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网络综合布线解决方案

1、前言

　　随着社会、经济的快速发展，信息数据的作用越来越得到重视。目前很多企业已经通过各种信息与通信系统的建设，而拥有了大量的电子信息设施与大规模的信息网络构架。如何对它们进行更好地运用，发挥其最大的作用，使业务不断增长，成为了众多企业最为关心的问题。

　　因此，建立一个稳定、安全、高效的数据中心，将是针对这类问题最为有效的解决方案。数据中心正在发展成为企业的信息化建设核心，设备、服务和应用的集成使得企业网络真正成熟和高效地运行起来。

　　近年来，国际数据中心市场发展迅猛，数据存储应用及设备，存储区域网络等方面的重大变化已改变了对数据中心和计算机房的电信基础设施建设的要求。企业及运营商的主机设备及其外围支持设备已逐步被高性能的服务器所替代，这些服务器的运行速率大多已达到G比特等级。数据中心内部多种应用的共存、特定环境下必须考虑的建筑因素，再加上基于主机的服务将转变为基于分布式服务器，这些都为数据中心的设计与实施带来了新的挑战。网络系统和基于互联网的应用也需要更高带宽、更快速度和更安全机制来发挥所有系统设施的潜能。这些增长的需求来自于所有的数据中心设备，从而也使物理基础设施建设变得尤为重要——因为整个网络投资都建立在结构化布线设施之上了。

2、术语

　　2.1数据中心

　　是一个建筑物或建筑物中的一个部分，主要用于容纳设置计算机房及其支持空间。

　　2.2主配线区

　　计算机房内设置主交叉连接的空间。

　　2.3水平配线区

　　计算机房内设置水平交叉连接的空间。

　　2.4设备配线区

　　计算机房内由设备机架或机柜占用的空间。

　　2.5区域配线区

　　计算机房内设置区域插座或集合点的空间。

　　2.6进线间

　　外部线缆引入和电信业务经营者安装通信设施的空间。

　　2.7次进线间

　　国内作为主进线间的扩充，当主进线间的空间不够用或计算机房需要设置独立的进线空间时增加次进线间；国外为主进线间的冗余备份，要求电信业务经营者的外部线路从不同路由和入口进入次进线间。

　　2.8机柜

　　装有配线设备、仪器设备、进行线缆端接和引入线路的容器装置。

　　2.9美国可用性研究中心（UptimeInstitute）

　　致力于关心延长数据中心正常运行时间的信息技术组织和机构，以提供教育和咨询服务。

　　2.10英文缩写

　　MDA主配线区

　　HAD水平配线区

　　EDA设备配线区

　　ZDA区域配线区

　　MC主交叉连接

　　HC水平交叉连接

　　KVM键盘鼠标显示

　　KBG扣压式镀锌薄壁电线管

　　JDG紧定式镀锌薄壁电线管

　　PDU电源分配器

　　TBB电信接地主干

　　TGB区域等电位接地端子板

　　TMGB总接地端子板

　　MCBN共用等电位接地网络

3、概述

　　3.1数据中心定义

　　数据中心可以是一个建筑物或建筑物的一个部分，主要用于设置计算机房及其支持空间。数据中心内放置核心的数据处理设备，是企业的大脑。数据中心的建立是为了全面、集中、主动并有效地管理和优化IT基础架构，实现信息系统高水平的可管理性、可用性、可靠性和可扩展性，保障业务的顺畅运行和服务的及时提供。建设一个完整的、符合现在及将来要求的高标准新一代数据中心，应满足以下功能要求：

　　1）一个安装有用于本地数据计算、数据存储和安全的联网设备的地方；

　　2）为所有设备运转提供所需的电力；

　　3）在设备技术参数要求下，为设备运转提供一个温度受控的环境；

　　4）为所有数据中心内部和外部的设备提供安全可靠的网络连接。

　　3.2数据中心系统组成

　　数据中心从功能上可以分为核心计算机房和其它支持空间。

　　计算机房：主要用于电子信息处理、存储、交换和传输设备的安装、运行和维护的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。

　　支持空间：是计算机房外部专用于支持数据中心运行的设施和工作空间。包括进线间、内部电信间、行政管理区、辅助区和支持区。

图3.2-1数据中心构成图

3.2.1国内外机房等级及分类

　　按照GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》，数据中心可根据使用性质、管理要求及由于场地设备故障导致电子信息系统运行中断在经济和社会上造成的损失或影响程度，分为A、B、C三级。

　　A级为容错型，在系统需要运行期间，其场地设备不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。

　　B级为冗余型，在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断。

　　C级为基本型，在场地设备正常运行情况下，应保证电子信息系统运行不中断。

　　表3.2.1列出不同等级的数据中心对布线及相关系统的技术要求。

　　表3.2.1不同等级数据中心对布线及相关系统的技术要求

国际上按照数据中心支持的正常运行时间，将数据中心分为4个等级。按照不同的等级，对数据中心内的设施要求也将不同，越高级别要求越严格，1级为最基本配置没有冗余，4级则提供了最高等级的故障容错率。在4个不同等级的定义中，包含了对建筑结构、电信基础设施、安全性、电气、接地、机械、及防火保护等的不同要求。表3.2.2列出了不同正常运行时间等级数据中心的可用性指标（UptimeInstitute）。

　　表3.2.2不同等级数据中心可用性指标

其中针对布线系统的分级指标如表3.2.3所示。

表3.2.3不同等级数据中心布线系统分级指标

4、布线系统设计

4.1数据中心布线的空间构成

　　数据中心布线包括核心计算机房内、支持空间（计算机房外）的布线。数据中心布线空间构成见图4.1.1所示。

4.1.1计算机房内布线

数据中心计算机房内布线空间包含主配线区、水平配线区、区域配线区和设备配线区。

　　1）主配线区（MDA）

　　主配线区包括主交叉连接（MC）配线设备，它是数据中心结构化布线分配系统的中心配线点。当设备直接连接到主配线区时，主配线区可以包括水平交叉连接（HC）的配线设备。主配线区的配备主要服务于数据中心网络的核心路由器、核心交换机、核心存储区域网络交换设备和PBX设备。有时接入运营商的设备（如MUX多路复用器）也被放置在主干区域，以避免因线缆超出额定传输距离或考虑数据中心布线系统及电子信息设备直接与电信业务经营者的通信实施互通，而建立第二个进线间（次进线间）。主配线区位于计算机房内部，为提高其安全性，主配线区也可以设置在计算机房内的一个专属空间内。每一个数据中心应该至少有一个主配线区。

　　主配线区可以服务一个或多个及不同地点的数据中心内部的水平配线区或设备配线区，以及各个数据中心外部的电信间，为办公区域、操作中心和其它一些外部支持区域提供服务和支持。

　　2）水平配线区（HDA）

　　水平配线区用来服务于不直接连接到主配线区HC的设备。水平配线区主要包括水平配线设备，为终端设备服务的局域网交换机、存储区域网络交换机和KVM交换机。小型的数据中心可以不设水平配线区，而由主配线区来支持。但是，一个标准的数据中心必须有若干个水平配线区。一个数据中心可以有设置于各个楼层的计算机机房,每一层至少含有一个水平配线区，如果设备配线区的设备距离水平配线设备超过水平线缆长度限制的要求,可以设置多个水平配线区。

　　在数据中心中，水平配线区为位于设备配线区的终端设备提供网络连接，连接数量取决于连接的设备端口数量和线槽通道的空间容量，应该为日后的发展预留空间。

　　3）区域配线区（ZDA）

　　在大型计算机房中，为了获得在水平配线区与终端设备之间更高的配置灵活性，水平布线系统中可以包含一个可选择的对接点，叫做区域配线区。区域配线区位于设备经常移动或变化的区域，可以采用机柜或机架，也可以是集合点（CP）完成线缆的连接，区域配线区也可以表现为连接多个相邻设备的区域插座。

　　区域配线区不可存在交叉连接，在同一个水平线缆布放的路由中不得超过一个区域配线区。区域配线区中不可使用有源设备。

　　4）设备配线区（EDA）

　　设备配线区是分配给终端设备安装的空间，可以包括计算机系统和通信设备、服务器和存储设备、刀片服务器和服务器及外围设备。设备配线区的水平线缆端接在固定于机柜或机架的连接硬件上。需为每个设备配线区的机柜或机架提供充足数量的电源插座和连接硬件，使设备缆线和电源线的长度减少至最短距离。

　　4.1.2支持空间的布线

　　数据中心支持空间（计算机房外）布线空间包含进线间、电信间、行政管理区、辅助区和支持区。

　　1）进线间

　　进线间是数据中心结构化布线系统和外部配线及公用网络之间接口与互通交接的场地，设置用于分界的连接硬件。

基于安全目的，进线间宜设置在机房之外。根据冗余级别或层次要求的不同，进线间可能需要多个，以根据网络的构成和互通的关系连接外部或电信业务经营者的网络。如果数据中心面积非常大的情况下，次进线间就显得非常必要，这是为了让进线间尽量与机房设备靠近，以使设备之间的连接线缆不超过线路的最大传输距离要求。

　　进线间的设置主要用于电信线缆的接入和电信业务经营者通信设备的放置。这些设施在进线间内经过电信线缆交叉转接，接入数据中心内。如果进线间设置在计算机房内部，则与主配线（MDA）区合并。

　　如果数据中心只占建筑物之中的若干区域，则建筑物进线间、数据中心主进线间和可选数据中心次进线间的关系见图4.1.2。若建筑物只有一处外线进口，数据中心主进线间的进线也可经由建筑物进线间引入。

2）电信间

　　电信间是数据中心内支持计算机房以外的布线空间，包括行政管理区、辅助区和支持区。电信间用于安置为数据中心的正常办公及操作维护支持提供本地数据、视频和语音通信服务的各种设备。电信间一般位于计算机房外部，但是如果有需要，它也可以和主配线区或水平配线区合并。

　　数据中心电信间与建筑物电信间属于功能相同，但服务对象不同的空间，建筑物电信间主要服务于楼层的配线设施。

　　3）行政管理区

　　办公区是用于办公、卫生等目的的场所。包括：工作人员办公室、门厅、值班室、盥洗室、更衣间等。

　　4）辅助区

　　辅助区是用于电子信息设备和软件的安装、调试、维护、运行监控和管理的场所。包括测试机房、监控中心、备件库、打印室、维修室、装卸室、用户工作室等区域。

　　5）支持区

　　支持区是支持并保障完成信息处理过程和必要的技术作业的场所。包括变配电室、柴油发电机房、UPS室、电池室、空调机房、动力站房、消防设施用房、消防和安防控制室等。

　　4.2数据中心布线规划与拓扑结构

　　4.2.1数据中心网络布线规划

在数据中心建设规划和设计时，要求对数据中心建设有一个整体的了解，需要较早地和全面地考虑与建筑物之间的关联与作用。综合考虑和解决场地规划布局中有关建筑、电气、机电、通信、安全等多方面协调的问题。

　　在新建和扩建一个数据中心时，建筑规划、电气规划、电信布线结构、设备平面布置、供暖通风及空调、环境安全、消防措施、照明等方面需要协调设计。在数据中心规划与设计的步骤，建议按照以下过程进行：

　　1)评估机房空间、电信设备及数据中心设备在通电满负荷工作时的机房环境温、湿度及设备的冷却要求。并考虑目前和预估将来的冷却实施方案；.

　　2)提供场地、楼板荷载、电源、空调、安全、接地、漏电保护等有关建筑土建、设备、电气等方面的要求。同时也针对操作中心、装卸区、储藏区、中转区和其他区域提出相关基本要求；

　　3)结合建筑土建工程建设，给出数据中心空间上的功能区域初步规划；

　　4)创建一个建筑平面布置图，包括进线间、主配线区、水平配线区、设备配线区的所在位置与面积。为相关专业的设计人员提供近、远期的供电、冷却和对房屋楼板的荷载要求；

　　5)将电信线缆路径、供电设备和机械设备的安装位置及要求体现于数据中心的平面图内；

　　6)在数据中心内各配线区域布置的基础上确定机房布线系统的整体方案。

　　4.2.2数据中心网络布线拓扑结构

　　连接各数据中心空间的布线系统组成了数据中心布线系统的基本星型拓扑结构的各个元素，以及体现这些元素间的关系。数据中心布线系统基本元素包括：

　　1)水平布线；

　　2)主干布线；

　　3)设备布线；

　　4)主配线区的主交叉连接；

　　5)电信间，水平配线区或主配线区的水平交叉连接；

　　6)区域配线区内的区域区域插座或集合点；

　　7)设备配线区内的信息插座。

　　布线系统具体网络拓扑结构如图4.2.2-1所示：

图4.2.2-1数据中心布线系统网络拓扑结构

1）水平布线系统

　　水平布线采用星型拓扑结构，每个设备配线区的连接端口应通过水平线缆连接到水平配线区或主配线区的水平交叉连接配线模块。水平布线包含水平线缆，端接配线设备，设备线缆、跳线，以及区域配线区的区域插座或集合点。在设备配线区的连接端口至水平配线区的水平交叉连接配线模块之间的水平布线系统中，不能含有多于一个的区域配线区的集合点。水平布线系统的信道最多存在4个连接器件的组成方式见图4.2.2-2所示。

图4.2.2-2水平布线系统信道构成（4连接点）

为了适应现今的电信业务需求，水平布线系统的规划设计应尽量方便维护和避免以后设备的重新安装。同时也应该适应未来的设备和服务变更。

　　不管采用何种传输介质，水平链路线缆的传输距离不能够超过90m，水平信道的最大距离不能超过100m。若数据中心没有水平配线区，包含设备光缆在内的光纤布线信道的最大传输距离不应超过300m，不包含设备电缆的铜缆布线链路的最大传输距离不超过90m，如果包含设备电缆的铜缆布线信道的最大传输距离不超过100m。

　　如果在配线区使用过长的跳线和设备线缆，则水平线缆的最大距离应适当减小。关于基于应用的水平线缆和设备线缆、跳线的总长度应能满足相关的规定和传输性能的要求。

　　基于补偿插入损耗对于传输指标的影响的考虑，区域配线区采用区域插座的方案时,水平布线系统信道构成如图4.2.2-3所示。工作区设备线缆的最大长度由以下公式计算得出：

图4.2.2-3水平布线系统信道（区域插座）构成

C=(102-H)/(1+D)

　　Z=C-T≤22m，

　　注：22m是针对使用24AWG（线规）的UTP（非屏蔽电缆）或STP（屏蔽电缆）来说的；如果采用26AWG（线规）的STP（屏蔽电缆），则Z≤17m。

　　其中：

　　C——是区域配线区线缆、设备电缆和跳线的长度总和；

　　H——是水平线缆的长度(H+C≤100m)；

D——是跳线类型的降级因子，对于24AWG-UTP/24AWG-STP电缆取0.2，对于26AWG-STP电缆取0.5；

　　Z——是区域配线区的信息插座连接至设备线缆的最长距离；

　　T——是水平交叉连接配线区跳线和设备电缆的长度总合。

　　下图4.2.2-4所示，为在设置了区域配线区时，水平布线线缆的长度要求：

图4.2.2-4水平布线线缆长度

　　应用举例见图4.2.2-5内容所示：

图4.2.2-5设备间连接方式

对于设备配线区内相邻或同一列的机架或机柜内的设备之间，允许点对点布线连接，连接线缆长度不应大于15m。

　　2）主干布线系统

　　主干布线采用一级星型拓扑结构，连接主配线区、水平配线区和进线间。主干布线包含主干线缆，主交叉连接及水平交叉连接配线模块，设备线缆以及跳线。主干布线系统的信道的组成方式见图4.2.2-6所示。

图4.2.2-6主干布线系统的信道构成

主干布线可以支持数据中心在不同阶段的使用者。在每段使用期内，主干布线设计应考虑无须增加新的布线就能适应服务要求的增长及变更。

　　每个水平配线区的水平交叉连接的配线模块直接与主配线区的主交叉连接配线模块相连时，不允许存在多次交叉连接。

　　为了达到充分的冗余，标准允许水平配线区（HDA）间的直连，这种直连是非星型拓扑结构，用于支持常规布线距离超过应用要求距离的情况。

　　为了避免超过最大电路限制的要求，允许在水平交叉连接和次进线间之间设置直连布线路由。

　　主干线缆最长支持的传输距离是和网络应用及采用何种的传输介质有关的。主干线缆和设备线缆、跳线的总长度应能满足相关的规定和传输性能的的要求。为了缩短布线系统中线缆的传输距离，一般将主交叉连接设置在数据中心的中间位置。超出这些距离极限要求的布线系统可以拆分成多个分区，每个分区内的主干线缆长度都应能满足上述标准的要求。分区间的互联不属于上述标准定义范畴，可以参照广域网中布线系统线缆连接的应用情况。主干布线系统构成见图4.2.2-7所示。各类线缆在10G网络应用中的传输距离见表4.2.2内容。