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绿色数据中心保护布线的几个秘决

来源:网络频道 作者:DJ编辑 更新时间:2018/8/29 15:46:27

摘要:当前,企业信息化的程度越来越高,单体文件的容量越来越大,数据中心所支持的应用越来越广泛,这些都使数据中心内传输和存储的信息量日益增长。数据中心内的基础网络设计和运行,不得不应对这一挑战,在满足企业高速率、高带宽传输的同时,也要满足高性能和可升级性,并且合理控制预算。

  当前,企业信息化的程度越来越高,单体文件的容量越来越大,数据中心所支持的应用越来越广泛,这些都使数据中心内传输和存储的信息量日益增长。数据中心内的基础网络设计和运行,不得不应对这一挑战,在满足企业高速率、高带宽传输的同时,也要满足高性能和可升级性,并且合理控制预算。

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  一、布线系统的规划

  成本永远是决定数据中心设计与建设的关键因素。任何企业都希望通过尽可能低的拥有成本来支持最长期的业务发展。虽然布线系统的成本约占数据中心总成本的5%,但它却是使用寿命最长的网络要素。通常,布线系统需要具有长达10~15年甚至更长的生命周期。而与之相对应的是,网络设备通常3~5年就需要进行更换。由此得出的结论是,布线系统的规划必须可以支持2~3代有源设备的更新换代。这不仅关系到用户整体费用的节省,也将利于节省更多的能源和可用资源。

  其次,正常运行时间是衡量网络可靠性的重要指标,是指用户获得重要业务服务的时间量。70%的服务中断是由于数据中心布线系统维护时的移动、添加和更换而引起的。因此,IT管理人员对布线系统作出的决策将直接影响到实现网络中断时间最小化和业务连续性最大化的能力。如果明确了对正常运行时间的要求并确定了相关设备,就可以估算需要的带宽、功率和冷却载荷,并可确定数据中心所需的空间。

  二、布线介质的选择

  当前,大多数数据中心内整体设计所支持的数据传输速率为1Gb/s。但是,行业内普遍共识是,传输速率会向10Gb/s推进。这一演进,首先会发生在存储区网络(SAN)以及一些特殊的应用环境。可以肯定的是,在3~5年的时间里,支持10Gb/s传输的链路会成为数据中心的主流。基于此种情况,ISO以及TIA制定了关于光纤和铜缆支持10Gb以太网传输的标准。

  在选择布线系统传输介质时,需要在带宽、灵活性、可扩展性和成本等要素之间寻求平衡。充分考虑到应用的发展,选择最合适、具有前瞻性的传输介质成为最为明智的选择。总之,如果需要建立可升级且生命周期更长的布线系统,理想的选择是安装支持高带宽应用的线缆,排除因要求提高而更换布线的风险。

  接下来,通过对比常用布线介质的优缺点,来帮助读者做出选择。

  1. 光纤系统

  光纤是信息传输的最佳媒介,不仅在长距离、高速率传输方面有着铜缆系统无法比拟的优势,同时,与铜缆制造受制于原材料——铜金属这一稀有资源不同,光纤的制造不受原材料资源限制。此外,相比铜缆,光缆的尺寸更小,组网时也不用受到链路内连接器数量的限制,而且无需考虑由电磁干扰影响带来的问题。伴随着“光进铜退”的趋势,光纤系统在数据中心将扮演越来越重要的角色。

  由于光纤端口设备的价格依然昂贵,数倍于相同应用的铜缆设备,这成为光纤系统还无法完全取代铜缆系统的最主要原因。其次,光纤安装需要专业从业人员利用专用工具来进行,施工成本和要求都比较高。此外,面对新兴并且备受关注的PoE以太网供电技术,光纤系统是无法进行支持的。

  对于数据中心内的光纤系统,行业内普遍的共识是推荐采用OM3激光优化光纤系统。这一系统可以利用VCSEL(垂直表面激光发射器)光源在850nm波长支持10Gb/s传输,距离可达到300米。在升级方面,一些生产商着手超越10Gb/s标准,利用粗波分复用技术传输40Gb/s。

  2. 铜缆系统

  虽然相比光纤系统,铜缆系统在传输距离以及信道连接器数量上受到限制,但是铜缆系统是所有设计、安装和使用人员最熟悉的。它可以通过低成本的方式实现高速率应用,从10/100/1000 Base-T到10GBase-T,铜缆系统都可以很好地支持。此外,非屏蔽系统可以支持PoE应用,在传输数据信号的同时为远端设备供电。

  当2005年TIA颁布942标准时,6A类的标准还不成熟。考虑到当时的市场情况,在此标准中,推荐使用6类或以上等级线缆。今天看来,6A类是最经济的实现10Gb/s传输要求的链路配置方式,该系统采用比6类不高出两倍的成本却提供10倍的传输能力,因此每Gbps的成本要低得多。尽管6类也可以在短距离内支持10Gb/s,但是其抑制噪音的能力以及传输性能比6A相差甚远。

  尽管市面上现有的10G铜端口网络设备的价格昂贵,但是伴随着设备厂商的大量生产,市场的成熟,价格自然会降低,如同当初的千兆端口设备一样。值得关注的是,由于10G传输要求的功率很高,早先的收发器每端口耗电量甚至达到了10到15瓦,所以在10GBASE-T标准中规定了“低功率短距离传输模式”,将每端口功率消耗降至4瓦。重要的一点是,只有6A类或更高类型的线缆才可以在30米距离内支持这一模式。

  3. 屏蔽还是非屏蔽

  不言而喻,屏蔽系统有着良好的抗电磁干扰和防止信息外泄的能力。对于支持万兆传输的6A类屏蔽系统,可以不用考虑外部串扰测试问题,这无疑将节省大量测试时间。目前,国内绝大多数用户考虑使用屏蔽系统的原因在于信息安全的考虑。另外,屏蔽系统可以支持更高的带宽应用,最高可达到1.2GHz。

  但是,屏蔽布线系统也有其发展的局限性。首先,屏蔽系统目前在全球范围内的接受度低,可能只占整个铜缆布线系统市场份额的5%。这意味着设计、安装人员都对其相对陌生,需要进一步培训。由于要保证屏蔽系统的360度连续性屏蔽效果,屏蔽系统必须进行正确的安装与接地,施工难度高,耗费时间长。另外,由于金属保护层的存在,利用屏蔽系统支持PoE Plus应用时,线缆产生的热量无法散出,会对性能产生一定干扰。

  三、保护布线系统投资

  除了选择合适的线缆介质类型之外,如何管理、保护布线系统,也对保证业务的连续性、延长布线系统的生命周期至关重

  以下为列出的一些关键点:

  标签标识系统

  标签标识是布线系统管理的基础,也是数据中心的基本要素。好的标签标识系统将帮助网管人员快速查找相关信息,缩短移动、添加和变更的时间。良好的标签标识在为拥有者增加附加价值、提高美观度的同时,还可使工作更加高效、灵活和可靠。

  路径和空间

  由于数据中心是一个高密度的计算环境,其中会存在大量的线缆。如果在设计之初不为这些线缆进行合理的路径和空间规划的话,随着数据中心的运行和扩展,线缆将失去控制,拥挤不堪。最终影响数据中心内的制冷能力,甚至无法维护,只好推倒重建。

  理想方案为:合理利用数据中心内的有限空间,对铜缆、光缆和电力线缆进行良好的空间和路径规划,即将这三种类型线缆有效分离,便于实施和维护。而上走线还是下走线的选择,各有不同优缺点。建议最好是将长期固定不动的线缆,比如主干和水平线缆采用架空地板下方走线方式,而将跳线(铜缆及光纤跳线)采用在机架上方走线方式。

  不同的线缆,其线径各不相同。在设计走线路径时,必须考虑线缆路径填充率的问题。建议在设计时,路径填充率以35%~40%为益。

  机柜和机架

  为了实现良好的线缆管理,帮助维护人员减少移动、添加和更换布线系统的时间,数据中心内应该选用带有线缆管理设计的机柜和机架产品。在机柜和机架内考虑垂直和水平线缆管理器和冗余长度线缆的收纳,维持线缆弯曲半径的同时,让线缆更加整齐有序;避免线缆的缠绕和堆积阻挡机柜和机架上冷热空气的流动,使有源设备有效地实现散热冷却。

  智能物理层管理系统

  智能物理层管理系统帮助网管人员了解网络的连通性,通过实时监测连接状况,可迅速识别任何网络中断,并立即向系统管理员报告。这有助于快速排除故障和安全威胁,最大程度减少宕机时间。

  此外,智能物理层管理系统数据库不断记录系统和物理层的资产移动和配置变更。这些信息可用于满足行业规定的报告要求或建立客户数据中心的服务水平协议(SLAs),避免手工分析表可能存在的人工错误。

  责任编辑:DJ编辑

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