Considerazioni sul sistema di cablaggio dei Data Center Lan & Wan Solutions

Considerazioni sul sistema di cablaggio dei Data Center

Topologia

I Data Center ospitano molti dispositivi con schemi di connessione di rete complessi che rendono inevitabile la scelta di una topologia di cablaggio. Il concetto di cablaggio strutturato non è del tutto nuovo ai progettisti di rete perché è stato introdotto con la normativa ANSI/TIA/EIA-568, la cui versione iniziale risale al 1991. TIA (Telecommunications Industry Association) ha recentemente pubblicato un’altra normativa, denominata TIA-942, “Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers” (Normativa per le infrastrutture di telecomunicazione dei Data Center). Questa normativa utilizza la topologia mostrata nella Figura 1 per descrivere il Data Center. Le sezioni che seguono elencano gli elementi di base di questa topologia.

Sistema di dorsale ed orizzontale

La Figura a lato mostra che nei Data Center vengono utilizzati due tipi di cavi: di dorsale e orizzontali. I cavi di dorsale vengono utilizzati per collegare le aree MDA, le aree HDA, compreso il locale degli apparati di telecomunicazione e il locale ER. Questi cavi
sono costituiti da cavi di dorsale, cavi CC, cavi MC, terminazioni meccaniche, bretelle o ponticelli che vengono usati per collegare trasversalmente le singole dorsali. I cavi orizzontali vengono invece usati per collegare gli apparati al pannello di connessione trasversale situato nelle aree MDA o HDA. Questi cavi sono costituiti da cavi orizzontali, terminazioni meccaniche, bretelle o ponticelli e possono talvolta includere prese di zona.

Cross-connection nelle aree ER o MDA

Il sistema di cablaggio dei provider e il sistema di accesso del Data Center vengono raggruppati in una zona di “cross-Connection”. Quando possibile il sistema di cablaggio di accesso al Data Center viene terminato in una linea di connessione trasversale singola che diventa di fatto la linea di demarcazione. Se questa linea è ubicata in una posizione centralizzata viene spesso chiamata “meet-me room.” Alcuni provider di servizi di accesso preferiscono però terminare i propri cavi su rack indipendenti, quindi in questo caso la linea di demarcazione è generalmente ubicata nell’area ER o nell’area MDA se il Data Center è sprovvisto della prima.

Considerazioni sul sistema di cablaggio dei Data Center Lan & Wan Solutions

Permutazione principale nella MDA

La normativa TIA-942 stabilisce che tutti i Data Center debbano avere un’area MDA per contenere gli switch e i router Ethernet di base, gli switch degli eventuali sistemi SAN, le apparecchiature PBX, i sistemi di gestione della rete e gli apparati dei punti di accesso. L’area MDA ospita anche i pannelli testinati alla permutazione principale (Main Cross-Connect) che possono essere utilizzati per collegare il cablaggio di dorsale agli switch e router principali (apparati “Core”). Poiché i cavi di dorsale sono generalmente fibre ottiche, il pannelli MC devono essere compatibili con tali fibre ottiche, nonché con bretelle di permutazione ed adattatori. I pannelli di permutazione e gli apparati di rete sono installati all’interno di armadi o rack, a seconda del livello di sicurezza richiesto, del layout desiderato e del tipo di sistema di gestione dei cavi installato.

Pannello HC nel locale degli apparati di telecomunicazione e nelle are HDA o MDA

Il pannello HC è costituito da un campo di permutazione di grandi dimensioni che distribuisce i cavi orizzontali agli apparati. Generalmente il compito principale di questo pannello è quello di fornire un mezzo idoneo per permutare i cavi orizzontali alle porte sui switch di accesso. La normativa TIA-942 fornisce anche indicazioni sull’uso di un pannello centralizzato con cavi in fibre ottiche, in cui i cavi orizzontali vengono direttamente connessi al cavo Multifiber della dorsale anziché allo switch.

Punto di consolidamento – ZDA (Zone Distribution Area)

In molti casi può esser preferibile collegare il sistema di cablaggio orizzontale a un punto di terminazione comune per fare in modo che tutti i nuovi apparati aggiunti possano essere collegati alla rete tramite questa zona. Queste zone di consolidamento rendono estremamente flessibile il Data Center, i pannelli di permutazione sono generalmente montati stabilmente negli armadi oppure sotto il paviemnto flottante. L’area ZDA viene usata per “pre-cablare” le aree per usi futuri o per rendere più rapide le operazioni di riconfigurazione più frequenti.

EDA – Equipment Distribution Area

Nella maggior parte dei casi l’area EDA dei Data Center ospita apparati alloggiati in appositi armadi. I cavi orizzontali in uscita dagli armadi vengono terminati sui pannelli di permutazione, spesso chiamati “prese” o “punti di interconnessione”.

La specifica TIA-942 consente di apportare alcune modifiche alla topologia. Il Data Center di una piccola azienda potrebbe decidere ad esempio di raggruppare le aree ER, HC, MDA e degli apparati per le telecomunicazioni un’unica area all’interno della sala macchina, mentre un Data Center Internet di grandi dimensioni può avere l’esigenza di utilizzare due aree ER a scopo di ridondanza oppure per installare gli apparati di più provider di sistemi di accesso. In questo caso il Data Center potrebbe anche decidere di installare le aree MDA e HDA in locali o gabbie a parte per garantire una protezione ottimale dei sistemi. La topologia delle connessioni è quindi influenzata da fattori quali le dimensioni, la scalabilità e l’affidabilità.

Tipi di cavi

Per collegare gli switch ai server negli ambienti LAN e SAN è indispensabile usare cavi ad alte prestazioni, flessibili e compatibili con applicazioni che richiedono larghezze di banda elevate. Benché per la connettività Gigabit Ethernet ci sia un’ampia scelta di opzioni (porte di commutazione, scheda di interfaccia di rete e cablaggio di Categoria 5e e Categoria 6), la costante evoluzione di Ethernet ha indotto molte organizzazioni a preferire la tecnologia 10 Gigabit Ethernet per le nuove applicazioni. Quindi, è opportuno che i progettisti di rete valutino attentamente le nuove tecnologie disponibili per l’uso delle nuove applicazioni a larghezza di banda elevata con le infrastrutture di cablaggio esistenti.

Tipi di cavi

Tipi di caviTipo di
connessione
DiametroRaggio di
curvatura
minimo
Velocità
max di
trasmissione
dei dati
Distanza
massima*
Applicazioni più
comuni
Edifici
commerciali
RJ-454,902
mm
25,40 mm1 Gbps100 mReti LAN più
vecchie
Cat.6RJ-456,604
mm
2,64 cm10 Gbps55* mTelefonia IP
Cat 6A
Cat. 7
RJ-457,874
mm
3,15 cm10 Gbps100 mWorkstation
professionali
Infiniband
(CX4 twinaxial)
XENPAK9,423
mm
10,16 cm10 Gbps15 mCluster di server
Fibra
Multimodale
(OM3)
LC, SC, ST,
FC, FJ,
MPO,
XENPAK
1,499
mm
5,08 cm10 Gbps300 mSAN
Fibra
Monomodale
(OS1)
LC, SC, ST,
FC, FJ,
MPO,
XENPAK
2,997
mm
5,08 cm10 Gbps40 kmWAN

Distanza massima alla quale è possibile garantire la velocità di trasferimento dei dati attesa * TIA/EIA 568-B.2-10 Draft 4.

Cablaggio UTP Cat 5E

Questo tipo di cablaggio è diventato popolare con l’avvento di Gigabit Ethernet. Tuttavia, poiché rappresenta il primo standard sviluppato da IEEE, offre funzionalità obsolete rispetto ai nuovi modelli di cavi più veloci. Tuttavia, questa tipologia di cavi è più che sufficiente se si utilizzano prevalentemente applicazioni per l’elaborazione di testi o fogli di calcolo, anche perché non sono previsti drastici cambiamenti delle specifiche.

Cablaggio UTP Cat 6

Per le infrastrutture flessibili che supportano una vasta gamma di servizi, è preferibile usare cavi di Categoria 6. Questi cavi offrono la larghezza di banda sufficiente per velocità di trasmissione nell’ordine dei gigabit e supportano velocità di 10 Gbps fino a lunghezze di 55 m (TIA/EIA 568-B.2-10 Draft 4). Per i locali IT o i Data Center modulari con file di server collegati al pannello HDA, è possibile anche utilizzare linee orizzontali con distanze pari o inferiori a 55 metri, benché la maggior parte dei Data Center di medie e grandi dimensioni abbia generalmente l’esigenza di usare cavi di maggiore lunghezza. In alcuni casi, ad esempio potrebbe essere utile collegare tutti gli apparati di rete a un unico pannello MDA che distribuisca i cavi a più armadi d server (per l’hosting o la co-locazione).

Cavi UTP Cat 6A

Se le lunghezze in gioco superano 55 m, l’unico sistema di cablaggio UTP in grado di garantire velocità di trasmissione di 10 Gbps fino a distanze massime di 100 m è il sistema di Categoria 6A. IEEE ha introdotto la specifica 802.3an per supportare velocità di trasmissione dei dati di 10 Gbps con sistema di cablaggio Cat 6A su un canale di 100 m con 4 connettori. La specifica impone che i parametri dei canali elettrici vengano estesi dagli attuali 250 MHz a 500 MHz. Per garantire velocità di trasmissione dei dati di 10 Gbps e poter usufruire integralmente delle caratteristiche avanzate dei canali, sarà tuttavia necessario progettare una nuova tipologia di cavi che assicuri una migliore separazione dei fasci. Tutti i componenti del sistema 10 Gigabit Ethernet sono importanti: i connettorii, i cavi in rame, i pannelli di permutazione e le bretelle devono essere appositamente studiati per garantire velocità di 10 Gbps.

InfiniBand e CX4

Benché InfiniBand e CX4 siano simili, il modello CX4 è stato leggermente modificato per consentire una gestione ottimale del crosstalk e del return loss. Queste due tipologie di cavi sono state raggruppate perché utilizzano cavi 24 AWG da 15 metri nonché lo stesso schema di connessione. Il cavo è schermato ed è costituito da otto coppie schermate assiali. I connettori e i cavi sono conformi allo standard InfiniBand, sviluppato da InifiniBand Trade Association.
Benché il limite di 15 metri impedisca collegamenti a lunga distanza, i cavi InfiniBand vengono spesso usati per i cluster di server e di apparati IT, che richiedono più connessioni di lunghezza ridotta per collegare tra di loro più server, oltre naturalmente a una larghezza di banda nell’ordine di 10 Gbps per l’ambiente server. InfiniBand migliora le connessioni dei cluster di server grazie al cosiddetto QoS, che permette di dare priorità alle transazioni con priorità elevata. Sebbene tipo di cavi non sia indicato per le installazioni con cablaggi strutturati citati nello standard TIA-942, è comunque idoneo ai cluster di server tanto da essere spesso utilizzato da leader del settore come Cisco e IBM.
Le connessioni InfiniBand possono essere usate anche per le reti SAN poiché in quanto sono utili per evitare l’installazione delle costose schede HBA necessarie per la tecnologia Fibre Channel. Tuttavia, l’eliminazione di queste schede dalla topologia di rete può impedire di sfruttare i vantaggi derivanti dalla larghezza di banda e dall’affidabilità della tecnologia Fibre Channel.

Cavi in fibre

Lo standard IEEE 802.3, riportato nella Tabella, prevede la possibilità di utilizzare diverse opzioni per le trasmissioni a velocità di 10 Gbps su cavi in fibre. I trasmettitori più comuni utilizzati per le fibre ottiche si suddividono principalmente in tre categorie:

  • LED: sono economici, ma sono in grado di garantire solo velocità di trasmissione ridotte di gran lunga inferiori a 1 Gbps.
  • Laser a lunghezza d’onda lunga: questi laser utilizzando lunghezze d’onda comprese tra 1310 nm e 1550 nm, sono in grado di assicurare velocità più elevate ma sono anche più costosi.
  • Laser a lunghezza d’onda corta: la tecnologia VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) è stata sviluppata con lo specifico scopo di consentire la produzione di laser economici. I laser VCSEL per velocità di 10 Gbps sono generalmente considerati laser a lunghezza d’onda corta, poiché utilizzano una lunghezza d’onda di 850 nm. In futuro verranno sviluppati laser VCSEL per 10 Gbps con lunghezza d’onda elevata (1310 nm) VCSEL.

Queste tre categorie di cavi in fibre, combinate alla tecnologia laser ad onda corta e lunga offrono all’utente numerose opzioni con caratteristiche diverse in termini di costi e lunghezze massime di collegamento.

Cavi in fibre Multimode (OM3): questi cavi sono classificati come ottimizzati per l’uso con il laser perché i produttori dei cavi sono obbligati a ispezionare il 100% dei cavi prodotti poiché solo le fibre migliori sono idonee ad essere classificate come “ottimizzate per il laser”. Per essere classificate come OM3 le fibre devono avere una larghezza di banda modale effettiva pari o superiore a 2000 MHz/km. Benché le fibre ottimizzate per le applicazioni laser non eliminino i ritardi DMD, li limitano comunque in parte. La trasmissione dell’impulso attraverso la fibra ne migliora la forma originale, consentendo quindi all’unità remota una ricezione ottimale. Il test BER (Bit Error Rate) avanzato consente addirittura di misurare la frequenza di tutti gli impulsi non interpretati correttamente. Le fibre OM3 sono la scelta consigliata per i Data Center quando si utilizzano cavi in fibre Multimode.

Cavi in fibre Single-mode (OS1): l’altra alternativa disponibile per velocità di trasmissione di 10 Gbps è rappresentata dai cavi in fibre Single-mode. I trasmettitori 10GBASE-LR e 10GBASE-ER richiedono fibre standard Single-mode e fibre ottimizzate per applicazioni laser con lunghezze d’onda elevate, quindi la distanza tra le fibre in questi casi è significativamente superiore a quella dei cavi OM3. Queste tecnologie sono ovviamente molto più costose poiché utilizzando laser LEOL. Questi trasmettitori vengono generalmente usati per le applicazioni che richiedono la copertura di lunghe distanze, ad esempio per collegare campus o siti remoti.

Considerazioni pratiche sulla distribuzione dei cavi in fibra nei Data Center

Le applicazioni aziendali generano grandi volumi di dati che devono essere archiviati in sistemi di storage accessibili, sicuri e altamente affidabili. Queste esigenze possono essere soddisfatte con i sistemi SAN. Se la strategia di consolidamento viene scelta con cura, i sistemi SAN offrono il vantaggio di poter essere facilmente ampliati in funzione del volume dei dati per far fronte alle nuove esigenze. Poiché i sistemi SAN utilizzano generalmente cavi in fibre ottiche, in questo caso l’infrastruttura di cablaggio deve prevedere porte in fibra per il collegamento di tutte le aree in cui sono presenti applicazioni che accedono o potrebbero accedere ai sistemi SAN in futuro. Una strategia utile potrebbe essere quella di collegare un certo numero di fibre – 12, 24 o 48 -, a seconda
delle esigenze massime previste, agli armadi dei server. Il numero varia a seconda delle dimensioni dei server, dei carichi di potenza/calore e dell’accessibilità dei sistemi SAN. Questi doppini devono essere usati anche per collegare gli switch SAN ai dispositivi di storage stessi.
Nella fase di costruzione iniziale, è possibile collegare i cavi di distribuzione a ciascun armadio e terminarli esternamente. La maggior parte dei Data Center preferisce utilizzare cavi di collegamento pre-terminati o soluzioni in fibra plug & play proprio perché la terminazione in campo potrebbe risultare problematica, complessa e potrebbe richiede l’uso di diversi tipi di materiali. I cavi di distribuzione forniti con le soluzioni plug & play sono pre-terminati con conettori MTP, con 12 fibre per connettore. In questo caso l’installatore non deve far altro che collegare il cavo MTP a una cassetta di giunzione LC o SC all’altezza della distribuzione orizzontale che si estende fino al punto di consolidamento delle apparecchiature.

Percorsi dei cavi

L’infrastruttura passiva di rete deve essere considerata un investimento finalizzato a ottenere massima funzionalità e sicurezza. I professionisti IT responsabili dell’ampliamento e della riconfigurazione delle infrastrutture devono necessariamente verificare che i percorsi cavi scelti siano ben posizionati, flessibili e accessibili. I cavi delle applicazioni aziendali critiche devono essere protetti da danni imprevisti o dal degrado. Inoltre, devono essere installati in posizioni in cui non possano impedire il raffreddamento ottimale degli apparati. Non ci sono soluzioni universali per una pianificazione ottimale dei percorsi dei cavi, perché spetta al progettista decidere se installare i cavi sotto al pavimento o su strutture aeree. La Tabella 9 descrive alcuni criteri di cui tener presente per la
progettazione dei percorsi dei cavi.

Certificazioni Lan & Wan Solutions

Lan & Wan Solutions

Lan & Wan Solutions frequentando il programma di formazione AMP ACT I – II – III ha conseguito la certificazione per l’installazione dei prodotti: TE Connectivity – Enterprise, con la qualifica di NDI Registered Designer & Installer.

Lan & Wan Solutions è pertanto abilitata ad installare, certificare i sistemi di cablaggio TE Connectivity Enterprise e rilasciare le garanzie previste dal Warranty Programme 2014.

Certificazioni

Lan & Wan Solutions ha completato i programmi di formazione APC by Schneider Electric ottenendo le qualifiche:

  • Premier Partner
  • Business Networks
  • Cooling
  • IT Power
  • Industry & Infrastructure Secure Power
  • Software

Case Success BPS

Soluzione Data Center di Medie Dimensioni Ambiente Bancario

Cablaggio Padova Veneto Lan & Wan Solutions

Case Success MediClinic 

Soluzione Data Center Ambiente Sanitario

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Soluzione Data Center per PMI

Cloud Managed Security Lan & Wan Solutions Padova Veneto

Case Success BRT

Soluzione UPS alimentazione protetta e distribuita multisede

Consulenza ICT Padova Veneto Lan & Wan Solutions