数据中心布线方式的探讨

文｜北京科计通电子工程有限公司 黄群骥

1 前言

布线在数据中心中起着非常重要的作用。布线的好坏直接影响着数据中心数据传输的可靠性、网络维护的难易程度、空调系统的送回风是否通畅和数据中心的美观等。影响布线好坏的因素是多种多样的，其中与机房布线的走线方式有着极大的关系。走线方式有多种，其使用场合与产生的效果各不相同。如何在数据中心的建设中采用合适的走线方式是数据中心布线需要认真考虑的问题。随着数据中心和网络带宽的发展，光进铜退应该是个不争的事实。就铜缆系统来说，今后越来越多的将会采用6A的系统作为主要的传输介质，光纤的部分主要采用单模光纤和多模光纤，单模光纤在数据中心的应用比例将会越来越大。这种趋势的改变，也会对数据中心的布线产生一定的影响。

2 数据中心布线

2.1 布线方式

数据中心布线的方式笼统的可以分为上走线和下走线两种。使用的保护材料形式也有两种：敞开梯型桥架式和封闭线槽式。封闭线槽式是传统的布线保护材料，主要用封闭式线槽对线缆进行支撑、保护和屏蔽，但与机柜进线的接口尤其是上走线比较难处理。敞开式梯架在上走线方面已经逐渐成为应用的主流，在设计时，应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；不因地板下敷设而掀地板，只需要梯子即可实施，工作量小。便于发现故障，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，不太适用于下走线。

布线方式中要是再把数据和电源分开，则一般有：数据线和电源线下走线，数据线上走线、电源线下走线， 数据线下走线、电源线上走线，数据线和电源线都上走线等四种。下面就这四种走线方式在绿色、高效、可靠、可管理和易扩容等方面进行探讨。

2.1.1 数据线和电源线均为下走线

数据和电源都采用下走线的方式是最传统的也是最常用的数据中心布线方式。由于数据中心一般都铺设高架活动地板，所以采用下走线的布线方式非常灵活。对于下走线方式需要考虑不妨碍空调送风、与强电桥架的水平垂直间距符合规范要求、便于维护管理的问题。

数据中心高架活动地板下一般是空调送风的通道，线槽的敷设肯定会对送风产生影响，所以在设计线槽路由时，必须考虑如何减少送风阻力。但是有些数据中心为了减少线槽的风阻而在地板下采用四面镂空的桥架是不合适的，这样做是可以减少风阻，但是增加了火灾的风险。按国家标准《电子信息系统机房设计规范》（GB 50174-2008）（以下简称国标）要求，在隐蔽的通风处敞开敷设是需要采用防火线缆，在A级机房甚至需要采用CMP级防火线缆，这样大大增加了布线的成本。国标为了减少线槽的风阻，对数据中心使用的线槽高度做了规定，不得大于150mm。

强弱电敷设在地板下，就必须在设计施工中考虑强弱电线槽的水平垂直间距是否符合规范要求，尽量不使它们发生交叉和跨越。通常强电线槽小，且一旦敷设完成后很少变动，所以一般敷设在数据中心的周边，或在确定弱电线槽走向后再予以确认。以弱电线槽为主，强电线槽为辅的原则进行设计。如果不得不垂直敷设时，一般强电线槽在下，弱电线槽在上。主要理由是：强电线槽一旦敷设完成后很少再会打开，而弱电线槽则是经常要打开的；强电线槽在弱电线槽下，可以远离机柜里的服务器，减少对电子信息设备的干扰。

2.1.2 数据线上走线，电源线下走线

这种方式在目前是应用很广的一种布线方式，主要是因为在数据中心布线中，弱电线缆越来越多，线槽的送风阻力越来越大，对数据中心的空调冷却系统已经产生很大的影响，所以通过把弱电线槽搬离地板下来减少对空调系统的影响。弱电上走线通常考虑上、下两层，分别作为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缆跳线是比较脆弱的，因此其中的光缆线路桥架常采用封闭式，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。

上走线安装模式有三种：支架吊装在顶上、支架支撑在地面上和直接安装在机柜顶上。支撑在地面上的安装模式容易发生支架和机柜的打架，在设计时应注意。但由于支架支撑在地面上，跟机柜不相干，所以机柜的选择比较自由，也不用在机房使用之初就全额配置机柜。现在在数据中心的布线方式中完全使用这种模式的案例已经很少见，主要是对安装在机柜顶上的布线安装方式的补充。如机柜间长距离的跨接，上下走线的转换等。

头顶线槽系统是从天花板上悬挂下来，而不是附在机架/机柜的顶部，这样悬挂式的线槽与支架支撑在地面上安装模式相同，都具有很好的灵活性，可支持不同高度的机柜/机架设备。悬挂式线槽由于只使用顶板固定，避免了支架支撑在地面上的安装模式所产生的与机柜布置发生冲突的可能性。但是悬挂式线槽系统对机房顶板从承重、高度和建筑结构等方面提出了更高的要求，这是目前数据中心中最广泛使用的布线方式。线槽敷设在机架/机柜的顶部也是一种广泛使用在数据中心的一种布线方式。这种布线方式与机柜的摆放有很大的关系，适用于机柜规格比较统一，一次性基本配齐的数据中心。

三种方式各有其特点，吊装方式便于机柜移动和扩容，可以先布线以后根据需要购买机柜，机柜顶部安装方式为机柜厂家配套的桥架，工程效果较好，但缺点是需要在布线施工时就把所有机柜均安装到位，而且机柜和桥架必须是同一家的同型号产品，支撑在地面上的安装方式介乎于一、三种模式之间。整体来说第一种方式更合理，也使用的最多。

2.1.3 数据线下走线，电源线上走线

这种方式通常是理论上的，实际上很少使用。优点也就是强弱电分开布置。

2.1.4 数据线和电源线都为上走线

采用这种方式的主要原因可能是地板高度不够或者数据中心功率负荷比较大，对空调系统比较敏感，希望地板下对风的阻力越小越好。布线材料的形式与弱电上走线、强电下走线的方式没有什么区别，也有敞开梯型桥架式和封闭线槽式，设计时强弱电一并考虑。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。强电层位于最顶端，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，采用前后布局，以弱电在前强电在后为宜。因为强电PDU通常都布置在机柜后面，这样布局可以减少强电电缆在机柜内的长度和对机柜内信息设备的影响。布局时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缆或者采用封闭式线槽。

3 结束语

布线方式在数据中心中的作用是不言而喻的。上面分析了四种走线方式所具有各自的优缺点和适应环境，但都不是绝对的。何时采用何种方式要根据数据中心的建设目的、规模等具体情况而定，上面的分析只是作为一种参考。