1 nexans cabling solutions @tu-wien. 2 at the core of performance: a worldwide presence...
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Nexans Cabling Solutions @TU-WIEN
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At the core of performance:a worldwide presence
Produktionsstätten in 39 Ländern – weltweite Aktivitäten
23.500 Beschäftigte
Experten nationaler und internationaler Normen
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At the core of performance:4 strategische Geschäftsfelder
Building
Industry
Infrastructure
Local Area Networks
Nexans Cabling Solutions
Skalierbare Lösungen für die strukturierte Gebäudeverkabelung
Kupferverkabelung Kat.5 – Kat.7ALWL-Verkabelung
Intelligentes Infrastruktur Managementsystem
4Nexans Cabling Solutions
Kann die Investition in ein zukunftssicheres Netzwerk
die IT-Kosten über die nächsten 10 Jahre senken?
Gerd Backhaus
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AGENDA
Netzwerkdesign: Top-of-Rack vs. strukturierter
Verkabelung
Skalierbare Verkabelungsstrategien für
Rechenzentren
Migration von 10G nach 100G mit MPO
Migration von 10G nach 40G mit Kat.7A
Effektiv Energiekosten bei 10G senken mit Kat.7A-
Verkabelung
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Netzwerkdesign
Top-of-Rack vs. Strukturierter Verkabelung
Tech Forum „Verkabelung/Netzwerk- und RZ-Infrastruktur”6
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SERVERSSERVERS
Access layer switch
Access layer switch
Access layer switch
Access layer switch
Access layer switch
Access layer switch
Access layer switch
Access layer switch
A B C D
SERVERSSERVERS
SERVERSSERVERS
SERVERSSERVERS
PPPP
PPPP
PPPP
PPPP
PPPP
PPPP
PPPP
PPPP
Patch cordsPermanent link
RZ Layout Optionen
Advanced Options for Scenario C/D:
• End of server row switching
• Top of server rack switching
• Centralised server row switching
• Dual end of row switching
• Middle of Row
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RZ Gestaltungsflexibilität
Top of Rack oder Strukturierte Verkabelung?
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Top of Rack Konfiguration
• Jedes Server Rack beinhaltet einen eigenen Top of Rack Switch
• Der TOR Switch ist direkt den im Rack befindlichen Servern zugeordnet
• Je nach Anzahl der Server kann ein weiterer Switch hinzugenommen werden
• Die Verbindungen zwischen dem TOR Switch und den Servern erfolgt durch RJ45 Patchkabel (1G) oder Fibre/CX4 10G
• Die Verbindungen zwischen dem Access Switch (TOR Switch) und dem Aggregation Layer Switch erfolgt via Fiber Uplinks
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Strukturierte Verkabelung in RZ’s
• Beinhaltet einen High Density Switch m Ende der Serverreihe
• Im Chassis befinden sich 48 Port 1 GE Netzwerkkarten, die bedarfsgerecht skaliert werden
• Jeder Switch Port kann mit jedem Server Port verbunden werden
• Die Server sind durch die horizontale Verkabelung im Boden oder Deckentrassen mit dem Switch verbunden
• Verbindungen zwischen Servern und Switchen erfolgen über die passiven Panel im Rack mittels RJ45 Patchkabeln
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Nachteile der TOR ArchitekturSchlechte Switch-Port Auslastung
• Anzahl der Server in den Racks variiert während der
Nutzungsdauer
dementsprechend variiert die Anzahl der Netzwerkports
• Beispiel:
• Rack A hat 20 Server mit jeweils 2 Ethernet Anschlüssen, Rack B hat
12 Server mit 2 Ethernet Anschlüssen
• Wenn jedes Rack einen 48 Port TOR Switch besitzt, ergibt das eine
Switch Port Auslastung im Rack A von 40 und im Rack B von 24
Schnittstellen
• Es bleiben 32 ungenutzte Schnittstellen von 96 möglichen
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Schlechte Switch-Port Auslastung
• Laut Markstudien befinden sich durchschnittlich ca. 14 Server in einem Rack = 28 Netzwerk Ports
(Dreisatz: 28x100/48=)
• Auslastungsgrad = 58%
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Nachteile der TOR Architektur: erhöhter Energieverbrauch bei Vollauslastung
• Ein großer Switch verbraucht weniger als viele kleine
• Ein End Of Row Switch unterstützt bis zu 336
Netzwerkschnittstellen, wofür 7 TOR Switches benötigt werden
• Beispiel:
• Um einen typischen 48 Port TOR Switch zu betreiben werden im
Vollbetrieb 212 W benötigt dies ergibt 7 x 212W = 1,484W
Anschlussleistung
• Um die gleiche Anzahl an Ports in einem End of Row Switch zu
betreiben werden 885W benötigt (Cisco 6500 Chassis + 7x X6148
line cards)
• Dies bedeutet einen 67% höherer Stromverbrauch bei
Vollauslastung
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Nachteile der TOR Architektur Ineffizinter Energieverbrauch
• Beispiel: Rack A 12 Server, B 12 Server, C 14 Server, D 16 Server,
E 8 Server, F 10 Server = 72 Server = 144 Network Ports
• 6 Server Racks mit 48 Port TOR Switches = 288 Ports
• das bedeutet 144 unbenutzte Switchports
• 144 unbenutzte Ports bedeuten ca.174W – 348W verschwendete
Leistung (Standby modus ca. 2,8W/Port)
Schwache PUE (Power Utilisation Efficiency)
• End of Row Switches können je nach Bedarf mit Line Cards
bestückt werden – 3 Karten unterstützen 144 Ports. Somit ist die
Verschwendung an Ports geringer und besitzt ein EOR Switch
eine bessere PUE
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Kostengegenüberstellung
TOR Lösung Power = Euro 1.187 Hardware = Euro 49.266 Total = Euro 50.453
Ersparnis = Euro 10.821
Kostenvergleich auf folgender Konfiguration basierend: Top of Rack Konfiguration mit 7 TOR Switchen (212W jeweils). End or Row Konfiguration mit End of Row Gehäuse plus Lüfter (150W), 7 End of Row 48 port 1G Einschübe (105W jeweils), 8 x 10G Base SR Up-Links, Netzwerk Managementkarte. Basierend auf Energiekosten von 800 Euro je kWh/Jahr. Angenommene 100% ige Auslastung aller Netzwerk Ports
Structured cabling in data centres:
• Lower cost of ownership• Increased energy
efficiency• Increased flexibility in
maintenance, network expansion and upgrading
End of Row Lösung Power = Euro 708 Hardware = Euro 38.924 Total = Euro 39.632
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Skalierbare Verkabelungsstrategien für Rechenzentren
Migration von 10G nach 100G mit MPO
Migration von 10G nach 40G mit Kat.7A
Tech Forum „Verkabelung/Netzwerk- und RZ-Infrastruktur”19
20
0
10
20
30
40
50
60
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
1GBE 10GBE 40GBE 100GBE
Ser
ver-
to-
switc
h lin
ks(m
illio
ns)
0
1
2
3
4
2007
2008
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2017
2018
2019
2020
1GBE 10GBE 100GBE
Sw
itch-
to-
switc
h lin
ks(m
illio
ns)
*Source: Alan Flatman, 2007
Wie wichtig ist Skalierbarkeit ?
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Was muss beachtet werden ?
Ist „Skalierbarkeit“ neuerdings ein Thema der Verkabelung?
• Ein „Forward Ready“ der Verkabelung ist nach 1G nicht mehr automatisch gegeben !!
• 10G erforderte schon ein Upgrade von Cat6 zu Cat6A
• 40G wird einen neuen Steckverbinder erfordern !
Tech Forum „Verkabelung/Netzwerk- und RZ-Infrastruktur”21
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Das Problem
10G OM 3 + LC
Class EA(RJ45)
40G OM3/OM4 + MPO
Class FA(GG45) ?
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Upgrade Strategien
Glasfaser
A: Komplette Neuinstallation
der Verkabelung in 5-8 Jahren
B: Neuinstallation der
Anschlußtechnik in 5-8
Jahren (? Risiko Faseranzahl)
C: Vorinstallation einer hohen
Faseranzahl und Cassette
Systemen / Austausch von
MPO Kassetten in 5-8 Jahren
Kupfer
A: Komplette Neuinstallation
der Verkabelung in 5-8
Jahren
B: Neuinstallation der
Anschlußtechnik in 5-8
Jahren
C: Installation einer
skalierbaren Verkabelung
mit „2in1“ Anschlußtechnik
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LWL-Komponenten für 40/100G?
Steckverbinder :
• MPO Mehrfaser Steckverbinder ist
spezifiziert
40G: 8 Fasern
100G: 20 Fasern
Faserklassen :
• OM3 definiert als Mindestanforderung
• OM4 erlaubt Reichweiten von > 100m
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LC JumperOM3 oder OM4
RZ Migrationswege zu 40G für LWL
Server
10G
Switch10G
MPO KassettenLC Verbinder
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Einfache Aufrüstung
Einfache Installation
Lange StandzeitNiedrige Betriebskosten
RZ Migrationswege zu 40G für LWL
Server
40G
Switch40G
MPO JumperOM3 oder OM4
MPO Kupplungen
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Übertragungskapazität der Kupfer-Verkabelungsklassen
Shannon Capacity for 4-pair channelsNexans Modelling
ISO Cat6AU/UTP
ISO Cat6A F/UTP
LANmark-7
LANmark-7A
0
10
20
30
40
50
60
1
Capacity (in
GB
)
ISO Cat7 S/FTP
ISO Cat7A S/FTP
Class EA reicht nach
heutigen
Erkenntnissen nicht
aus
Class FA ist nach
heutigen Erkenntnissen
ausreichend für 40G
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Kupfer Komponenten für 40/100G ?
Steckverbinder (vermutlich) :• IEC60603-71
Kabel (vermutlich) : • Cat7A S/FTP Kabel • 1000/1200/1500 MHz
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RZ Migrationswege zu 40G für Kupfer
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Switch10G
Server10G
GG45 LinksRJ45 Patchkabel
RZ Migrationswege zu 40G für Kupfer
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Server40G
RZ Migrationswege zu 40G für Kupfer
GG45 LinksGG45 Patchkabel
Switch40G
Einfache Aufrüstung
Einfache Installation
Lange StandzeitGeringe Betriebskosten
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Energiekosten im RZ senken
Effektiv Energiekosten bei 10G senken
mit Kat.7A-Verkabelung
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Industry Trends & Regulations
US Green Grid 2006 House Resolution 5646 enforced Energy Star – ratings for servers and PCs
–Subject to IEEE P802.3az ratification
European Code of Conduct
Voluntary scheme – requires measurement of
power consumption
UK Carbon Reduction Commitment New legislation – fully operational 2011 £12 per tonne of excess CO2
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IEEE 802.3az: Focus on “Idle Time”
IT equipment consumes a lot of power in idle state
E.g. Server ~ 80% of full load power
Network ports in switches and NICs ~ 90% of full load power
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“Energy Efficient Ethernet”
• 7 neue Ethernet Funktionen werden definiert
• Massives Einsparpotential durch “Low Power Idle” und
“Wake-on-Lan”
• Betrifft Rechenzentren, aber auch PC Networking und
Consumer Electronics
• Storage & HPC applications : Verdrängungseffekt für
Fiber Channel und Infiniband?
Zusätzliche Einsparungen können mit guter Verkabelung (Cat.7A) erzielt werden
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“Power Backoff” in 10G spart Strom
Server 1 Server 2 Switch
Long link Short link
10GBase-T hat die Möglichkeit die Signalstärke zu varieren: bei kürzerer Distanz wird Signalstärke reduziert
reduzierte Signalstärke
Volle Signalstärke power bei maximaler Distanz
>95 .34.1 0
Power Backoff Scale
75-85 26.9-30.5 4
85-95 30.5-34.1 2
55-65 19.8-23.4 8
65-75 23.4-26.9 6
25-45 9.0-16.2 12
45-55 16.2-19.8 10
Length (m) IL 250 MHz (dB) Backoff (dB)
0-25 <9.0 14
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Kanal-Dämpfung von Kat.7A
Schon bei 250MHz zeigt LANmark 7A deutliche Vorteile
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Vergleich Signal to Noise Ratio
IEEE 10G TIA Ad 10 Cat6A ISO CLASS EA ISO CLASS FA
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
Signal-Rauschabstand versch. Verka-belungsklassen bei 10G Übertragungs-
frequenz (420MHz)
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Reichweitenvorteil von Kat.7A
10m mehr Reichweite• LANmark-7A gutes Dämpfungsverhalten erhöht
Power Backoff bzw. reduziert Stromaufnahme von
10G
• Kühlungskonzepte erfordern längere Server-Reihen
(weniger CRAC)
• 10m heisst:
• Jede Server Schrank Reihen kann ca 10 Racks
länger sein mit Kat7A
• 140 zusätzlich Servers können pro Reihe
mehr im Low Power Mode laufen
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Industry Trends & Regulations
US Green Grid 2006 House Resolution 5646 enforced Energy Star – ratings for servers and PCs
–Subject to IEEE P802.3az ratification
European Code of Conduct
Voluntary scheme – requires measurement of
power consumption
UK Carbon Reduction Commitment New legislation – fully operational 2011 £12 per tonne of excess CO2
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Für die Übertragung benötigte Leistung reduzieren
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Mögliche Einsparung durch Ausnutzung von mehr SNR
Nicht längenabhängig
Größenordnung des mögliches Einsparpotentials:
~6,3 W per Card
~ 2,1 Watt per Port
6,3W
TechniqueEstimated Savings
Disabling Viterbi Decode 15%
Disabling NEXT cancellers 15%
Reducing Echo canceller taps 10%
Reducing equaliser taps 5%
Reducing bit widths 5%
Total savings 50%
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internationale und nationale Normen ISO/IEC; IEEE; EN (Cenelec); TIA
Zertifikate unabhängiger Labors zu Komponenten GHMT, Delta, 3P…
Datenblätter der Hersteller (Vorsicht! ;-)
Werbeaussagen der Hersteller (Achtung! ;-)
Hersteller Software Tools Seminare/Events/Messen/Fachzeitschriften
persönliche Vernetzung!!!
Pflegt Kontakte!!!
Was hilft bei der Auswahl der Verkabelungskomponenten
