光纖技術構建“綠色IT”未來

文｜美國康寧公司

據(jù)統(tǒng)計，當今全球數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的二氧化碳占全球排放量的2%。這一數(shù)字乍看起來并不算太高，但與占同樣排放比重的全球航空運輸業(yè)相比，其凸顯的后果便是招來諸多批評。

隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)量的增加，電力消耗也隨之不斷加大，這加劇了服務器和交換機的設計越來越緊湊，設備密度越來越大，單位功耗越來越高。當前數(shù)據(jù)中心能耗的50%左右用于IT設備，25%左右用于制冷，12%左右用于空調(diào)，10%左右用于變壓設備和UPS，如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)中心消耗的能源

據(jù)一項針對IDC的研究，全球在未來5年將新建數(shù)據(jù)中心約120萬平方米；僅在歐洲就將擴建87萬平方米。這要消耗245萬千瓦的電力能源，也就是說，至少需要新建四座60萬千瓦裝機容量的燃煤電廠或三座86萬千瓦裝機容量的核電站作為能源補充。

看看經(jīng)營者是如何考慮應對措施的，他們總希望裝備最新的空調(diào)系統(tǒng)、更高效率的UPS單元或采用最新的刀片服務器技術來簡單快捷地實現(xiàn)設備節(jié)能。但大多數(shù)人卻忽視了構建數(shù)據(jù)中心骨干的神經(jīng)中樞——結(jié)構化布線。實際上，它對節(jié)能也產(chǎn)生了深遠的影響。

現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心其規(guī)劃的目標是能夠平穩(wěn)運行10～15年，因此基礎架構一定要節(jié)能環(huán)保、面向未來。正確的做法是從一開始就采用光纖系統(tǒng)解決方案。

我們通過試驗，對比兩種完全不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡——全銅和全光的萬兆以太網(wǎng)（傳輸距離30m）所產(chǎn)生的能耗，最終結(jié)果是令人詫異的，你會發(fā)現(xiàn)兩種收發(fā)器的能耗存在24W的差異，這是銅纜傳輸?shù)拿黠@劣勢。另一方面，光纖網(wǎng)絡也無需消耗附加的10W用于冷卻。也就是說，采用光纖系統(tǒng)方案后，一個萬兆以太網(wǎng)端口能夠節(jié)省34瓦的潛在能耗。

這看起來似乎不值得我們?yōu)榇舜篌@小怪，但可曾想過，數(shù)據(jù)中心數(shù)以千計的銅纜鏈路只需14根光纜鏈路就可替代，直接節(jié)約電能4100度，而這僅是一個獨立機房耗電量的年平均值。可見，將光纖應用到通信網(wǎng)絡是多么的重要。

因此說，基礎設施采用光纖系統(tǒng)，除了能夠大幅提高網(wǎng)絡速率實現(xiàn)超萬兆傳輸外，還給我們很多意想不到的收獲。

比起銅纜而言，光纖在制造工藝上所展示出來的環(huán)保特性遠遠勝于其在節(jié)約能源方面的表現(xiàn)。為提取1kg用于制造銅纜的銅，需要消耗500kg的環(huán)境資源 （挖掘地面、工業(yè)用水等） ，而得到同樣質(zhì)量用于制造光纖的基礎材料——玻璃，所消耗的環(huán)境資源總量不足3kg。但是，依然有很多人心存疑慮：那么一根數(shù)據(jù)傳輸線纜到底需要多少玻璃或銅？下面的例子可以說明一些問題：對于一個24根全部由銅纜系統(tǒng)組成的萬兆以太網(wǎng)鏈路，按每條鏈路平均長度41.5m計算，需要33kg的銅作原料，而如果全部由光纖系統(tǒng)組成的相同數(shù)量鏈路的網(wǎng)絡則僅僅需要一根48芯的光纜就足夠，這樣長度的光纜需要的玻璃原料只有56g。而制造出這些數(shù)量的一整卷的銅纜與光纜所需要的相關環(huán)境資源，則分別達到16.5t和168g。這樣的結(jié)果顯而易見的表明光纖系統(tǒng)擁有絕對的優(yōu)勢。

1 探討細節(jié)問題

出于合理利用環(huán)境資源和更多社會責任的考慮，如今的IT技術也同樣需要深入關注線纜護套及其內(nèi)部組件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這些部件的生產(chǎn)原料主要來自原油的塑料制成。在這個方面也產(chǎn)生了一組對比懸殊的數(shù)字：銅纜需要原料28kg，光纜需要5.4kg。

光纖比起銅纜，其線纜的減少也意味著所需空間隨之減少；這不僅指布線數(shù)量和路由空間的減少，還意味著允許更大的配線密度，線纜重量大幅減輕；不僅如此，所消耗的能源、占用的布線空間和原本用于制造銅纜的原料都將相應減少。

2 全局分析法

細節(jié)的探討會讓我們感到困惑，但是如果采用嚴格的包括生態(tài)經(jīng)濟等諸多因素在內(nèi)的全局來分析問題，將易于實現(xiàn)高可靠性和高有效性的“綠色IT”。除了能源利用率、投資成本和運營成本等因素外，還有原材料的使用率，諸如 RoHS一致性、環(huán)保處理都應一一考慮在內(nèi)。一個綠色IT系統(tǒng)的成敗將最終以下列因素衡量：能否最大限度地減少全球范圍的污染、資源消耗以及減緩氣候變暖的問題。換言之，這些相互作用的全局因素促成了能量平衡，即它們貫穿從生產(chǎn)經(jīng)營到后期廢物處理的全部過程。

那么除了選擇光纖以外，對于那些橋架內(nèi)、管道中的光纜是如何做到綠色環(huán)保？下面我們看一看光纜是如何體現(xiàn)“環(huán)保和綠色”這一理念的。

通常，被用于敷設的光纜都是一個復合體，除了核心的部件用于信號傳輸?shù)墓饫w之外，光纜必須具備眾多的保護部件，用于保護其中的核心部分安全和可靠地傳遞信息，而光纜的外皮則因為材料的不同而有不同的環(huán)境特性，出于環(huán)保和安全的考慮，光纜所涉及的火災安全的主要技術指標是CO2電纜的阻燃性、煙霧的密度和氣體的有毒性。通過控制燃燒過程中的熱釋放量或燃燒中產(chǎn)生的鹵酸（HCL）釋放量、氣體腐蝕性、煙霧濃度及氣體毒性是決定環(huán)境的污染和人們能否安全脫離火災現(xiàn)場的主要因素，如圖2所示。

圖2

在這類的產(chǎn)品應用時，可以根據(jù)應用環(huán)境選擇不同的線纜外皮材料，目前主要有三種類別的線纜，它們分別對應著相應的測試過程，即送風燃燒測試（Plenum級別）、直立燃燒測試（Riser級別）和阻燃低煙無鹵（LSZH）測試。低煙無鹵，顧名思義就是線纜材料中不含鹵素，因為這樣的材料在燃燒過程中會放出有毒性的氣體，危及人身安全和環(huán)境，并且，這樣的線纜必須具備一定的阻燃性能，超過限定的溫度產(chǎn)生燃燒時，要求煙霧密度低于某一標準值。目前這類線纜由于環(huán)保、綠色和燃燒不會對環(huán)境、人群造成危害而被大家所普遍接受，通過對于這些材料的測試過程，我們更加容易理解它是如何實現(xiàn)環(huán)保和安全的。

（1）低煙測試：國際電工委員會IEC頒布的標準IEC 61034是一個針對煙密度的規(guī)范。相關的測試實驗由一個3m3的透明立方體和一個帶光源的光度測量系統(tǒng)組成，酒精用作燃燒源。由一個鼓風機確保線纜燃燒產(chǎn)生的煙霧均勻分布在立方體內(nèi)，酒精燃燒時，記錄儀會記下光減弱量。煙密度是以透光率量度，如果能達到60%透光率，該線纜材料就達到低煙標準，透光率越高，線纜外皮燃燒時所釋放的煙霧就越少。

（2）無鹵測試：無鹵就是不含鹵素。線纜在燃燒時不會散發(fā)酸性氣體，確保人員安全和有源設備不受腐蝕。國際標準IEC 60754是針對燃燒氣體腐蝕性的規(guī)范，此測試是量度在燃燒時線纜外皮物料所產(chǎn)生的鹵酸氣體酸度。它通過水溶液的PH值和導電率來測定。測試實驗規(guī)定，燃燒爐預熱到800℃，把一根內(nèi)置樣品的石英管推入爐內(nèi)，同時開始記時。在樣品燃燒的前5分鐘，每隔1分鐘測一次PH值和電傳導性能，接下來的25分鐘每隔5分鐘測一次。一般無鹵線纜材料的PH值會大于4.3。PH值越少，即表示物料的鹵酸氣體酸度越高。

（3）阻燃測試：對于單根電纜的阻燃標準。試驗規(guī)定，一根60cm長的試樣垂直固定在前壁開通的金屬箱內(nèi)，火焰長度175mm的丙烷燃燒器從距試樣的上部固定端450mm的位置上火焰錐與電纜以45度角接觸，如果試樣燃燒損壞部分距離固定端下部不超過50mm，測試通過。

3 著眼長期運營和面向未來發(fā)展

需要明確的是，數(shù)據(jù)中心里的所有部件其各自的使用壽命將影響系統(tǒng)整體的能量平衡。在當今日新月異的IT行業(yè)中，技術的飛速發(fā)展、網(wǎng)絡的無限延展，離不開能夠處理下一代系統(tǒng)、裝備先進技術的基礎設施。有源網(wǎng)絡器件設計的使用年限為3～5年，無源的基礎設施使用年限至少要達到15年。

未來10年，我們確信數(shù)據(jù)中心將成為40G乃至100G以太網(wǎng)的天下。如此的傳輸速率和至少基于OM3標準的激光優(yōu)化光纖解決方案，成為構建下一代數(shù)據(jù)中心的基本要求。新系統(tǒng)在規(guī)劃時將重點考慮預留帶寬、高密度配線和端口數(shù)量以及隨之提高的系統(tǒng)性能、密度和對空調(diào)、制冷系統(tǒng)的需求。這些要素對當前的基礎設施構建起著重要決策作用，布線系統(tǒng)也不例外。

作為全球領先的科技創(chuàng)新廠商，康寧光纜系統(tǒng)持續(xù)致力于研究與開發(fā)“綠色數(shù)據(jù)中心”解決方案。事實上，三十多年前，康寧自從開發(fā)出世界上第一根低損耗商用光纖以來，就為產(chǎn)品設計和工程技術制定了嚴格標準。今天，隨著認證質(zhì)量和環(huán)境控制的不斷提升，強調(diào)整體性能和環(huán)境保護的基礎設施方案也不斷發(fā)展和優(yōu)化。因此，作為市場領導者的康寧，不僅能夠提供單個產(chǎn)品，而且能夠提供端到端的全系列完整的通信解決方案?？祵幑镜腖ANscape?即插即用（Plug&PlayTM）通用系統(tǒng)解決方案專為數(shù)據(jù)中心各種應用設計，采用工廠預端接光纖系統(tǒng)，具備所有節(jié)能環(huán)保的特性，全面支持部署結(jié)構化布線的光纖通信網(wǎng)絡基礎架構。

即插即用（Plug&PlayTM）通用系統(tǒng)能夠大幅縮短安裝時間和降低成本。這種模塊化、預端接、經(jīng)工廠研磨測試的系統(tǒng)組件易于配置、安裝和連接，能夠在現(xiàn)場的極短時間和苛刻環(huán)境下實現(xiàn)超過常規(guī)系統(tǒng)所要求的端接性能。該系統(tǒng)的極性管理組件已經(jīng)消除了光纖鏈路的極性問題，保證所有光纖通道配置的兼容性、可擴展性和出色的整體性能，通用配線模塊使網(wǎng)絡的移動、增加和改變更加簡單、快捷。

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