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

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

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

30

Kupfer Komponenten für 40/100G ?

Steckverbinder (vermutlich) :• IEC60603-71

Kabel (vermutlich) : • Cat7A S/FTP Kabel • 1000/1200/1500 MHz

31

RZ Migrationswege zu 40G für Kupfer

32

Switch10G

Server10G

GG45 LinksRJ45 Patchkabel

RZ Migrationswege zu 40G für Kupfer

33

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

39

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

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

gerd.backhaus@nexans.comwww.nexans.de/lansystems

www.ksi.at

Fragen?