Rechenzentrum: Intelligente Stromverteilungssysteme –
Smarte Zone

Die entscheidenden Performance-Indikatoren bei der IT-Infrastruktur sind Leistungsfähigkeit, Verfügbarkeit und Effizienz. Für die Verfüg­barkeit eines Rechenzentrums ist die ­sichere Stromversorgung, die bereits bei der Einspeisung und der Verteilung beginnt, von ent­scheidender Bedeutung. Ob Core-, Cloud- oder Edge-Data-Center – die aktuellen Markttreiber erfordern von Rechen­zentrums­­infra­strukturen drei Merkmale: Smarter, effizienter und sicherer.

In der wachsenden Welt einer vernetzten IT – bis 2025 werden es bis zu 75 Milliarden Endgeräte sein (Quelle: Statista) – fallen immer mehr Daten an. Nach einer IDC-Studie liegt das globale Datenaufkommen in 5 Jahren dann bei 175 Zettabytes (175 x 1021). Betreiber, Manager und Designer von Rechenzentren stehen beim Neubau oder der Modernisierung ihrer IT-Infrastruktur vor enormen Herausforderungen. Dabei ist die zuverlässige Stromversorgung ein entscheidendes Element jedes Rechenzentrums. Stromversorgung und -verteilung fangen bei der Haupteinspeisung an, umfassen die USV-Systeme sowie die Unterverteilungen und führt dann über die Steckdosensysteme in die IT-Racks direkt zur IT-Hardware.

Je nach Auslegung und Anwendung – Data Center oder Einzelschranklösung, großes Core- oder Cloud-Data-Center – gibt es unterschiedliche Sicherheits- und Verfügbarkeitsansprüche (Abbildung 1). Hierbei spielen die Power Distribution Units (PDU) eine wichtige Rolle für eine smarte, effiziente und sichere Rechenzentrumsinfrastruktur: Intelligente PDUs erfassen und kontrollieren mit Hilfe zusätzlicher Sensoren eine Vielzahl weiterer Informationen der IT-Umgebung. 

 

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Abbildung 1: Checkliste der IT-Verfügbarkeit des TÜV Rheinland.
Quelle: TÜV Rheinland www.tuv.com

 

Gerade bei kleineren Installationen, wie bei Etagenverteilern, bieten PDUs mit integrierter Messfunktion große Vorteile, da sie sich sowohl autark überwachen lassen. Genauso lassen die PDU-Informationen sich in ein zentrales Data Center Infrastructure Monitoring (DCIM) einbinden oder die Werte über eine webbasierte GUI einfach monitoren. Durch solche intelligenten und modularen Stromverteilungssysteme kann man die Energieversorgung einerseits anwendungsbezogen projektieren, gleichzeitig lassen sich Verbräuche erfassen und gegebenenfalls reduzieren.

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Leistungsdichte und Kapazitätsanstieg. Der wachsende Datenverkehr treibt die zunehmende Leistungsdichte des IT-Equipments voran, die in einen Schrank oder in ein Rack eingebaut wird. Der Kapazitätsanstieg je Rack stellt die Rack-Power-Designer vor besondere Herausforderungen. Viele Planer projektieren daher Drei-Phasen-Netze bis in das Rack um – verglichen mit einer einphasigen Lösung – deutlich mehr Leistung auf gleicher Fläche unterzubringen. Die Energieverbräuche kann man bei Stromleisten mit portweise integrierter Messvorrichtung eindeutig zuordnen und steuern. Eine intelligente Energiemessung und -überwachung der PDU beinhaltet 

  • Energiemessung der Kilowattstunden (kWh)
  • Leistungsmessung (W)
  • Leistungsmessung (V, A, VA, kWh, pF) für Eingangsphasen
  • Strommessung für Schutzschalter
  • Exakte Messfunktionen für Abrechnungszwecke
  • Integriertes Speicherprotokoll für die Aufzeichnung und Anzeige historischer Daten inklusive individueller Alarme und Dokumentation

Über das große OLED-Display der iPDUs der 5. Generation von Panduit kann man die jeweiligen Zustände und Werte komfortabel vor Ort ablesen. Außerdem informiert die Anzeige bei 3-phasigen PDUs über die Auslastung der einzelnen Phasen. Man kann so schnell und einfach die Last der einzelnen Phasen direkt am Schrank ausbalancieren. 

Manche Colocation-Anwendungen benötigen PDUs mit Energieverbrauchsmessung (kWh) sowie der Leistungsmessung (W) je Steckplatz. Auf dieser Basis können die Einflüsse einzelner Komponenten auf den DCIE- beziehungsweise PUE-Faktor des Rechenzentrums ermittelt und die Effizienz erhöht werden (Abbildung 2). Parallel lässt sich bei Bedarf die aufgewendete Leistung mit einer Genauigkeit von +/-  1 % an den Verbraucher abrechnen. 

Zukunft mit Sicherheit. Intelligente Steckdosenleisten bieten umfassende Möglichkeiten zur Fernüberwachung und Fernsteuerung und können in das DCIM (Data Center Infrastructure Management) integriert werden. Damit lassen sich einzelne Steckplätze per Fernzugriff ein- und ausschalten oder die Einschaltverzögerung nach einem Stromausfall für die IT-Geräten sequenziell und benutzerdefiniert konfigurieren. So werden Überlastungen durch hohe Einschaltströme vermieden. Einzeln zuweisbare Nutzerprofile und Zugriffsberechtigungen erhöhen zusätzlich die Systemsicherheit.

Darüber hinaus helfen die zusätzlich gewonnene Kontrolle und das Mehr an Daten beim Management der Hardware und bei der Fehlersuche vor Ort. Hier kommt der PDU eine ganz neue Rolle als wichtigen Teil der Sicherheit einer IT-Infrastruktur zu. Beispielsweise lassen sich IT-Komponenten schneller identifizieren und Irrtümer beim Zu- oder Abschalten weitgehend vermeiden.

Dabei kommt der Netzwerkfähigkeit der PDU eine bedeutende Rolle zu. Gerade in verteilten Edge-Anwendungen, die per Definition geographisch und räumlich verteilt arbeiten, muss man die PDUs fernüberwachen und notfalls eingreifen können.

Die notwendige Zugriffssicherheit erreicht man bei den iPDUs etwa durch SNMPv3, RESTful API und TLS sowie über eine zertifikatbasierte, asymmetrische Verschlüsselung, die mit mehreren Sicherheitsprüftools überwacht und verstärkt wird. Unterstützt wird das mit verschiedenen komplexen Passwörtern und modernen Autorisierungsoptionen – lokal, via LDAP und per Active Directory.

Die intelligente PDU realisiert das umfassende Netzwerkmanagement und Alarmfunktionen mit Unterstützung für HTTP, HTTPS, SSH, Telnet, SNMP, FTP und E-Mail. Ein redundanter 1G-Netzwerkzugang in 2N-Konfiguration sorgt für Netzwerkredundanz und eignet sich besonders gut für Colocation-Anwendungen (Tenant). Dabei können sowohl der Colo-Betreiber, wie auch der Kunde mit ihren jeweils komplett autark laufenden Netzen auf die gleichen PDU-Daten zugreifen und – je nach Berechtigungsgrad – die Stromversorgung der Verbraucher überwachen oder eben auch steuern.

Klar ist, die Bedeutung von Cyber-Security steigt aufgrund zunehmender Hackerangriffe und Sicherheitsverletzungen. Daher sichert dieser autorisierte Zugang sensible Daten und Systeme des Rechenzentrum oder Micro-Data-Centers vor fehlerhaften oder kriminellen Zugriffen. Die iPDUs unterstützen das Umgebungs- und Sicherheitsmanagement mit optionale Plug-and-play-Umgebungssensoren für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, potenzialfreiem Kontakt und Leckagen. Die Sensoren können entweder per Kabel oder in naher Zukunft per Funk in das Infrastrukturkonzept integriert werden. Insgesamt lassen sich bei den intelligenten Stromleisten von Panduit bis zu 4 PDUs und bis zu 32 Umgebungssensoren mit einer einzigen IP-Adresse verketten.

 

Abbildung 2: Berechnung von PUE und DCIE.

 

Im gesamten physischen Sicherheitsmanagement des Rechenzentrums überwachen die intelligenten PDUs zudem den Rack-Zugang mit Türkontaktschaltern und potenzialfreien Kontakten, die Signalleuchten oder auch die Klimatisierung ansteuern können.

Smarte Mechanik und Intelligenz. Auch mechanisch überzeugen die iPDUs von Panduit mit einer hohen Dichte und cleveren Steckplatzkonfigurationen. Auf Wunsch passen die Ausgangskabel oben, unten oder vorn ideal in nahezu jede Rackgröße. Die flache Bauform der modularen iPDUs und das Gesamtdesign spart in Summe viel Platz im Rack. Man kann jederzeit leicht auf die einzelnen Module, die Stecker und die Steuereinheit zugreifen. Dieses Netzwerkmodul lässt sich schnell und einfach im Hot-Swap-Verfahren austauschen.

Alle Steckdosenmodule der intelligenten PDU von Panduit bilden ein in sich geschlossenes System und sie sind natürlich berührungsgeschützt aufgebaut. So kann selbst ohne elektrisches Fachwissen mit den Stromleisten gearbeitet werden. Durch einfaches Einhängen lassen sich die Leisten schnell installieren, was sowohl Montagezeit als auch Kosten und Logistikaufwand reduziert. Ein weiteres Plus: Unter Volllast halten die PDUs Temperaturen von bis zu 60 °C stand und sind damit auch in Hochleistungsumgebungen einsetzbar. 

Fazit. Stromverteilungssysteme findet man in jedem Rechenzentrum, Serverraum oder Edge Data Center. Mit Blick auf die zunehmenden Energiekosten und geforderten Leistungsdichten gewinnen intelligente PDUs an Bedeutung. Der Trend zeigt, dass gewöhnliche Steckdosenleisten deutlich weniger eingesetzt werden. Die Gründe liegen auf der Hand: In vernetzten und verteilten IT-Infrastrukturen wächst die Forderung nach einer Fernüberwachung und Fernsteuerung. Zudem steigern modulare und netzwerkfähige Stromverteilungssysteme erheblich die Flexibilität und Skalierbarkeit. Durch integrierte Messfunktionen der Stromleisten werden Energieverbräuche optimiert und der Energieverbrauch insgesamt reduziert. Gleichzeitig führt die integrierbare ­Sensorik zur besseren Infrastrukturüberwachung und zusammen mit den Cyber-Security-Funktionen insgesamt zu mehr Sicherheit. Das Fazit: Die intelligente PDU in zukünftigen Rechenzentrumsinfrastrukturen ist smarter, effizienter und sicherer.

 


Dipl-Ing., MBA Martin Kandziora,
Senior Manager Marketing
bei Panduit

 

 

Link zur Konfiguratoren-Seite: https://pages.panduit.com/SI_Tools.html

 

Illustration: © Kraphix/shutterstock.com

 

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