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Trends 2020: Eine nähere Betrachtung von Entwicklungen bei Rechenzentren

Trends 2020: Eine nähere Betrachtung von Entwicklungen bei Rechenzentren
Februar 04
12:27 2020

Heute müssen Rechenzentren in der Lage sein, auf Veränderung effizient und agil zu reagieren. Der Datenverkehr nimmt exponentiell zu. Dazu tragen beispielsweise IoT, 5G, intelligente Transportsysteme und die ständig zunehmende Zahl drahtloser Verbindungen bei. Künstliche Intelligenz und Machine-to-Machine-(M2M)-Kommunikation werden diesen Trend im Jahr 2020 und darüber hinaus noch erheblich verstärken. Jüngste Prognosen bestätigen einen drastischen langfristigen Anstieg des Datenverkehrs. Bald werden über 28 Milliarden kabelgebundene und drahtlose Geräte vernetzt sein und nutzen dazu unzählige digitalisierte Systeme und Funktionen, die ausfallsicher sein sollten. Aufgrund der spezifischen Einschränkungen von drahtlosen Lösungen werden Glasfaser und hochdichte Architekturen benötigt, um Milliarden von Sensoren erfolgreich zu verkabeln und miteinander zu verbinden und dabei extrem hohe, ununterbrochene symmetrische Bandbreite bei geringer Latenzzeit zu ermöglichen.

Hohe Dichte – angetrieben durch Edge und Bandbreite

In nur wenigen Jahren werden die Hyperscale Data Center von heute die Anforderungen der Netze an Latenzzeit nicht mehr erfüllen. Ein enormer Bedarf an Übertragung und Verarbeitung von Daten treibt die Verbreitung von Infrastruktur voran, die zentrale Strukturen mit Rechenleistung an der Edge von Netzen erweitert und unterstützt. Hierdurch werden die Qualität und das Benutzererlebnis von Anwendungen mit hoher Bandbreite ausserhalb städtischer Ballungsräume verbessert – vorausgesetzt, es gibt keine Engpässe zwischen der Edge und dem zentralen Rechenzentrum. Dies wird die Art und Weise verändern, auf die Netze geplant, aufgebaut und überwacht werden. Das vielfach äusserst begrenzte Platzangebot macht ultrahohe Dichte zu einer Grundvoraussetzung für die Bereitstellung der erforderlichen Verbindungen.

In der Welt der Rechenzentren vollzieht sich allmähliche eine Migration auf 100, 200 und 400 GBit/s. Dies zieht unter anderem eine höhere Dichte und mehr Kabel in Racks nach sich. Rechenzentren von heute können Hunderttausende von Anschlussplätzen und Rangierkabeln enthalten. Die Komplexität und Dynamik von Infrastrukturen erreichen eine Grössenordnung, in der Menschen sie ohne (ferngesteuerte) Unterstützung durch Hardware und Software nicht mehr in den Griff bekommen. Darüber hinaus gibt es deutlich mehr Server als von qualifiziertem Personal vor Ort gemanagt werden können.

Lösungen für automatisches Infrastrukturmanagement (AIM) erleichtern das Management von zunehmend grosser und komplexer Infrastruktur. Durch die Nutzung einer einzigen, aktuellen, konsistenten Datenbank lassen sich Kapazitätsverluste vermeiden. Zudem werden End-to-End-Analysen, agiles Infrastruktur-management, prädiktive Analysen, Kapazitätsauslastung und Effizienz von Betrieb und Administration verbessert, was zu einer Reduzierung der Downtime um 30% bis 50% führen kann. Systemdaten können für Budgetierung und Bestandserfassung von IT-Infrastruktur genutzt werden. Zu den künftigen Entwicklungen von AIM gehört die Nutzung von KI, damit Infrastrukturen handhabbar bleiben. KI kann unabhängig die Konnektivität des Data Centers beispielsweise zu einer Smart City verwalten, indem sie auf der Grundlage von Überwachung und maschinellem Lernen Vorhersagen macht.

Einige Lösungen für Edge-Data Center und Netzmanagement

R&M hat umfangreiche Erfahrungen mit der Entwicklung und dem Herstellen von AIM-Systemen und Verkabelungslösungen sowie mit DCIM-Software, die auf Rechenzentren und die Edge zugeschnitten ist. Erweiterungen wie Port-Monitoring-Kabel sorgen für absolute Transparenz bei Architekturen für die Zusammenschaltung. Glasfaserverbindungen von Switches, Servern und Storage können überwacht und Netze digital gemanagt werden.

Die Netscale-Familie von R&M bietet die branchenweit höchste Dichte von Glasfaseranschlüssen in 19“-Schränken. Die neue Glasfaserverteilerplattform Netscale 72 unterstützt von ihrer Konzeption her die beiden parallelen optischen Verkabelungssysteme Base-8 und Base-12 und bietet auf RFID basierende automatisierte Portdokumentation und eine visuelle Anleitung für Arbeitsaufträge. Die Software inteliPhy net für das Management von Netzinfrastruktur ist eine anwenderfreundliche DCIM-Lösung für Asset-, Kapazitäts- und Change-Management. inteliPhy net kann zudem Planung und Steuerung von Migrationen, Workflows, Wartungs- und Rangierarbeiten unterstützen und ermöglicht Netzwerkmanagern nachzuweisen, dass sie Ressourcen richtig nutzen und Anforderungen im Hinblick auf Qualität, Compliance und Service erfüllen.

Neue Topologien und Anforderungen

Die für den Transport genutzte Faserzahl nimmt zu. 40 und 100 GBit/s erfordern acht Fasern in parallelen Doppeladern. Zudem kann die traditionelle hierarchische Netztopologie mit Kern-, Aggregations- und Zugangsschicht nicht mehr mit dem Bedarf von heute Schritt halten, was zu Überlastungen auf Verkehrswegen führt. Um sicherzustellen, dass Daten und Anwendungen von Kunden jederzeit in Echtzeit zur Verfügung stehen, müssen Latenzzeiten erheblich verkürzt werden, was Single- und Multimodenfasern und neue Arten von Netzarchitektur erfordert. Eine Spine-Leaf-Architektur lässt sich skalieren und verkürzt die Latenzzeit. Eine Netzmasche mit Querverkabelung gewährleistet, dass Switches auf der Zugangsebene nicht mehr weit voneinander entfernt sind. Alle Komponenten haben dieselbe Anzahl von Segmenten. Anders als die «klassische» Drei-Schichten-Architektur hat diese neue Topologie nur zwei Schichten. Die Leaf-Layer setzt sich aus Access-Switches zusammen, die mit Servern, Edge-Routern, Lastverteilern, Firewalls und anderen Komponenten verbunden sind. Das Backbone des Netzes stellt die Spine Layer zur Verfügung, die aus Routing-Switches besteht.

Vermaschte Spine-Leaf-Architekturen, zunehmende Faserdichte, komplexe Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen und die Tatsache, dass Geräte jederzeit hinzugefügt oder neu zugewiesen werden können, machen es äusserst schwierig, den Zustand aller Elemente der Konnektivität immer genau zu kennen.

Die optische Plattform Netscale 72 von R&M lässt sich für den Aufbau grosser Spine-Leaf-Netzarchitekturen in Cloud-Rechenzentren verwenden. Verteilermodule für beide Anwendungen passen in dieselben Systemeinschubladen. Data Center können die Trunk-Verkabelung in vorhandenen Racks und Gehäusen durch einfaches Auswechseln oder Hinzufügen von Kassetten mühelos an ihre Anforderungen anpassen. Netscale 72 erleichtert die schnelle Migration auf neue Netzwerkgenerationen, wie etwa die Umstellung von einem 10-GBit/s-Netzwerk auf 25, 40 oder 100 Gbit/s.

Neue Technologien verlangen von der Faser mehr denn je. Pulsamplitudenmodulation 4 (PAM4) erfordert beispielsweise stärkere Rauschunterdrückung, während für Wellenlängenmultiplex (WDM) eine extrem präzise Signalübertragung, geeignete Kabeltypen sowie Energie für Laser und Kühlung erforderlich sind. Passive Paralleloptik setzt auf die Skalierbarkeit und Verdichtung von Infrastruktur. Bei Entscheidungen über Verkabelung und Netzwerkkomponenten, sei es bei der Entwicklung eines neuen Netzes oder der Erweiterung eines bestehenden, kommt es mehr denn je auf Qualität, Kompatibilität und Zukunftssicherheit von Komponenten an.

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