光纤技术构建“绿色IT”未来

文｜美国康宁公司

据统计，当今全球数据中心产生的二氧化碳占全球排放量的2%。这一数字乍看起来并不算太高，但与占同样排放比重的全球航空运输业相比，其凸显的后果便是招来诸多批评。

随着数据中心数量的增加，电力消耗也随之不断加大，这加剧了服务器和交换机的设计越来越紧凑，设备密度越来越大，单位功耗越来越高。当前数据中心能耗的50%左右用于IT设备，25%左右用于制冷，12%左右用于空调，10%左右用于变压设备和UPS，如图1所示。

图1 数据中心消耗的能源

据一项针对IDC的研究，全球在未来5年将新建数据中心约120万平方米；仅在欧洲就将扩建87万平方米。这要消耗245万千瓦的电力能源，也就是说，至少需要新建四座60万千瓦装机容量的燃煤电厂或三座86万千瓦装机容量的核电站作为能源补充。

看看经营者是如何考虑应对措施的，他们总希望装备最新的空调系统、更高效率的UPS单元或采用最新的刀片服务器技术来简单快捷地实现设备节能。但大多数人却忽视了构建数据中心骨干的神经中枢——结构化布线。实际上，它对节能也产生了深远的影响。

现在的数据中心其规划的目标是能够平稳运行10～15年，因此基础架构一定要节能环保、面向未来。正确的做法是从一开始就采用光纤系统解决方案。

我们通过试验，对比两种完全不同传输介质的网络——全铜和全光的万兆以太网（传输距离30m）所产生的能耗，最终结果是令人诧异的，你会发现两种收发器的能耗存在24W的差异，这是铜缆传输的明显劣势。另一方面，光纤网络也无需消耗附加的10W用于冷却。也就是说，采用光纤系统方案后，一个万兆以太网端口能够节省34瓦的潜在能耗。

这看起来似乎不值得我们为此大惊小怪，但可曾想过，数据中心数以千计的铜缆链路只需14根光缆链路就可替代，直接节约电能4100度，而这仅是一个独立机房耗电量的年平均值。可见，将光纤应用到通信网络是多么的重要。

因此说，基础设施采用光纤系统，除了能够大幅提高网络速率实现超万兆传输外，还给我们很多意想不到的收获。

比起铜缆而言，光纤在制造工艺上所展示出来的环保特性远远胜于其在节约能源方面的表现。为提取1kg用于制造铜缆的铜，需要消耗500kg的环境资源 （挖掘地面、工业用水等） ，而得到同样质量用于制造光纤的基础材料——玻璃，所消耗的环境资源总量不足3kg。但是，依然有很多人心存疑虑：那么一根数据传输线缆到底需要多少玻璃或铜？下面的例子可以说明一些问题：对于一个24根全部由铜缆系统组成的万兆以太网链路，按每条链路平均长度41.5m计算，需要33kg的铜作原料，而如果全部由光纤系统组成的相同数量链路的网络则仅仅需要一根48芯的光缆就足够，这样长度的光缆需要的玻璃原料只有56g。而制造出这些数量的一整卷的铜缆与光缆所需要的相关环境资源，则分别达到16.5t和168g。这样的结果显而易见的表明光纤系统拥有绝对的优势。

1 探讨细节问题

出于合理利用环境资源和更多社会责任的考虑，如今的IT技术也同样需要深入关注线缆护套及其内部组件的生产环节，这些部件的生产原料主要来自原油的塑料制成。在这个方面也产生了一组对比悬殊的数字：铜缆需要原料28kg，光缆需要5.4kg。

光纤比起铜缆，其线缆的减少也意味着所需空间随之减少；这不仅指布线数量和路由空间的减少，还意味着允许更大的配线密度，线缆重量大幅减轻；不仅如此，所消耗的能源、占用的布线空间和原本用于制造铜缆的原料都将相应减少。

2 全局分析法

细节的探讨会让我们感到困惑，但是如果采用严格的包括生态经济等诸多因素在内的全局来分析问题，将易于实现高可靠性和高有效性的“绿色IT”。除了能源利用率、投资成本和运营成本等因素外，还有原材料的使用率，诸如 RoHS一致性、环保处理都应一一考虑在内。一个绿色IT系统的成败将最终以下列因素衡量：能否最大限度地减少全球范围的污染、资源消耗以及减缓气候变暖的问题。换言之，这些相互作用的全局因素促成了能量平衡，即它们贯穿从生产经营到后期废物处理的全部过程。

那么除了选择光纤以外，对于那些桥架内、管道中的光缆是如何做到绿色环保？下面我们看一看光缆是如何体现“环保和绿色”这一理念的。

通常，被用于敷设的光缆都是一个复合体，除了核心的部件用于信号传输的光纤之外，光缆必须具备众多的保护部件，用于保护其中的核心部分安全和可靠地传递信息，而光缆的外皮则因为材料的不同而有不同的环境特性，出于环保和安全的考虑，光缆所涉及的火灾安全的主要技术指标是CO2电缆的阻燃性、烟雾的密度和气体的有毒性。通过控制燃烧过程中的热释放量或燃烧中产生的卤酸（HCL）释放量、气体腐蚀性、烟雾浓度及气体毒性是决定环境的污染和人们能否安全脱离火灾现场的主要因素，如图2所示。

图2

在这类的产品应用时，可以根据应用环境选择不同的线缆外皮材料，目前主要有三种类别的线缆，它们分别对应着相应的测试过程，即送风燃烧测试（Plenum级别）、直立燃烧测试（Riser级别）和阻燃低烟无卤（LSZH）测试。低烟无卤，顾名思义就是线缆材料中不含卤素，因为这样的材料在燃烧过程中会放出有毒性的气体，危及人身安全和环境，并且，这样的线缆必须具备一定的阻燃性能，超过限定的温度产生燃烧时，要求烟雾密度低于某一标准值。目前这类线缆由于环保、绿色和燃烧不会对环境、人群造成危害而被大家所普遍接受，通过对于这些材料的测试过程，我们更加容易理解它是如何实现环保和安全的。

（1）低烟测试：国际电工委员会IEC颁布的标准IEC 61034是一个针对烟密度的规范。相关的测试实验由一个3m3的透明立方体和一个带光源的光度测量系统组成，酒精用作燃烧源。由一个鼓风机确保线缆燃烧产生的烟雾均匀分布在立方体内，酒精燃烧时，记录仪会记下光减弱量。烟密度是以透光率量度，如果能达到60%透光率，该线缆材料就达到低烟标准，透光率越高，线缆外皮燃烧时所释放的烟雾就越少。

（2）无卤测试：无卤就是不含卤素。线缆在燃烧时不会散发酸性气体，确保人员安全和有源设备不受腐蚀。国际标准IEC 60754是针对燃烧气体腐蚀性的规范，此测试是量度在燃烧时线缆外皮物料所产生的卤酸气体酸度。它通过水溶液的PH值和导电率来测定。测试实验规定，燃烧炉预热到800℃，把一根内置样品的石英管推入炉内，同时开始记时。在样品燃烧的前5分钟，每隔1分钟测一次PH值和电传导性能，接下来的25分钟每隔5分钟测一次。一般无卤线缆材料的PH值会大于4.3。PH值越少，即表示物料的卤酸气体酸度越高。

（3）阻燃测试：对于单根电缆的阻燃标准。试验规定，一根60cm长的试样垂直固定在前壁开通的金属箱内，火焰长度175mm的丙烷燃烧器从距试样的上部固定端450mm的位置上火焰锥与电缆以45度角接触，如果试样燃烧损坏部分距离固定端下部不超过50mm，测试通过。

3 着眼长期运营和面向未来发展

需要明确的是，数据中心里的所有部件其各自的使用寿命将影响系统整体的能量平衡。在当今日新月异的IT行业中，技术的飞速发展、网络的无限延展，离不开能够处理下一代系统、装备先进技术的基础设施。有源网络器件设计的使用年限为3～5年，无源的基础设施使用年限至少要达到15年。

未来10年，我们确信数据中心将成为40G乃至100G以太网的天下。如此的传输速率和至少基于OM3标准的激光优化光纤解决方案，成为构建下一代数据中心的基本要求。新系统在规划时将重点考虑预留带宽、高密度配线和端口数量以及随之提高的系统性能、密度和对空调、制冷系统的需求。这些要素对当前的基础设施构建起着重要决策作用，布线系统也不例外。

作为全球领先的科技创新厂商，康宁光缆系统持续致力于研究与开发“绿色数据中心”解决方案。事实上，三十多年前，康宁自从开发出世界上第一根低损耗商用光纤以来，就为产品设计和工程技术制定了严格标准。今天，随着认证质量和环境控制的不断提升，强调整体性能和环境保护的基础设施方案也不断发展和优化。因此，作为市场领导者的康宁，不仅能够提供单个产品，而且能够提供端到端的全系列完整的通信解决方案。康宁公司的LANscape®即插即用（Plug&PlayTM）通用系统解决方案专为数据中心各种应用设计，采用工厂预端接光纤系统，具备所有节能环保的特性，全面支持部署结构化布线的光纤通信网络基础架构。

即插即用（Plug&PlayTM）通用系统能够大幅缩短安装时间和降低成本。这种模块化、预端接、经工厂研磨测试的系统组件易于配置、安装和连接，能够在现场的极短时间和苛刻环境下实现超过常规系统所要求的端接性能。该系统的极性管理组件已经消除了光纤链路的极性问题，保证所有光纤通道配置的兼容性、可扩展性和出色的整体性能，通用配线模块使网络的移动、增加和改变更加简单、快捷。

即插即用（Plug&PlayTM）通用系统的高附加价值就表现在能够最大限度保护环境并保持能源平衡。