Digitale Transformation fordert zeitgemäße Verkabelungsstrukturen

Neue Kabel für mehr Performance

| Autor / Redakteur: Petra Adamik / Ulrike Ostler

Um Tausende an Kabeln im Rechenzentrum in den Griff zu bekommen, hilft es, wenn die Kabel werkskonfektioniert und somit betriebsfertig sind, um Plug-and-Play-Installationen zu ermöglichen.
Um Tausende an Kabeln im Rechenzentrum in den Griff zu bekommen, hilft es, wenn die Kabel werkskonfektioniert und somit betriebsfertig sind, um Plug-and-Play-Installationen zu ermöglichen. (Bild: Rosenberger OSI)

Sollen Rechenzentren den Anforderungen der digitalen Transformation gerecht werden können, ist auch die Netzwerkinfrastruktur gefordert. Im Bereich der Verkabelung müssen mehr denn je leistungsstarke und flexible Lösungen bereitgestellt werden, die ausreichend Bandbreite bieten und sich modular an künftige Anforderungen anpassen lassen.

Rechenzentren sind nun einmal die Schaltzentralen von Unternehmen und Organisationen. Immer komplexere Architekturen und Betriebsabläufe sowie eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen sind eine Herausforderung für die Netzwerk-Infrastruktur. Dazu kommt der Wunsch nach Qualität, Hochverfügbarkeit und Flexibilität sowie Anwendungsneutralität. Sowohl individuelle Planung als auch ein weitgehend automatisches Kabel-Management spielen somit verstärkt eine wichtige Rolle.

Aufgrund der digitalen Transformation gewinnt die Verkabelung in allen Organisationen immer mehr an Bedeutung. Erbringt beispielsweise eine Verbindung zu einem physischen Server hinsichtlich der Latenzzeit und dem notwendigen Datendurchsatz nicht die erforderliche Leistung, wirkt sich das unmittelbar auf andere Komponenten des Netzwerks aus. So ist möglicherweise auch der Zugriff auf alle weiteren, virtuellen Geräte betroffen, die ein solcher Server bedient.

Die Risiken werden unterschätzt

Trotz der hohen Bedeutung, die der Verkabelung mit Blick auf die Netzwerkleistung zukommt, sind die Investitionen in diesem Bereich immer noch vergleichsweise gering. Sie liegen erfahrungsgemäß bei lediglich zwei bis vier Prozent der Gesamtinvestitionen für Rechenzentrumsprojekte. Dabei belegen Studien, dass rund 50 Prozent aller Ausfälle im Rechenzentrum auf die unzureichende Qualität der Verbindungstechnik zurückzuführen ist.

Das ist gerade für hochverfügbare Rechenzentren fatal, denn hier bestehen besondere logistische Anforderungen. So dürfen notwendige Veränderungen an der Rechenzentrumsstruktur sich nicht auf den Tagesbetrieb auswirken. Der Austausch von Hardware, das Einspielen von Software-Releases oder Änderungen an der Verkabelungsinfrastruktur müssen aus diesem Grund zeitlich und personell so koordiniert werden, dass der Betrieb unterbrechungsfrei weiterlaufen kann.

Denn Hochverfügbarkeit, Flexibilität, Administration, Dokumentation und Sicherheit stehen in modernen Rechenzentren auf der Anforderungsliste an oberster Stelle. Hinzu kommen Kostengesichtspunkte, die Planer im Auge behalten müssen. Dazu gehört der Investitionsschutz ebenso, wie die Zukunftssicherheit der Komponenten.

Klare Strukturen sind essenziell

Hierzu kann eine strukturierte und transparente IT-Verkabelungsinfrastruktur einen wesentlichen Beitrag leisten. Sie ist Grundlage für den reibungslosen Datenaustausch und für das sichere und zuverlässige Zusammenspiel aller aktiven Komponenten und Applikationen im Datacenter.

Rechenzentren haben die Aufgabe, den durchgängigen Betrieb von IT-Anwendungen auf Mainframes und Servern sowie die Datenhaltung und Sicherung auf Speichersystemen sicherzustellen. Der möglichst unterbrechungsfreie Betrieb unternehmenskritischer IT-Anwendungen ist essenziell. Denn ohne ERP-Systeme, Produktionsanwendungen in Industrieunternehmen, Datenbanken, Büroanwendungen und deren Betriebssysteme läuft in der modernen Geschäftswelt rund um den Globus nichts mehr. Rechenzentren müssen aber auch den Zugang zu öffentlichen Kommunikationsnetzen, zu Cloud-Providern und nicht zuletzt zum Internet sicherstellen.

Klare Strukturen sind das A und O für den reibungslosen Ablauf in Rechenzentren. Grundlage dafür ist noch immer das ISO-OSI-Siebenschichten-Referenzmodell. Es definiert die Anwendung als oberste Priorität.

Die Rechenzentrumsverkabelung muss übersichtlich und transparent sein sowie entkoppelt vom aktuellen Gerätepark.
Die Rechenzentrumsverkabelung muss übersichtlich und transparent sein sowie entkoppelt vom aktuellen Gerätepark. (Bild: Rosenberger OSI)

Den ersten Layer, also die erste Schicht des Referenzmodells, bildet die physikalische Infrastruktur, die den Datentransport übernimmt. Dazu zählen neben der IT-Verkabelung auch die Komponenten wie etwa Layer-l-Switches. Die IT-Verkabelung ist für die Verfügbarkeit von Applikationen elementar.

Um es auf den Punkt zu bringen: Ohne funktionierende IT-Verkabelung sind keine IT-Anwendungen verfügbar. Die fatale Folge wäre, dass Geräte wie Server, Switches und Speicher nicht mehr miteinander kommunizieren und Daten austauschen können. Die Verarbeitung, Bereitstellung und Sicherung der Informationen wäre ebenfalls nicht möglich. Dieses Szenario belegt, welche entscheidende Rolle die Verkabelung als Gerüst der Unternehmens-IT spielt.

Gewachsene Strukturen schwächeln

IT-Verantwortliche sehen sich heute allerdings damit konfrontiert, dass die IT-Verkabelungen vielfach an ihre Grenzen stoßen. Historisch gewachsen, können vorhandene Infrastrukturen heutige Anforderungen wie hohe Kanaldichten, hohe Übertragungsgeschwindigkeiten und den unterbrechungsfreien Hardware-Austausch nur schwer oder gar nicht mehr erfüllen.

Die Strukturierung von IT-Verkabelungen sowie deren sorgfältige und vorausschauende Planung und Dokumentation sind daher grundlegende Aufgaben eines Rechenzentrumsbetreibers. Auch gesetzliche Grundlagen wie Basel II oder SOX fordern eine durchgehend stringente Transparenz.

Für die Rechenzentrums-IT-Verkabelung gelten die Normen DIN EN 50600-2-4 (mit Referenz auf DIN EN 50173-5), ISO/IEC 24764 und für den US-amerikanischen Bereich TIA-942 (Tier-Klassifizierung). Diese Normen sind entstanden, um die Forderung nach der Festschreibung einer strukturierten, anwendungsneutralen IT-Verkabelung auf der Basis einheitlicher Standards zu erfüllen. Daraus resultieren auch die Empfehlungen, eine moderne IT-Verkabelung redundant auszulegen, um die Betriebssicherheit eines Rechenzentrums auf hohem Niveau sicherzustellen.

Qualität zahlt sich aus

Gerade im Hinblick auf die notwendige Hochverfügbarkeit im Rechenzentrum gilt bereits bei der Planung: Der Qualitätsgedanke sollte bei der Auswahl der Komponenten im Vordergrund stehen. Dies ist notwendig, um Leistungsanforderungen wie Kabeldesign, Bandbreiten und Dämpfungsbudget zu genügen.

Die IT-Verkabelungskomponenten sollten sowohl bei LWL als auch bei Kupfer vorzugsweise werkskonfektionierte, betriebsfertige Systeme für so genannte Plug-and-Play-Installationen sein. Der Grund dafür liegt auf der Hand; denn diese Systeme bieten die höchstmögliche und reproduzierbare Qualität, bieten daher die besten Übertragungseigenschaften.

Sind die aktiven Geräte durch möglichst kurze, gerätespezifische Anschlusskabel über die GA-Schnittstelle angebunden, muss beim Gerätetausch nur das anschlussspezifische Kabel getauscht werden.
Sind die aktiven Geräte durch möglichst kurze, gerätespezifische Anschlusskabel über die GA-Schnittstelle angebunden, muss beim Gerätetausch nur das anschlussspezifische Kabel getauscht werden. (Bild: Rosenberger OSI)

Bei der Planung ist zudem zu beachten, dass es sich bei Rechenzentren nicht um starre Gebilde handelt. Vielmehr sind es „lebende" Schaltzentralen, die sich individuell an die Geschäftsprozesse und die wechselnden Anforderungen der Unternehmen anpassen müssen. Permanente Veränderungen, getrieben durch die kurzen Lebenszyklen der aktiven Komponenten sind in diesem Umfeld daher obligatorisch.

Um nicht mit jedem neuen Gerät aufwendige Änderungen durchführen zu müssen, empfiehlt es sich auf eine übersichtliche und transparente IT-Verkabelung zu setzen, die vom aktuellen „Gerätepark" entkoppelt wird. Auf diese Weise entsteht eine physische, also anwendungsneutrale IT-Verkabelungsinfrastruktur, die letztendlich wesentlich mehr Spielraum bietet.

Gerätetausch leichtgemacht

In den Normen DIN EN 50600-2-4 , DIN EN 50173-5 und ISO/ IEC 24764 ist diese Geräteverkabelung in die Segmente Bereichs- und Geräteanschlussverkabelung mit der zugehörigen GA (Geräteanschluss) genannten Schnittstelle aufgeteilt. Die aktiven Geräte sind durch möglichst kurze, gerätespezifische Anschlusskabel über die GA-Schnittstelle an die dadurch „geräteneutrale" Bereichsverkabelung angebunden.

Damit muss beim Gerätetausch, der zudem möglicherweise mit dem Wechsel des Steckgesichts am Gerät verbunden sein kann, nur das anschlussspezifische Kabel ausgetauscht werden. Meist ist es nicht notwendig, dafür in die Bereichsverkabelung einzugreifen. Ein Gerätetausch und die damit verbundene Umverkabelung sind dadurch weniger zeit- und kostenintensiv. Die vorhandenen Strukturen bleiben vollständig erhalten.

Um die Packungsdichteanforderungen zu erfüllen, sollten für die GA-Schnittstellen der jeweiligen anzuschließenden Geräte geeignete Stecksysteme ausgewählt werden. Die Normen DIN EN 50600-2-4, DIN EN 50173-5 und ISO/IEC 24764 benennen entsprechende Stecksysteme, beispielsweise den LC-DupIex- und den MTP-Steckverbinder. Darüber hinaus bietet der Markt für diese Anforderungen weitere bestens geeignete Stecksysteme.

Rechenzentren im Verbund

Für die Verbindung von Rechenzentren untereinander, zum Beispiel bei redundanten Rechenzentren, Backup-Rechenzentren, oder auch nur bei der einfachen Auslagerung und Sicherung von Daten an einen anderen Standort, ist die Anbindung an MAN- und WAN-Provider-Netzwerke (Datentransportdienste oder „Dark Fibers") oder eigene LWL-Kabelstrecken von immenser Wichtigkeit für die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit.

Daher ist diese Anbindung wie die rechenzentrumsinterne IT-VerkabeIung nach dem Zweiwege-Prinzip auszulegen. Für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb von LWL-Verkabelung im Rechenzentrum, ganz besonders bei deren Installation und bei Patch-Arbeiten, müssen die eingesetzten Techniker auf die Spezifika der Systeme geschult sein. Ein besonderes Augenmerk sollte dabei speziell auf den LWL-Steckverbinderstirnflächen liegen. Aufgrund ihres Aufbaus reagieren diese besonders empfindlich auf Verschmutzungen und Beschädigung.

Konfektion ab Werk

Schon unter dem Aspekt der Sicherheit ist es bei der Planung einer Neuverkabelung ratsam, werkskonfektionierte IT-Verkabelungssysteme in den Anforderungskatalog aufzunehmen. Das reduziert nicht zuletzt auch den Zeitaufwand bei der Installation. Ein weiterer Vorteil solcher Komponenten ist die einfache Skalierbarkeit, wenn die Rechenzentrumskapazität erweitert werden muss. Werkskonfektionierte Verkabelungskomponenten ermöglichen es, zusätzliche Geräte schnellstmöglich in vorhandene Strukturen zu integrieren.

Ein wesentlicher Faktor für eine hohe Performance des Netzes ist das sorgfältige Auflegen der Steckverbinder. Alle Arten von Verschmutzungen müssen hierbei vermieden werden, weshalb die Steckerstirnflächen vor der Installation mit geeigneten Reinigungswerkzeugen gesäubert und anschließend mikroskopisch begutachtet werden sollten. Fehlende Sorgfalt geht hier zulasten der Performance. Als Neuerung bietet der Markt Systeme, die eine Verschmutzung während der Installation gänzlich ausschließen und somit einen zusätzlichen Beitrag zu Sicherheit und Performance der Glasfasernetze leistet.

Obwohl ohne Kabel kein Datenaustausch funktioniert, gehen lediglich 2 bis 4 Prozent der Gesamtinvestitionen für Rechenzentrumsprojekte in die Verkabelung.
Obwohl ohne Kabel kein Datenaustausch funktioniert, gehen lediglich 2 bis 4 Prozent der Gesamtinvestitionen für Rechenzentrumsprojekte in die Verkabelung. (Bild: Rosenberger OSI)

Dokumentation vereinfachen Abläufe

Eine stets aktuelle Dokumentation der Verkabelungsinfrastruktur ist für reibungslose Abläufe in einem hochverfügbaren Rechenzentrum essenziell. Änderungen müssen deshalb zeitnah und korrekt protokolliert werden, um den reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.

Ein weiterer Punkt auf der Liste sind die Lichtverhältnisse im Rechenzentrum, die nicht immer optimal sind und eine genaue Identifikation von Komponenten und deren Bezeichnung erschweren. Gerade die Beschriftung der Kabel sollte auch unter eingeschränkten Lichtverhältnissen einfach möglich sein, um die Arbeit der Administratoren zu erleichtern.

Werkseitig vorkonfektionierte, qualitativ hochwertige Verkabelungskomponenten optimieren nicht nur die Performance im Rechenzentrum. Vielmehr leisten sie auch einen Beitrag zu verringerten Wartungs- und Umrüstzeiten und tragen somit zur Reduzierung der laufenden Betriebskosten bei.

Hinweis: Die Planung, Installation und Abnahme der IT-Verkabelung von Rechenzentren ist in der Normenreihe DIN EN 50174 beschrieben. Wesentliche Inhalte sind zum Beispiel der Qualitätsplan, die Erdung und Schirmung von Kupfer-IT-Verkabelung und die Dokumentation und Abnahme der gesamten Rechenzentrums IT-Verkabelung.

* Petra Adamik ist freie Autorin und lebt in München.

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