Rambler's Top100
Статьи ИКС № 05 2011
Денис МОРГУНОВ  05 мая 2011

Оптические коммутационные системы в главной зоне ЦОДа

Спланировать размещение главного оптического кросс-коннекта в выделенной для него зоне ЦОДа – задача не из простых. При выборе варианта его организации приходится учитывать множество тонкостей.

Развитие кабельной инфраструктуры ЦОДа во многом связано с оптическими технологиями. Ведь оптическое волокно – основной каналообразующий элемент системы – обладает существенно большей пропускной способностью по сравнению с традиционными системами на основе медножильной кабельной проводки. Увеличение доли оптики в составе кабельных систем ЦОДа, усложнение активного сетевого оборудования и рост его количества на единицу площади, а также физические ограничения доступной полезной площади в машинном зале – все это привело к созданию специализированных оптических коммутационных систем высокой емкости подключений.

Требуется стратегия

В современных ЦОДах выделяют ряд функциональных зон, оборудование в которых сгруппировано по некоторому общему признаку. Одна из них – главная зона распределения (Main Distribution Area, MDA). Согласно положениям стандарта TIA-942 в зоне MDA ЦОДа располагается главный кросс-коннект, т.е. система централизованной коммутации оптической кабельной проводки всего машинного зала, а также магистральные отрезки проводки от помещений ввода всего здания. Активное оборудование (коммутаторы LAN и SAN уровня ядра) также часто устанавливают непосредственно в главной зоне. И наконец, в ней же нередко размещают телекоммуникационное оборудование операторов, обеспечивающих связь ЦОДа с внешним миром, с тем чтобы уменьшить протяженность проводки и количество соединений (это вытекает из ограничений возможного бюджета потерь в линии).

Централизация всей магистральной и горизонтальной кабельной проводки (в случае упрощенной, свернутой схемы) в одной точке влечет за собой следующие вопросы:

• Как эффективно организовать размещение стоек главного кросс-коннекта на площади машинного зала?

• Как учесть особенности ввода и подключения большого количества кабелей и кабельных сборок в условиях ограниченности площадей?

• Как уменьшить влияние элементов кабельнесущих систем и проводки на эффективность циркуляции воздуха для охлаждения активного оборудования?

• Как обеспечить и сохранить возможность однозначной идентификации и прослеживаемости подключений на коммутационных полях главного кросс-коннекта?

Чтобы ответить на эти вопросы, необходим разноплановый анализ существующих практик и инженерных решений, предлагаемых сегодня на рынке.

Размер имеет значение

На рынке телекоммуникаций давно стали общепринятыми специальные конструктивы для оптических коммутационных систем – с уменьшенной глубиной. Согласно рекомендациям стандарта ETSI EN 300 119-2 (2004-09) монтажные конструктивы для размещения элементов кросс-коннекта должны иметь глубину 300 или 600 мм. Такое ограничение следует из желания стандартизирующих органов соблюсти кратность глубины конструктива размерам стандартной плитки фальшпола.

Ширина конструктивов выбирается из следующего размерного ряда: 150, 300, 600, 900 мм. Принимая во внимание, что вертикальные направляющие, используемые для навески конструктивных элементов кросс-коннекта, выполнены в распространенном стандарте 19 дюймов, использование решений с шириной 900 мм (или 600 мм конструктив + 300 мм вертикальный органайзер) позволяет предусмотреть необходимые вертикальные органайзеры для выкладки оптических паткордов и укладки избыточной их длины.

Таким образом, малая глубина шкафа с главным кросс-коннектом допускает несколько вариантов его размещения в зале (рис. 1).

Традиционная организация главной зоны ЦОДа в виде группы шкафов различных габаритов подразумевает, что шкафы разной глубины необходимо выравнивать друг относительно друга. Здесь возможны варианты размещения шкафов высокой емкости либо в конфигурации «спина к спине», либо расположение шкафа в торце ряда. Необходимо отметить, что для размещения современных высокопроизводительных коммутаторов LAN и SAN требуются шкафы увеличенной глубины, например 1000 или 1200 мм.

Главный недостаток совмещенного расположения шкафов главного кросс-коннекта – образование «мертвых зон», что мешает эффективно использовать площадь пола (рис. 1, а). Другой недостаток – высокая концентрация кабельной проводки на входе в шкаф главного кросс-коннекта и при вводе кабельной проводки в шкафы с тяжелым активным оборудованием.

Эти проблемы не только серьезно влияют на стоимость обслуживания кабельной проводки, но и затрагивают другие критически важные составляющие инфраструктуры ЦОДа. Так, в большинстве случаев увеличивается объем пространства под полом, занимаемого кабельными лотками и сопутствующими элементами. Менее эффективно используется полезная площадь машинного зала под размещение активного оборудования. Снижается и эффективность работы систем кондиционирования: затрудняется циркуляция холодного воздуха в пространстве под полом и вблизи кроссовых стоек, где высока концентрация кабеля.

 
 

Альтернативой рассмотренной планировке служит выделение шкафа/шкафов кросс-коннекта в отдельный кластер, который располагается в непосредственной близости от шкафов с активным оборудованием ядра (рис. 1, б).

Например, площади вдоль стен машинного зала представляют собой «мертвые зоны» с точки зрения размещения шкафов с активным оборудованием. Дело в том, что к таким шкафам обязательно должен быть доступ сзади для подключения кабелей питания, а некоторое активное оборудование (например, высокопроизводительные серверы) к тому же имеет оптические трансиверы на задней панели. Следует также учитывать особенности подачи холодного воздуха и выхлопа горячего.

Размещение малых по глубине шкафов кросс-коннекта, которые являются полностью пассивными, вдоль стен зала позволяет вынести точки высокой концентрации проводки за пределы рядов с активным оборудованием, т.е. устраняется дополнительное препятствие для свободной циркуляции воздуха. Кроме того, пассивные шкафы кросс-коннекта, как правило, не требуют доступа сзади: внутреннее пространство шкафа организовано так, чтобы размещенные  в нем элементы были доступны с фронтальной стороны.

К вопросу о плотности подключений

Центральный кросс-коннект зала обеспечивает размещение (зеркалирование) портов активного оборудования в едином месте, чтобы выполнять необходимые подключения или переподключения было быстрее и проще. Как следствие, оптических портов в шкафу главного оптического кросса может насчитываться более тысячи.

Зачастую непосвященному пользователю практически невозможно разобраться в информации, приводимой в технических описаниях и спецификациях производителей. Для начала необходимо определиться с ответами на следующие  вопросы:

• что означает указанное в спецификации количество портов;

• сколько реально портов можно разместить на стандартной единице площади пола;

• какие существуют ограничения на количество  вводимого в шкаф кабеля и выходящих из него патчкордов или кабельных сборок.

Во избежание ошибок при проектировании рекомендуется оценивать емкость шкафа оптической коммутационной системы в терминах количества оптических волокон, а не портов (пар волокон). Большинство производителей подобных систем приводят абсолютные значения именно количества волокон.

Далее необходимо определиться со способом размещения кроссового оборудования в главной зоне. Например, размещение нескольких шкафов в конфигурации «спина к спине» обеспечит большее количество волокон в пересчете на единицу площади зала.

В-третьих, максимальное количество волокон на кроссовый шкаф обычно приводится для некоего условного предельного случая, т.е. необходимо также учитывать негласные конструктивные ограничения, например монтируемого кабеля или кабельных сборок. На практике автор столкнулся с примером, когда реальное количество волокон оказалось на треть меньше заявленного производителем только потому, что оптические претерминированные сборки были «нестандартной» волоконности, а используемый кабель – существенно большего диаметра, чем это принято во всем мире. В общем случае следует уделить особое внимание конструктивному исполнению кабельного ввода шкафа и оценить возможные ограничения при вводе кабеля на конкретном объекте в конкретных условиях проекта.

Процесс планирования и конфигурирования центрального кросс-коннекта несколько упрощается при использовании претерминированных решений на основе многополюсных разъемов МТР или МРО (рис. 2). В этом случае в точках центрального и горизонтального кросс-коннекта используются модульные коммутационные панели, имеющие стандартные оптические розетки с интерфейсом LC на лицевой стороне и розетки MTP/MPO на задней стороне для подключения магистральных кабельных сборок высокой емкости.

Существует два основных варианта организации стационарных линий – применение компактных сборок MTP–MTP (их также называют jumper cable) или многоволоконных сборок с разъемами MTP емкостью от 48 до 144 волокон (trunk cable).

Но часто возникают и такие ситуации, когда создавать несколько точек кросс-коннекта не представляется возможным: например, мал доступный бюджет потерь. В этом случае оправдано использование «переходных» кабельных сборок: на одной стороне разъем МТР, на другой – стандартные типы разъемов. Пользователь получает преимущество компактности кабельной проводки высокой емкости и одновременно возможность прямого подключения к портам активного оборудования.

Почему не 19 дюймов?

В общем случае в регламентирующих стандартах нет однозначного указания на способ конструктивной организации шкафов центрального кросс-коннекта. В каждой конкретной ситуации приходится руководствоваться здравым смыслом и призывать на помощь инженерную смекалку. Общие требования к организации шкафов в главной зоне сводятся к следующим рекомендациям в стандартах:

• шкаф должен иметь вертикальные направляющие, расположенные на расстоянии 19 дюймов (483 мм);

• вертикальные кабельные органайзеры должны располагаться между каждыми двумя стойками главной зоны, а также по краям каждого ряда;

• рабочая ширина вертикального органайзера должна быть не менее 83 мм;

• в случае отдельно стоящих стоек рекомендуемая ширина органайзера – не менее 150 мм;

• оптимальная ширина органайзеров должна составлять 250 мм при расположении между шкафами и не менее 150 мм по краям ряда;

• высота органайзеров должна быть равна высоте используемых шкафов;

• горизонтальные органайзеры должны при установке чередоваться с патч-панелями или коммутационными полками;

• конструктивное исполнение вертикальных и горизонтальных органайзеров, а также мест хранения избыточной длины патчкордов должно отвечать требованиям к допустимому радиусу изгиба.

Объединяя рекомендации, приведенные выше, мы получаем некий типовой вариант организации центрального оптического кросс-коннекта.

Стандарт 19 дюймов наиболее распространен и позволяет унифицировать конструктивное исполнение пассивного оборудования. Приведенные выше рекомендации по размещению горизонтальных органайзеров патчкордов не определяют требований к их емкости и конфигурации. Здесь можно отметить, что емкость органайзера должна быть достаточна для размещения до сотни оптических пачкордов.

Следующая важная задача – выбор конфигурации вертикальных органайзеров, конструкция которых непосредственным образом влияет на удобство обслуживания центрального кросс-коннекта. В большинстве своем предлагаемые решения основаны на отдельно стоящем конструктиве, который включает в себя различные монтажные кронштейны для навески, раскладки оптических патчкордов и намотки их избыточной длины на специальные катушки. В случае статической конфигурации центрального кросс-коннекта (весь объем подключений выполняется сразу, система не требует повседневного обслуживания) таких вертикальных органайзеров вполне достаточно для организации и выкладки шнуров.

В случае же динамической конфигурации органайзеры существенно затрудняют обслуживание из-за образования многочисленных пересечений пучков выложенных патчкордов друг с другом. А при большом количестве подключений задача извлечения оптического шнура становится практически неразрешимой.

 
 

Коммутационные системы высокой емкости

Сейчас на рынке появились специальные решения, представляющие собой пассивные шкафы с встроенными элементами горизонтальных и вертикальных органайзеров (рис. 3). Максимальная емкость таких решений уже достигает тысяч оптических портов на шкаф. Принимая во внимание их малую глубину (не более 300 мм), вопрос экономии или высвобождения полезных площадей решается размещением шкафов кросс-коннекта в «мертвых» зонах ЦОДа (см. рис. 1, б).

Отличительной особенностью таких решений в первую очередь является вертикальный органайзер, который позволяет выложить до нескольких тысяч оптических шнуров. Благодаря конструкции органайзера патчкорды от каждого коммутационного поля объединяются в элементарный пучок и вывешиваются независимо от остальных патчкордов.

В реальных условиях эксплуатации такие системы дают пользователю два неоспоримых преимущества. Во-первых, можно использовать для подключения любой пары портов патчкорд единой длины (тем самым сокращается количество номиналов длин, которые необходимо поддерживать на складе). Во-вторых, пучки патчкордов от каждого коммутационного поля независимы друг от друга и не пересекаются (сохраняется возможность доступа к каждому патчкорду даже при полной загрузке шкафа).

Вместо заключения

В условиях реального проекта необходимо учитывать особенности последующей эксплуатации оборудования: предусматривается ли стационарное подключение портов (все порты подключаются сразу) или их нужно будет подключать постепенно. В этих случаях можно говорить о статических или динамических условиях эксплуатации оборудования с точки зрения необходимости внесения изменений.

Обобщенное сравнение рассмотренных конструктивных решений для организации оптического главного кросс-коннекта ЦОДа показывает, что коммутационные системы высокой емкости по многим существенным параметрам опережают традиционные решения на основе стоек 19 дюймов (см. таблицу).

Отметим, что сегодня на рынке специальные коммутационные системы высокой емкости приобретают все большую популярность благодаря хорошим потребительским качествам в сравнении с традиционными решениями стандарта 19 дюймов. Вопрос о том, насколько такие решения способны стать неотъемлемой частью следующих редакций стандартов, регламентирующих инфраструктуру ЦОДов, будет решаться успехом (или неуспехом) реализованных проектов. 

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!