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比较数据中心网线类型:铜缆和光纤的最佳部署

作者:Davids出处:IT专家网2013-07-08 17:43

  不言而喻,是数据中心布线在承载着计算机网络。还有许多带外连接要考虑,虽然它们与网络相连,传送计算数据,但并非网络固有的特征。辅助的带外连接也可能需要监控电源,温度,湿度,空调和不间断供电的性能,还要能监控摄像机,服务器自动关闭,漏水以及其他并不总是基于IP的许多功能。

  不同于服务器,存储和网络交换机,这些辅助设备通常是低带宽占用并处于相对非关键地位。这是否意味着可以针对不同设备采用不同类型的网络布线呢?这在一定程度上取决于布线拓扑,拓扑实际上决定了铜缆和光纤的最佳部署。但是对于铜缆来说,如果针对不同系统用不同的TIA(电信工业协会)类别网线,几乎从来都达不到成本效果。同源电缆安装更快,而且全部采用相同终端硬件,可以保证电缆可适用所有目的。而且因为这种安装方式使用的是相同转接线,不可能在高级连接处使用低级转接。

  网线类型:光纤的来龙去脉

  光纤是另一种概念。单模光纤和多模光纤有很大区别。伴随着1988年实用型垂直腔面发射激光器(VCSEL)的出现,再后来激光优化多模光纤(LOMMF)的发展,以及最新采用的OM4光纤标准,高速光纤连接已经兼具了经济性和实用性,不再需要通过单模光纤的方式,尤其对于数据中心很常见的短距离情况。目前,没有迹象显示数据中心内部出现了超出LOMMF和VCSELs能够支持的带宽要求。但尽管高级多模光纤可以处理数据中心的任何要求,我们始终担心带宽需求可能会超过目前的能力界限,尤其对于网络主干。

  因此,普遍认为至少安装一条单模光纤比较保险。毕竟,光纤不贵;但是接口电子元件却不便宜。许多人认为,即使你从来不使用这根单模光纤,它也不失为廉价的保险策略,在不必要情况下不用投入一大笔钱在电子元件上。然而,还是跟钱有关。我们越往光纤基础设施方向迈进,我们就需要越多备用的光纤来配置一定比例单模光纤。

  单模光纤主要用于维护远距离带宽。因此,对于数据中心常见的相对短距离,可能更需要的是直接插入的光学衰减器或是足够长的网线卷以使接收器不至于被高功率激光发射器信号所包围。激光耗电更大,从而导致大型数据中心不必要的能耗。在主通道路径上铺设单模光纤,或是为了网络连接在数据中心之外铺设,都会有助于未来的管理。但是除非接口电子元件价格大幅下跌,单模光纤的成本将会很高。在位于不同建筑物的数据中心之间,或是同一栋楼里较远的两个地方,使用单模光纤。在高带宽服务器和主干连接地方,使用高级多模光纤。

 

质量的重要性

  由于我们仍需要铜缆连接许多独立服务器,只有用最好的铜缆去延长使用寿命才能行得通。这不仅适用于网线——配线架,连接器,终端装置和转接线也都要进行同样严格选择。安装必须经过适当的测试检验,结果要遵循指定的性能标准。如果安装过程草率,那么购买高级网线根本没意义。选择了最好的网线类型,就应该要求达到最理想的效果,这意味着只能用可兼容的转接线,从而保证你的投入不会降级。令人惊讶地,使用不兼容转接线是常犯的一个错误。老化,低效的转接线处处可见,只是因为它们还能用,但是同时也妨碍了昂贵新硬件的性能发挥。

  另一个逐步受到关注的问题是铜缆和高级光纤的制作工艺问题。容差变得非常重要,一个小误差都会使性能降低,而且光纤连接器密度太高也使得实地装配这些网线成为不可能,不论距离远近。如果从维护网线基础设施质量和现今的性能要求角度来考虑,任何人都不应该自己制作转接器。现在出现了越来越多的整套电缆组件在工厂根据定长就已经制作好了,铜缆和光纤两种网络类型都有。这样可以确保质量,方便将来添加缆线,而且也解决了对缆线数量估计不足的担忧——任何时候需要添加都很容易。

  不管是用铜缆还是光纤,数据中心必须能够又快又好的布线。不应因为楼里其他地方的布线类型而受影响;数据中心是特殊场所,造价很高。即使第一天不需要发挥性能最大化,在其设备的生命周期中也很可能会需要。这也解释了为什么在新数据中心设计里,光纤的使用比重高于铜缆;还有,为什么不论铜缆还是光纤,出于省钱考虑而没有采取最佳安装方案将会是一个不良的经济决策。更新布线代价高昂,还存在潜在破坏性,所以需要尽可能避免。下表显示网线性能发展的快速性:
 

 年份  标准  型号  网线  速度
 1990  IEEE 802.3i  10Base-T  Cat. 3 UTP  10MBit/Sec.
 1991  ANSI/EIA/TIA 568    Cat. 3 UTP  
 1992  TSB 36    Cat 4 & 5 UTP  
 1993  IEEE 802.3j  10Base-F  MM Fiber  10MBit/Sec
 1995  IEEE 802.3u  100Base-TX  2 Pair Cat. 5  100MBit/Sec.
 1995  IEEE 802.3u  100Base-T4  4 Pair Cat. 5  100MBit/Sec.
 1995  IEEE 802.3u  100Base FX  MM Fiber  100MBit/Sec.
 1998  IEEE 802.3ab  1000Base-T  Cat.5 UTP  
 2001  ANSI/EIA/TIA 568-B.2    Cat. 5e  1 GBit/Sec.
 2002  ANSI/EIA/TIA 568-B.2-1    Cat. 6  10 GBit/Sec.
 2002   ISO/IEC 11801  OM1   MM Fiber  
 2003  IEEE 802.3ae  10GBase-SR, -LR, -ER, -SW, -LW -EW  LOMM Fiber  10 GBit/Sec.
 2008  ANSI/EIA/TIA 568-B.2-10     Cat. 6A   
 2009/2010

 IEEE 803.3ba

 TIA-492-AAAD

 OM4  LOMM or SM Fiber

 40 GBit/Sec

100 GBit/Sec.

 2010  IEEE 803.3ba   4 Pair Cat. 6A UTP   40 GBit/Sec.
 2010  IEEE 803.3ba   10 Pair Cat. 6A UTP   100 GBit/Sec.

图表1:主要网线技术发展时间表

  物理设计与数量

  主要有以下四个因素对当今数据中心布线提出了挑战难题:

  1.每台服务器的多网络连接要求——有些要用铜缆,有些要用光纤

  2.网络交换机更高端口密度要求

  3.不同厂商和协议对存储拓扑的要求

  4.为满足更高速度需求而不断变化的网线标准

  机柜底部整合方案满足了多数需求,但有两处欠缺——要事先确定在每个机柜里安装多少网线;以及服务器接入整合交换机的尺寸和价格。

  标准机柜可以容纳42台1U服务器,每台服务器能有3个或更多连接。机柜里还可以有电源和温度监控器,以及安全密码锁。是否每个机柜里还应该安装6个24口的配线架以支持数量最大化的连接呢?未必需要,但也没其他方法可以准确预测每个机柜最终需要多少个连接。而且每个机柜派什么用场,如何布线是有限定的。

  人们通常都选择一个切合实际的“中间值”,导致往往安装了比实际要求数量更多的网线。虽然这种情况费用较高而且很难证明是不是完全正确,但是这仍比在每个机柜行安装冗余机箱类型的接入交换机并预留足够端口以匹配网线数量要省钱。虚拟化和整合甚至会加剧服务器和网线密度增长的局面。

  机柜顶部整合方案比底部方案更灵活和经济,因为可以预先部署空的光纤盒在需要时才接入光纤。不论现有设备是LT光纤连接,本地交换机,还是多芯拉式(MPO)预置光纤连接器,预置光纤都能快速方便地添加,而不会造成混乱的现场安装或中断其他单光纤。由于一个连接器里就有12芯,所以能快速增加大容量。一旦厂商了解了数据中心的规模需求,就能确定光纤长度,增订光纤变得十分方便。

  归根到底,确定数据中心的布线方法和密度总是很复杂的。布线太少,难以满足要求,导致临时布线增加,而且一直不会消除。布线过多,成本太高,难以评估。现代手段可以简化这个问题,但仍需要有想法,有计划。灵活性是数据中心规划设计时要考虑的一个重要因素,意味着势必要仔细思量如何布线。

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关键词:数据中心,网线,铜缆,光纤,

责任编辑:邵海宏

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