智能家居数据中心布线系统设计方法及步骤解析

数据中心的布线系统设计的目的是实现系统的模块化构架，做到简单灵活性、可操作和实用性。并使设施适应于公用通信网业务发展的需求。经验表明，具有足够的扩充空间对后期附加设备和服务设施的安装至关重要。当前技术应提供可通过简单的“即插即用”连接来添加或替代模块化的配线设备，并减少宕机时间和人工成本。

（一）数据中心布线规划与设计的步骤

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，机房布线系统需要和建筑、电气规划，楼宇布线结构，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，需要充分考虑到建筑相关专业的设计流程和要求，需要布线工艺和土建做好技术的交底与配合。

（1）数据中心规划与设计的步骤，建议按以下过程进行：

1） 确定机房的级别，明确不同级别的信息机房功能需求，设备配置原则及客户的特殊需求;

2） 评估机房空间中，设备长期工作时的机房环境温、湿度及设备的冷却方式要求。并考虑目前和预估将来的空调实施方案;。

3） 提供场地房屋净高、楼板荷载、环境温湿度、及有关建筑、结构、机电设备安装、安全、消防、电气（如电源、接地、漏电保护、照明、环境电磁干扰等方面的要求。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设备安装工艺的基本要求;

4） 结合建筑土建工程建设，给出数据中心空间各功能区初步规划;

5） 提供建筑平面布置图，包括进线间、电信间、主配线区、水平配线区、设备配线区及主要布线通道的所在位置与面积。

6）为相关专业的设计人员提供近、远期的供电方式、种类及功耗;

7） 将配线与网络设备机柜、供电设备和缆线管槽的安装位置及要求体现于数据中心的平面图中，并考虑冷热通道的设置;

8） 在数据中心内结合网络交换机、服务器、存储设备、KVM设备等之间的拓扑关系;传输带宽、端口容量及长度;机柜等设备的布置确定布线系统等级、冗余备份及防火阻燃等级，从而制定机房布线系统的整体方案。

（2）数据中心网络布线拓扑结构与缆线长度

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星型拓扑结构的各个基本元素，以及体现这些元素间的连接关系。数据中心布线系统基本元素包括：

·水平布线;

·主干布线;

·设备布线;

·主配线区的交叉连接;

·水平配线区的交叉连接;

·区域配线区内的区域插座或集合点;

·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3.1.4-1所示。

图3.1.4-1 数据中心布线系统网络拓扑结构

（二）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缆线连接到水平配线区或主配线区的交叉连接配线模块。水平布线包含水平缆线，交叉配线模块，设备缆线、跳线，以及区域配线区的区域插座或集合点。在设备配线区的设备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，信道最多只能存在4个连接器件（包括设备配线区信息点、集合点及水平交叉连接的2个模块），组成方式见图3.1.4-2所示。

图3.1.4-2 水平布线系统信道构成（4个连接点）

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，水平布线系统链路的传输距离不能够超过90m，信道的最大距离则不能超过100m。若数据中心不设水平配线区，当设备配线区的有源设备采用光缆直接连至主配线区设备时，包含主配线区设备光缆、光纤跳线与设备配线区设备光缆在内的多模光纤布线信道的最大传输距离不应超过300m（使用OM4多模光缆，可将最大传输距离延伸到550m）;当采用4对对绞电缆时，布线链路（不包含主配线区设备电缆、跳线与设备配线区设备电缆）的最大传输距离不应超过90m，信道（包含主配线区设备电缆、跳线与设备配线区设备电缆）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缆线，则水平缆线的最大距离应适当减小。水平缆线和设备缆线、跳线的总长度应能满足相关的规定和传输性能的要求。实际上在数据中心中，随着40G和100G网络的应用，对绞电缆的长度电缆已规定不超过30m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方案时，水平布线系统信道构成如图3.1.4-3所示。设备配线区设备缆线的最大长度由以下公式计算得出。

图3.1.4-3 水平布线系统信道（区域插座）构成

C = （102 - H）/（1+D）

Z = C - T ≤ 22m，22m是针对使用 24 AWG（线规）的UTP（非屏蔽电缆）或F/UTP（屏蔽电缆）来说的;如果采用26 AWG（线规）的 F/UTP （屏蔽电缆），则Z ≤ 17m。

其中：

C 是设备配线区设备缆线和水平配线区设备缆线及跳线的长度总和（T+Z）。

H 是水平缆线的长度 （H + C ≤100 m）。

D 是跳线类型的降级因子，对于 24 AWG UTP或24 AWG F/UTP电缆取0.2，对于26 AWG F/UTP电缆取0.5。

Z 是区域配线区的信息插座连接至设备配线区设备的缆线的最长距离。

T 是水平交叉连接配线区跳线和设备缆线的总长度。

设置了区域配线区时，水平布缆线线的长度链路为90m，信道为100m。

图3.1.4-4为水平配线区与设备配线区之间的两种连接方式。

图3.1.4-4 水平子系统连接方式

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

（三）主干布线系统

主干布线采用星型拓扑结构，为主配线区、中间配线区、水平配线区、进线间和电信间之间的连接。主干布线包含主干缆线，主交叉连接、中间交叉连接及水平交叉连接配线模块、设备缆线以及跳线。主干布线系统的信道的组成方式见图3.1.4-5所示。

图3.1.4.-5主干布线系统的信道构成

（1） 主干布线设计同样应在每个使用期内，能适应业务要求的增长及系统设施的变更。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或中间配线区的中间交叉连接配线模块相连时，不允许在缆线的路由中存在交叉连接。

（2） 允许水平配线区（HDA）之间通过主干缆线互连，这种互连是非星型拓扑结构的，作为主配线区和水平配线区之间的主干连接路由的冗余备份，或用于支持某些旧有应用时避免距离超长的问题。

（3） 为了避免进线电路超过限制的最大长度要求，允许在水平交叉连接和次进线间之间设置互连布线路由。

主干缆线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，主干缆线和设备缆线、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缆线的传输距离，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增加中间配线区，或将其拆分成多个计算机房分区，每个分区内的主干缆线长度都应能满足标准的要求。分区间的互联不属于本文定义范畴，可以参照广域网中布线系统缆线连接的应用情况。

机房设备平面布置主要面对机房的空调气流组织不被阻挡，机房内的各种管道路由不发生重叠现象，机柜的加固底座易于安装，机柜能够就近实现接地等问题，这需要在设计时综合加以考虑。

（一）机柜/机架散热设置

机柜、机架与缆线的走线槽道摆放位置，对于机房的气流组织设计至关重要，图3.1.5表示出了各种设备建议的安装位置。

图3.1.5　机房设备摆放位置与气流组织

以往通信机房和信息机房均采用“面对背”的机列排列方式，并没有十分重视机柜的摆放形式对气流组织的影响，因为当时一个机柜的发热量也就达到1.5KW左右。现在，以交替模式排列设备机柜，即机柜/机架“面对面”排列以形成热通道和冷通道。冷通道是机架/机柜的前面区域，热通道位于机架/机柜的后部，形成从前到后的冷却路由。设备机柜在冷通道两侧相对排列，冷气从架空地板板块的排风口吹出，热通道两侧设备机柜则背靠背，热通道部位的地板无孔，依靠天花板上的回风口排出热气。

（1） 采用地板下走线的方式

1）电力电缆和数据缆线分布在热通道或机柜/机架的地板下面，分层敷设。如果一定要在冷通道的地板下面走线，则应相应提高静电地板的高度以保证制冷空气流量不受影响。

2）为了提高架空地板下的净空空间，也可以将通信缆线的桥架设置于机柜顶部。既方便缆线敷设与引入机柜内，又可防止受到电力电缆的电场与磁场干扰。目前这种布置方式较为普遍。

3）地板上应按实际使用需要开走线口，调节闸、减震器或毛刷可安装在开口处以阻塞气流，以防止冷空气流失。在没有满设备安装的机柜中，建议采用空白挡板以防止“热通道”气流进入“冷通道”，造成迂回气流。对于适中的热负荷，机柜可以采用以下任何通风措施：

· 通过前后门上的开口或孔通风，提供50%以上开放空间，增大通风开放尺寸和面积能提高通风效果;

· 采用风扇，利用门上通风口和设备与机架门间的充足的空间推动气流通风。安装机柜风扇时，要求不仅不能破坏冷热通道性能，而且要能增加其性能。来自风扇的气流要足够驱散机柜发出的热量。在数据中心热效率最高的地方，风扇要求从单独的电路供电，避免风扇损坏时中断通信设备和计算机设备的正常运行。

· 对于高的热负荷，自然气流效率不高，要求强迫气流为机柜内所有设备提供足够的冷却。强迫气流系统采用冷热通道系统附加通风口的方式。

（2） 行人通道设置，主机房内行人通道与设备之间的距离应符合下列规定：

1）用于运输设备的通道净宽不应小于1.5m;

2）面对面布置的机柜或机架正面之间的距离不宜小于1.2m;

3）背对背布置的机柜或机架背面之间的距离不宜小于1m;

4）当需要在机柜侧面维修测试时，机柜与机柜、机柜与墙之间距离不宜小于1.2m;

5）成行排列的机柜，其长度超过6m（或数量超过10个）时，两端应设有走道;当两个走道之间的距离超过15m（或中间的机柜数量超过25个）时，其间还应增加走道;走道的宽度不宜小于1m，局部可为0.8m。

在工程中，机列之间通道的距离还应该考虑到架空地板板块的实际尺寸，尽量以板块的尺寸取整预留通道，这样有利于机柜抗震底座的安装和方便板块的开口。

注：全文内容摘自《数据中心综合布线系统应用技术》一书。该书由中国勘察设计协会工程智能设计分会副秘书长张宜老师，携布线行业各企业及一线的专业人士共同撰写。其从综合布线的发展背景到市场现状，以数据中心综合布线系统为中心，围绕布线结构框架设计、线缆选用、施工等等重要环节，均进行详细的分类和阐述。