数据中心综合布线是搭建数据中心的基础物理平台,作为数据中心内部连接与管理的基础设施，是所有数据流通的基础。综合布线对于数据中心运行大数据流起到非常关键作用，大数据与网络基础设施发展相互制约，所有数据量上升都需要一定综合布线与其相适应。

　　一、数据中心综合布线发展历程

　　(一) 数据中心铜缆布线发展概况

　　数据中心用户在选择布线系统时，目前6类、6A系统仍然是主流。来自Dell'Oro集团研究公司预测，到了2018年，超过80%的服务器的连接都将万兆以太网为基础，而大多数内部机架连接都是使用某种形式的铜缆布线，特别是在需要短距离连接的时候，如从存储设备和交换机连接服务器。

　　万兆铜缆布线随着万兆以太网数据中心出现高增长，在EN50173-5就规定为6A类布线万兆铜缆，而且40G/100G提前部署，铜缆双绞线能满足40G的传输需求。据市场分析数据显示，万兆铜缆已经是数据中心铜缆布线系统的首要选择，万兆铜缆在万兆以太网应用中将占有相当大的比例。

　　(二) 数据中心光缆布线发展概况

　　2009年8月，TIA 正式批准OM4，一种新类别EIA/TIA492AAAD多模光纤标准的推出。多模光纤OM1到OM2，采用VCSEL激光优化技术后的OM3再到OM4整整发展了4个阶段，带宽向40G/100部署。与单模光纤相比较，由于多模光纤较低的有源+无源的综合成本，将促使多模光纤在数据中心的应用中占有绝对的优势，大中型数据中心超过85%的光纤布线系统采用的是多模光纤。

　　(三) 综合布线标准

　　当前，我们正在处于一个信息爆炸的时代，数据的存量已经不仅仅是用K、MB、GB甚至TB来计算，在不远的将来，人们所谈论的将是PB甚至EB，针对这一系列需求国内外标准不断与时俱进。以下内容是目前数据中心国际标准与国家的标准。

　　二、数据中心综合布线的技术与应用

　　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) 布线架构

　　目前数据中心的布线架构以下三种：分别是ToR、MoR、EoR。其中EoR和MoR只是其列头柜的位置不同，它们的优劣势也都相同。优势主要以下三点：1、合理利用交换机端口，减少端口浪费;2、有较好的节能性;3、具有集中性管理网络设备。

　　劣势也非常明显：1、设计时应充分考虑列头柜空间，为网络设备留足空间;2、扩展性受列头柜空间限制，以增加机柜列数为主要扩张方式。

　　(二) 光布线

　　随着2010年6月IEEE 802.3ba新的以太网40G/100G标准发布后，40G与100G的高速传输不再仅仅依靠单模采用成本极高的WDM串行方式进行传输。新一代以太网40G/100G标准将采用OM3与OM4多模光纤多通道并行传输的方式，这种多模并行传输的方式相比较单模WDM串行传输方式，在40G/100G上的总体成本(包含有源设备，光模块，无源器件)分别只占单模系统的1/3与1/10，可见多模优势十分明显，市场的应用趋向通常是由成本与价格因素来驱动与决定哪种技术模式能在市场取大最大的应用。

　　40G/100G的光纤技术标准与应用标准出台，为数据中心的规划者有了更明确的光纤类型选择方向，OM3与OM4光纤将成为数据中心的应用主流，如图2-2多模光纤40G/100G对应的传输协议与支持应用距离显示为多模OM3，OM4光纤分别应用于40G/100G对应的传输协议与支持应用距离。

　　虽然多模40G/100G的传输距离无法与单模光纤长达10KM或40KM相比较，但在数据中心室内的应用环境下，据统计中小型数据中心超过90%的光纤链路长度小于100米，大型数据中心超过70%的光纤链路长度小于100米，超过85%的长度小于150米，多模可以满足绝大部分链路的需要，随着网络设备技术的提升，今后多模光纤支持的传输距离有可能进一步增加。

　　(三) 铜布线

　　在中国工程建设标准化协会信息通信委员会布线工作组(IB)上的“2010年中国布线市场发展报告”中，将铜缆和光缆在布线中的应用比例精确到83%和17%。和布线市场类似，铜缆在数据中心的应用同样占有绝对的优势。

　　随着数据中心设备管理的数据流量成倍增长，针对40Gbit/s传输速率所适用的8类铜缆及平衡布线系统的草拟标准IEC46C/976/NP和ISO/IECTR11801-99-1正处于紧张编制阶段。

　　TIA Tr-42.7铜缆布线小组委员会近期批准了Cat 8布线规范(TIA 568 C.2-1) Cat 8网络布线主要适用于数据中心支持2 GHz，传输速度可达到40 Gb/s，距离为30米，2连接器通道组成。8类布线将平衡式双绞线的指定带宽从500 MHz增加四倍至2000 MHz。这四倍的布线带宽被40GBASE-T应用利用，将之前BASE-T的最大数据速率10 GB增加四倍，达到新的最大值40 GB。

　　达到了更高的数据速率，同时保持向后兼容，标准化的RJ45 接口和布线在尺寸和安装方式上与以前的类别非常相似。这种更高的数据速率是通过一条最长30米的布线提供支持，其两个连接能足以为设备室或数据中心的一排20个机柜或机架提供服务。

　　(四) 综合布线机柜系统

　　随着服务器—交换机等网络产品的不断升级，为了节省更多的空间，网络产品的尺寸已经越来越小，单个机柜相比之前所容纳的网络产品数量已经越来越多，因此，传统上十台的服务器(交换机)所连接的线缆已经全部融入到机柜当中，因此，综合布线机柜便应运而生。

　　机柜比以前能容纳更多的设备，这种设备密度的增加更加需要机柜内外井井有条的线缆管理。线缆如果管理不善，不仅可能导致线缆损坏或延长增加可更换线缆的时间，而且可能阻碍主要气流通过或者到达。从而导致设备性能下降甚至停机。这些配件提供了满足各种需要的适用的线路管理方案，从简单的理线环/垂直或者水平整理面板到线槽和缆线梯的各种解决方案。

　　(五) 智能布线管理系统

　　传统的布线管理系统已经无法有效全面的满足数据中心新的运维需求，因而，高效率的智能布线管理系统将被越来越多的引入了IDC综合布线系统解决方案。它在数据中心的优势表现在如下几点：

　　1、可靠性高：数据中心的稳定性和安全性是最重要的，任何业务的中断都会造成重大的经济损失及严重的社会影响。系统架构应在数据中心标准TIA-942-A的规划要求下，采用更高等级的布线方案，包括产品的性能，安装的工艺，防火阻燃能力等。

　　2、扩展性高：随着互联网众多新技术和应用的层出不穷，服务器的装机量快速增长，带宽的要求越来越高。布线系统设计时必须考虑部分冗余，同时布线产品具备一定的扩展功能。

　　3、利用率高：机柜密度不断的提高，单机柜支持服务器数量大幅提升，布线系统在采用高密度方案的同时，如何充分的利用空闲冗余链路，通过及时切换端口，最大可能的提升数据传输通道的负载能力，已经是IT运维管理能力的重要体现之一。

　　4、 即时性高：IDC托管业务繁多，不同等级的客户数量众多，日常运维的主要工作为工单任务和告警处理，布线系统物理链路及其对应端口必须被快速的查找并定位，才能及时有效的保障链路的及时通讯和数据传输。

　　不仅如此，智能布线系统在不改变布线结构的情况下，通过有源模块监测跳线的实时连接状态，从而改善了运维管理的效率，降低了人力维护的成本和时间，及时有效的保障业务应用的快速实现。

　　同时良好的布线管理能够有效地减少维护时降低发生错误的可能性。同时也能够通过减少对冷风通道的影响,提高数据中心的能源使用效率。在2010年中国就出台了一项有关国内综合布线市场发展的调查报告，这份报告当中就说明了当前考虑选用智能布线的用户数量已经高达82%之多，而考虑在新的布线系统中选择使用智能配线架用户数量也占据了61%人数。由此可看出智能布线系统在数据中心应用趋势。

　　(六) 预端接布线

　　无论是新建数据中心，还是改造旧有的数据中心，设计人员和安装工程师们都会有相同的问题：预算是否会超标?这样的设计是否可靠?有空间留给将来升级吗?能否在规定的时间内施工完成，等等诸如此类。要回答这些问题会涉及到数据中心的方方面面。

　　首先我们来看两个统计数据，根据调查，2009年在中国约有56%的用户在数据中心采用预连接系统：在北美，早在2008年就有超过75%的新建或者改造数据中心采用预连接系统，目前预连接系统已经在数据中心被广泛的采用了。

　　预连接光系统和预连接铜缆系统对于布线系统可以说是一种革命性的创新，通过端到端的高密度系统和即插即用的实施方式大大简化了设计和安装;模块化的设计以及支持网络平滑升级的能力，对于降低数据中心的整体费用也有莫大的好处;另外，高密度的产品。也大大节约了布线系统对于数据中心机柜空间的占用，将更大的机柜空间留给服务器或者网络产品;此外无极性的光纤预连接系统也简化了数据中的管理和维护。

　　正是因为预连接系统有诸多的好处，所以被大量应用在数据中的主配线区(MDA)，中配线区(IDA)，水平配线区(HDA)，区域配线区(ZDA)和设备柜(EDA)之间的互连接上。比如大芯数的144预连接光缆就被很多数据中心采用作为主配线区之间或者SAN存储设备Fiber Channel网络的配线系统;一些芯数较少的(12-24)芯的预连接光缆通常会用在MDA至HAD以及HAD至ZDA或者EDA另外一些数据中心也会在HAD至EDA之间采用预连接铜缆系统(通常是6根，8根或者12根一捆)。

　　目前比较普遍采用的OM3/OM4预连接光纤系统通常能够支持10GBase的网络到300米和550米的距离，采用MPO连接器的也可以支持最新的40G/100个到100米和150米的距离，铜缆方面CatA类和7类预连接铜缆都能够支持100米的10GBase-T的系统。

　　三、数据中心综合布线发展趋势

　　数据中心布线系统必须满足网络的发展规律，自2010 年 6 月，IEEE802.3ba 标准的颁布，该标准进一步释放了铜缆和光纤不同介质下先进产品和技术的潜力。同时，用户带宽和数据中心设备密度越来越高的客观环境，也对线缆介质、连接器、机柜、智能管理等方面提出新的要求。在铜缆介质方面，7A 类 8类线缆产品将被更多用来适应高带宽的发展。同时，6A、7类铜缆的成本也在下降，有很好的向下兼容性。

　　而在光纤介质发展到 40G/100G 的级别后，多模光纤技术也将随数据中心应用的进步而发展。 “光纤入户”数字城市建设，单模光纤光缆、光分路器、光终端盒等光器件会被广泛应用。在连接器方面，MPO 都将逐渐成为主流产品。此外，智能管理软件和硬件产品，也将为高密度的实现铺平道路，在布线系统安全性、可靠性和可维护性方面，发挥越来越重要的作用。

　　(一) 光进铜退

　　随着数据中心布线系统需要不断提升带宽，为快速增长的网络(如核心层网络，汇聚层网络及SAN存储网络)传输应用提前铺好道路，而采用光纤传输可以为不断发掘带宽潜力提供保障。

　　目前互联网企业已经着手部署40G/100G高端网络，以应对"互联网+"发展催生的网络带宽及流量需求。这些具有前瞻性视野的企业，在部署当前升级为40G/100G的同时，已考虑到于不久将来再升级到200G/400G带宽，采用传统铜缆布线以往往难以满足未来网络带宽及流量需求，而采用光纤传输可以为不断发掘带宽潜力提供保障，光进铜退变成为数据中心发展主要趋势。

　　随着数据中心机房中网络设备的集约化程度的不断提升，以刀片式服务器及核心交换机、存储网络交换机等设备为代表的端口密度的不断提升，铜缆布线带宽及高密度未来模块化升级难度大。故此在采购布线产品时都由传统方案改为MPO方案。按工业标准ANSI/TIA-568-C.0，40G/100G的方案必须使用MPO高速传输系统，可以简单进行10G/40G/100G的升级，把持续扩展的成本最小化。带动在数据中心布线中光纤逐步成为主导地位。

　　同时数据中心里大量使用光纤不仅可以满足机房的高速传输和高密度的要求，相比于铜缆介质，光缆介质更符合当下绿色节能可持续发展道路。

　　(二) 带宽演变 

　　目前数据中心的带宽的发展介于突破与疯狂之间，带宽需求正在以每年25%到35%的速度飞速增长，预计这样的增长速度还会持续几年甚至更久。到2020年，带宽容量会将翻倍，将达到50G至100G，从而为下一代结构交换机发展奠定基础。将串行通道速率从50G增加至100G是需要时间的，但不会像过去认为的那么长时间。数据中心在使50Gb/秒 串行链路和200Gb/秒 四秒链路成为标准这一方面已经领先一步，这些变化将持续到2020年。

　　如此重要的带宽，自然也引起了总理的关注。继敦促“提网速、降网费”一个月后，李克强总理主持召开国务院常务会议，确定加快建设高速宽带网络促进降费措施。总理指出，当前加快推进信息基础设施建设，一方面可以拉动投资、促进稳增长，另一方面也为发展“互联网+”、推进大众创业万众创新提供了有力的支撑。

　　在未来Internet的使用，对数据传输的要求呈现出爆炸性的增长，因此对带宽的要求也日甚一日，各种开发光纤网带宽的技术正在研究和使用中，因此，了解带宽的作用无疑将节约大量的资金。

　　(三) 结构扁平化

　　传统的数据中心数据流主要在服务器和客户机之间流动，我们形象地称之为南北向的流动，云计算数据中心数据流主要在数据中心服务器之间流动，我们称之为东西向流动。这种东西走向的大量数据的交换要求数据中心采用扁平化的骨干(Spine)和分支(Leaf)两级网络架构，这种“胖树”架构能够实现无阻塞、低延迟、快速交换，也促使网络布线结构做相应的改变。

　　传统数据中心布线采用主配线区(MDA)和水平配线区(HDA)，设备配线区(EDA)三层结构的布线方式，云计算数据中心布线结构趋向扁平化，布线结构简化为主配线区(MDA)和中间配线区(IDA)两层结构，设备机柜则通常采用柜顶 (ToR) 交换机到服务器跳线直连(Direct connect)的方式，这种方式方便统一管理，另外能够显著降低部署时间。

　　(四) 应用的范围

　　大型数据中心主要以政府、金融、大型国企、运营商、BAT、租赁、IDC等这些领域。故在这些领域数据中心机房建设，在布线设计前期规划充分考虑到政府以及金融行业的特殊性,尤其在保密性方面。数据中心布线都已由传统屏蔽式铜缆布线向光纤布线发展。为了保证金融行业信息传递的稳定性，预端接布线成为机房布线首要。诸如运营商、BAT、租赁、IDC这些数据传输量比较大的行业，带宽部署主要以40G/100G为主。预端接铜缆、光缆、预端接技术已成熟应用。