数据中心布线技术发展趋势分析

当今世界信息化发展日新月异，数据中心作为支持信息化应用的核心物理平台，其建设将越来越得到用户的重视，特别是对于金融行业，所有的日常业务运行都是依赖数据中心而存在，许多用户不惜重金使用先进的产品与技术来建设自己的数据中心。布线系统作为搭建数据中心基础物理平台之一，在TIA942标准的引导下，全球数据中心布线的技术的进步与发展有了强有力的基础保障。标准的要求与用户需求以及布线厂家技术进步这三方面因素在项目不断实践过程中，数据中心布线技术以结构化，高密度，高带宽，易扩容，智能化，绿色化为核心的理念逐渐演化为整个布线行业的发展趋势，本文将针对当前及今后数据中心布线产品与技术这个角度浅述数据中心布线发展方向。

一， 结构化

在数据中心的实际应用中，由于网络的路由比较复杂，同时又要兼顾网络应用的可靠性，布线系统交叉跳接与管理将会十分频繁，传统以设备端与端之间采用直连式跳线的方式在布线管理中将面临极大的挑战。结构化布线是数据中心布线标准TIA942中的重要内容之一(布线标准结构化拓补图参考TIA942-2005 24页)，以主配线区域MDA为布线管理的核心采用星型结构分布的布线方式可以十分方便的解决各个设备与路由实际应用与管理，如下图所示为传统直连跳线与结构化布线的对比。

网络规模越大，结构化的布线规划将是重中之重，结构化的主要优势就是为了管理的便利性与可用性，发挥布线管理的潜力。在欧洲，具有一定规模的数据中心建设，95%以上是以结构化的方式来规划布线的。结构化布线方式将是后续机房规划与建设的重要趋势之一。

二， 高密度

随着数据中心机房中网络设备的集约化程度的不断提升，以刀片式服务器及核心交换机，存储网络交换机等设备为代表的端口密度的不断提升，如果采用传统布线产品，那么将极大的占用机房机柜的有效空间，举个例子，在8HU的SAN网络交换机的光纤端口密度可以达到288芯，如果采用传统1HU的光纤配线架通常最多解决48芯的配线，每个配线架需带一个理线器，48芯将占用2HU的机柜空间，288芯光线配线总共需要12HU的空间，这样的EDA的配线是不会令人满意的。而现在采用以MPO高密度的配线架，只需1HU就可以解决144芯的布线，仅需2HU的空间就解决了288芯光纤的配线，大大节约机柜的空间，这种MPO的方案是十分适用于设备配线区EDA以互连配线方式的布线要求。另外针对MDA需要交叉配线的要求，以罗森伯格HDCS产品为例，5HU的配线架可以解决288芯的密度，并且已经包含水平理线器，布线占用的空间还不到传统布线的一半。当然，除了光方面布线高密度，铜缆布线同样也是面临高密度的要求，铜缆的高密度主要反映在HDA的布线，为解决这个问题，以HDCS解决方案为例，Aquila铜配线架1HU的空间采用两侧摆动型水平理线器，克服了传统铜配线架需另额外的水平理线器占用的空间，这就相当于节约了一半的机柜空间。节约了宝贵的数据中心的机柜空间相当于是节约了机房的整体投资，由高密度布线所带来的数据中心投资回报率的增加将是十分可观的数字，这也是布线市场专业化分工发展趋势之一。

三， 高带宽

网络设备的性能因应网络应用的发展而不断提升，在数据中心的SAN网络是比较有代表性的高带宽通道，通带SAN网络采用光纤作为传输介质，目前的应用从2M，4M，8M到16M等不断提升，布线产品的在SAN网络中从原先的普通62.5/125u,50/125u的光缆布线，随着带宽的提升，将逐步更广泛的应用50/125u OM3 300采用VCSEL激光优化的万兆光纤，目前多模光纤的技术在进一步发展，OM4的多模光纤也已经在业界研究与试验，今后大型数据中心随着设备性能的提升，SAN网络将会更多的采用基于单模零水峰光缆的布线，采用单模零水峰光纤可以更好的支持后续的大容量的数据传输，如果采用WDM波分复用技术，可以使带宽从10G向40G甚至100G方向发展。在数据中心布线中，大型设备的数据传输通道以光纤为主，但对于基于PC服务器为主的数据中心，铜缆布线也是十分重要的，当前铜缆的应用由于6类非屏蔽产品良好的性价比，居于主导地位。随着万光铜缆布线的技术发展，包括万兆铜缆的现场测试技术的进步，在以PC服务器为代表的数据中心中万兆铜缆的比重将会增加，同时随着带宽的提升，因为屏蔽布线具有良好的抗外部干扰的特点，行业内基本认可在屏蔽层有效接地的情况下，可以不用考虑ANEXT的性能与测试问题，相比非屏蔽系统，屏蔽系统独具的这种优势，使得屏蔽布线系统在新的一轮发展中在整体铜缆布线的比重将会有明显的增长。

四， 高可靠

网络运行的可靠性中有75%是与物理层的布线有关，对于数据中心而言布线的可靠性主要与两方面有关，一是网络布线整体结构规划，二是布线产品本身可靠性。在TIA942的标准中的布线网络结构规划与四个级别的可靠性定义有关，举例说如要达到Tier3级的布线要求，至少需要两个进线间，而且要求两个进线间之间进线孔间距达到20米以上。如果要做到四级，推荐设计次主配线区域，如下图：

从这一方面来看，对于布线的可靠性与研究院或弱电设计方的布线系统设计有很大的关系，由于实际的应用与标准的发布有一定的时间差，在今后的发展中，会有专业于数据中心领域的设计方进行数据中心的布线系统设计，这对于系统的可靠性会考虑将更为周全，从而为网络运行的可靠性提供一定的保障。另一方面，随着数据中心产品的专业化，有别于传统楼宇布线专业于数据中心的布线厂商会带动数据中心布线向专业化方向发展，比较有代表性的如罗森伯格以预连接技术高可靠性预连接模块化的解决方案，将产品的性能由生产厂家直接延伸到用户，安装商的安装将不对产品本身性能产生直接影响。专业化的数据中心的产品需做特殊的可靠性测试，如高低温可靠性测试，FTM寿命模拟测试，振动测试等，专业化产品设计，将大大提高数据中心系统应用的整体可靠性，布线市场各层面专业化的分工特点将对数据中心布线应用提升布线系统的可靠稳定性产生起到重要作用。

五， 易扩容

由于数据中心应用的特殊性，与传统楼宇布线有所不同的是，数据中心的扩容和管理是相对来说比较频繁的，特别是在金融行业，据美国FTM专业统计机构表明，金融行业目前数据中心的数据存储量每年以50%的速度在增长，通常较大型的数据中心每年都会有机房升级的预算。另外由于数据中心的重要性与机密的特点，通常用户不希望也不放心扩容时有许多施工人员花很长的时间在正常运行中的机房内进行施工，鉴于数据中心的扩容频繁性，重要性，机密性等远大于传统楼宇布线的这种特点，数据中心的产品解决方案也需要适应这种要求提供方便安装与灵活扩容的产品技术方案。从这一特点上来分析，在数据中心的应用中，以结构化的整体设计为基础，产品应用上以预连接技术与模块化相结合的布线方案将更适合数据中心。预连接光产品的特点是现场安装时不需要熔纤，安装快速便利。根据统计，同等容量的光纤芯数的数据中心机房的安装时间，预连接整体解决方案只需要传统熔纤产品的25%的安装时间。以罗森伯格HDCS预连接产品为例，预连接光缆两端已经包含安装拉手，安装时不需要额外的安装工具，在小范围的数据中心扩容方案，用户的IT人员可以直接完成扩容安装，与传统熔纤方式相比，预连接方案将大大减化安装人员的专业性要求，同时又提高安装效率，基于这些方面的特点，预连接产品在机房的应用将会被越来越多的用户接受。另一方面模块化的光铜配线产品也是提供了十分便利的扩容空间。不论铜配线架还是光纤配线架采用模块式的结构将更有利于扩容的需要，这种布线产品的结构类似于刀片式的服务器，模块还未安装时，可暂时采用盲孔板盖住，扩容时，只需要将盲孔面板更换成相应的模块即可。根据上述安装与扩容便利性上的分析，预连接产品技术再加模块化设计的方案将是今后数据中心布线产品技术发展的主流趋势之一。

五， 易扩容

由于数据中心应用的特殊性，与传统楼宇布线有所不同的是，数据中心的扩容和管理是相对来说比较频繁的，特别是在金融行业，据美国FTM专业统计机构表明，金融行业目前数据中心的数据存储量每年以50%的速度在增长，通常较大型的数据中心每年都会有机房升级的预算。另外由于数据中心的重要性与机密的特点，通常用户不希望也不放心扩容时有许多施工人员花很长的时间在正常运行中的机房内进行施工，鉴于数据中心的扩容频繁性，重要性，机密性等远大于传统楼宇布线的这种特点，数据中心的产品解决方案也需要适应这种要求提供方便安装与灵活扩容的产品技术方案。从这一特点上来分析，在数据中心的应用中，以结构化的整体设计为基础，产品应用上以预连接技术与模块化相结合的布线方案将更适合数据中心。预连接光产品的特点是现场安装时不需要熔纤，安装快速便利。根据统计，同等容量的光纤芯数的数据中心机房的安装时间，预连接整体解决方案只需要传统熔纤产品的25%的安装时间。以罗森伯格HDCS预连接产品为例，预连接光缆两端已经包含安装拉手，安装时不需要额外的安装工具，在小范围的数据中心扩容方案，用户的IT人员可以直接完成扩容安装，与传统熔纤方式相比，预连接方案将大大减化安装人员的专业性要求，同时又提高安装效率，基于这些方面的特点，预连接产品在机房的应用将会被越来越多的用户接受。另一方面模块化的光铜配线产品也是提供了十分便利的扩容空间。不论铜配线架还是光纤配线架采用模块式的结构将更有利于扩容的需要，这种布线产品的结构类似于刀片式的服务器，模块还未安装时，可暂时采用盲孔板盖住，扩容时，只需要将盲孔面板更换成相应的模块即可。根据上述安装与扩容便利性上的分析，预连接产品技术再加模块化设计的方案将是今后数据中心布线产品技术发展的主流趋势之一。

七， 绿色化

对于数据中心的绿色化可以分成两部分来理解，其一是绿色节能，其二是绿色环保。大型数据中心的能耗是相当惊人的，据Gartner预计，全球电脑每年向大气层增加排放约3500万吨废气，全球服务器每年耗电额已达500亿元。根据IDC预测的服务器销售数量，假设每台服务器能耗仍然维持在2005年的水平，2010年服务器消耗的电能将较2005年增长40%。在数据中心消耗的电能中，精密空调要占到38%的能量，是机房能耗的重要组成部分，从布线系统来看，合理的机柜设计与摆放，避免冷热气流短路现象，以及规划合理的布线路由，在产品的选择上，采用高密度预连接布线，大大减少地板下的布线占用空间，以提高空调的制冷效果从而减少电能的消耗，布线系统的节能化设计安装对于能耗的降低是有明显的作用，这也是今后布线系统需要思考的重要因素和方向。另一方面从布线的环保性上看

在数据中心的机房内，因为通常主机房内的空间是管理人员的活动空间，所以布线产品原材料选择上首先要求符合RoHS的环保性要求，长时间在机房内不会挥发有毒有害气体，线缆的选择上更多将采用以LSZH低烟无卤类的产品，对于布线系统的线缆而言，要达到在一定的时间段中在火场的高温下能够正常传输、防止火势顺着缆线蔓延并产生有毒气体、避免腐蚀性气体损坏计算机设备的接插件这三个目标，最理想的方案是开发既有耐火能力又有阻燃低烟无卤能力的传输缆线，因为低烟无卤缆线放出的气体中仅含水和二氧化碳，符合国际标准IEC60332-1，IEC60332-2，IEC60332-3的LSZH(或LSOH)的线缆很好的达到了环保，阻燃的要求，另外LSZH类产品的性价比也是可以被市场所接受，正是由于这些优势与特点，在将来的机房布线方案中，环保类材料以LSZH为代表的产品将更多的被用户所采用。

总结：

随着城域骨干网络从40G向100G甚至更高的传输容量发展，以FTTX为代表的接入网也正在快速的在全球范围内发展，接入网从ADSL采用1M，2M铜缆传输的时代快速跃升到FTTX技术采用光缆的100M甚至1000M传输速率，高带宽的通信技术发展正在快速改变人们的生活方式，这也意味着如果从理论上计算，原先按照ADSL的接入网运行100天内所产生的数据交换与存储量，在今后一天就达到了相同的数据存储量，传输流量的快速增长需要匹配相当的数据中心来支撑其业务的应用，数据中心技术发展是网络生活永远的主题，在结构化，高密度，高带宽，高可靠，易扩容，智能化，绿色化的数据中心布线核心理念的推动下，在今后很长时间内可实现数据中心布线技术的可持续发展。