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数据中心布线系统解决方案(四)

发布日期:2017-02-21 13:50:48来源:新纵横 浏览次数:

 4.3.5设备线缆与跳线

  在数据中心中通过设备线缆与跳线实现端口之间的连接。设备线缆与跳线可采用铜缆或光纤。它们的性能指标应满足相应标准的要求。

  光、电设备线缆与跳线应和水平或主干光(电)缆的等级保持一致,还应与网络设备、配线设备端口连接硬件的等级保持一致,并且能够互通。

  在端口密集的配线和网络机柜和机架上,可以使用高密度的铜缆和光纤跳线。这些跳线通过对传统插拔方式或接口密度的重新设计,在兼容标准化插口的前提下提高了高密度环境的插拔准确性和安全性。线缆跳线的构成见图4.3.5-1。

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  图4.3.5-1高密度线缆跳线构成

  4.3.6预连接系统

  预端接系统是一套高密度,由工厂端接、测试的,符合标准的模块式连接解决方案。预连接系统包括配线架、模块插盒和经过预端接的铜缆和光缆组件。预端接系统的特点是经过工厂端接和测试的铜缆和光缆可以提供可靠的质量和性能;基于模块化设计的系统允许安装者快速便捷地连接系统部件,实现铜缆和光缆的即插即用,降低系统安装的成本;当移动大数量的线缆时,预端接系统可以减少移动所带来的风险;预连接系统在接口、外径尺寸等方面具有的高密度优点节省了大量的空间,在网络连接上具有很大的灵活性,使系统的管理和操作都非常方便。预连接系统的构成见图4.3.6-1和图4.3.6-2。

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  4.3.7线缆/跳线标签系统

  与连接硬件相同,线缆/跳线标签系统也分为三个大类对应三种类型的打印机。单根线缆/跳线标签最常用的是覆膜标签,这种标签带有粘性并且在打印部分之外带有一层透明保护薄膜,可以保护标签打印字体免受磨损。除此之外,单根线缆/跳线也可以使用非覆膜标签,旗式标签,热缩套管式标签。单根线缆/跳线标签的常用的材料类型包括:乙烯基,聚酯和聚氟乙烯。

  对于成捆的线缆,建议使用标识牌来进行标识。这种标牌可以通过尼龙扎带或毛毡带与线缆捆固定,可以水平或垂直放置。标签固定方式见图4.3.7所示。

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  所有需要标识的设施都要有标签。建议按照“永久标识”的概念选择材料,标签的寿命应能与布线系统的设计寿命相对应。建议标签材料符合通过UL969(或对应标准)认证以达到永久标识的保证;同时建议标签要能达到环保RoHS指令要求。标签从结构上可分为粘贴型和插入型标签,所有标签应保持清晰、完整,并满足环境的要求。标签应打印,不允许手工填写,应清晰可见、易读取。特别强调的是,标签应能够经受环境的考验,比如潮湿、高温、紫外线,应该具有与所标识的设施相同或更长的使用寿命。聚酯或聚烯烃等材料通常是最佳的选择。

  4.3.8走线通道

  数据中心包含高度集中的网络和设备,在主配线区、水平配线区和设备配线区之间需要敷设大量的通信线缆,合理地选用走线方式显得尤为重要。数据中心内常见的布线通道产品主要分为开放式和封闭式两种。在早期的布线设计中,多采用封闭式的走线通道方式,随着数据中心布线对方便、快捷、易于升级以及对能耗等的多方面要求提高的原因,现在国际上采用开放式的布线通道已经越来越普遍。

  a)开放式桥架

  金属网格式电缆桥架由纵横两向钢丝组成,电缆桥架的结构为网格式的镂空结构。这种开放式桥架具有结构轻便,坚固稳定,散热好,安装简便,线缆维护升级方便等优点,更提高了安装线缆的可视性,辨别容易。可以选择地板下或机柜/机架顶部或吊顶内安装。

  开放式桥架主要分为网格式桥架,梯架和穿孔式桥架等几大类。

  b)封闭式线槽

  封闭式的电镀锌桥架与JDG、KBG类的薄壁镀锌钢管进行组合。

  封闭式桥架主要有:槽式电缆桥架,托盘式电缆桥架,梯级式电缆桥架,大跨距电缆桥架,组合式电缆桥架,阻燃玻璃钢电缆桥架,抗腐蚀铝合金电缆桥架等。

  4.4通道设计

  4.4.1架空地板走线通道

  架空地板,也被称作活动地板系统,地面起到防静电的作用,在它的下部空间又可以作为冷、热通风的通道。同时它又被应用在支持下走线的数据中心内。

  在下走线的机房中,线缆不能在架空地板下面随便摆放。架空地板下线缆敷设在走线通道内,通道可以分开设置,进行多层安装,线槽高度不宜超过150mm。金属通道应当在两端就近接至机房等电位接地端子。在建筑设计阶段,安装于地板下的走线通道应当与其它的地下设备管线(如空调、消防、电力等)相协调,并作好相应防护措施。

  考虑到国内的机房建设中,有的房屋层高受到限制,尤为改造项目,情况较为复杂。因此国内的标准中规定,架空地板下空间只作为布放通信线缆使用时,地板内净高不宜小于250mm。当架空地板下的空间既作为布线,又作为空调静压箱时,地板高度不宜小于400mm。

  但国外BISCI的数据中心设计和实施(草案)中定义架空地板内净高至少满足450mm,推荐900mm,地板板块底面到地板下通道顶部的距离至少保持20mm,如果有线缆束或管槽的出口时,则增至50mm,以满足线缆的布放与空调气流组织的需要。

  4.4.2天花板下走线通道

  1)净空要求

  在数据中心的建设中,通常还安装有抗静电天花板(或简称吊顶),但是近年来国际上也有很多数据中心不使用吊顶,通常挑高开阔的超大型或袖珍型的数据中心不使用吊顶,而使用其他的方式来解决机房顶部的抗静电问题或美观问题,这通常也由各个数据中心的具体情况决定。

  常用的机柜高度一般为2.0m,气流组织所需机柜顶面至天花板的距离一般为500~700mm,故机房净高不宜小于2.6m。

  根据国际正常运行时间协会的可用性分级指标,1~4级数据中心的机房梁下或天花板下的净高分别为表4.4.2所示。

  表4.4.2机房净高要求

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  2)通道形式

  天花板走线通道分为槽式、托盘式和梯架式等结构,由支架、托臂和安装附件等组成。

  在数据中心的走道和其他用户公共空间上空,天花板走线通道的底部必须使用实心材料,或者将走线通道安装在离地板2.7m以上的空间,以防止人员触及和保护其不受意外或故意的损坏。

  3)通道位置与尺寸要求

  通道顶部距楼板或其它障碍物不应小于300mm;

  通道宽度不宜小于100mm,高度不宜超过150mm;

  通道内横断面的线缆填充率不应超过50%;

  如果使用天花板走线通道敷设数据线缆,为了方便管理,最好铜缆线路宜和光纤线路分开线槽敷设,这样做还可以避免损坏线缆直径较小的光缆在不可能满足上述条件时,如果有可能的话,光缆最好敷设在铜缆的上方,如果存在多个天花板走线通道时,可以分开进行多层安装;

  照明器材和灭火装置的喷头应当放在走线通道之间,不能直接放在通道的上面。机房采用管路的气体灭火系统(一般是采用七氟丙烷气体,当然也有卤代烷及其他混合气体)时,电缆桥架应安装在灭火气体管道上方,不阻挡喷头,不阻碍气体;

  天花板走线通道架空线缆盘一般为悬挂安装,如果所有的机柜、机架是统一标准高度时,电缆桥架可以附在架、柜的顶部,但这并不是一个规范操作,因为悬挂安装的线缆盘可以支持各种高度的机柜、机架,并且对于架、柜的增加和移动有更大的灵活性。

  4.4.3走线通道间距要求

  表4.4.3电力电缆和双绞线缆之间的间距

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  表4.4.3中描述的屏蔽电力电缆的屏蔽层应为完全包裹线缆(除非在插座中),并且在敷设时满足接地要求。如果电力电缆是非屏蔽的,表中提供的分隔距离应当加倍,除非其中任何一种线缆是敷设在焊接接地的金属线槽中,并且相互之间有实心金属挡板隔离。

  当数据线缆或电力线缆放置在达到以下要求的金属管、槽内时,不需要对分开的距离作要求:

  金属管、槽完全密闭线缆,并且通道的段与段之间的连接导通是良好的;

  金属管、槽通与屏蔽电力线缆完好接地。

  如果非屏蔽数据线缆是在机架顶部走线,其与荧光灯的距离要保持在50mm以上。如果非屏蔽数据线缆走线与电力电缆走线存在交叉,应采用垂直交叉。

  4.4.4走线通道敷设要求

  走线通道敷设应符合以下要求:

  1)走线通道安装时应做至安装牢固,横平竖直,沿走线通道水平走向的支吊架左右偏差应不大于l0mm,其高低偏差不大于5mm。

  2)走线通道与其他管道共架安装时,走线通道应布置在管架的一侧。

  走线通道内缆线垂直敷设时,在缆线的上端和每间隔1.5m处应固定在通道的支架上,水平敷设时,在缆线的首、尾、转弯及每间隔3~5m处进行固定。

  4.5机柜机架布置设计

  4.5.1机柜/机架安装设计

  1)机柜/机架散热

  机柜、机架与线缆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4.5.1表示出了各种设备建议的安装位置。

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  图4.5.1机房设备摆放位置与气流组织

  以交替模式排列设备行,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。采用从前到后的冷却配置。针对线缆布局,电子设备在冷通道两侧相对排列,冷气从钻孔的架空地板吹出。热通道两侧电子设备则背靠背,热通道下的地板无孔,天花板上的风扇排出热气。

  地板下走线,电力电缆和数据电缆宜分布在热通道的地板下面,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。

  地板上应按实际使用需要开走线口;调节闸、防风刷减震器或毛刷可安装在开口处阻塞气流。

  为更好的利用现有的制冷、排风系统,在数据中心设计和施工的时候,应避免形成迂回气流,以至于热空气没有直接排出计算机机房;避免架空地板下空间线缆杂乱、堆放,阻碍气流的流动;避免机柜内部线缆堆放太多,影响热空气的排放;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。

  地板上应按实际使用需要开出线口。调节闸或防风刷可安装在开口处阻塞气流防止冷空气流失。

  为更好的利用现有的制冷、排风系统,在数据中心设计和施工的时候,应避免形成迂回气流,以至于热空气没有直接排出计算机机房;避免架空地板下空间线缆杂乱、堆放,阻碍气流的流动;避免机柜内部线缆堆放太多,影响热空气的排放;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”造成气流短路。

  对于适中的热负荷,机柜可以采用以下任何通风措施:

  a)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;

  b)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。

  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。

  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。

  2)机柜/机架摆放

  机柜和机架放置时,要求前面或后面边缘沿地板板块边缘对齐排列,以便于机柜和机架前面和后面的地板板块取出。

  用于机柜走线的地板开口位置应该置于机柜下方或其它不会绊到人的其他位置;用于机架走线的地板开口位置应该位于机柜间的垂直线缆管理器的下方,或位于机柜下方的底部拐角处。通常,在垂直线缆管理器下安置开口更可取。地板上应按实际使用需要开出线口,出线口周边应套装索环或固定扣,其高度不得影响机柜/机架的安装。

  机柜和机架的摆放位置应与照明设施的安装位置相协调。

  3)机柜轨道调整

  机柜的每一个U(最大为42U的空间)要求有可前后调整的轨道。并给每U单元做标记以简化设备布置。设备和连接硬件要求固定在机架的轨道上,便于最有效的利用机柜空间。

  如果配线架安装在机柜前面,为了给配线架和门之间的线缆管理提供空间,前面轨道至少缩进100mm。同样,如果配线架安装在机柜背面,背面轨道也至少缩进100mm。

  为防止触及配线架背面。配线架不能同时安装在同一个机柜或机架前后轨道上。

  如果电源板安装在机柜的前面或后面轨道,要为电源板和电源线提供足够的净空间。

  4)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:

  a)用于运输设备的通道净宽不应小于1.5m;

  b)面对面布置的机柜或机架正面之间的距离不宜小于1.2m;

  c)背对背布置的机柜或机架背面之间的距离不宜小于1m;

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

  e)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。

  5)机柜安装抗震设计

  机柜、机架应与建筑物连结进行抗震加固,防止地震时产生过大的位移,扭转或倾倒。可用螺栓固定到架空活动地板下抗震底座上。

  4.5.2配线设备安装设计

  1)预连接系统安装设计

  预连接系统可以用于水平配线区——设备配线区,也可以用于主配线区——水平配线区。预连接系统的设计关键是准确定位预连接系统两端的安装位置以定制合适的线缆长度,包括配线架在机柜内的单元高度位置和端接模块在配线架上的端口位置。

  2)机架线缆管理安装设计

  在进线间、主配线区和水平配线区,在每对机架之间和每列机架两端安装垂直线缆管理器(布线空间),垂直线缆管理器宽度至少为83mm(3.25in)。在单个机架摆放处,垂直线缆管理器至少150mm(6in)宽。两个或多个机架一列时,在机架间考虑安装宽度250mm(10in)的垂直线缆管理器,在一排的两端安装宽度150mm(6in)的垂直线缆管理器。线缆管理器要求从地面延伸到机架顶部。

  在进线间、主配线区和水平配线区,水平线缆管理器要安装在每个配线架上方或下方,水平线缆管理器和配线架的首选比例为1:1。

  线缆管理器的尺寸和线缆容量应按照50%的填充度来设计。

  管理6A类及以上级别线缆和跳线,宜采用在高度或深度上适当增加理线空间的线缆管理器以满足其最小弯曲半径要求。机架线缆管理器的组成见图4.5.2所示。

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  图4.5.2机架管理器构成

  在放置光纤配线单元的机柜或机架中,线缆管理器不仅要满足线缆管理的容量要求,还必须满足光纤的最小弯曲半径要求。

  4.6接地体与接地网

  4.6.1接地要求

  数据中心内设置的等电位连接网络为防静电地板、金属桥架、机柜/机架、金属屏蔽线缆外层和设备等提供了良好的接地条件,保证浪涌电流、感应电流以及静电电流等的及时释放从而最大限度的保护人员和设备的安全,确保网络系统的高性能以及设备正常运行。有关接地的要求,国内的相关标准有比较详尽的描述,这里重点涉及机房内的接地系统设计时需要考虑的问题:

  机房内应该设置等电位连接网络。

  机房内的各种接地应该共用一组接地装置,接地电阻值按照设置的各电子信息设备中,其中所要求的最小值确定,如果与防雷接地共用接地装置,接地电阻值不大于1欧姆。

  各系统共用一组接地装置时,设施的接地端应以最短的距离分别采用接地线与接地装置进行连接。

  机房内的交流工作接地线和计算机直流地线不容许短接或混接。

  机房内交流配线回路不能够与计算机直流地线紧贴或近距离平行敷设。

  数据中心内的机架和机柜应当保持电气连续性。由于机柜和机架带有绝缘喷漆,因此用于连接机架的固定件不可作为连接接地导体使用,必须使用接地端子。

  数据中心内所有金属元器件都必须与机房内的接地装置相连接,其中包括:设备、机架、机柜、爬梯、箱体、线缆托架、地板支架等。

  接地系统的设计在满足高可靠性的同时,必须符合以下要求:

  国家建筑物相关的防雷接地标准及规范;

  机房内的接地装置及接地系统的金属构件建议采用铜质的材料;

  在进行接地线的端接之前,使用抗氧化剂涂抹于连接处;

  接地端子采用双孔结构,以加强其紧固性,避免其因震动或受力而脱落;

  接地线缆外护套表面也可附有绿色或黄绿相间等颜色,以易于辨识;

  接地线缆外护套应为防火材料。

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  图4.6.1接地网络构成

  总接地端子板(TMGB)应当位于进线间或进线区域设置。机房内或其它区域设置的等电位接地端子板(TGB)。TMGB与TGB之间通过接地母干线TBB沟通。

  TMGB应当与建筑物钢结构以及建筑物接地极连接。TGB也应当与各自区域内的建筑物钢结构以及电气接地装置连接。

  用于连接TMGB以及TGB的接地母干线缆(TBB)所应具备的线规如下表4.6.1所示。

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  表4.6.1接地母干线缆(TBB)的线规要求

  接地母干线缆(TBB)在敷设时,应当尽可能平直。当在建筑物内使用不止一条TBB时,除了在顶层将所有TBB相连外,必须每隔三层使用一个接地均衡器导线。

  4.6.2数据中心内接地系统结构

  数据中心内的接地连接导线应避免敷设在金属管槽内。如果必须采用金属线槽敷设时,接地导线的两端必须同金属管槽连接。

  对于小型数据中心,只包括少量的机架或机柜,可以采用接地导线直接将机柜或机架与TGB连接。而大型数据中心,则必须建立共用等电位接地网络(MCBN)。不同应用所对应的线缆尺寸可参见下表4.6.2。

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  表4.6.2接地线缆尺寸

  架空地板下的共用等电位接地网络(MCBN)需要使用2AWG(35mm2)或更大线规的连接导线。最终,共用等电位接地网络(MCBN)与等电位接地端子板(TGB)的连接使用1/0AWG(50mm2)或更大线规的连接导线。在共用等电位接地网络(MCBN)中,架空地板支架每间隔一次作相应的连接。

  4.7管理

  4.7.1标签标识

  布线标签标识系统的实施是为了为用户今后的维护和管理带来最大的便利,提高其管理水平和工作效率,减少网络配置时间。标签标识系统包括三个方面:标识分类及定义、标签和建立文档。

  数据中心内的每一电缆、光缆、配线设备、端接点、接地装置、敷设管线等组成部分均应给定唯一的标识符。标识符应采用相同数量的字母和数字等标明,按照一定的模式和规则来进行。

  所有需要标识的设施都要有标签。建议按照“永久标识”的概念选择材料,标签的寿命应能与布线系统的设计寿命相对应。建议标签材料符合通过UL969(或对应标准)认证以达到永久标识的保证;同时建议标签要能达到环保RoHS指令要求。从结构上可分为粘贴型和插入型标签,所有标签应保持清晰、完整,并满足环境的要求。标签应打印,不允许手工填写,应清晰可见、易读取。特别强调的是,标签应能够经受环境的考验,比如潮湿、高温、紫外线,应该具有与所标识的设施相同或更长的使用寿命。聚酯或聚烯烃等材料通常是最佳的选择。

  完成标识和标签之后,要对所有的管理设施建立文档。文档应采用计算机进行文档记录与保存,简单且规模较小的布线工程可按图纸资料等纸质文档进行管理,并做到记录准确、及时更新、便于查阅、文档资料应实现汉化。

  4.7.2连接硬件标签系统

  连接硬件标签主要指配线架标识、面板标识和其他一些平面表面标识。按照打印机类型可以分为三个大类。这三个大类的标签系统分别对应激光/喷墨打印机、热敏式打印机以及针式打印机。在布线系统中,常用的标签类型为激光/喷墨打印机标签和热敏打印机标签。

  连接硬件的标签材料主要使用聚酯或聚烯烃。根据需要标识的硬件类型和要求,可以选择粘性标签或非粘性标签。标签的形式见图4.7.2所示。

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  4.7.3布线管理系统

  可采用纯软件的布线管理系统或软、硬件集成的智能电子布线管理系统来实施对布线系统的管理。系统功能要求见表4.7.3内容。

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  表4.7.3布线管理系统功能要求

  4.7.4标识设计

  数据中心中,布线的系统化及管理是相当必要的。数千米的线缆在数据中心的机架和机柜间穿行,必须精确的记录和标注每段线缆、每个设备和每个机柜/机架。

  在布线系统设计、实施、验收、管理等几个方面,定位和标识则是提高布线系统管理效率,避免系统混乱所必须考虑的因素,所以有必要将布线系统的标识当作管理的一个基础组成部分从布线系统设计阶段就予以统筹考虑,并在接下去的施工、测试和完成文档环节按规划统一实施,让标识信息有效地向下一个环节传递。

  1)机柜/机架标识

  数据中心中,机柜和机架的摆放和分布位置可根据架空地板的分格来布置和标示,依照ANSI/TIA/EIA-606-A标准,在数据机房中必须使用两个字母或两个阿拉伯数字来标识每一块600mm×600mm的架空地板。在数据中心计算机房平面上建立一个XY坐标系网格图,以字母标注X轴数字标注Y轴,确立坐标原点。机架与机柜的位置以其正面在网格图上的坐标标注如下图4.7.4-1所示:

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  图4.7.4-1坐标标注


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