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    機房綜合布線設計及典型產品介紹

    來源:中國綠色數據中心 作者:機房360 更新時間:2009/5/7 15:53:40

    摘要:本章著重介紹在機房建設中普遍應用的綜合布線、門禁、閉路監控、機房環境動力監控、機柜、系統集成、KVM機房常用的視頻監視顯示設備。

      一、綜臺布線簡介
      綜合布線系統是一套用于建筑物內或建筑群之間,為計算機、通信設施與監控系統預先設置的信息傳輸通道。它將語音、數據、圖像等設備彼此相連,同時能使上述設備與外部通信數據網絡相連接。它的核心就是"綜合",也就是各個弱電系統均可用綜合布線系統進行信息傳輸。
    傳統布線的不足主要表現在:不同應用系統(電話、計算機系統、局域網、樓宇自控系統等,的布線各自獨立,不同的設備采用不同的傳輸線纜構成各自的網絡,同時,連接線纜的插座、模塊及配線架的結構和生產標準不同,相互之間達不到共用的目的,加上施工時期不同,致使形成的布線系統存在極大差異,難以互換通用。
    傳統布線方式由于沒有統一的設計,施工、使用和管理都不方便。當工作場所需要重新規劃,設備需要更換、移動或增加時,只能重新敷設線纜,重新安裝插頭、插座,并需中斷辦公,布線工作既費時又耗資,而且效率很低。因此,傳統的布線不利于布線系統的綜合利用和管理,限制了應用系統的變化以及網絡規模的擴充和升級。
    綜合布線系統是為適應電話和網絡數據傳輸線纜的管理需求而發展起來的一種特別設計的布線方式,它為智能大廈和智能建筑群中的信息設施提供了多廠家產品兼容,模塊化擴展與更新,系統靈活重組的可能性。既為用戶創造了現代信息系統環境,強化了控制與管理,又為用戶節約了費用,保護了投資。綜合布線系統已成為現代化建筑的重要組成部分。傳統的布線是總線拓撲結構,而綜合布線是星形拓撲結構,在房間的各個位置留有充足的端口可供選擇,而且每個房間都有預留線纜,擴展空間大,便于集中控制及統一管理。
    綜合布線系統應用高品質的標準材料,以非屏蔽雙絞線和光纖作為傳輸介質,采用組合壓接方式,統一進行規劃設計,組成一套完整而開放的布線系統。該系統將語音、數據、圖像信號的布線與建筑物安全報警、監控管理信號的布線綜合在一個標準的布線系統內。在墻壁上或地面上設置有標準插座,這些插座通過各種適配器與計算機、通信設備以及樓宇自動化設備相連接。
    綜合布線的硬件包括傳輸介質(非屏蔽雙絞線、大對數電纜和光纜等)、配線架、標準信息插座、適配器、光電轉換設備、系統保護設備等。
    綜合布線系統的優點:
    (1)清晰,便于管理維護。
    (2)采取標準化的統一設計、統一材料、統一布線、統一安裝施工,做到結構清晰,便于集中管理和維護。
    (3)材料統一先進,適應今后的發展需要。綜合布線系統采用了先進的材料,如六類非屏蔽雙絞線,傳輸速率在l000Mb/s以上,完全能夠滿足發展需要。
    (4)靈活性強,適應各種不同的需求,使用起來非常靈活。一個標準的插座,既可以接人電話,又可用來連接計算器終端,實現語音/數據點互換,可適應各種不同拓撲結構的局域網。
    (5)便于擴充,既節約費用又提高了系統的可靠性。綜合布線系統采用冗余布線和星型結構的布線方式,統一安排線路走向,統一施工,可以減少用科和施工費用,既節約了成本,又提高了設備與系統的可靠性,還便于機房今后的發展與擴充。

    二、機房綜合布線的特點
    (1)單位面積信息點數量大。
    (2)擴展性強。
    (3)以數據傳輸為主。
    (4)光纖信息點數量多。
    (5)以水平子系統模式為主。
    (6)線路敷設方式特殊,能適應機房的應用特點和設備特點。
    (7)能綜合規劃一些設備間的非常規布線。

    三、機房綜合布線與大樓布線的交接界面
    大多數中心機房的網絡間是作為大樓主配線間的,機房綜合布線涉及到與大樓內部主干的交接和與電信運營商的外線交接兩部分。大樓交接面將機房布線作為一個獨立的水平子系統。

    四、機房綜合布線的系統結構設計
    首先要確定工作區信息點的布局和數量。最理想的當然是能夠明確設備需求。這樣可對當前的設備有準確的信息點配置。在此基礎上,再考慮一定的擴展余量,一般建議取10%一20%,不宜太多。因為機房服務于整個網絡,其內部設備的變化比較頻繁,準確的預計比較困難,建議更多地考慮擴展方便而不是一步到位。而且這樣考慮也能降低成本??紤]擴展性時,應將布線的路由通道考慮充分。
    機房內服務器和終端數量眾多,設備的安裝形式分為兩種主要的布置模式:塔式服務器和機架式設備。二者對信息插座密度的需求相差較大。布置時應確定安裝模式、數量、接口數、接口規格。
    (一)塔式服務器
      采用落地安裝的模式,安裝密度很低,每平米不到2臺。也有用戶將塔式服務器安裝在標準服務器機柜內,一臺機柜只能安裝2~4臺。還可采用多層的敞開式機架,機架為3層,一個機架可安裝12臺左右服務器,平均每平方米5~6臺。
    (二)標準機柜式服務器
    目前最薄的服務器厚度僅有lU,但通常不完全塞滿機柜空間。這樣一臺標準服務器機柜可以安裝幾臺(厚的)到三十臺(薄的)左右的服務器,需要的信息點的數量也較大。建議一個標準服務器機柜按照12~24臺配置。
    在確定了信息點的大致數量后,需要對布線結構進行合理規劃。當機房面積較小(200m2以下),信息點在200點以下時,建議只采用水平布線模式,將配線架安裝在網絡機房的配線柜內,所有機房信息點直接端接到配線架上。
    當機房面積較大,特別是信息點數模式,將會增加線槽的數量和線槽的橫截面。如果線槽布置在活動地板下,將對有精密空調的區域造成很大的送風阻力,實踐表明這是影響空調效果的主要原因。同時,眾多線纜全部匯集到一處的星型布局使線纜清理困難,增加了管理的難度。這時建議采用兩級布線:水平子系統和干線子系統。將FD放置到機房信息點密集的地方(如主機室),經過交換機后,再通過主干連接到網絡室。這種將配線架深入需求中心的結構可大幅度減少電纜數量,減少機房地板下各專業管線打架的概率,減少對下送風空調的影響。
    這種方式的缺點是增加了交換設備的成本;管理上造成網絡和系統兩個部門的交叉;多了一級交接,可靠性有所降低。
    有些用戶覺得通過兩級配線后會增加網絡的不可靠性,因此采用長跳線將交換設備和服務器直接相連。這種辦法由于沒有配線架,無法進行很好的管理,不建議使用。
    其次,確定布線等級。系統選型應根據需要選擇合適的布線等級。目前主要采用的是超五類和六類系統。超五類系統的測試帶寬達到155MHz,而六類系統的測試帶寬達到200MHz,可以在銅纜鏈路上支持千兆傳輸。更高的性能還有超六類產品。但由于沒有相關標準予以衡量確定,均是各個廠家的自行測試和稱謂,不建議采用。
    布線又分屏蔽系統和非屏蔽系統,兩者的區別主要體現在線纜上。雙絞線本身是由對絞的兩根線纜組成,再由多對線組成電纜。它應用了平衡線纜的概念:一條線纜有兩條同樣的導線,兩條線上運行的電壓對地極性相反、大小相等,通過相互絞合在一起,可以在一定距離上維持平衡。使兩條導線之間的距離最小化的方法是將它們絞合在一起,這樣有助于補償它們接收到的外部干擾。平衡線纜意味著雙絞線對中的兩條導線是同樣的長度和尺寸。它們之間越一致、靠在一起越緊密,就越容易抵御外部線路對他們產生的干擾。更高的傳輸速率需要更高的線路抗干擾能力,因此采用屏蔽布線系統對提高系統帶寬是有益的。通常屏蔽雙絞線采用每對線對單獨屏蔽,再將所有線對總體屏蔽的方法實現最高的抗干擾能力。屏蔽電纜(FTP)的屏蔽原理不同于雙絞的平衡抵消原理,FTP電纜是在雙絞線的外面加一層或兩層鋁箔,利用金屬對電磁波的反射、吸收和趨膚效應原理(所謂趨膚效應是指電流在導體截面的分布隨頻率的升高而趨于導體表面分布,頻率越高,趨膚深度越小,即電磁波的穿透能力越弱),有效地防止外部電磁千擾進入電纜,同時也阻止內部信號輻射出去干擾其他設備的工作。實驗表明,頻率超過5MHz的電磁波只能透過38m厚的鋁箔。如果屏蔽層的厚度超過38m,就便能透過屏蔽層進入電纜內部的電磁干擾的頻率限制在5MHz以下,而對于5MHz以下的低頻干擾可用雙絞的原理有效的抵消。
    屏蔽系統的難點是對施工工藝要求更為嚴格,否則反而可能引人不必要的干擾,降低性能。屏蔽系統的另一個主要特點是保密功能,可以防止信息的泄漏。目前的超五類和六類系統均有屏蔽和非屏蔽產品。注意,屏蔽產品的選用要端到端地實現,不能只是線纜采用屏蔽線而配線架和插座不采用具有屏蔽能力的。

    五、機房綜合布線的路由設計
    如前所述,機房布線的信息點數量多,而且在機房運行過程中,隨著計算機和網絡設備的增加,會隨時要求增加信息點。因此,路由設計應充分考慮擴展性。在路由選材上,首先應盡量采用金屬材料,不宜采用PVC管材。通過金屬管道的良好接地可減少干擾,并提高機房的線路防火等級。同時,采用金屬線槽作為路由材料,可充分利用線槽擴展性好,容易增加線纜的特點。對于線槽的布置,一般圍繞設備進行布置。在目前機柜使用越來越普遍的情況下,可以考慮和成排的機柜平行布局。一般每排機柜布置一條線槽,也可以兩排相鄰機柜中間走道上公用一條線槽,前一種模式更為理想一些。對于有活動地板的機房,通常的做法都是將線槽安裝在活動地板下。但隨著高端機房中地板下送風的精密空調的普遍采用,這種模式暴露出不少問題。由于設備在機房內成排布置,因此每排設備都在地板下配置了線槽,一般線槽的高度在50~l00mm,而活動地板的敷設高度只有300mm左右,從而影響到空調風道的通暢。線槽越多,送風效果越差(地板下還往往有強電線槽)。而且線路特別是強電線路在活動地板下布置還增加了火災隱患,電氣故障可能引發火源,同時在地板下的人情不易被迅速發現,即使配置了常規的消防感溫感煙探測器,由于地板下的送風,反映并不迅速。已經有多起火災事故是從活動地板下發生的。因此,現在不少機房特別是電信行業,普遍采用上走線的路由模式。
    采用上走線需要有設備布局的配合,這種布局主要適用于標準機架式布局的場合,而且機柜的尺寸特別是高度應基本一致,才能保證美觀。
    上走線采用線槽。線槽有兩種安裝模式:支架吊裝在頂上、支架支撐在地面上。支撐在地面上容易發生支架和機柜的打架,在設計時應注意。
    上走線線槽形式有兩種:敞開梯型橋架式和封閉式。敞開式梯架是應用的主流。在設計時,首先仍是根據機房平面中機柜的總體規劃,每排機柜設置一路。敞開式梯架的優點是便于維護。因為不需要額外的開孔,增減線路很方便;不需要掀地板,只需要梯子即可實施,工作量小。便于發現故障。不像地板下的封閉線槽,很容易觀察到故障點,特別是火災危險。其缺點是對防鼠的要求更高。
    敞開式梯架通常和強電一并考慮。通??紤]上、中、下三層,分別作為強電線路、銅纜線路和光纜線路的通道。因為光纜特別是機房內的大量光跳線是比較脆弱的,因此其中的光纜線路橋架常采用封閉式的,這樣的布局很容易管理。每層之間的距離不小于300mm。如果機房的層高不夠,也可減少層數,采用左右布局。要注意按規范控制強電和弱電梯架間的距離。如果距離仍無法達到,可考慮強電采用屏蔽線或者采用封閉式。

    六、機房綜合布線的信息點安裝模式
      根據設備的安裝模式和裝飾方式,信息插座有幾種安裝方式。如果機房內布置有架空抗靜電活動地板,一般有下面幾種設備布置模式。
    (1)塔式設備落地安裝。采用活動地板下安裝信息插座。此時一般將插座的安裝高度控制在插座的上表面到活動地板的下表面距離在l0cm左右,也可以采用在地板表面安裝彈起插座的模式。但采用彈起插座需要注意:不要將插座布置在設備之間的走道上,否則容易碰掉;彈起插座的連線在插座接線盒內是活動的,插座的彈起和壓下容易造成松動;另外一個插座建議不要超過2個信息點,否則插座安裝盒內的空間擁擠,更容易引起接線松動、插座彈不起來等問題。安裝盒的尺寸及深度應大一些。由于地板插座主要的優點在于便于開閉,因此適用于一些臨時性的使用,比如調試檢查等。但機房內的設備大多數要求24h不間斷運行,無法利用地板插座的優點。
    (2)操作臺的終端。信息插座安裝方式和前述相同。此時使用地板插座較方便。
    (3)機柜式服務器。這時將信息點插座安裝在地板下的模式就不再合適了,因為一個信息插座面板通常只能安裝2~4個插座模塊,這對于擁有的幾十個信息點的機柜所來說,插座數量就太多了。而且從插座到服務器的線路要從活動地板下引入機柜內,需要從機柜下面開孔引人,而機柜在安裝固定后,機柜下的活動地板難以開啟,給日后的維護帶來麻煩。因此對于服務器機柜的信息點安裝,建議采用機柜式RJ45配線架的模式。一個2U的配線架(含理線器)可以提供16~32口的信息點容量,可以滿足絕大多數機柜的需求。而且由于直接安裝在機柜內,便于管理,安裝效果整齊美觀??紤]到服務器通常的插座接口在后部,配線架可安裝在機柜后面。
    (4)也可以將多個信息插座(86面板)并排安裝在機柜后部的豎向線槽上,這樣安裝價格略便宜一些,但是沒有配線架緊湊美觀。
    如果沒有安裝抗靜電地板,可以直接在墻面安裝信息插座,或者在地面上剔槽安裝。
    (1)操作臺的終端。建議操作臺靠墻布置,插座面板安裝在墻面。
    (2)機柜式服務器。采用前面的上走線模式,插座仍安裝在機柜內或采用配線架。

    七、典型產品介紹
      (1)模塊安裝面板。面板用于安裝插座模塊。常用的有1口、2口、3口面板,最多可安裝12個插座模塊。面板外形有86型(國家標準)和長型(美國標準)。還有一類多功能面板,除了安裝呵45插座外,也可以安裝光纖信息點。插座日有直口和斜口之分,垂直安裝時建議采用斜口。水平安裝時采用直口。
    (2)插座模塊。插座模塊是工作區子系統的接插件,多安裝在墻面,與插座面板配套使用。


     ?。?)模塊式配線架
    模塊式配線架采用RJ45接口,它跳線方便,應用最廣泛,尺寸符合EIA標準,高度從1U~4U,寬度與標準機柜吻合,可直接安裝在機柜中。常見配置有12、16、24、32、48端口。配線架應配套前后理線器,便于線纜綁扎和導向。配線架的結構有兩類:電路板型和模塊安裝型。電路板型的產品將多個RJ45插座(通常為6個)預先安裝在一個電路板上,配線架端口數固定不可變。而模塊安裝型剛采用和插座一樣的插座模塊安裝在空的配線架板上,可根據需要的端口數量進行購買。
    (4)跳線。
    跳線在配線室用于連接交換機和配線架,在工作區用于連接電腦和插座。跳線是保障整個鏈路性能的重要一環,但實際中往往被忽略。實際工程中自行制作跳線非常普遍,由于跳線經常被插拔,質量差很容易造成網絡中斷,而且技術性能也不易得到保障,因此強烈建議采用原裝成品跳線,保證工程質量。在機柜內使用成品跳線不足之處在于跳線長度都是標準的,不可能正好滿足實際需要的長度,因此應事先選用800mm寬的配線柜,在配線機柜的兩側安裝繞線環整理多余長度的線纜。
    (5)銅纜雙絞線,產品外觀如圖所示。


       (6)光纖接頭。機房配線架常采用SC和ST接頭,而小型機、存儲設備則常采用LC接頭。LC接頭屬于小型接頭,安裝密度比SC、ST接頭要高一倍,而且LC的多模損耗為0.ldB,低于其他產品,從而可提高光纖鏈路的性能。
    (7)光纖。機房內使用的主要是多模光纖,有兩種規格:62.5/125μm、50/125μm。在同樣光源的情況下,50/125μm光纖可以提供更好的性能,建議采用。
    (8)光跳線和尾纖。光跳線指兩端均有接頭的光纖,尾纖則僅有一端有接頭。跳線和尾纖都分單芯和雙芯兩種。


      (9)光纖配線架。用以完成光纜的端接以及和跳線的連接。光纖配線架由箱體、面板\橢合器組成。


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