Реферат: Структурированная кабельная система для ЦОДа
ВКР бакалавра
тема: «Структурированная кабельная система для ЦОДа»
Оглавление.
TOC o «1-4» u Введение. PAGEREF_Toc198899156 h 6
1. СтандартизацияСКС. PAGEREF_Toc198899157 h 7
1.1 Американскиестандарты. PAGEREF_Toc198899158 h 7
1.2 Международныеи европейские стандарты. PAGEREF_Toc198899159 h 10
1.3 Национальныенормативные документы. PAGEREF_Toc198899160 h 11
2. Построениеи технические аспекты СКС. PAGEREF_Toc198899161 h 12
2.1 ОсобенностиСКС. PAGEREF_Toc198899162 h 12
2.2 ТопологияСКС. PAGEREF_Toc198899163 h 14
2.3 Техническиепомещения. PAGEREF_Toc198899164 h 15
2.4 ПодсистемыСКС. PAGEREF_Toc198899165 h 17
2.5 Коммутацияв СКС. PAGEREF_Toc198899166 h 19
2.6 Принципыадминистрирования СКС. PAGEREF_Toc198899167 h 20
2.7 Дополнительныеварианты топологического построения СКС. PAGEREF_Toc198899168 h 21
2.7.1 Вариантыпостроения горизонтальной подсистемы СКС. PAGEREF_Toc198899169 h 21
2.7.2 Топологии с централизованнымадминистрированием. PAGEREF_Toc198899170 h 23
2.8 КабелиСКС. PAGEREF_Toc198899171 h 25
2.8.1 Классы приложений и категории кабелей. PAGEREF_Toc198899172 h 27
2.8.1.1 Категория 5е / класс D. PAGEREF_Toc198899173 h 30
2.8.1.2 Категория 6 / класс Е. PAGEREF_Toc198899174 h 31
2.8.1.3 Категория 6а / класс ЕА. PAGEREF_Toc198899175 h 33
2.8.1.4 Категория 7 / класс F. PAGEREF_Toc198899176 h 33
2.8.1.5 Категория 7а / класс FА. PAGEREF_Toc198899177 h 34
2.8.2 Ограничения на длины кабелей и шнуров СКС. PAGEREF_Toc198899178 h 36
3. Структурацентров обработки данных. PAGEREF_Toc198899179 h 37
3.1 Общиеположения. PAGEREF_Toc198899180 h 37
3.2 Аппаратноеобеспечение ЦОДа. PAGEREF_Toc198899181 h 40
3.2.1 Системы хранения данных RAID. PAGEREF_Toc198899182 h 41
3.2.2 Коммутаторы, концентраторы и мосты. PAGEREF_Toc198899183 h 42
3.2.2.1 Концентраторы Fibre Channel. PAGEREF_Toc198899184 h 43
3.2.2.2 КоммутаторыFibre Channel. PAGEREF_Toc198899185 h 44
3.2.2.3 МостыFibre Channel – SCSI. PAGEREF_Toc198899186 h 46
3.3 Системырезервного копирования. PAGEREF_Toc198899187 h 46
3.3.1 Аппаратное обеспечение систем резервногокопирования. PAGEREF_Toc198899188 h 49
3.4 Программноеобеспечение ЦОДа. PAGEREF_Toc198899189 h 50
3.4.1 Программное обеспечение управления ЦОДом. PAGEREF_Toc198899190 h 50
3.5 Кластеризациясерверов. PAGEREF_Toc198899191 h 53
3.6 Дублированиеданных. PAGEREF_Toc198899192 h 55
3.7 Управлениетомами и файловой системой. PAGEREF_Toc198899193 h 57
3.8 Особенностиструктурированной кабельной системы для ЦОД. PAGEREF_Toc198899194 h 58
3.8.1 Тип и категории кабельных систем для ЦОДа. PAGEREF_Toc198899195 h 61
4. ПродукцияСКС компании Nexans Cabling Solutions для приложений на медном симметричномкабеле. PAGEREF_Toc198899196 h 64
4.1 КабельLANmark-6 10G. PAGEREF_Toc198899197 h 65
4.2 LANmark-6 10GEVOконнектор. PAGEREF_Toc198899198 h 66
4.3 LANmark-6 10Gкоммутационная панель. PAGEREF_Toc198899199 h 66
4.4 LANmark-6 10Gкоммутационный шнур. PAGEREF_Toc198899200 h 67
4.5 Монтажные шкафыQuick Mount. PAGEREF_Toc198899201 h 68
4.6 Кабельныеорганайзеры LANmark. PAGEREF_Toc198899202 h 69
4.7 Физическиехарактеристики системы LANmark-6 10G. PAGEREF_Toc198899203 h 71
5. Расчетоборудования Nexans LANmark-6 10G для СКС в ЦОД. PAGEREF_Toc198899204 h 73
5.1 Расчетпоказателей надежности оборудования СКС. PAGEREF_Toc198899205 h 76
Заключение. PAGEREF_Toc198899206 h 77
Список литературы. PAGEREF_Toc198899207 h 78
<span Times New Roman";mso-bidi-font-family: Arial">Введение.<span Times New Roman"; mso-bidi-font-family:Arial">Практически все данные, используемые в работе современного бизнеса,хранятся в электронном виде. Их объемы постоянно растут, а значит, в случаеотказа системы хранения все сложнее будет восстанавливать утерянную информацию.Электронная информация вообще очень уязвима и может быть уничтожена за мгновения.
Перед системными администраторами постоянновозникают тревожные вопросы. Каким образом хранить копии данных? Какие объемы онизаймут? Сколько времени потребуются для восстановления данных с копии иобеспечения к ним полноценного доступа? Какобеспечить актуальность данных в копии? И с каждым годом отвечать на нихстановится сложнее. Все большее число организаций начинают решать эти проблемыпри помощи центров обработки данных.
Центр обработки данных (ЦОД) – это сложныйкомплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий максимальнонадежное, отказоустойчивое хранение данных и постоянный доступ к ним.
Поскольку центр обработки данных объединяет всебе большое количество вычислительных и запоминающих устройств, необходимо организоватьнадежную взаимосвязь между его компонентами. Структурированная кабельнаясистема является пассивной основой, с помощью которой оборудование ЦОДасвязывается в единое целое. СКС – лишь она из многих подсистем центра обработкиданных, но без нее ЦОД потеряет главное свое качество – надежность.Структурированная кабельная система в ЦОДе должна быть грамотно построена ссоблюдением всем современных правил и стандартов.
<span Times New Roman"">1.<span Times New Roman""> <span Times New Roman"">СтандартизацияСКС.<span Times New Roman""><span Times New Roman"; font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">1.1<span Times New Roman""> <span Times New Roman";font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">Американскиестандарты.<span Times New Roman";font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">В 1985 году Ассоциация электронной промышленности США (ElectronicIndustries Association – EIA) приступила к созданию стандарта длятелекоммуникационных кабельных систем зданий. В 1988 году к работе постандартизации подключилась Ассоциация телекоммуникационной промышленности США(Telecommunications Industry Association – TIA). Подготовку нормативнойдокументации выполняло несколько рабочих групп:
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
В октябре 1990 года был одобрен первый подготовленный этими организациямисовместный нормативный документ – TIA/EIA-569 «Стандарт коммерческих зданий накабельные пути телекоммуникационных кабелей», подготовленный рабочей группой
TR-41.8.3. Необходимость его принятия была обусловлена осознанием факта оневозможности построения высокоэффективной кабельной системы без предъявлениякомплекса специальных требований к архитектуре здания, в котором она должнабыть установлена.
В 1989 году известнаяамериканская исследовательская организация Underwriters Laboratories (UL)совместно с фирмой Anixter разработали новую классификацию кабелей на витыхпарах. В ее основу было положено понятие «уровень». Толкование уровней представленов таблице 1.1.
Таблица 1.1. Классификация витых пар по уровням.
Тип кабеля
Максимальная частота сигнала
Типовые приложения
Уровень 1
Нет требований
Цепи питания и низкоскоростной обмен данными
Уровень 2
До 1 МГц
Голосовые каналы связи и системы безопасности.
Уровень 3
До 16 МГц
ЛокальныесетиToken Ring иEthernet 10Base-T
Уровень 4
До 20 МГц
ЛокальныесетиToken Ring иEthernet 10Base-T.
Уровень 5
До 100 МГц
Локальные сети со скоростью передачи данных до 100 Мбит/с.
Результатом деятельности рабочей группы TR-41.8.1 стал стандарттелекоммуникационных кабельных систем коммерческих зданий TIA/EIA-568, которыйбыл одобрен в июле 1991 года. Этот документ определял структуру кабельнойсистемы и требования к характеристикам кабелей и разъемов, применяемых для еепостроения. Для построения системы допускалось использование кабелей изнеэкранированных витых пар с волновым сопротивлением 100 Ом и экранированныхвитых пар с сопротивлением 150 Ом, а также 50-омных коаксиальных кабелей имногомодовых волоконно-оптических кабелей. Документ не сертифицировалволоконно-оптический разъем.
В ноябре 1991 года рабочаягруппа TR-41.8.1 выпустила дополнительные спецификации на симметричныеэлектрические кабели из неэкранированных витых пар – технический бюллетеньTIA/EIA TSB-36. В этом документе впервые вводилось понятие категорий кабелейиз неэкранированных битых пар, которые были определены практически в полномсоответствии с уровнями по классификации UL и Anixter. Фактически произошлатолько смена термина, и классификация по уровням перестала применяться. Первыедва уровня витых пар для низкоскоростных приложений в бюллетене TSB-36 не были специфицированы.
В другом дополнении к стандартуTIA/EIA-568 – техническом бюллетене TIA/EIA TSB-40 – были описаныдополнительные спецификации на разъемы для кабелей из неэкранированных витыхпар. Они также подразделялись на категории 3, 4 и 5. Бюллетень предписывалиспользовать разъемы категорией не ниже категории кабелей, на которые ониустанавливались.
В октябре 1995 года увиделасвет вторая редакция стандарта TIA/EIA-568 – ТIА/ЕIА-568-А, – которая включала в себя и уточняла все основныеположения технических спецификаций бюллетеней TSB-36 и TSB-40. Наиболеесущественное отличие от предшествующего документа состояло в том, что применениекоаксиального кабеля не рекомендовалось для построения вновь создаваемых СКС иодновременно было разрешено использование одномодовых волоконно-оптическихкабелей в магистральных подсистемах.
В январе 1993 года был одобренеще один важный нормативный документ, подготовленный рабочей группойTR-41.8.3, – TIA/EIA-606 «Стандарт на администрирование телекоммуникационнойинфраструктуры коммерческих зданий». Стандарт определяет правила ведениядокументации по СКС на этапе эксплуатации – маркировка, ведение записей,правила оформления схем, отчеты и т.д. Документ рекомендовал ведение документациив электронном виде.
Еще один смежный стандарт –TIA/EIA-607 – принимается в августе 1994 года. Он включает в себя требования кразличным устройствам заземления, применяемым в здании. Традиционно основнымназначением системы заземления было обеспечение безопасности эксплуатацииэлектроустановок, то есть защита человека от поражения электрическим током.Стандарт TIA/EIA-607 определяет дополнительные требования к организации системзаземления, выполнение которых является необходимым условием обеспеченияэффективной и надежной передачи электрических сигналов по СКС.
Документы TIA/ EIA-568-A, TIA/EIA-569, TIA/EIA-606 и TIA/EIA-607 являютсянациональным стандартами США.
Быстрое совершенствование средств волоконно-оптической техники, снижениеее стоимости и массовое внедрение в состав кабельной проводки зданий офисноготипа позволили применять при построении СКС структуры с так называемымцентрализованным администрированием. Переход к этому принципу дозволяетсущественно упростить процесс администрирования СКС. Возможные варианты иправила их построения описаны в техническом бюллетене TSB-72, изданном воктябре 1995 года.
В августе 1996 года появляется технический бюллетень TSB-75, которыйсущественно расширил возможности проектировщиков и служб эксплуатации кабельнойсистемы так называемых открытых офисов.
В сентябре 1998 года был принят технический бюллетень TSB-95, в которомсодержалась информация о дополнительных контролируемых параметрах каналакатегории 5. Соответствие этих параметров норме является необходимым условиемобеспечения нормальной работы приложения Gigabit Ethernet.
В мае 1999 года подкомитет по стандартизации TR.42.2 утвердил стандартTIA/EIA-570-А, нормирующий оптические разъемы, используемые в абонентскихрозетках. Согласно этому нормативному документу в новых СКС на рабочих местахнаряду с разъемами типа SC допускалась установка малогабаритных разъемов новогопоколения.
К 2000 году подкомитет TR-42 ассоциации TIA опубликовал ряд приложений кстандарту TIA/EIA-568-A, которые, вероятнее всего, без каких-либо существенныхизменений войдут в новую редакцию американского стандарта (рабочее названиеTIA/EIA-568-B), так, в частности, дополнение 1 задает количественныеограничения на параметры delay и skew. В дополнении 5 определены характеристикиулучшенной категории 5е, которые превосходят нормы упомянутого вышетехнического бюллетеня TSB-95.
<span Times New Roman"; mso-ansi-language:EN-US;font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">1.2<span Times New Roman""> <span Times New Roman";font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">Международныеи европейские стандарты.<span Times New Roman"; mso-ansi-language:EN-US;font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">Параллельно с TIA/EIA работу над стандартизацией СКС вели Международнаяорганизация по стандартизации (ISO) и Международная электротехническаякомиссия (IEC). В 1995 году они выпустили совместный документ – стандартISO/IEC 11801 «Информационные технологии. Универсальная кабельная система длязданий и территории Заказчика». Его содержание имеет непринципиальные отличияот стандарта TIA/EIA-568-A, связанные в основном со структурой документа, сразличной терминологией и с глубиной проработки некоторых положений. Дополнительноотметим, что стандарт ISO/IEC 11801 допускает применение витых пар с волновымсопротивлением в 120 Ом и многомодовых оптических кабелей с волокнами 50/125,популярных в некоторых европейских странах.
Европейская организация по стандартизации CENELEC подготовила свойстандарт EN 50173, окончательная редакция которого увидела свет в августе 1995года. Его англоязычная версия в содержательной своей части практически являетсякопией международного стандарта ISO/IEC 11801.
Стандарты ISO/IEC и CENELEC постоянно развиваются и дополняются. Так,этими организациями в январе и феврале 1999 года были приняты документы,аналогичные упомянутому выше бюллетеню TSB-95 TIA/EIA.
В 1999 году принимается стандарт ISO/IEC 14763-1, являющийся аналогом американскогостандарта TIA/EIA-606 и определяющий правила администрирования кабельнойсистемы.
В начале 2000 года увидела свет дополненная редакция стандарта ISO/IEC11801, в которой введен ряд новых параметров и уточнены значения традиционныхпараметров отдельных компонентов и трактов на основе витых пар.
Все три стандарта достаточно близки друг к другу и подробно нормируютосновной комплекс вопросов, связанных с построением СКС. Определенные отличиянепринципиального характера имеются как в перечне допустимой для построения СКСэлементной базе и предельно допустимых параметрах отдельных компонентов, так ив терминологии и глубине освещения некоторых вопросов. На практике именноиз-за последнего обстоятельства в различных ситуациях приходится пользоватьсякак международным стандартом ISO/IEC 11801, так и американским стандартомTIA/EIA-568-A, а такжедополняющими его техническими бюллетенями TSB. Тем не менее, можноконстатировать, что за прошедшие десять лет удалось в значительной степени преодолетьимеющиеся первоначальные различия: известные на середину 2000 года версииосновных нормативно-технических документов СКС отличаются друг от друга значительноменьше.
<span Times New Roman"; font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">1.3<span Times New Roman""> <span Times New Roman";font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">Национальныенормативные документы.<span Times New Roman";font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">
Кроме международных стандартов, вряде европейских стран действуют свои национальные нормативные документы,учитывающие требования местной промышленности, исторические традиции,законодательные акты смежных областей и другие особенности. Ссылки на такие документымогут встречаться в сопроводительной технической документации в случае поступленияоборудования СКС в рамках реализации комплексных проектов. Например, своянормативная база, ориентированная в основном на положения американскихстандартов, имеется в Австралии и Новой Зеландии.Обычно национальные нормы неимеют принципиальных расхождений с международными, европейскими и американскимистандартами. Эти документы отличаются главным образом используемойтерминологией и глубиной проработки отдельных положений. Поэтому в дальнейшемони специально не рассматриваются и упоминаются только в случае необходимости.
К сожалению, по состоянию насередину 2003 года в России только разворачивалась работа по созданиюнационального стандарта по телекоммуникационным кабельным системам, которыеможно рассматривать как аналог соответствующих зарубежных. Поэтому проектбазируется на международных стандартах и национальных стандартах США.Отечественными нормативными документами, дополнительно используемыми при установкеСКС, являются Правила устройства электроустановок (ПУЭ), а также некоторыеГОСТы по правилам выполнения проектных работ, оформления проектной документациии тестированию кабельных изделий.
<span Times New Roman";mso-bidi-font-weight:normal">2.<span Times New Roman""> <span Times New Roman";mso-bidi-font-family:Arial;mso-bidi-font-weight: normal">Построение и технические аспекты СКС.<span Times New Roman";mso-bidi-font-family:Arial;mso-bidi-font-weight: normal"><span Times New Roman"; mso-ansi-language:EN-US;font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">2.1<span Times New Roman""> <span Times New Roman";font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">ОсобенностиСКС.<span Times New Roman";mso-ansi-language:EN-US; font-style:normal;mso-bidi-font-style:italic">Под СКС будем понимать кабельную систему, принцип построения которой отвечает трем основным и нескольким дополнительным признакам. К основным признакам СКС относятся:
·<span Times New Roman"">
структуризация;·<span Times New Roman"">
универсальность;·<span Times New Roman"">
избыточность.Структуризация предполагаетразбиение кабельной проводки и ее аксессуаров наотдельные части или подсистемы, каждая изкоторых выполняет строго определенныефункции и снабжена стандартизованныминтерфейсом для связи с другими подсистемами исетевым оборудованием. В состав любойподсистемы обязательно включается развитыйнабор средств переключения, что обеспечиваетее высокую гибкость и позволяет создавать сложные структуры с конфигурацией, легко и быстро меняемой и адаптируемой под потребности конкретных приложений. При построении системы используется обобщенный подход без привязки к какому-либо конкретному виду кабеля или коммутационного оборудования. Это дает возможность без каких-либо сложностей на любом уровне одинаково легко применять как оптические, так и электрические технологии передачи сигналов, выбор которых полностью определяется местными условиями и максимальной технико-экономической эффективностью данного конкретного проекта.
Универсальность кабельной системыпроявляется в том, что она изначальностроится не для обеспечения работы какой-либоконкретной, пусть и весьма распространеннойсетевой технологии, а создается на принципах открытой архитектуры с заданным и зафиксированным в стандартах набором основных технических характеристик. При этом в нормативных документах задаются параметры как электрических и оптических кабельных трасс отдельных подсистем, так и их интерфейсов. Это позволяет обеспечить возможность использования кабельной системы для передачи сигналов самых разнообразных приложений всочетании с сокращением количества типов кабелей до двух: симметричного (из витых пар)и волоконно-оптического. Технический уровень элементной базы, используемой для созданияСКС, задается стандартом таким образом, чтобы обеспечить продолжительность эксплуатациикабельной системы минимум в 10 лет.
Под избыточностью понимаетсявведение в состав СКС дополнительныхинформационных розеток, количество иразмещение которых определяются площадью итопологией рабочих помещений, а не планамиразмещения сотрудников и расположенияофисной мебели. Это позволяет легкоорганизовывать новые рабочие места, а такжевыполнять перемещения сотрудников иоборудования. Применение принципа избыточностиобеспечивает возможность очень быстройадаптации кабельной системы под конкретныепроизводственные потребности и позволяет неостанавливать работу офиса или его части припроведении каких-либо организационных итехнических изменений. Посколькупродолжительность эксплуатации СКС в несколькораз превышает аналогичный показатель дляостальных компонентов информационнойинфраструктуры здания, этот принцип особенноважен.
Создание эффективной СКС и ее эксплуатация невозможны без выполнения ряда дополнительныхусловий. СКС обязательно должна иметь:
·<span Times New Roman"">
каталог продукции;·<span Times New Roman"">
нормы и методикипроектирования, позволяющие выполнить требованиядействующих стандартов;·<span Times New Roman"">
возможность управления(или администрирования) в соответствии состандартными процедурами;·<span Times New Roman"">
систему подготовкикадров и обеспечения гарантии производителя;Кабельная система, не обладающаяхотя бы одним дополнительным, а тем более основнымиз признаков, перечисленных выше, называется исключительнойввиду того,что она единственная в своем роде.
Применение СКС позволяет:
·<span Times New Roman"">
при относительновысоких начальных вложениях обеспечитьсущественную экономию полных затрат за счетдлительного срока эксплуатации и низкихэксплуатационных расходов;·<span Times New Roman"">
поднять надежностькабельной системы;·<span Times New Roman"">
производить сменуконфигурацию и наращивание комплексаинформационно-вычислительных систем офисногоздания без влияния на существующую проводку;·<span Times New Roman"">
Использоватьодновременно различные сетевые протоколы и сетевые архитектуры в одной системе.·<span Times New Roman"">
Комбинировать в единуюсистему оптические и электрические тракты передачи сигналов.·<span Times New Roman"">
Устранить путаницупроводов в кабельных трассах.·<span Times New Roman"">
Создать единую службуэксплуатации.·<span Times New Roman"">
За счет наличиястандартизованного интерфейса снабдить средой передачи информации основнуюмассу действующего и перспективного сетевого оборудования различных классов.·<span Times New Roman"">
Обеспечить за счетпринципа построения из отдельных модулей быструю локализацию неисправности,восстановление связи или переход на резервные линии.<span Times New Roman"; mso-ansi-language:EN-US;font-style:normal">2.2<span Times New Roman""> <span Times New Roman";font-style:normal">Топология СКС.<span Times New Roman";mso-ansi-language:EN-US; font-style:normal">В основу любой структурированнойкабельной системы положена древовидная топология, которую иногда называют такжеструктурой иерархической звезды. Узлами структуры являются коммутационноеоборудование различного вида, называемое дистрибьютор (distributor), которое обычно устанавливается в технических помещенияхи соединяется друг с другом и с информационными розетками на рабочих местахэлектрическими и оптическими кабелями.
Пример топологии иерархической звезды приведенна рис. 2.1.
<img src="/cache/referats/28236/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">
Рис. 2.1. Топология иерархической звезды.
Стандарты не регламентируют типкоммутационного оборудования, определяя только его параметры. Для монтажа идальнейшей эксплуатации коммутационного оборудования необходимы техническиепомещения. Все кабели, входящие в технические помещения, обязательно заводятсяна коммутационное оборудование, на котором осуществляются все необходимыеподключения и переключения в процессе строительства и текущей эксплуатациикабельной системы. Это обеспечивает гибкость СКС, возможность легкойпереконфигурации и адаптируемости под конкретное приложение. Основой дляприменения именно иерархической звездообразной топологии является возможностьее использования для поддержки работы всех основных сетевых приложений.
<span Times New Roman"; font-style:normal">2.3<span Times New Roman""> <span Times New Roman";mso-bidi-font-family:Arial;font-style:normal">Техническиепомещения.<span Times New Roman";mso-bidi-font-family:Arial;font-style:normal">Техническиепомещения, необходимые для построения СКС и информационной системы предприятия,в целом делятся на аппаратные и кроссовые.
<span Times New Roman"">Аппаратнойв дальнейшем называется техническое помещение, в котором наряду скоммутационным оборудованием СКС располагается сетевое оборудованиеколлективного пользования (АТС, серверы, концентраторы). Если основной объемустановленных в этом помещении тех