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1 Nexans Cabling 2 At the core of performance: a worldwide presence Produktionsstätten in 39 Ländern – weltweite Aktivitäten 23.500.

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Präsentation zum Thema: "1 Nexans Cabling 2 At the core of performance: a worldwide presence Produktionsstätten in 39 Ländern – weltweite Aktivitäten 23.500."—  Präsentation transkript:

1 1 Nexans Cabling

2 2 At the core of performance: a worldwide presence Produktionsstätten in 39 Ländern – weltweite Aktivitäten Beschäftigte Experten nationaler und internationaler Normen

3 3 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.7A LWL-Verkabelung Intelligentes Infrastruktur Managementsystem

4 4 Nexans Cabling Solutions Kann die Investition in ein zukunftssicheres Netzwerk die IT-Kosten über die nächsten 10 Jahre senken? Gerd Backhaus

5 5 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 5

6 6 Netzwerkdesign Top-of-Rack vs. Strukturierter Verkabelung Tech Forum Verkabelung/Netzwerk- und RZ-Infrastruktur 6

7 7 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

8 8 RZ Gestaltungsflexibilität Top of Rack oder Strukturierte Verkabelung?

9 9 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

10 10 Strukturierte Verkabelung in RZs 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

11 11 Nachteile der TOR Architektur Schlechte 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

12 12 Schlechte Switch-Port Auslastung Laut Markstudien befinden sich durchschnittlich ca. 14 Server in einem Rack = 28 Netzwerk Ports (Dreisatz: 28x100/48=) Auslastungsgrad = 58%

13 13 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

14 14 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)Standby modus 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

15 15 Nachteile der TOR Architektur mehr Services & großer operativer Aufwand TOR Switche benötigen zusätzliche Recourcen an Wartung, Services wie Upgrades, welches zusätzliche Kosten verursachen Kein Inline Services Software Upgrade Kurze Lebensdauer im Vergleich zu langlebigem und wartungsfreiem Kabel bei EoR

16 16 Kostengegenüberstellung TOR Lösung Power = Euro Hardware = Euro Total= Euro Ersparnis = Euro 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 Total = Euro

17 17 Nachteile der TOR Architektur Teuer & kaum Upgrademöglichkeiten TOR Switche sind nicht modular und können nicht auf Schnittstellen mit erhöhter Bandbreite aufgerüstet werden wie ein EOR Switch Ein Upgrade von 1 auf 10 Gbit erfordert den kompletten Austausch des Systems gegen ein 48-port 10 GE TOR Switch, auch wenn aktuell nur einzelne Server die Bandbreite benötigen Fast alle Backplanes der chassisbasierenden Switche haben eine 100 Gbit Backplane und ermöglichen so den Einsatz von 10 Gbit Karten, je nach Bedarf

18 18 Im Zuge eines Redesigns von RZ-Netzen wird oft eine Diskussion darüber geführt, ob die Server-Menge mit ToR-Switches oder EoR angeschlossen werden sollen. Es gibt dabei zuweilen eigenartige Argumentationen zugunsten der ToR-Switches. Eine mathematische Analyse zeigt sehr schnell, dass das ToR-Konzept vor allem unter Berücksichtigung von Latenz und Flexibilität weder sinnvoll noch zukunftsfähig ist. Ein RZ-Netz, dessen Server-Anschlusstechnik auf ToR-Switches basiert, ist nicht mehr zeitgemäß. Es wird seinen Besitzer dauerhaft vom technischen Fortschritt ausschließen. 18 Quelle: Dr. H.-J. Kauffels, Analyse TOR vs. EOR, 2010 Nachteile der TOR Architektur TOR und Latenz, Flexibilität…

19 19 Skalierbare Verkabelungsstrategien für Rechenzentren Migration von 10G nach 100G mit MPO Migration von 10G nach 40G mit Kat.7 A Tech Forum Verkabelung/Netzwerk- und RZ-Infrastruktur 19

20 20 Server-to- switch links (millions) Switch-to- switch links (millions) *Source: Alan Flatman, 2007 Wie wichtig ist Skalierbarkeit ?

21 21 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

22 22 Das Problem 10G OM 3 + LC Class E A (RJ45) 40G OM3/OM4 + MPO Class F A (GG45) ?

23 23 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

24 24 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

25 25 Fibre Assignments 12 Faser MPO Kabel deckt beide Anwendungen ab 8- oder 10-Faser Kabel sollten nicht verwandt werden

26 26 LC Jumper OM3 oder OM4 RZ Migrationswege zu 40G für LWL Server 10G Switch 10G MPO Kassetten LC Verbinder

27 27 Einfache Aufrüstung Einfache Installation Lange Standzeit Niedrige Betriebskosten RZ Migrationswege zu 40G für LWL Server 40G Switch 40G MPO Jumper OM3 oder OM4 MPO Kupplungen

28 28 IEEE 802.3ba Transmission Systems 40 GBASE-SR serial transmission with 40 Gb VCSEL at 850 nm, ca. 100 m with OM-3-MMF, ~125m with OM-4 MMF 40 GBASE-LR4 parallel CWDM transmission with four channels on a SMF with 10km reach. This variant will need 2 XENPAK form factors 40 GBASE-LR serial transmission with DFB-Laser on SMF with 10km. Needs QSFP form factor. 100 GBASE-LR4 parallel CWDM transmission SMF 10km. 100 GBASE-ER4 parallel CWDM transmission Single Mode Faser 1310 nm with 10km reach or DWDM transmission SMF 1550 nm 40 km reach 40GBASE-CR4/100GBASE-CR10 : 7m Twinax cable Nur 2 Varianten geeignet für Rechenzentren LWL ist kostenintensiv Kupferlösung (Twinax) zu kurz für EoR In der Vergangenheit sind den frühen Glasfaserschnittstellen immer x–Base T Varianten gefolgt. Diesmal nicht …?

29 29 Übertragungskapazität der Kupfer-Verkabelungsklassen Class E A reicht nach heutigen Erkenntnissen nicht aus Class F A ist nach heutigen Erkenntnissen ausreichend für 40G

30 30 Kupfer Komponenten für 40/100G ? Steckverbinder (vermutlich) : IEC Kabel (vermutlich) : Cat7 A S/FTP Kabel 1000/1200/1500 MHz

31 31 RZ Migrationswege zu 40G für Kupfer

32 32 Switch 10G Server 10G GG45 Links RJ45 Patchkabel RZ Migrationswege zu 40G für Kupfer

33 33 Server 40G RZ Migrationswege zu 40G für Kupfer GG45 Links GG45 Patchkabel Switch 40G Einfache Aufrüstung Einfache Installation Lange Standzeit Geringe Betriebskosten

34 34 Energiekosten im RZ senken Effektiv Energiekosten bei 10G senken mit Kat.7 A -Verkabelung

35 35 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

36 36 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

37 37 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

38 38 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

39 39 Kanal-Dämpfung von Kat.7A Schon bei 250MHz zeigt LANmark 7A deutliche Vorteile Schon bei 250MHz zeigt LANmark 7A deutliche Vorteile

40 40 Vergleich Signal to Noise Ratio

41 41 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 Kat7 A 140 zusätzlich Servers können pro Reihe mehr im Low Power Mode laufen

42 42 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

43 43 Für die Übertragung benötigte Leistung reduzieren

44 44 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 Technique Estimated Savings Disabling Viterbi Decode15% Disabling NEXT cancellers15% Reducing Echo canceller taps10% Reducing equaliser taps5% Reducing bit widths5% Total savings50%

45 45 ROI for Cat7A by Energy Savings

46 46 High end systems are 30% more cost efficient Kann die Investition in ein zukunftssicheres Netzwerk die IT-Kosten über die nächsten 10 Jahre senken? Annahme: Netzwerk mit 100 Links. Exkl. Kosten für Kabelaustausch und Netz-Stillstand

47 47 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

48 48 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen?


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