数据中心全光纤解决方案
 
        随着互联网技术的飞速发展,数据中心在企业、政府、科研机构、银行等部门逐渐处于核心地位,基于光纤通道(Fiber Channel)的存储区域网络(SAN)由于具有速度快、可靠性高、可扩展性强、有足够的系统冗余等特点已经被广泛采用,基于全光纤数据中心的结构化布线技术已经成为数据中心设备互联的最有效的解决方案,本论文系统介绍了存储网络结构、数据中心布线国际标准、数据中心布线技术、诺康公司全光纤数据中心布线产品技术优势等。
存储网络介绍
  由于电子商务的迅速发展,企业的数据量每年以大于50%的速度增长,各企业及相关机构对互连网络的依赖程度越来越大,企业数据不仅要供内部员工访问,而且还要供客户及供应商等访问,数据中心逐渐成为企业最重要的资源之一,如何存储、共享、备份、管理这些数据成为目前非常重要的IT 技术之一。同时数据中心的宕机所带来的损失通常达到每分钟数万美元甚至更高的程度,在美国及欧洲等发达国家,已经制定相应的法律来规范数据中心的管理,比如在美国,美国联邦政府要求财政、金融等部门的数据中心如果发生故障,必须在当天恢复工作,并且要求备份的数据中心与主数据中心必须距离200 英里以上并且使用不同的电网供电以确保数据中心安全的、持续的工作。
  目前网络存储形式主要有以下三种:直接连接存储(DAS: Direct Attached Storage);网络附属存储(NAS:Network Attached Storage);存储区域网络(SAN:Storage Area Network)。由于基于光纤通道的存储区域网络在网络的速度、可扩展性、传输距离、可靠性等方面具有比DAS 及NAS 明显的优势,近几年得到了非常迅速的发展,但同时也大大增加了网络布线的复杂程度,下面对三种存储网络作以简单的介绍。
  直接连接存储(DAS):是一种传统的网络方式,通过电缆(通常是SCSI 电缆)将存储设备直接连接到服务器上,由于存储设备直接依附在服务器上,存储数据的共享受到了限制,该存储设备只能由与其直接连接的服务器访问,在这种网络中,存储设备附属于服务器,是硬件的简单堆叠,不带有任何存储操作系统;网络附属存储(NAS):存储设备直接连接到局域网上,按照TCP/IP 协议进行数据传输,使得几台不同的服务器可以共享一台存储设备,可以使存储设备得到更加有效的利用;存储区域网络(SAN):是由服务器、路由器、交换机、存储设备等通过电缆连接起来的高速专用子网,大部分存储区域网采用光纤通道连接(Fiber Channel: FC),极大地提到了数据的传输速度并延长了传输距离;多台网络存储设备通过交换机与服务器连接,实现了存储设备与服务器的分离,从而形成一个总的数据中心,便于数据的集中管理。
诺康数据中心布线
 


                                                                       图-1:SAN 的基本结构
  存储区域网(SAN)是一个高速连接的子网,如图-1 所示,通常存储区域网由存储服务器、SAN 交换机、存储设备组成,一个存储设备单元通过与多台交换机相连后再连接到各个服务器上,这样为存储设备的连接提供了多条冗余路径,即为数据传输提供了多条通道,不会因为某台交换机故障而影响访问存储设备。
  存储区域网(SAN)具有很好的可扩展性,在存储设备与服务器直接相连的网络中,必须关闭服务器才能增加新的存储设备,但在存储区域网(SAN)中可以把新增加的存储设备直接连接在交换机的备用端口上而不必关闭服务器就可以实现存储设备的扩容,这一点对于需要7 X 24 小时运行数据中心网络显得非常重要。
数据中心布线国际标准
  TIA-942 Telecommunications infrastructure standards for data centers 是数据中心和存储区域网布线的通用标准,于2005 年正式发布,对数据中心的设计和安装提供了一些有效的建议,同时对空调制冷、房间大小、供电等方面做了介绍和推荐,这个标准采用结构化的布线方式。
  在TIA-942 中,定义了在一个数据中心中包含7 个空间和2 个子系统。
7 个空间是(1)Computer Room: 电脑间,(2)The Telecommunication Room:电信间,(3)The Entrance Room: 接入间,(4)The main Distribution Area(MDA): 主分配间,(5)The Horizontal Distribution Area(HDA):水平分配区域,(6)The Zone Distribution Area:(ZDA)区域分配区域,(7)The Equipment Distribution Area:(EDA)设备分配区域;2 个子系统是Backbone 主干系统和Horizontal 水平系统。
  图-2 显示了一个典型的数据中心的7 个空间和2 个系统,为了更好的理解TIA-942 标准,下面对各个空间作简单的解释:Entrance room 是外部网络接入的的一个接口;MDA 是数据中心的主要的布线、跳线管理区域,服务期、交换机、存储设备在此区域实现互相连接;HDA 是水平互相连接布线区域;ZDA 是数据中心的一个可选区域空间; EDA 是机柜、配线架、服务器等设备的放置区域。
 

 
      数据中心作为现在电子商务最重要的资源之一,提供数据的存储、管理、共享、交换、应用等功能,在数据中心中,大量的数据在服务器、交换机、存储设备之间通过网络物理层的光缆及电缆传输,而数据中心的布线正是基于网络物理层的一种互连、配线的网络基础设备。 数据表明,60%的数据中心网络宕机是由于物理层连接问题尤其是布线造问题成的,因此在数据中心的设计及建设过程中,必须充分的重视结构化布线的重要作用。
  根据权威市场咨询公司FTM 的相关数据,2006 年全球数据中心布线市场达到了6.8 亿美元的规模,并在今后五年内将以平均每年26.8%的数值增加,即在2011 年将达到超过22 亿美元的市场份额,这些数据表明,数据中心布线的在综合布线领域将越来越处于重要的地位。
  如图-3 所示,数据中心布线方案主要是解决MDA(分配区域)的网络设备互相连接问题。服务器、交换机、存储设备分别通过预连接光缆连接至主分配区域的配线架中与其相对应的端口上,在主配线架的前端通过光纤跳线就可以实现各设备的互联;根据存储设备端口的多少,可选用区域配线箱或机柜来实现存储区域的布线。

  
                                                              图-3:结构化数据中心布线拓扑结构
诺康全光纤数据中心布线产品
      诺康作为一家全球领先的网络设备供应商,其产品广泛应用于世界各地的无线通信、光纤通信、智能建筑、仪器仪表、汽车等重要领域。
 诺康凭借其多年在光纤连接、布线领域的行业经验,成功地开发出基于全光纤技术的数据中心结构化布线产品,该产品基于全光纤的连接技术,使网络具有更高的带宽和传输更远的距离,是一种真正面向未来的布线产品,能够适应未来数据传输速率、带宽、存储容量等不断增加网络发展趋势;模块化的结构设计,使数据中心具有更好的可管理性和可扩展性;采用预连接光缆专利连接技术,使数据中心更加可靠和减少安装及维护时间。
下面对产品特点及其技术优势作以简单的介绍。
1) 基于全光纤的数据中心布线技术,在以下方面具有明显的技术优势

    􀁺 传输速率:有多模50/125um、60/125um、万兆多模光纤、零水峰单模9/125um 光纤等多种光纤类型可供选择,传输速率可以达到10Gb/s;
    􀁺 传输带宽/距离: 采用诺康的万兆VCSEL 激光优化50/125um 的多模光纤,可以达到10G 的带宽的同时实现300 米的传输距离;而通常SCSI 电缆并行传输技术最远只能传输25 米的距离;
    􀁺 布线空间:主干光缆采用PRECONNECT®预连接光缆,单根光缆可以达到144 芯的容量,采用这种高密度的预连接光缆,大大减少了机柜内以及地板下面的光缆数量,更加有利于机房的散射、通风,使数据中心布线系统更加可靠、简化、美观。
    􀁺 抗电磁干扰:由于光纤是由石英材料制成,利用光波的全反射原理传输光信号,因此光纤不仅不向周围环境辐射电磁波,而且具有完美的抗电磁干扰能力。
2) PRECONNECT®预连接光缆分支技术
      采用MTP 多芯光纤连接器而形成数据中心光纤主干布线。根据光纤数据中心的系统连接特点,在预连接光缆的设计上从整体的布线方案出发使用了一次交叉的方法,使整体产品现场安装便利,可靠。
 


                                                              图-4:诺康预连接光缆
3) 多种光纤连接器类型
  根据用户设备的端口类型以及诺康中心配线区域的设计方案,可提供多种形式的小型高密度(SFF)光纤连接器如LC、MU 等,更加适合全双工数据传输的双通道连接器MTRJ、SCDC 等,以及MTP 高密度连接器,可以有多种连接器类型供用户选择。
4) 高性能的光缆防火等级
  数据中心的硬件投资非常昂贵以及其在企业中的核心地位,使得数据中心对材料防火等级有着非常苛刻的要求,诺康的数据中心布线产品光缆有PE, OFNR/Riser,OFNP/Plenum 或者低烟无卤LSZH 等防火等级的光缆可供选择,其中OFNP 是光缆中最高防火等级,使用基于Teflo 的高级化学材料,具有完美的防火能力,阻止火灾的扩散,并使燃烧时释放毒素和烟雾最低化。
5) 模块化光纤配线箱
  诺康专利设计的全新概念的模块化高密度抽屉式光纤配线箱,使背部理线更加整洁,维护更加方便。
  作为数据中心MDA 配线的核心,根据数据中心机房的需求即插即用的模块式特点,配线架同时考虑了理线与光纤配线处的圆弧过度,使光缆的安全性和可靠性得到充分的保障。
 


6) 高密度预安装光纤模块
  光纤模块采用12 芯或者24 芯高密度连接容量的结构,内部预先安装12 芯MTP 到SC、LC、MU 或MTRJ 的分支跳线。所有模块包括光纤连接系统都经过工厂专业设备100%的测试。由于采用了先进的插拔式设计,对于MDA 配线架上多余的模块空间,用户可以选择采用盲孔板覆盖同时预留了将来扩容的空间。模块内部小型分支跳线有多模50/125um,60/125um,万兆多模10G,零水峰单模9/125um等多种光纤类型可供选择。
 


                                                                   图-6:数据中心光纤模块
7) 高性能、高密度的MTP 光纤分支跳线
  诺康的MTP 高密度多芯连接器,每个连接器可以达到12 芯光纤的密度,该产品采用高精度的插芯、研磨、测试设备以及先进的生产工艺,可以严格控制光纤之间的间距、光纤的高度、连接器表面的形状、角度等重要参数,实现光纤在微米级别上的定位精度,使相互连接的光纤真正的实现物理基础,从而实现良好的光学性能并使产品的长期可靠性得到充分的保证。
 

 
                                                                  图-7:MTP-LC 分支光纤跳线

 
8) 可根据需要选择区域配线箱
      在ZDA 区域处配线,可采用诺康HDCS®数据中心区域光纤配线箱。ZDA 区域配线箱最多可以安装2 个与MDA 模块式配线箱通用的光纤模块,最多支持48 芯光纤的连接。ZDA 区域配线箱箱体采用独特的双铰链结构设计,在不增加配线箱的体积的情况下,相对增加了安装空间,顺应了HDCS®高密度布线系统的特点。区域配线箱通常放置在存储设备附近的地板下面,具有安装、维护方便等显著特点。
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