Warum ein strukturiertes Verkabelungssystem verwenden?

Der globale Markt für Rechenzentren steht vor einem beträchtlichen Wachstum, das in diesem Jahrzehnt jährlich um mehr als 6 % steigen soll. Diese robuste Expansion wird durch Schlüsseltechnologien wie künstliche Intelligenz (KI), Internet-Streaming und Spiele vorangetrieben, die die digitale Landschaft auf tiefgreifende Weise prägen. Inmitten dieses sich beschleunigenden Wachstums entwickeln sich Rechenzentren zu hochentwickelten Knotenpunkten, die zunehmend automatisiert und so ausgestattet sind, dass sie verschiedene Anwendungen und eine Vielzahl von Rechen- und Speichergeräten handhaben und die eskalierenden Arbeitslasten des digitalen Zeitalters effektiv verwalten können.

In der dynamischen Welt der Rechenzentren kann die Bedeutung eines gut durchdachten strukturierten Verkabelungssystems gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Unabhängig davon, ob das Gerät eine Kupfer- oder Glasfaserverbindung benötigt, macht ein Patchpanel-Design die unzähligen Änderungen und Upgrades, die in den heutigen schnelllebigen Rechenzentrumsumgebungen zu erwarten sind, einfacher und effizienter. Die Telecommunications Industry Association (TIA) unterstreicht dieses Engagement durch ihre TIA-942-Normen, während die International Standards Organization (ISO) die globale Kompatibilität mit ISO/IEC 24764 unterstreicht.

Was ist ein strukturiertes Verkabelungssystem? Es handelt sich um ein Verbindungsdesign, bei dem Patchfelder oder Gehäuse strategisch im gesamten Rechenzentrum platziert werden, so dass der Anschluss von Geräten an das Netzwerk mit kurzen Patchkabeln oder Jumpern erfolgen kann. Die Verbindungen zwischen den Patchpanels und Gehäusen werden als strukturiert“ bezeichnet und bleiben über Jahre hinweg bestehen, während die Endverbindungen der Patchkabel und Jumper in den Geräten in das Verkabelungssystem ein- und ausgesteckt werden können. Abbildung 1 zeigt einen gewöhnlichen strukturierten Verkabelungskanal mit LC-Duplex-Glasfaserverbindungen. Es ist wichtig zu beachten, dass die optischen Transceiver, die die Rechen- und Speichergeräte benötigen, den Typ der zu verwendenden Glasfaser und des Steckers bestimmen. Diese Rechen- und Speichergeräte können oft mit verschiedenen Glasfasertypen und Steckertypen betrieben werden. Die Wahl des Glasfaser- und Steckertyps wird am besten durch die Anwendung in Bezug auf die Geschwindigkeit und Entfernung der Verbindung bestimmt. Mit der richtigen Planung kann die strukturierte Verkabelungsinfrastruktur so spezifiziert werden, dass sie mehrere Generationen von Rechenzentrumsanwendungen unterstützt und nicht bei jedem Upgrade neu verkabelt werden muss.

Abbildung 1

Das Gegenteil eines strukturierten Verkabelungssystems ist die Punkt-zu-Punkt-Verkabelung. Diese Verbindungsmethode ist kostengünstiger, erfordert wenig Planung und lässt sich anfangs leicht umsetzen. Der Nachteil der Punkt-zu-Punkt-Verkabelung ist, dass neue Geräte hinzugefügt, verschoben oder aus dem Netz entfernt werden müssen. Für Upgrades sind oft neue Kabel erforderlich, und bestehende Kabel werden oft an Ort und Stelle belassen, was zu einer unnötigen Überlastung des Netzes führt. Bei der Installation eines neuen Punkt-zu-Punkt-Kabels verwendet der Techniker oft ein Kabel, das länger ist als nötig, um sicherzustellen, dass die Länge für die Verbindung der Geräte an beiden Enden ausreicht. Mit der Zeit werden diese überlangen“ Kabel schwer zu handhaben und blockieren die Luftwege in Schränken und Racks, die zur Kühlung der Geräte im Rechenzentrum verwendet werden. Dies wiederum erhöht den Energiebedarf für die Kühlung der Rechen- und Speichergeräte. Wie auf den Fotos unten zu sehen ist, ähnelt die ehemals sauber verlegte Glasfaserverkabelung nun einem verworrenen Netz, das schwer zu navigieren und zu verwalten ist. Die Ineffizienz der Punkt-zu-Punkt-Verkabelung, die anfangs durch die einfache Ausführung überdeckt wurde, tritt nun in den Vordergrund und unterstreicht die Bedeutung eines gut durchdachten strukturierten Verkabelungssystems.

Abbildung 2

Ein strukturiertes Verkabelungssystem bietet viele Vorteile gegenüber einer Punkt-zu-Punkt-Verkabelung im Rechenzentrum. Im Folgenden werden sieben Hauptgründe genannt:

1. Einfaches Management: Die strukturierte Verkabelung bietet einen systematischen und organisierten Ansatz für die Verwaltung von Kabeln innerhalb des Rechenzentrums. Sie ermöglicht eine einfache Identifizierung, Verfolgung und Verwaltung von Kabeln, was die Wartung und Fehlersuche vereinfacht. Kabelstränge oder -bündel reduzieren den Platzbedarf für Kabelwege und Leerrohre und ermöglichen ein größeres Wachstum der Verkabelung.
2. Skalierbarkeit: Strukturierte Verkabelungssysteme sind für zukünftiges Wachstum und technologische Veränderungen ausgelegt. Sie können problemlos an zusätzliche Geräte, Upgrades und Erweiterungen innerhalb der Rechenzentrumsumgebung angepasst werden, ohne dass eine erhebliche Neukonfiguration oder Ausfallzeit erforderlich ist. Strukturierte Verkabelung ermöglicht die Verwendung mehrerer Generationen von Rechen- und Speichergeräten, die auch mit unterschiedlichen Steckertypen nahtlos zusammenarbeiten.
3. Verlässlichkeit und Leistung: Ein gut durchdachtes strukturiertes Verkabelungssystem minimiert Signalstörungen, Übersprechen und andere Probleme, die die Netzwerkleistung beeinträchtigen können. Dies gewährleistet zuverlässige und gleichbleibende Datenübertragungsgeschwindigkeiten im gesamten Rechenzentrum, was für die Aufrechterhaltung einer optimalen betrieblichen Effizienz entscheidend ist.
4. Flexibilität: Strukturierte Verkabelungssysteme bieten Flexibilität in Bezug auf die Unterstützung verschiedener Arten von Netzwerkgeräten und -technologien. Sie können verschiedene Netzwerkstandards, Protokolle, Anwendungen und optische Transceiver unterstützen, so dass die Betreiber von Rechenzentren bei Bedarf problemlos neue Geräte und Technologien integrieren können. Bei einer Verlegung von Geräten müssen lediglich die Patchkabel ausgetauscht werden, anstatt eine neue Verkabelung zu verlegen.
5. Geringere Ausfallzeiten: Durch die Minimierung des Kabelgewirrs, die Vereinfachung der Kabelverwaltung und die einheitliche Verwaltung trägt die strukturierte Verkabelung dazu bei, das Risiko versehentlicher Kabelunterbrechungen und anderer menschlicher Fehler, die zu Netzwerkausfallzeiten führen können, zu verringern. Dies trägt dazu bei, die allgemeine Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Diensten innerhalb des Rechenzentrums zu verbessern.
6. Kosteneffizienz: Die anfängliche Investition in strukturierte Verkabelung mag zwar höher sein als bei herkömmlichen Verkabelungsmethoden, doch bietet sie langfristige Kosteneinsparungen durch geringere Wartungskosten, minimale Ausfallzeiten und eine skalierbare Infrastruktur, die sich im Laufe der Zeit an veränderte Geschäftsanforderungen anpassen lässt.
7. Einhaltung von Normen: Wie bereits erwähnt, beschreiben die Industrienormen TIA-942 und ISO/IEC 24764 die besten Verfahren, um die Kompatibilität mit einer Vielzahl von Netzwerkgeräten und -technologien zu gewährleisten. Dies trägt zur Vereinfachung der Interoperabilität und der Integrationsbemühungen innerhalb der Rechenzentrumsumgebung bei.

Je mehr KI-Rechen- und Speichergeräte im Rechenzentrum installiert werden, desto mehr Glasfaserverkabelung wird benötigt, um die höheren Geschwindigkeiten zu unterstützen, die für die ordnungsgemäße Funktion der Grafikverarbeitungseinheiten (GPU) erforderlich sind. Eine grundlegende KI-Rechenarchitektur hat 128 Knoten oder Server mit 8 Spine- und 16 Leaf-Switches. Die Anzahl der Compute-Faserstränge zwischen diesen Geräten beträgt 8192! In dieser Anzahl von Glasfasern sind die für die Architektur erforderlichen Speicher-, In-Band- und Out-of-Band-Verwaltungskonnektivität nicht enthalten. Ein strukturiertes Verkabelungssystem, das die Konnektivität zwischen den Netzwerk-Racks und den Servern und Switches unterstützt, hilft bei der Verwaltung all dieser Kabel. Abbildung 3 gibt einen Einblick in die Anatomie eines gemeinsamen AI-Kanals, der Multimode-Glasfasern mit abgewinkelten (APC) MTP/MPO-Steckern verwendet, die jeweils 8 Fasern aufnehmen. Die MTP/MPO-zu-MTP/MPO-Kanäle können in der Anzahl der Fasern skaliert werden, um sie optimal an die Anwendung anzupassen.

Abbildung 3

Strukturierte Kupferverkabelungssysteme werden auch im Rechenzentrum eingesetzt. Kupferleitungen beschleunigen die Verkabelungsimplementierung, da der Zeitaufwand für den Anschluss von Steckern entfällt. Abbildung 4 veranschaulicht eine typische Anwendung für strukturierte Kupferkanäle. Es wird deutlich, dass die strategische Implementierung dieser Trunks erheblich zur Gesamteffizienz und Zuverlässigkeit des Verkabelungssystems eines Rechenzentrums beitragen kann.

Abbildung 4

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es in der Welt der Rechenzentren, des maschinellen Lernens und der KI nicht nur um Rechenleistung und ausgeklügelte Algorithmen geht, sondern auch um die stillen Arbeitstiere hinter den Kulissen – die gut strukturierten Glasfaser- oder Kupferverkabelungssysteme, die das reibungslose Funktionieren dieser technologischen Wunderwerke ermöglichen. Wenn Sie also das nächste Mal über die Möglichkeiten von Rechenzentren und KI staunen, nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um den komplizierten Tanz der Konnektivität zu würdigen, der all das möglich macht.

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