Инженерная инфраструктура центров обработки данных (ЦОД)

Структурированная кабельная система в ЦОД (дата-центр) должна поддерживать работу различных приложений и в том числе тех, которые еще только планируются использовать в будущем. Скорости в ЦОД возрастают из-за использования технологии виртуализации серверов, а использование данной технологии ведет к возрастанию требований к кабельной системе. Использование оптического кабеля в дата-центрах связано в первую очередь с тем, что создано большое количество надежных и работающих технологий и технических решений, использующих в качестве среды передачи данных одномодовые и многомодовые оптоволокна, передающих большие потоки информации и на расстояния гораздо больше, чем это можно достичь медными кабелями.

У оптических кабелей нет проблем с электромагнитной совместимостью и перекрестными помехами, возникающими между витыми парами и медными кабелями, что затрудняет использование медных витопарных кабелей в ЦОД.

Диаметр оптического кабеля меньше медного и это позволяет использовать кабельные каналы для оптического кабеля меньшего сечения, что позволяет лучше использовать пространство дата-центра, сократить расходы на систему кабельных каналов. Также снижается нагрузка на крепление кабельного канала.

Использование оптического кабеля повышает эффективность работы системы охлаждения: оптический кабель практические не выделяет тепло; создает меньше препятствий при размещении кабельных каналов под фальшполом; потребление электрической мощности портов активного оборудования, работающего на оптике, ниже медных.

Хорошо спроектированная кабельная система ЦОД позволяет владельцу дата-центра решать задачи масштабирования центра обработки данных, без проблем подключать новое сетевое оборудование и оборудование систем хранения данных. А решить задачу масштабирования дата-центра без использования оптического кабеля невозможно.

Многомодовое или одномодовое оптоволокно в ЦОД

В ЦОД согласно требованиям и рекомендациям всех стандартов разрешается использовать два типа оптических волокон: одномодовое оптоволокно и многомодовое оптоволокно.

Одномодовое оптоволокно стоит дешевле многомодового оптоволокна, но из-за того, что порты активного оборудования на одномодовом оптоволокне стоят гораздо дороже, то одномодовое оптоволокно не получило широкое распространение в ЦОД. В основном одномодовое оптоволокно используют для подключения сервисов от оператора связи, который подает его в помещение кабельного ввода к точке сетевого интерфейса. В отличие от СКС для коммерческих зданий в кабельной системе ЦОД разрешено использование одномодового волокна в горизонтальной подсистеме. Использование одномодового оптоволокна может потребоваться при подаче сервиса от оператора связи прямо до порта активного оборудования, установленного в машинном зале в аппаратной распределительной области.

В основном в дата-центрах используется оборудование с портами, поддерживающими работу на многомодовом оптоволокне, так как цена порта активного оборудования для многомодового оптоволокна дешевле, чем порты активного оборудования для одномодового оптоволокна.

Выбор типа многомодового оптоволокна зависит от размера дата-центра и от приложений, которые планируется использовать на момент проектирования и в будущем.

Стандартом TIA EIA 942 допускается использование многомодовых оптоволокон с сердцевиной и оболочкой 62.5/125 мкм и 50/125 мкм категории ОМ1, ОМ2 и ОМ3. Однако в стандарте TIA/EIA-942 рекомендуется использовать многомодовое оптоволокно, оптимизированное для работы с лазером с коэффициентом широкополостности многомодового оптоволокна не менее 2000 МГц * км на длине волны 850 нм, то есть рекомендуется применять многомодовые оптоволокна 50/125 мкм категории OM-3.

Европейским стандартом EN 50173-5 на СКС в ЦОД не допускают использование многомодового оптоволокна 62.5/125 мкм и даже 50/125 мкм категории ОМ1, и также как в стандарте TIA/EIA-942 рекомендуется использовать многомодовые оптоволокна категории ОМ3.

В международном стандарте ISO/IEC 24764, который еще пока не утвержден и который разработан с учетом самых последних требований к СКС в ЦОД, вообще прописано использование в дата-центре многомодового оптоволокна не ниже категории ОМ3, то есть ЦОД, который проектируется и должен будет отвечать требованиям международного стандарта, нельзя будет применять многомодовые волокна не только категории ОМ1, а и категории ОМ2.

Использование многомодового оптоволокна категории ОМ3 гарантирует передачу данных со скоростью 10Гбит/сек на расстояние до 300 метров, правда, если вносимые потери в оптическом канале на таком расстоянии не будут превышать 1.6 дБ.

Многомодовое оптоволокно категории ОМ4

Американские и международные рабочие комитеты по стандартизации рассматривают вопрос принятия новой категории многомодовых оптоволокон. TIA/EIA работает над документом TIA-492AAAD, который будет включать спецификацию на характеристики волокна категории OM4. А международная рабочая группа IEC работает над стандартом IEC 60793-2-10 с новым типом многомодового оптоволокна. Пока новая категория многомодового волокна ОМ4 еще не принята, однако рабочие группы уже согласовали и приняли решение о минимальном значении коэффициента широкополосности для многомодового оптоволокна новой категории на VCSEL лазере с излучением 850 нм. Коэффициента широкополосности для новой категории ОМ4 должен быть не менее 4700 Мгц * км.

Многомодовое оптоволокно категории ОМ4 позволит в ЦОД перейти в будущем без проблем на использование технологий 40 и 100 Гигабит Ethernet, позволит работать 10Гбит/сек системам на расстояние до 550 м и уменьшит требования к вносимым потерям в канале. А требование к вносимым потерям на предельных для стандарта расстояниях очень непросто достичь при использовании оптического кабеля с многомодовыми волокнами категории OM3 и особенно категории ОМ2.

Конструкция оптического кабеля в ЦОД

Выбор конструкции оптического кабеля зависит от количества оптических волокон, способа прокладки, места прокладки и других технический требований и условий.

С целью уменьшения диаметра оптического кабеля не следует использовать кабели с оптоволокнами, имеющим вторичное буферное покрытие (внешний диаметр волокна во вторичном буферном покрытии 900 мкм). Хотя оптические волокна с вторичным буферным покрытием проще оконцовывать оптическими вилками вручную, например, при помощи клеевой технологии, но диаметр оптического кабеля с оптическими волокнами со вторичным буферным покрытием существенно больше оптических кабелей, имеющих волокна только с первичным буферным покрытием (250 мкм).

При числе волокон в оптическом кабеле свыше 24-ех лучше использовать ленточные волоконно-оптические кабели, так как они имеют меньший диаметр при таком же количестве оптических волокон. Это позволяет существенно уменьшить размер кабельных каналов или использовать их более эффективно.

Рекомендуется в ЦОД применять распределительные кабели, а не обычные соединительные кабели, которые используются для изготовления оптических шнуров и перемычек. Понятие “распределительный кабель” определено стандартом ICEA S-83-596 и связано с уровнем механической прочности оптического кабеля. Распределительные кабели можно прокладывать по лоткам и лестницам.

Если оптический кабель прокладывается сверху над телекоммуникационными шкафами 42U, то обычно дополнительная защита оптического кабеля не требуется, однако если оптический кабель планируется прокладывать в местах, где будет осуществляться доступ технического персонала (например, под фальшполом), то может потребоваться оптический кабель с дополнительной защитой. В конструкцию оптического кабеля могут быть включены дополнительные усиливающие прочность материалы – кевларовые нити, стеклопластиковый пруток и т.п.

Если ЦОД должен отвечать требованиям 4-ого уровня надежности tier4, то может потребоваться использования бронированного оптического кабеля, чтобы обеспечить определенный уровень защиты кабельной инфраструктуры.

Если оптический кабель прокладывается под фальшполом, в котором осуществляется подача холодного воздуха, то необходимо, согласно требованиям противопожарной безопасности, прокладывать кабели с пленум оболочкой.