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绿色数据中心布线浅谈——绿色世界的一角

  前言


  首先我们来看几个数据,1)根据Gartner的报告,全球二氧化碳排放中有 2% 是由IT活动造成的。2)根据美国环保署(EPA)的报告,2006年全美数据中心消耗电力占总消耗的1.5% ,3)2007年欧洲数据中心的电能消耗是57T千瓦时。所以数据中心的能源消耗已经是一个日益突出的问题。而且现在大众对数据流量的需求仍在不断加大,如视频,搜索服务,还有金融活动的电子化等活动都迫使服务商提供更高的带宽,更快的处理速度和更大的存储容量。这更加推动了现有数据中心的扩容和新数据中心的需求和建设。所以建设绿色数据中心,降低数据中心的单位能耗已经是迫在眉睫。


  国外研究机构和组织对绿色环保的关注早于国内,比如美国绿色建筑委员会(USGBC)作为第三方的认证机构,在90年代就发布了LEED(The Leadership in Energy and Environmental Design), 对建筑物的水和能源的用量,材料的使用,环境和空气质量进行了规范。在其中的第二十七章也对建筑物的通讯系统做出了要求。还有美国环境保护署推动的“Energy Star”认证,减少建筑物中电子设备的能源消耗和环境污染。


  在通讯业,TIA的TR42委员会已经成立了研究小组,发展绿色通讯系统的基础建设,TIA在2009年近期发布了名为”TIA’s ICT Green Report”的报告。收集了大量的案例,说明了通讯业未来绿色环保发展的趋势。具体到建设绿色数据中心,就必须减少单位能源消耗和二氧化碳排放量。有很多通讯企业和组织,比如Green Grid,正致力于这个目标。


  综合布线作为通讯系统的基础也是数据中心的一个重要组成部分,综合布线的绿色环保也发挥着自己的作用。比如Green Grid组织中就有很多的综合布线企业。LEED规范中第二十七章也规定了综合布线系统所使用的材料要求和设计要求。综合布线系统的绿色环保可以分为两个方面,一,材料本身的要求,二,通过对各个方面的节约,降低整个大系统的消耗和排放。


1. 综合布线系统的材料


  数据中心的综合布线目前不外乎铜缆和光纤,铜缆有双绞线和同轴,铜缆一般由铜芯,护套等部件组成,所以在材料方面不含铅等重金属和卤素等是最基本的要求,像ROHS规范就对材料的成分作出了要求。还有数据中心必然会大量使用的光纤。光纤本身在材料方面可以说是非常环保的,但是必须要注意光纤护套的材料,和铜缆的护套材料一样必须达到ROHS的要求。

 

2. 网络传输速度与节约资源


  首先,数据中心有大量的服务器,交换机等有源设备,单位面积的能耗非常大,一般在普通建筑的10-15倍,将来最高可能会到100倍之多。所以散热要求非常高,冷热通道的设计也直接影响到数据中心的能源利用率。设计冷热通道的时候肯定阻碍是越少越好,尽量减少气流的阻滞,增强冷却的效果。但因为数据中心必须采用有线系统做通讯基础,所以综合布线如何能够尽可能的减少对散热的影响,是综合布线系统首先要考虑的问题。


  网络速度的提升能够提高资源的利用率。可以从两个方面来考虑,首先是更快的传输速度可以简化网络。减少布线系统和网络设备占用的空间。比如从1000Base-T升级到10GBase-T,传输线缆的尺寸仅仅增加15%,但是传输速率快了10倍。因为数据中心的流量特别大,有的在运营初期就达到了极限流量。像目前阿姆斯特丹和东京互联网核心交换节点的流量已经突破600Gbps, 所以数据中心对传输速率要求极高,始终走在网络发展的最前沿,新技术也往往最早得到应用。



 
核心交换机采用100G,汇聚采用10G交换,底层采用1000M

 


 

核心交换采用10G,汇聚与底层采用1000M

  从上面的网络拓扑对比可以看到,在支持相同数量的终端用户和终端网络传输速率的同时,核心网络采用更高的传输速率能够减少连接的数量和交换机数量。提高空间利用率和降低能耗。同时也能减少网络初期建设的整体成本。


  有一个指标用来衡量传输速率与能耗的关系:Power/Gbps, 就是每Gbps的流量所消耗的能量。网络交换的能耗效率直接可以从这个指标中反映出来。网络速度的提升的另一个效果是能够降低单位Gbps的能耗




  从上面的图表可以看出,无论是光纤传输还是双绞线传输的万兆网络,单位Gbps功耗都大大低于千兆网络。所以采用更高的网络传输速度不但能够节约空间,也能够大量节省能耗。所以建设绿色数据中心必须采用高速率的网络传输。目前更快的下一代网络正在讨论当中,希望明年能够出台40G与100G的网络标准,目前已经有交换机厂家的背板能够支持100G的交换。空间利用率和单位能耗更优于目前的10G网络。


  所以目前数据中心综合布线优选应该是支持万兆系统的6A类双绞线和OM3光缆,同时考虑服务于下一代网络。

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