文｜美國康寧公司 Martyn Easton Angela Lambert 郝鎮(zhèn)江 譯

良好的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)可以很好地適應(yīng)數(shù)據(jù)中心將來的成長(zhǎng)及變化，而不會(huì)成為其發(fā)展的障礙。

更多的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、交換機(jī)、更高要求的空調(diào)系統(tǒng)、更多的線纜需要綁扎在一起。數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用及需求增長(zhǎng)是如此之快，其中最難的挑戰(zhàn)是如何把它們存放在有限的機(jī)房空間內(nèi)？擴(kuò)建機(jī)房本來已經(jīng)不容易，幸運(yùn)的是，新的技術(shù)經(jīng)常可以把產(chǎn)品做得更加緊湊，占用更加少的空間。想一想多核心的處理器、刀片式服務(wù)器、多磁盤陣列及固體驅(qū)動(dòng)器等，這些設(shè)備必須聯(lián)接在一起才能發(fā)揮作用。

表 1 不同布線結(jié)構(gòu)帶來的差別

現(xiàn)在，數(shù)據(jù)中心的設(shè)備將被組織并分成不同的功能區(qū)域：服務(wù)器區(qū)、存儲(chǔ)設(shè)備區(qū)、中心交換機(jī)區(qū)、路由器和高性能的集群計(jì)算機(jī)區(qū)。這種有序的安排，對(duì)于服務(wù)要求的增長(zhǎng)、電源及冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)會(huì)有所幫助?？梢韵胂?，物理的空間是很難再增加的，數(shù)據(jù)中心將會(huì)按照功能模塊劃分區(qū)域，當(dāng)需要對(duì)新增需求投資時(shí)，這種結(jié)構(gòu)不會(huì)因時(shí)間的流逝而阻礙投資的效用。

1 促進(jìn)無縫聯(lián)接

在此基礎(chǔ)架構(gòu)上，互聯(lián)問題會(huì)影響到線路“互聯(lián)”的需求（或者是“串聯(lián)”）。在很早以前，數(shù)據(jù)中心的角色就是聯(lián)接到“任何地方”。很多用戶在廣域網(wǎng)中都想訪問所有服務(wù)器上運(yùn)行的服務(wù)，所以需要服務(wù)器都可以直接訪問到存儲(chǔ)的設(shè)備。核心交換機(jī)是促進(jìn)背板交換形式的聯(lián)接，但也同時(shí)意味著布線需要提供每個(gè)功能區(qū)域，每個(gè)模塊和每個(gè)核心區(qū)域之間的互聯(lián)。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，將會(huì)增加更多的線路及更快的鏈路速度。

傳統(tǒng)的方案，從服務(wù)器到交換機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備，會(huì)使用個(gè)別的長(zhǎng)跳線去直接互接。在一個(gè)小的數(shù)據(jù)中心中，這是可取的。但是當(dāng)設(shè)備及數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用開始增長(zhǎng)時(shí)，這種點(diǎn)到點(diǎn)形式會(huì)慢慢扼殺數(shù)據(jù)中心。所有人都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，如面條般的跳線會(huì)越來越多。設(shè)備的變更、增加變得難以控制及管理。由于間接性的存儲(chǔ)損耗，個(gè)別的線路性能和可靠性開始下降?？衫玫木€路布放空間變得擁擠及阻塞，嚴(yán)重影響到將來應(yīng)用的擴(kuò)展。

現(xiàn)今結(jié)構(gòu)化布線的設(shè)計(jì)，開始慢慢被人們所接受。它很好地適應(yīng)將來數(shù)據(jù)中心的模塊化設(shè)計(jì)思路，增加可管理性、可靠性及可測(cè)量性。然而，它同時(shí)帶來了比較高的初期建設(shè)費(fèi)用及需要注意布線系統(tǒng)中因增加更多的聯(lián)接后產(chǎn)生額外的損耗。

當(dāng)設(shè)計(jì)及建設(shè)一個(gè)結(jié)構(gòu)化光纜布線系統(tǒng)時(shí)，不可避免的問題是：使用那種光纜？將會(huì)有多少種標(biāo)準(zhǔn)？對(duì)于光纜的問題，答案將會(huì)是比較清晰的：OM3（激光優(yōu)化50μm的光纜）能提供比較低的系統(tǒng)總價(jià)格（光纜加上激光發(fā)射器），能支持足夠多的設(shè)備及鏈路長(zhǎng)度，而且?guī)捘苤С謱?00Gbps/sec協(xié)議。行業(yè)的OM4標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)發(fā)布，它本質(zhì)上是一個(gè)高帶寬的OM3光纖，支持更長(zhǎng)的鏈路和更多的應(yīng)用。因?yàn)楦咚俣鹊臄?shù)據(jù)應(yīng)用通常會(huì)使現(xiàn)有鏈路的長(zhǎng)度變短，所以必須計(jì)劃好線路的結(jié)構(gòu)及未來如何升級(jí)。

4U 的光纖配線架的前視圖。這里顯示在配線架的前部做好標(biāo)簽系統(tǒng)非常重要的，而且標(biāo)簽需要定期更新。

光纖數(shù)量的需求需要有詳細(xì)的計(jì)劃及計(jì)算。首先，考慮每個(gè)設(shè)備機(jī)柜的數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)及級(jí)別。其次是考慮將要使用設(shè)備的類型及密度?；谝阎O(shè)備的類型（比如是刀片式服務(wù)器）是可能設(shè)計(jì)及提供光纖在每個(gè)機(jī)柜的數(shù)量。有兩個(gè)需要考慮的要點(diǎn)：

（1）確認(rèn)每行機(jī)柜需要總光纖數(shù)量，配置后可以靈活更改每個(gè)機(jī)柜光纖使用量。

（2）計(jì)劃好光纖線路及互聯(lián)光纖配線箱，方便將來在每行的機(jī)柜上增加光纖。例如，處理能力從10Gbps鏈路升級(jí)到40G及100G時(shí)，意味著每個(gè)鏈路從使用2芯光纖升級(jí)到8芯或20芯平行的光纖。

根據(jù)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，很難從開始就提供超前數(shù)量的光纖。但是使用靈活的光纖布線系統(tǒng)去支持將來的需求，而且在將來增加光纖數(shù)量時(shí)對(duì)于整體的布線系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，建議最少在每個(gè)機(jī)柜中布置24芯的光纖。對(duì)于虛擬計(jì)算、高密度刀片式服務(wù)器、集中的以太網(wǎng)光纖通道、10G線路等應(yīng)用，每個(gè)機(jī)柜中布置48芯或是96芯給高可用性的光纖配線箱是一個(gè)好的選擇。

文章其余的部分，將會(huì)重點(diǎn)陳述在構(gòu)建靈活的布線系統(tǒng)時(shí)，如何去選擇有效的組件。

2 危險(xiǎn)的跳線

跳線是一種容易管理的系統(tǒng)，但是它也可能是復(fù)雜及麻煩的系統(tǒng)。通常的問題都是這樣：這條跳線的另一端在那里？如果（跳線）沒有插上會(huì)有什么影響？如何才能提供新的線路？

一個(gè)健全的標(biāo)簽及文檔系統(tǒng)是關(guān)鍵，但是大部分的跳線，特別是在高密度應(yīng)用的區(qū)域，經(jīng)常是出乎用戶邏輯控制之外。

端口密度將會(huì)因適合光纖交換機(jī)接口類型而受到限制。相對(duì)那些小的標(biāo)準(zhǔn)化接頭已經(jīng)把線纜的體積從3mm直徑變成2mm甚至更小。但是現(xiàn)在，有太多的光纖跳線來自于現(xiàn)場(chǎng)制作，彎曲引起的問題越來越嚴(yán)重。幸運(yùn)的是，一種新的，有彈性的，對(duì)于彎曲不敏感的光纖出現(xiàn)，并可以很好地解決上述的問題。

表 2 不同類型的光鏈路協(xié)議及參數(shù)

12芯的MPO接頭已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用中，越來越來適應(yīng)其發(fā)展

一個(gè)額外的方法，是使用Harness多光纖組合跳線。它可以把6條跳線大小的體積集中到一條3mm的線纜中。當(dāng)更多地使用Harness跳線時(shí)，它也能很好地減少聯(lián)接到交換機(jī)接口上的跳線體積，使其更好訪問及線纜的走向很清晰，管理也更加容易。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MPO接頭后，在同樣體積的雙芯LC接頭情況下，一端的Harness跳線可以提高跳線的密度并減少機(jī)柜中線路互聯(lián)的使用空間。下一代的并行光路傳輸速率40G和100Gbps/sec，將會(huì)使用這種MPO結(jié)構(gòu)的激光光源接口。

3 配線箱變得更加重要

在結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)中，高密度、高芯數(shù)的主干光纜將需要更多的交叉互聯(lián)及匯聚聯(lián)接點(diǎn)。而光纖接頭在網(wǎng)絡(luò)中是容易受到損害的，所以，適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ前讯私狱c(diǎn)放在光纖箱中進(jìn)行保護(hù)。

對(duì)于光纖配線箱的基本要求是：提供關(guān)鍵的光纖功能及保護(hù)互聯(lián)的光纖。通常光纖配線箱會(huì)占用較多的機(jī)柜空間，然而太少的空間會(huì)影響到光纖的可靠性或光纖系統(tǒng)的組織及管理。所以光纖配線箱在設(shè)計(jì)時(shí)要把更多的光纖聯(lián)接點(diǎn)存放在內(nèi)，而且不影響跳線的管理及系統(tǒng)的功能。

一個(gè)設(shè)計(jì)好的光纖端接配線箱應(yīng)有如下的品質(zhì)。

（1）一個(gè)良好的對(duì)于每根進(jìn)入配線箱中的線纜進(jìn)行扭力釋放。其中有一個(gè)問題是牽拉光纖接頭時(shí)不注意使用光纜中的紡輪紗牽引線。

一條144芯緊套光纜，如果是在現(xiàn)場(chǎng)端接，需要大概0.92英寸的直徑，這將會(huì)是工廠預(yù)端系統(tǒng)線纜的2倍。

（2）確認(rèn)手指能夠在面板前面方便插撥跳線，并確認(rèn)跳線已經(jīng)正確鎖緊在耦合器上。同樣的，當(dāng)跳線被撥下時(shí)，將不會(huì)影響其他跳線。

（3）一個(gè)清晰的，有條理和容易看到的標(biāo)簽系統(tǒng)，它需要放在你的面前，而不是藏起來。同時(shí)它需要容易增加、刪除和更改上面的信息。

（4）跳線的組織及管理，當(dāng)光纖系統(tǒng)密度提高時(shí)，避免大量跳線的混亂狀態(tài)開始變得困難。一個(gè)好的配線箱將會(huì)提供一個(gè)直視的，有路由導(dǎo)向及容易管理跳線變更的功能。

在早期的建設(shè)中，數(shù)據(jù)中心的增長(zhǎng)是動(dòng)態(tài)變化的。但是在開始設(shè)計(jì)建筑物中的光纖配線箱時(shí)，只是看到當(dāng)時(shí)的最少應(yīng)用量。隨著空間的增長(zhǎng)，可以提供的光纖端接能力和對(duì)機(jī)柜空間的要求，也在增長(zhǎng)。

4 正確的聯(lián)接

光纖接頭日益重要也是一個(gè)難題?，F(xiàn)在所有數(shù)據(jù)中心的接頭都是在工廠做好的，不管是光纖跳線還是端接的主干光纜，但是接頭的選擇和性能的關(guān)鍵是提供任意的聯(lián)接。雙芯的接頭在交叉互聯(lián)和設(shè)備接口上是必須的。

升級(jí)后的40G和100G網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，我們稱為并行的連續(xù)光路協(xié)調(diào)，MPO接頭也變得更加詳細(xì)及成為將來的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。另外一個(gè)挑戰(zhàn)是布線系統(tǒng)需要無縫地從10G升級(jí)到40G、100G，就好像某些應(yīng)用會(huì)存在，但是接頭類型需要變更一樣。一個(gè)好的消息是12芯的MPO主干光纜已經(jīng)變得十分流行，而且它是適應(yīng)將來的變化，而不需要更換接頭，只需要管理好極性而且光纖配線箱已經(jīng)為高芯數(shù)光纜做好了準(zhǔn)備。

在光鏈路的總體損耗計(jì)劃中，光纖接頭通常是其中的弱項(xiàng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議越來越快，總體損耗的余量開始緊張并受到控制，接頭的損耗已經(jīng)超出了線纜本身的損耗值，簡(jiǎn)單來說，更低損耗的一對(duì)光纖接頭會(huì)更加理想。然而，對(duì)于多芯的MPO接頭，每個(gè)光纖組都是重要的，所以最大的損耗是已經(jīng)考慮好的。

接頭引起的傳輸模式聲噪必須引起重視，如果沒有理解好模式聲噪的影響，將不容易說明配對(duì)接頭可以增加接頭的可接受損耗，這是一個(gè)復(fù)雜而難以檢測(cè)的事情。所以請(qǐng)確認(rèn)接頭的供應(yīng)商明白這個(gè)問題并且已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里做好相關(guān)的質(zhì)量評(píng)估。

最后一點(diǎn)，不同類型接頭配合使用的結(jié)果是每次使用都十分正常，確認(rèn)性能的方法是考慮周全，保證質(zhì)量和接頭的終端幾何尺寸。這些屬性不經(jīng)常被考慮或是在現(xiàn)場(chǎng)很難看到及測(cè)量。借助于設(shè)備，將可以評(píng)估每個(gè)模塊甚至于每個(gè)工廠研磨的接頭，保證其投放在數(shù)據(jù)中心現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的質(zhì)量。

5 光纖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

除非我們看到有一天在數(shù)據(jù)中心里實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)，否則線纜將是從A點(diǎn)到B點(diǎn)的必須傳輸介質(zhì)。纖芯是如此的細(xì)小而且纖芯傳輸?shù)墓庠磪^(qū)域也很窄，肉眼幾乎無法看到，但是線纜本身可以做得很堅(jiān)固。

光纜最先大量使用在室外工廠，布線系統(tǒng)很大程度上是取決于它的需求。當(dāng)光纜開始遷移到室內(nèi)使用時(shí)，光纖布線設(shè)計(jì)方向是：

（1）光纖的最低要求芯數(shù)已經(jīng)從6芯到12芯。

（2）遵循建筑物的防火要求，通常的結(jié)果是要求大量線纜的外套是要低煙及阻燃。

（3）有大量短距離線纜和光纖接頭，因而需要可以直接使用的聯(lián)接方式。

因此，細(xì)小的光纖做得比較大，從而方便現(xiàn)場(chǎng)的處理及實(shí)現(xiàn)端接。在過去的幾年中，更多的光鏈路在室內(nèi)得到應(yīng)用，特別是在數(shù)據(jù)中心的環(huán)境下。纖芯數(shù)量不斷增加的結(jié)果是線纜開始變得更粗，而且不好處理。所以最終用戶需要面對(duì)一個(gè)選擇，是使用一條比較大芯數(shù)的線纜還是使用幾條小芯數(shù)線纜？特別是有一行機(jī)柜的都是核心交換機(jī)，需要聯(lián)接到服務(wù)器機(jī)柜的情況下，使用幾條小芯數(shù)的線纜看起來更加有吸引力，因?yàn)樗梢宰龅焦饫|直接聯(lián)接各個(gè)機(jī)柜，而不是列頭柜。

所以我們需要一個(gè)方案，線纜既可以做到高芯數(shù)，而又擁有細(xì)的線纜一樣的特性。由于光纖在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)端接變得更加有吸引力。在一些大的項(xiàng)目中，數(shù)據(jù)中心內(nèi)上萬條獨(dú)立的光纜接頭難以管理的問題迎刃而解，只因?yàn)槭褂矛F(xiàn)場(chǎng)預(yù)端接的即插即用系統(tǒng)。

這是使用工廠預(yù)端接光纜的新趨勢(shì)。這個(gè)趨勢(shì)有一個(gè)新的挑戰(zhàn)是線纜必須計(jì)算好長(zhǎng)度。因?yàn)榫€纜需要做一些盤繞，所以小的線纜直徑及柔韌性變得很重要。解決現(xiàn)場(chǎng)預(yù)端接的困局，將會(huì)允許使用體積更小的帶狀光纖或是松套光纜，這也得益于工廠內(nèi)的光纜生產(chǎn)及端接工藝。

小直徑的線纜可以在線槽、線管、地下及天花上存放更多的數(shù)量，它們更加柔軟，而且轉(zhuǎn)彎半徑更加小，容易安裝。工廠預(yù)端接的高芯數(shù)線纜變成非常有用及友好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，保留關(guān)鍵的工廠生產(chǎn)線纜高適應(yīng)性的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

好的布線不但跟隨潮流，還期望適應(yīng)未來、整齊、整潔和易于管理。它也被期望容易使用、可靠及可持續(xù)運(yùn)行，可以跟上發(fā)展的策略。

使用良好的結(jié)構(gòu)化布線廠家產(chǎn)品是數(shù)據(jù)中心有價(jià)值的資產(chǎn)。確認(rèn)安裝路徑和空間，設(shè)計(jì)余留的機(jī)柜空間。尋求產(chǎn)品帶來的價(jià)值和功能，并重新分配資金給它們，則它們?cè)陂L(zhǎng)期的運(yùn)行中會(huì)體現(xiàn)出它們的價(jià)值所在。