO/IEC OM3的万兆多模光纤标准

●LED 发射带宽 :850nm:1500MHZ/Km 1300nm:500MHZ/Km

●Laser 发射带宽 : 850nm:2000MHZ/Km 1300nm:500MHZ/Km

●最大衰减 : 850nm:Km 1300nm:Km

●传输距离 :1000Base-SX 2-900m

● 1000Base-LX 2-550m

● 10GBase-SR 2-300m

● 10GBase-LX4 2-300m

●护套直径:

●最小耐力测试

●弯曲衰减(100圈,直径 75mm Km

●安装最大拉力:667N

●长时间最大拉力:167N

●瞬间最小弯曲半径:108mm

●长时间最小弯曲半径:54mm

水平配线区 (HDA设计说明

为了提高数据中心机房内网络设备的稳定性, 尽可能减少网络设备跳线的插拔,水平配线区 (HDA的水平配线机柜采用两个配线架相互交叉连接,其中一个配线架采用 RJ45-110方式连接交换机,另外一个配线架采用六类非屏蔽双绞线以 110-110方式与设备区 (EDA服务器机柜内的六类配线架相互连接。

AMP 六类非屏蔽双绞线是目前市场上性能价格比较好的传输介质, 导体直径为 23AW, 中间带有十字架, 其性能指标达到并超过 ANSI/EIA/标准

和 ISO/IEC 11801(2002 Class E标准,能确保在 100米范围内传输介质频宽达到并超过:250Mhz 。六类非屏蔽双绞线在 250MHZ 频率上至少可以提供比 ANSI/EIA/

标准和 ISO/IEC 11801(2002 Class E标准高 8dB 的性能裕量,最大限度的提高线缆的传输速率,并且为未来应用提供额外的带宽。 AMP 六类 UTP 线缆技术指标:

?超过 EIA/标准的技术指标要求。

?完全符合并超越 6类标准的电缆,中间带十字架;

?芯线规格:23AWG ,外径 ;

● 传输延迟 : 最大 536 ns/100 m. @ 250 MHz

● 延迟偏差 : 最大 45 ns

● 弯曲半径 : 4 x 电缆直径

● 导体阻抗 : 最大 ohms /km

● 互电容 : 最大 nF /100 m

● 最大承受电压 : 300 volts AC or DC

?特性阻抗:100Ω±15Ω; 1 MHz to 600 MHz

?CM 防火阻燃标准;

?支持千兆以太网应用。

AMP6类配线架采用模块化设计,便于安装和维护,每个模块

都可以独立更换。 AMP NETCONNECT6类配线架采用耐火,耐腐蚀材料,提供25年性能保证。配线架信息插座安装快速可靠, 一次安装 8根线, 保持线对间的相互纽绞, 提供更好的串绕性能, 降低现场安装人工成本。配线架信息插座后部带保护套,保证安装可靠,防止维护过程中造成的接触松动。

Cat 6, 4 pr(Cross filler

AMP6类配线架技术指标:

?19″ 24 接口 (1U;

?模块化设计,可单独拆卸,前面安装;

?带线缆保护套,无需后部理线架;

?符合 ISO/IEC, TIA 推荐为 6类 E 级链路规格;

●保护装置 :插座后面带线缆保护套

●RJ-45插座接触针 :8根接触针相互交叉

●110端子 :45度斜角

●耐久性 :

●RJ-45插座:1500次插接

●110端子:2000次 SL 工具压接

●额定电压 :94V

●传输带宽≥ 250MHz

●防火等级 : 满足 UL 阻燃标准要求 ,UL 文件 E81956

●工作温度:-40至 70℃。

●安装 :安装工具一次端接八根线。

AMP6类信息插座可以采用 AMP NETCONNECT实验室专利的 SL 压接工具进行安装, 压接技术可以降低对信息插座端子的物理损坏, 提供更高的可重复安装次数,可重复安装次数至少 2000次以上。 SL 压接工具安装快速可靠,一次安装 8根线, 保持线对间的相互纽绞, 提供更好的串绕性能, 降低现场安装人

工成本。

为了使跳线便于管理及保持机柜内整洁美观,按照与配线架 1:1比例配置 1U 高度水平理线架。

设备区 (EDA设计说明

设备区 (EDA的每个机柜内预装一个六类 24口非屏蔽配线架, 用来管理设备

机柜内的网络设备,设备区 (EDA的设备机柜采用 2米长度的 AMP 六类原厂装跳线,跳线的数量按照 2:1的比例配备。

AMP 六类 RJ4-5跳线技术指标

?高性能的六类跳线, 24AWG 软线,适用于多变动的环境。?增强的模块化水晶头设计,能充分保证新的 1G 解决方案的优越性能。?专利技术的屏蔽设计使性能的保持稳定。

?完全满足或超过六类标准要求。

?与传统的 5类、超 5类系统兼容。

机柜

数据中心机房全部采用 19英寸密封式机柜,配标准电源插座和散热风扇, 用于放置配线设备和网络设备。机柜材料选用金属喷塑, 并配有网络设备专用配电电源端接位置,可将网络设备同放置其中。

机房接地设计

数据中心机房内有大量的电子设备, 为了保护设备和人身的安全 , 数据中心机房内所有的带金属外壳的设备包括管道、桥架、水管、机柜必须进行接地。

沿数据中心机房内墙,安装配线间总接地排(TMGB , 金属桥、电缆梯、水管、防静电地板的静电泄漏接地排 (TGB 等通过直径为 6mm 2带绝缘层的铜线以并联方式联接到于此; 数据中心机房内地板下布设由绝缘子固定于地面的网状铜汇集排(TGB 提供电子设备接地; 采用直径为 4mm 2带绝缘层的铜线将设备、机柜就近连接在汇集排上。

接地直流电阻要求小于欧母 , 接地电压小于 1V 。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/14dl.html