Anfang 2016 wurde die erste europäische Normenreihe für „Einrichtungen und Infrastrukturen von Rechenzentren“ bestehend aus den Normen EN 50600-1, EN 50600-3-1 und EN 50600-2-1 bis -2-5 fertig. Die Normenreihe stellt im Vergleich zu anderen angewandten RZ-Normen (zum Beispiel TIA 942) oder RZ-Design-Richtlinien (zum Beispiel vom Uptime Institute) eine umfassende, alle Gewerke übergreifende Standardisierung für die RZ-Planung dar.

Bild 1. Struktur der Normenreihe EN 50600.

Heute, praktisch ein Jahr nach der Veröffentlichung, ist diese Normenreihe aufgrund ihrer vielen Vorteile für RZ-Betreiber und RZ-Planer bereits die Basis für sehr viele Umsetzungen in Europa. Und aufgrund der sich momentan in Arbeit befindlichen Inkludierung von Normen für Management und Betrieb eines RZs (Reihe EN 50600-3-x) und von Normen über Kennzahlen für Energie- und Ressourcen-Effizienz (zum Beispiel PUE) wird die EN-50600-Reihe nach Einschätzung von Experten in Zukunft noch erheblich an Bedeutung gewinnen.

Bild 2. Inhaltliche Struktur der EN 50600-2-4.

Die drei Hauptbereiche der EN 50600-2-4

Schon seit mehreren Jahren gibt es Normen für die RZ-Verkabelung. Die europäische Norm EN 50173-5 (Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen für RZs) befasst sich intensiv mit diesem Thema. Sie definiert normkonforme Strukturen einer strukturierten Verkabelung im Rechenzentrum und gibt Minimalanforderungen an die Verkabelung vor mit dem Ziel, eine gewisse Zukunftssicherheit hinsichtlich zukünftiger Netzwerk- oder Speicherapplikationen zu erreichen. Die EN 50600-2-4 (Infrastrukturen für Telekommunikationsverkabelung) hat einen anderen Ansatz. Bild 2 zeigt die inhaltliche Struktur der Norm.

Der Inhalt ist aufgeteilt in drei Hauptbereiche, die die wichtigsten Definitionen der Norm enthalten. Dazu gehören in Punkt 1 die Verkabelungsarten. Die EN 50600-2-4 befasst sich mit allen Arten von Verkabelung im RZ. Darunter fallen neben der strukturierten Verkabelung für die IT-Funktion des RZs (also die des sogenannten „Computer-Rooms“) auch die Verkabelungen für den Betrieb des RZs, für die Überwachung und Steuerung des Gebäude-Managements und für die Sicherheitseinrichtungen des RZs. Die EN 50600-2-4 definiert keine Verkabelung (dies macht vielmehr die EN-50173-Reihe), sondern deren Anwendung und verweist bezüglich der Art und Struktur der jeweiligen Verkabelung auf die entsprechenden Einzelnormen der EN-50173-Reihe.

Punkt 2 befasst sich mit den Architekturen für Verfügbarkeitsklassen. Als Teil der EN-50600-Reihe muss die EN 50600-2-4 natürlich die Definitionen und Designziele der Normenreihe unterstützen. Das Hauptaugenmerk dabei liegt auf der Vorgabe der Architekturen und Anforderungen für die von der EN 50600-1 (Einrichtungen und Infrastrukturen von Rechenzentren – Generelle Konzepte) definierten Verfügbarkeitsklassen 1 bis 4. Bild 3 bis Bild 6 verdeutlichen die unterschiedlichen Designansätze der jeweiligen Verfügbarkeitsklasse.

Bild 3. Architekturen für Verfügbarkeitsklasse 1.

 

Bild 4. Architektur für Verfügbarkeitsklasse 2.

 

Bild 5. Architektur für Verfügbarkeitsklasse 3.

 

Bild 6. Architektur für Verfügbarkeitsklasse 4.

 

Legende

Im Einzelnen sind dies: Die Verfügbarkeitsklasse 1 – Sie lässt sich sowohl mit einer Punkt-zu-Punkt-Verkabelung als auch mit einer strukturierten Verkabelung umsetzen. Verfügbarkeitsklasse 2 – Ab der Verfügbarkeitsklasse 2 ist eine Umsetzung nur noch mittels strukturierter Verkabelung mit einer Struktur gemäß EN 50173-5 zulässig. Die Verwendung eines Cross Connects ist zwingend. Verfügbarkeitsklasse 3 – Die Umsetzung muss mittels strukturierter Verkabelung mit einer Struktur gemäß EN 50173-5 erfolgen. Die Verwendung eines Cross Connects ist zwingend. Verfügbarkeitsklasse 4 – Die Umsetzung muss mittels strukturierter Verkabelung mit einer Struktur gemäß EN 50173-5 erfolgen. Die Verwendung eines Cross Connects ist zwingend.

Im Teilbereich der Norm zu den Vorgaben zur Unterstützung von Migration und Wachstum befinden sich die Anforderungen und Empfehlungen für Schränke, Kabelführungssysteme und das Kabel-Management. Diese Themen wurden teilweise aus der Installationsnorm EN 50174-2 herausgelöst und weiterentwickelt oder zusätzlich definiert und als Planungsgrundlagen für Verkabelungsinfrastrukturen in der EN 50600-2-4 platziert. Hintergrund dafür ist die Tatsache, dass Erweiterungen und Umkonfigurationen der Verkabelung bewiesenermaßen zwangsläufig im Chaos enden, wenn diese Aspekte bei der Planung nicht ausreichend berücksichtigt sind.

Hauptprobleme einer Verkabelung im RZ

Es lohnt sich, die wichtigsten Probleme einer Verkabelung im RZ genau zu benennen. RZ-Verkabelungen werden aufgrund der hohen Kosten für IT-Stellfläche in hoher oder sehr hoher Packungsdichte realisiert. 96 Glasfasern auf einer Höheneinheit im Schrank (HE) sind mittlerweile Standard, der Trend geht sogar noch höher. Am Tag der Inbetriebnahme sieht noch alles toll aus. Leider werden Erweiterungen selten bis nie antizipiert. Es fehlt irgendwann schlichtweg der Platz für ein strukturiertes Wachstum, und das Chaos beginnt mit der Installation weiterer Kabel. Das Bild 7 verdeutlicht das Problem.

Die Applikationslandschaft für Multimode-Glasfasern in den Bereichen LAN (Ethernet) und SAN (Fibre Channel) fächert sich immer breiter auf. Zweifaser-, Achtfaser- sowie x-Faserapplikationen kommen inhomogen im RZ zum Einsatz.

Bild 7. Unstrukturiertes Wachstums im RZ durch Adhoc-Erweiterungen.

Die Grafik der Ethernet Alliance in Bild 8 verdeutlicht die aktuelle Ethernet-Roadmap der IEEE. Die Auswirkung auf die Verkabelung kann das folgende Beispiel verdeutlichen, wenn eine Zweifaser-Applikation durch eine Achtfaser-Applikation ersetzt wird. Das Beispiel nutzt eine vorkonfektionierte Verkabelung mit 12-Faser-MPO-Steckverbinder. Die Argumentation gilt jedoch auch für Achtfaser- und 24-Faser-MPO-Steckverbinder, denn die resultierenden Anforderungen bleiben ähnlich.

Tag 1 stellt die Verwendung von 10 Gigabit Ethernet (10GbE, zwei Fasern) dar. Eine zwölffaserige MPO-Verkabelung ergibt pro Trunk-Kabel 6 × 10GbE-Übertragungskanäle. An Tag X erfolgt die Umstellung auf 40 Gigabit Ethernet (40GbE, acht Fasern), wie in Bild 8 gezeigt. Eine zwölffaserige MPO-Verkabelung ergibt pro Trunk-Kabel einen 40GbE-Übertragungskanal.

Bild 8. Ethernet-Roadmap. Quelle: Ethernet Alliance

Wie leicht zu erkennen ist, hat die Ethernet-Migration von 10GbE auf 40GbE zur Folge, dass die Verkabelung um den Faktor 5 wachsen muss für den Fall, dass der Betreiber dieselbe Port-Anzahl wie bei 10GbE nutzen will. Eine solche umfangreiche Erweiterung stellt natürlich erhebliche Anforderungen an die Kabelführungssysteme und an die Schränke. Außerdem verdreifacht sich die Fläche der Patch-Kabel nahezu durch die Verwendung von MPO-Patch-Kabeln anstelle von LC-Duplex-Patch-Kabeln.

Eine Verkabelungsinfrastruktur muss solche Probleme beherrschen und kann dies nur, wenn alle Aspekte bereits bei der Planung berücksichtigt wurden. Die Vorgaben der EN 50600-2-4 hinsichtlich Schränke, Kabelführungssysteme und Kabel-Management dienen dazu, den Blick des Verkabelungsplaners für Wachstum und Migration zu schärfen und ihm detaillierte Vorgaben zur Vermeidung der erwähnten Schwachstellen zu geben.

Cross Connect

Ab der Verfügbarkeitsklasse 2 schreibt die EN 50600-2-4 zwingend die Verwendung einer zentralen Patch-Lokation im Hauptverteiler vor, im Verkabelungsjargon als Cross Connect bezeichnet. Die dazu dienenden Schränke müssen folgende Anforderungen erfüllen:

  • hinteres Kabel-Management,
  • seitliches Patch-Kabel-Management,
  • Biegeradiuskontrolle,
  • Überlängenablage mit Biegeradiuskontrolle und
  • bevorzugt: Cross-Connect- Schränke/-Frames/-Racks mit einer Breite von mehr als 800 mm.

Der Cross Connect (je nach RZ-Größe bestehend aus einem oder mehreren Schränken) ist mit allen Schränken im RZ verbunden und bietet mehrere Vorteile, denn jeder Schrank im RZ lässt sich mit jedem anderen beliebigen Schrank im RZ verbinden. Zudem gibt es eine Port-Replikation des Core Equipments sowie eine einfache und strukturierte Migration.

Bild 9. MPO-12-Verkabelung mit 40GBase-SR4.

 

Bild 10. Größenvergleich zwischen LC-Duplex-Patch-Kabel und MPO-Patch-Kabel.

Daneben besitzt ein Cross Connect im Hauptverteilerbereich (MDA) des RZs das unschlagbare Privileg, sich entsprechend der zu erwartenden Dienstemigration und des geplanten Wachstums mittels einer Maximalbetrachtung planen und dimensionieren zu lassen. Aufgrund der hohen Glasfaseranzahl im Cross Connect empfiehlt sich die Nutzung spezieller Kabelschränke (sogenannter ODFs, Optical Distribution Frames), die als Systemlösungen auf diese Anwendung optimiert sind. Zur Verdeutlichung einer praktischen Umsetzung des Cross-Connect-Konzeptes kann eine Beispielkonfiguration dienen, in der die LAN- und SAN-Core-Komponenten mittels eines Cross Connects im Rechenzentrum verteilt sind. Die vorzüglichen Kabel-Management- und Wachstumsvorteile aufgrund des breiten Cross Connects sind dann deutlich zu erkennen.

Fazit

Die Norm EN 50600-2-4 ist Teil der neuen europäischen Normenreihe, die die neuesten Definitionen für den Aufbau der Einrichtungen und Infrastrukturen für Rechenzentren enthält. Durch die Definition der geeigneten Verkabelungsarchitekturen unterstützt sie die gemäß EN 50600-1 für das Rechenzentrum gewählte Verfügbarkeitsklasse. Da der Schwerpunkt auf Wachstum und Migration der Anwendungen liegt, favorisiert die EN 50600-2-4 strukturierte Verkabelungen als die beste Wahl für Rechenzentren. Die obligatorische Verwendung von Cross Connects in HV, ZWV und ZV (Verkabelungsklassen 3 und 4) und die detaillierte Spezifikation dazu basieren auf Best Practices aus den letzten 15 Jahren im Bereich der Verkabelungsplanung für Rechenzentren. Anforderungen und Empfehlungen zu Schränken, Racks und Frames, Kabel-Management- sowie Kabel-führungssystemen runden die Anforderungen an die Verkabelungsplanung für moderne Rechenzentren ab.

Hans-Jürgen Niethammer ist DC-Solution Architect im Business Development EMEA bei Commscope ().