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机房综合布线设计及典型产品介绍

来源:中国绿色数据中心 作者:机房360 更新时间:2009-5-7 15:53:40

摘要:本章着重介绍在机房建设中普遍应用的综合布线、门禁、闭路监控、机房环境动力监控、机柜、系统集成、KVM机房常用的视频监视显示设备。

  一、综台布线简介
  综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间,为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。它将语音、数据、图像等设备彼此相连,同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。它的核心就是"综合",也就是各个弱电系统均可用综合布线系统进行信息传输。
  传统布线的不足主要表现在:不同应用系统(电话、计算机系统、局域网、楼宇自控系统等,的布线各自独立,不同的设备采用不同的传输线缆构成各自的网络,同时,连接线缆的插座、模块及配线架的结构和生产标准不同,相互之间达不到共用的目的,加上施工时期不同,致使形成的布线系统存在极大差异,难以互换通用。
  传统布线方式由于没有统一的设计,施工、使用和管理都不方便。当工作场所需要重新规划,设备需要更换、移动或增加时,只能重新敷设线缆,重新安装插头、插座,并需中断办公,布线工作既费时又耗资,而且效率很低。因此,传统的布线不利于布线系统的综合利用和管理,限制了应用系统的变化以及网络规模的扩充和升级。
  综合布线系统是为适应电话和网络数据传输线缆的管理需求而发展起来的一种特别设计的布线方式,它为智能大厦和智能建筑群中的信息设施提供了多厂家产品兼容,模块化扩展与更新,系统灵活重组的可能性。既为用户创造了现代信息系统环境,强化了控制与管理,又为用户节约了费用,保护了投资。综合布线系统已成为现代化建筑的重要组成部分。传统的布线是总线拓扑结构,而综合布线是星形拓扑结构,在房间的各个位置留有充足的端口可供选择,而且每个房间都有预留线缆,扩展空间大,便于集中控制及统一管理。
  综合布线系统应用高品质的标准材料,以非屏蔽双绞线和光纤作为传输介质,采用组合压接方式,统一进行规划设计,组成一套完整而开放的布线系统。该系统将语音、数据、图像信号的布线与建筑物安全报警、监控管理信号的布线综合在一个标准的布线系统内。在墙壁上或地面上设置有标准插座,这些插座通过各种适配器与计算机、通信设备以及楼宇自动化设备相连接。
  综合布线的硬件包括传输介质(非屏蔽双绞线、大对数电缆和光缆等)、配线架、标准信息插座、适配器、光电转换设备、系统保护设备等。
  综合布线系统的优点:
  (1)清晰,便于管理维护。
  (2)采取标准化的统一设计、统一材料、统一布线、统一安装施工,做到结构清晰,便于集中管理和维护。
  (3)材料统一先进,适应今后的发展需要。综合布线系统采用了先进的材料,如六类非屏蔽双绞线,传输速率在l000Mb/s以上,完全能够满足发展需要。
  (4)灵活性强,适应各种不同的需求,使用起来非常灵活。一个标准的插座,既可以接人电话,又可用来连接计算器终端,实现语音/数据点互换,可适应各种不同拓扑结构的局域网。
  (5)便于扩充,既节约费用又提高了系统的可靠性。综合布线系统采用冗余布线和星型结构的布线方式,统一安排线路走向,统一施工,可以减少用科和施工费用,既节约了成本,又提高了设备与系统的可靠性,还便于机房今后的发展与扩充。

  二、机房综合布线的特点
  (1)单位面积信息点数量大。
  (2)扩展性强。
  (3)以数据传输为主。
  (4)光纤信息点数量多。
  (5)以水平子系统模式为主。
  (6)线路敷设方式特殊,能适应机房的应用特点和设备特点。
  (7)能综合规划一些设备间的非常规布线。

  三、机房综合布线与大楼布线的交接界面
  大多数中心机房的网络间是作为大楼主配线间的,机房综合布线涉及到与大楼内部主干的交接和与电信运营商的外线交接两部分。大楼交接面将机房布线作为一个独立的水平子系统。

  四、机房综合布线的系统结构设计
  首先要确定工作区信息点的布局和数量。最理想的当然是能够明确设备需求。这样可对当前的设备有准确的信息点配置。在此基础上,再考虑一定的扩展余量,一般建议取10%一20%,不宜太多。因为机房服务于整个网络,其内部设备的变化比较频繁,准确的预计比较困难,建议更多地考虑扩展方便而不是一步到位。而且这样考虑也能降低成本。考虑扩展性时,应将布线的路由通道考虑充分。
  机房内服务器和终端数量众多,设备的安装形式分为两种主要的布置模式:塔式服务器和机架式设备。二者对信息插座密度的需求相差较大。布置时应确定安装模式、数量、接口数、接口规格。
  (一)塔式服务器
  采用落地安装的模式,安装密度很低,每平米不到2台。也有用户将塔式服务器安装在标准服务器机柜内,一台机柜只能安装2~4台。还可采用多层的敞开式机架,机架为3层,一个机架可安装12台左右服务器,平均每平方米5~6台。
  (二)标准机柜式服务器
  目前最薄的服务器厚度仅有lU,但通常不完全塞满机柜空间。这样一台标准服务器机柜可以安装几台(厚的)到三十台(薄的)左右的服务器,需要的信息点的数量也较大。建议一个标准服务器机柜按照12~24台配置。
  在确定了信息点的大致数量后,需要对布线结构进行合理规划。当机房面积较小(200m2以下),信息点在200点以下时,建议只采用水平布线模式,将配线架安装在网络机房的配线柜内,所有机房信息点直接端接到配线架上。
  当机房面积较大,特别是信息点数模式,将会增加线槽的数量和线槽的横截面。如果线槽布置在活动地板下,将对有精密空调的区域造成很大的送风阻力,实践表明这是影响空调效果的主要原因。同时,众多线缆全部汇集到一处的星型布局使线缆清理困难,增加了管理的难度。这时建议采用两级布线:水平子系统和干线子系统。将FD放置到机房信息点密集的地方(如主机室),经过交换机后,再通过主干连接到网络室。这种将配线架深入需求中心的结构可大幅度减少电缆数量,减少机房地板下各专业管线打架的概率,减少对下送风空调的影响。
  这种方式的缺点是增加了交换设备的成本;管理上造成网络和系统两个部门的交叉;多了一级交接,可靠性有所降低。
  有些用户觉得通过两级配线后会增加网络的不可靠性,因此采用长跳线将交换设备和服务器直接相连。这种办法由于没有配线架,无法进行很好的管理,不建议使用。
  其次,确定布线等级。系统选型应根据需要选择合适的布线等级。目前主要采用的是超五类和六类系统。超五类系统的测试带宽达到155MHz,而六类系统的测试带宽达到200MHz,可以在铜缆链路上支持千兆传输。更高的性能还有超六类产品。但由于没有相关标准予以衡量确定,均是各个厂家的自行测试和称谓,不建议采用。
  布线又分屏蔽系统和非屏蔽系统,两者的区别主要体现在线缆上。双绞线本身是由对绞的两根线缆组成,再由多对线组成电缆。它应用了平衡线缆的概念:一条线缆有两条同样的导线,两条线上运行的电压对地极性相反、大小相等,通过相互绞合在一起,可以在一定距离上维持平衡。使两条导线之间的距离最小化的方法是将它们绞合在一起,这样有助于补偿它们接收到的外部干扰。平衡线缆意味着双绞线对中的两条导线是同样的长度和尺寸。它们之间越一致、靠在一起越紧密,就越容易抵御外部线路对他们产生的干扰。更高的传输速率需要更高的线路抗干扰能力,因此采用屏蔽布线系统对提高系统带宽是有益的。通常屏蔽双绞线采用每对线对单独屏蔽,再将所有线对总体屏蔽的方法实现最高的抗干扰能力。屏蔽电缆(FTP)的屏蔽原理不同于双绞的平衡抵消原理,FTP电缆是在双绞线的外面加一层或两层铝箔,利用金属对电磁波的反射、吸收和趋肤效应原理(所谓趋肤效应是指电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布,频率越高,趋肤深度越小,即电磁波的穿透能力越弱),有效地防止外部电磁千扰进入电缆,同时也阻止内部信号辐射出去干扰其他设备的工作。实验表明,频率超过5MHz的电磁波只能透过38m厚的铝箔。如果屏蔽层的厚度超过38m,就便能透过屏蔽层进入电缆内部的电磁干扰的频率限制在5MHz以下,而对于5MHz以下的低频干扰可用双绞的原理有效的抵消。
  屏蔽系统的难点是对施工工艺要求更为严格,否则反而可能引人不必要的干扰,降低性能。屏蔽系统的另一个主要特点是保密功能,可以防止信息的泄漏。目前的超五类和六类系统均有屏蔽和非屏蔽产品。注意,屏蔽产品的选用要端到端地实现,不能只是线缆采用屏蔽线而配线架和插座不采用具有屏蔽能力的。

  五、机房综合布线的路由设计
  如前所述,机房布线的信息点数量多,而且在机房运行过程中,随着计算机和网络设备的增加,会随时要求增加信息点。因此,路由设计应充分考虑扩展性。在路由选材上,首先应尽量采用金属材料,不宜采用PVC管材。通过金属管道的良好接地可减少干扰,并提高机房的线路防火等级。同时,采用金属线槽作为路由材料,可充分利用线槽扩展性好,容易增加线缆的特点。对于线槽的布置,一般围绕设备进行布置。在目前机柜使用越来越普遍的情况下,可以考虑和成排的机柜平行布局。一般每排机柜布置一条线槽,也可以两排相邻机柜中间走道上公用一条线槽,前一种模式更为理想一些。对于有活动地板的机房,通常的做法都是将线槽安装在活动地板下。但随着高端机房中地板下送风的精密空调的普遍采用,这种模式暴露出不少问题。由于设备在机房内成排布置,因此每排设备都在地板下配置了线槽,一般线槽的高度在50~l00mm,而活动地板的敷设高度只有300mm左右,从而影响到空调风道的通畅。线槽越多,送风效果越差(地板下还往往有强电线槽)。而且线路特别是强电线路在活动地板下布置还增加了火灾隐患,电气故障可能引发火源,同时在地板下的人情不易被迅速发现,即使配置了常规的消防感温感烟探测器,由于地板下的送风,反映并不迅速。已经有多起火灾事故是从活动地板下发生的。因此,现在不少机房特别是电信行业,普遍采用上走线的路由模式。
  采用上走线需要有设备布局的配合,这种布局主要适用于标准机架式布局的场合,而且机柜的尺寸特别是高度应基本一致,才能保证美观。
  上走线采用线槽。线槽有两种安装模式:支架吊装在顶上、支架支撑在地面上。支撑在地面上容易发生支架和机柜的打架,在设计时应注意。
  上走线线槽形式有两种:敞开梯型桥架式和封闭式。敞开式梯架是应用的主流。在设计时,首先仍是根据机房平面中机柜的总体规划,每排机柜设置一路。敞开式梯架的优点是便于维护。因为不需要额外的开孔,增减线路很方便;不需要掀地板,只需要梯子即可实施,工作量小。便于发现故障。不像地板下的封闭线槽,很容易观察到故障点,特别是火灾危险。其缺点是对防鼠的要求更高。
  敞开式梯架通常和强电一并考虑。通常考虑上、中、下三层,分别作为强电线路、铜缆线路和光缆线路的通道。因为光缆特别是机房内的大量光跳线是比较脆弱的,因此其中的光缆线路桥架常采用封闭式的,这样的布局很容易管理。每层之间的距离不小于300mm。如果机房的层高不够,也可减少层数,采用左右布局。要注意按规范控制强电和弱电梯架间的距离。如果距离仍无法达到,可考虑强电采用屏蔽线或者采用封闭式。

  六、机房综合布线的信息点安装模式
  根据设备的安装模式和装饰方式,信息插座有几种安装方式。如果机房内布置有架空抗静电活动地板,一般有下面几种设备布置模式。
  (1)塔式设备落地安装。采用活动地板下安装信息插座。此时一般将插座的安装高度控制在插座的上表面到活动地板的下表面距离在l0cm左右,也可以采用在地板表面安装弹起插座的模式。但采用弹起插座需要注意:不要将插座布置在设备之间的走道上,否则容易碰掉;弹起插座的连线在插座接线盒内是活动的,插座的弹起和压下容易造成松动;另外一个插座建议不要超过2个信息点,否则插座安装盒内的空间拥挤,更容易引起接线松动、插座弹不起来等问题。安装盒的尺寸及深度应大一些。由于地板插座主要的优点在于便于开闭,因此适用于一些临时性的使用,比如调试检查等。但机房内的设备大多数要求24h不间断运行,无法利用地板插座的优点。
  (2)操作台的终端。信息插座安装方式和前述相同。此时使用地板插座较方便。
  (3)机柜式服务器。这时将信息点插座安装在地板下的模式就不再合适了,因为一个信息插座面板通常只能安装2~4个插座模块,这对于拥有的几十个信息点的机柜所来说,插座数量就太多了。而且从插座到服务器的线路要从活动地板下引入机柜内,需要从机柜下面开孔引人,而机柜在安装固定后,机柜下的活动地板难以开启,给日后的维护带来麻烦。因此对于服务器机柜的信息点安装,建议采用机柜式RJ45配线架的模式。一个2U的配线架(含理线器)可以提供16~32口的信息点容量,可以满足绝大多数机柜的需求。而且由于直接安装在机柜内,便于管理,安装效果整齐美观。考虑到服务器通常的插座接口在后部,配线架可安装在机柜后面。
  (4)也可以将多个信息插座(86面板)并排安装在机柜后部的竖向线槽上,这样安装价格略便宜一些,但是没有配线架紧凑美观。
  如果没有安装抗静电地板,可以直接在墙面安装信息插座,或者在地面上剔槽安装。
  (1)操作台的终端。建议操作台靠墙布置,插座面板安装在墙面。
  (2)机柜式服务器。采用前面的上走线模式,插座仍安装在机柜内或采用配线架。
  
  七、典型产品介绍
  (1)模块安装面板。面板用于安装插座模块。常用的有1口、2口、3口面板,最多可安装12个插座模块。面板外形有86型(国家标准)和长型(美国标准)。还有一类多功能面板,除了安装呵45插座外,也可以安装光纤信息点。插座日有直口和斜口之分,垂直安装时建议采用斜口。水平安装时采用直口。
  (2)插座模块。插座模块是工作区子系统的接插件,多安装在墙面,与插座面板配套使用。

  (3)模块式配线架
  模块式配线架采用RJ45接口,它跳线方便,应用最广泛,尺寸符合EIA标准,高度从1U~4U,宽度与标准机柜吻合,可直接安装在机柜中。常见配置有12、16、24、32、48端口。配线架应配套前后理线器,便于线缆绑扎和导向。配线架的结构有两类:电路板型和模块安装型。电路板型的产品将多个RJ45插座(通常为6个)预先安装在一个电路板上,配线架端口数固定不可变。而模块安装型刚采用和插座一样的插座模块安装在空的配线架板上,可根据需要的端口数量进行购买。
  (4)跳线。
  跳线在配线室用于连接交换机和配线架,在工作区用于连接电脑和插座。跳线是保障整个链路性能的重要一环,但实际中往往被忽略。实际工程中自行制作跳线非常普遍,由于跳线经常被插拔,质量差很容易造成网络中断,而且技术性能也不易得到保障,因此强烈建议采用原装成品跳线,保证工程质量。在机柜内使用成品跳线不足之处在于跳线长度都是标准的,不可能正好满足实际需要的长度,因此应事先选用800mm宽的配线柜,在配线机柜的两侧安装绕线环整理多余长度的线缆。
  (5)铜缆双绞线,产品外观如图所示。

   (6)光纤接头。机房配线架常采用SC和ST接头,而小型机、存储设备则常采用LC接头。LC接头属于小型接头,安装密度比SC、ST接头要高一倍,而且LC的多模损耗为0.ldB,低于其他产品,从而可提高光纤链路的性能。
  (7)光纤。机房内使用的主要是多模光纤,有两种规格:62.5/125μm、50/125μm。在同样光源的情况下,50/125μm光纤可以提供更好的性能,建议采用。
  (8)光跳线和尾纤。光跳线指两端均有接头的光纤,尾纤则仅有一端有接头。跳线和尾纤都分单芯和双芯两种。

  (9)光纤配线架。用以完成光缆的端接以及和跳线的连接。光纤配线架由箱体、面板\椭合器组成。

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