Hoe intelligente stroomverdelers gebruiken om de netwerkbeschikbaarheid te maximaliseren

Bezorgdheid over de stijgende energiekosten zet exploitanten van datacenters en andere netwerkinstallaties ertoe aan opnieuw na te denken over de structuur van de faciliteiten, met inbegrip van veranderende verwachtingen over hoe intelligente stroomverdelers (iPDU's) kunnen bijdragen tot een groenere, betrouwbaardere en goedkopere werking, wat allemaal bijdraagt tot een betere beschikbaarheid van het netwerk. Bovendien vereist een groeiende verscheidenheid aan soorten datacenters verschillende benaderingen bij het specificeren en integreren van iPDU's, variërend van grote datacenters die cloud computing ondersteunen tot veel kleinere datacenters aan de rand verspreid in fabrieken, magazijnen, enz. Grote datacenters worden geëxploiteerd met iPDU's in warme gangen met temperaturen van 60 °C om de behoefte aan koeling en het energieverbruik te verminderen. Ter vergelijking: edge datacenters werken bij maximumtemperaturen van 40 °C die in overeenstemming zijn met de omgeving van de faciliteit waar zij zich bevinden.

De specificaties en operationele kenmerken van iPDU's moeten worden afgestemd op de omgeving waarin zij worden ingezet. Er wordt steeds meer verwacht dat iPDU's energiebewaking en -regeling op afstand zullen ondersteunen om de beschikbaarheid in alle gevallen te optimaliseren.

Dit artikel vergelijkt en contrasteert de bedrijfsomgevingen en verwachtingen voor iPDU's in cloud- versus edge-omgevingen, met inbegrip van zowel hardware als software, samen met aanbevelingen voor het gebruik; vervolgens worden iPDU's gepresenteerd die geschikt zijn voor cloud- en edge-datacenters van Panduit en Orion Fans.

Drie van de kenmerken van cloud- en edge-omgevingen die de iPDU-selectie beïnvloeden, zijn de verschillen in thermische omgevingen, de verschillen in netwerkcommunicatiearchitectuur en de verschillen in apparatuurdichtheid. Het meest uitdagende verschil tussen cloud- en edge-omgevingen is waarschijnlijk de verwachting dat de meeste edge-installaties tot 40 °C kunnen werken, vergeleken met 60 °C in cloud-datacenters (Afbeelding 1). In cloud-omgevingen minimaliseren warme en koude gangen de behoefte aan koeling en verlagen ze de energiekosten, een belangrijke operationele kostenpost in grote datacenters. De iPDU's bevinden zich meestal in de hot aisle en moeten geschikt zijn voor 60 °C.

Afbeelding 1: De iPDU's in cloud-datacenters moeten bij 60 °C werken, zodat ze in warme gangen kunnen worden geïnstalleerd. (Bron afbeelding: Panduit)

Bovendien vereist de American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) bij warme en koude gangen drie temperatuursensoren en één vochtigheidssensor (de zogenaamde "3T + H") aan de voorkant van de kast in de koude gang, en slechts een temperatuursensor aan de achterkant van de kast in de warme gang. Bijgevolg kunnen iPDU's die meerdere sensoringangen ondersteunen, de noodzaak van een tussenliggend 1RU-apparaat voor de sensoren wegnemen en een belangrijke overweging vormen in cloud-datacenters.

Hoewel zowel rand- als cloudinstallaties belang hechten aan hoge beschikbaarheid, is deze relatief belangrijker in cloudomgevingen. De controller module op iPDU's moet hot-swappable zijn voor units geïnstalleerd in cloud datacenters. De mogelijkheid tot hot-swap van de besturingsmodule minimaliseert de downtime, een essentiële overweging in de cloud. Bovendien wordt Gigabit (Gb) Ethernet in de cloud op grotere schaal toegepast dan andere connectiviteitssnelheden, en iPDU's in de cloud profiteren van de ondersteuning van Gb Ethernet-connectiviteit die in edge-installaties minder wordt gewaardeerd. Bovendien vereisen cloud-installaties over het algemeen iPDU's die hogere beveiligingsniveaus en complexere energiebewakings- en beheersoftware ondersteunen.

In cloud-datacenters worden racks met een hogere dichtheid aangetroffen dan aan de rand, waardoor vermogensdichtheid een belangrijke factor is bij de iPDU-selectie voor cloud-faciliteiten. IPDU's in cloud-datacenters profiteren van hogere uitgangsdichtheden, maar moeten nog steeds een hoog niveau van intelligente vermogensregeling en -bewaking bieden om hogere vermogensdichtheden te ondersteunen.

In zowel cloud- als edge-installaties is het per ongeluk losraken van het netsnoer een belangrijke oorzaak van downtime van apparatuur. De meest voorkomende oorzaak van accidentele disconnects in iPDU's is het effect van trillingen en zwaartekracht die na verloop van tijd aan de stroomkabels trekken; het is geen 'gebruikersfout'. Het ontwerpen van iPDU's die het effect van trillingen en zwaartekracht op stroomkabels minimaliseren, waardoor onopzettelijke verbrekingen worden geminimaliseerd, kan belangrijk zijn in randinstallaties en is vereist in cloudfaciliteiten.

iPDU's geschikt voor 60 °C bij volle belasting

Datacenter ingenieurs kunnen zich wenden tot Panduit's G5 intelligente PDUs (Gen 5 iPDUs) om de stroomdistributie, beschikbaarheid, beveiliging en monitoring van cloud installaties aan te pakken. Gen 5 iPDU's hebben een bedrijfstemperatuur van 60°C bij volle belasting. Ze hebben ook sensoringangen ter ondersteuning van de ASHRAE-eis voor 3T + H in de koude gang en een temperatuursensor in de warme gang zonder een tussenliggend 1RU-apparaat. Digitale zelfidentificerende sensoren kunnen rechtstreeks op de iPDU worden aangesloten, wat de implementatie versnelt.

De intelligente netwerkcontroller (iNC) in de Gen 5 iPDU's is hot-swappable om maximale uptime te ondersteunen (Afbeelding 2). Het bevat een goed zichtbaar OLED-scherm, reset/fabrieksinstellingen, menukeuzeknoppen, een status-LED, een USB-aansluiting voor firmware- en configuratie-updates en/of optionele automatische reklichtaansluiting, een 1Gb Ethernet-poort voor netwerkverbindingen, PDU out- en PDU in/seriële poorten voor serieschakeling van meerdere iNC's, en twee sensorpoorten die elk kunnen worden aangesloten op maximaal 4 sensoren, voor een totaal van 8 sensoren, met behulp van de optionele sensoruitbreidingspoort.

Afbeelding 2: De iNC in de Gen 5 iPDU's is hot-swappable voor maximale uptime en ondersteunt een breed scala aan bewakings- en controlefuncties. (Bron afbeelding: Panduit)

Tot vier iPDU's kunnen in serie worden geschakeld en verbonden met twee verschillende beveiligde netwerkverbindingen voor:

• Monitoring van stroomverbruik en het bijhouden van gegevens op een facilitair netwerk en;
• Beheer en bewaking van maximaal vier rack iPDU's, met slechts één IP-adres (Afbeelding 3).

Elke iPDU in de daisy chain kan worden verbonden met maximaal acht sensoren, voor een totaal van 32 sensoren over één enkele verbinding. Bovendien is een redundante netwerktoegangsconfiguratie beschikbaar die gebruik maakt van twee iPDU's.

Afbeelding 3: Tot 4 Gen 5 iPDU's kunnen in serie worden geschakeld via één IP-adres. (Bron afbeelding: Panduit)

In grote datacenters is het zaak inefficiënties te controleren en op te sporen om de operationele efficiëntie te verbeteren, de kosten te verlagen en de ecologische voetafdruk te minimaliseren. Gen 5 iPDU's ondersteunen uitgebreide, nauwkeurige energiemeetsoftware om energiebronnen efficiënt te gebruiken, geïnformeerde beslissingen over capaciteitsplanning te nemen, de uptime te verbeteren en de effectiviteit van het stroomverbruik (PUE) te meten. Deze iPDU's bieden de nodige energiemeting, bewaking en regeling ter ondersteuning van voortdurende verbeteringen in het energieverbruik:

• Energiemeting en -bewaking op PDU-niveau
  • Wattuur energiemeting (kWh)
  • Vermogensmetingen (W)
  • Input Fase niveau vermogensmetingen inclusief V, A, VA, kWh, en power factor (pf)
  • Stroommetingen op stroomniveau van stroomonderbrekers
  • Mogelijkheden voor facturering
  • Geïntegreerd geheugen om historische gegevens te registreren/bekijken/rapporteren
  • Aanpasbare alarmdrempels en meldingen
• Niveauregeling voor de uitlaat
  • In- en uitschakelen op afstand per individuele uitgang
  • Door de gebruiker te definiëren inschakelvertraging om apparatuur in volgorde te zetten en inschakelstroomoverbelasting te voorkomen
  • Door de gebruiker toe te wijzen rollen en toegangsbeveiligingsniveaus
• Energiemeting op afzetniveau
  • Wattuur energiemeting (kWh)
  • Vermogensmetingen inclusief V, A, VA, W, en pf
  • Gegevens voor Green Grid Level 3 PUE-berekeningen

De Gen 5 iPDU's bieden een hoge vermogensdichtheid, hebben tot 48 uitgangen en worden standaard geleverd met een ingangssnoer van drie meter. Ze zijn verkrijgbaar met een reeks montageconfiguraties, waaronder verticaal (0U) of horizontaal (1U of 2U). Bijvoorbeeld, model P36D08M is berekend op 30 A per fase, heeft een 0U FULL-vormfactor, heeft een L15-30P ingangsplug, 3 stroomonderbrekers, kan 8,6 kW aan, en heeft 36 uitgangen (30 C13 en 6 C19).

Ontwerpers die Gen 5 iPDU's gebruiken kunnen kiezen tussen twee verschillende oplossingen voor het probleem van accidentele verbrekingen. Standaard C13- en C19-uitgangen hebben een geïntegreerde verzonken gleuf ernaast waarin een niet-geleidende kabelbinder past, zodat de effecten van trillingen en zwaartekracht effectief worden geëlimineerd. Hoewel deze uitgangen minder duur zijn, zijn er arbeidskosten verbonden aan het gebruik van de kabelbinder en wordt het netsnoer aan de kant van de apparatuur niet vastgezet. Gen 5 iPDU's zijn verkrijgbaar met vergrendelingskabels die veilig op hun plaats klikken voor een completere oplossing. Bovendien heeft het uiteinde van de apparatuur een universeel vergrendelingsmechanisme dat aan de IT-apparatuur wordt bevestigd, zodat de kabel aan beide uiteinden permanent wordt vastgehouden. Afhankelijk van de installatiebehoeften kunnen bestekschrijvers Gen 5 iPDU's gebruiken die stopcontacten combineren met sleuven voor kabelbinders en vergrendelbare uitgangen (Afbeelding 4). Bovendien hebben cloud-datacenters grote aantallen stroomkabels die de A- en B-zijde achterin de kast voeden, wat het kabelbeheer kan bemoeilijken. Gen 5 PDU's bieden gekleurde kabelbinders, gekleurde markeringsbanden en gekleurde netsnoeren (zowel vergrendelend als niet-vergrendelend) om de identificatie en het beheer van kabels aan A- en B-zijde te vereenvoudigen.

Afbeelding 4: Gen 5 iPDU's bieden de keuze uit kabelbinders of vergrendelbare uitgangen om problemen met onbedoelde loskoppeling op te lossen. (Bron afbeelding: Panduit)

De Panduit Smart Zone G5 optionele beveiligingshandgreep kan worden gebruikt met Gen 5 iPDU om toegangscontrole te bieden voor maximaal 200 gebruikers. De handgreep bevat een status-LED die de veiligheidstoestand van de handgreep aangeeft, en een baken-LED die de gezondheid van de kast aangeeft. Hij beschikt ook over een geïntegreerde vochtigheidssensor en speciale temperatuur- en deuralarmsensoren om de installatie van sensoren te vereenvoudigen en te voldoen aan de ASHRAE-normen (Afbeelding 5). De G5-veiligheidshandgreep omvat ter plaatse vervangbare slottuimelaars en sleutels en vier manieren om de toegang tot de kast te controleren:

• Kaartlezers met twee frequenties kunnen zowel met kaarten met een lage als met een hoge frequentie worden gebruikt.
• De toegang kan op afstand worden geregeld via de webinterface in de Gen 5 iPDU.
• Het model ACF06 bevat een optioneel toetsenbord dat toegang tot de kast geeft via een veilige pincode.
• Het model ACF06 kan dubbele authenticatie implementeren wanneer zowel een kaartwissel als een toetsenbord vereist zijn.

Afbeelding 5: De optionele Smart Zone G5-veiligheidshandgreep heeft een geïntegreerde vochtigheidssensor en status-LED's en kan worden geconfigureerd met of zonder geïntegreerd toetsenbord voor toegangscontrole. (Bron afbeelding: Panduit)

iPDU's voor Edge-installaties

Voor datacenters aan de rand en andere toepassingen die iPDU's kunnen gebruiken die geschikt zijn voor maximaal 40 °C, biedt Orion Fans de Smart Switched PDU-serie die uitgangen bevat die op afstand sequentieel kunnen worden gestart, gecontroleerd en bewaakt. Smart Switched PDU's bewaken elke uitgang afzonderlijk, en in het geval dat een door de gebruiker gedefinieerde drempel wordt overschreden, stuurt het een waarschuwing via e-mail, trap of geluidsalarm. Andere kenmerken zijn:

• Stroomregeling en -bewaking op uitgangsniveau voor in rekken gemonteerde apparatuur
• Werking van 0 tot 40 °C
• Vermogensbewaking via meter, web of eenvoudig netwerkbeheerprotocol (SNMP)
• http, https, SNMP, DHCP en UDP communicatieprotocollen.
• Digitale, ware RMS-stroommeter op de PDU
• Gebundelde software biedt controle en analyse om de energie-efficiëntie te verbeteren, de bedrijfskosten te verlagen en de uitvaltijd te minimaliseren.

Het model OSP-V-16-23-16-N1 bevat bijvoorbeeld 14 IEC320 C13- en 2 IEC320 C19-uitgangen, een IEC320 C20 inlaat, en een gesloten IEC320 C19 naar C20 3 meter lang netsnoer, en een 16 A stroomonderbreker. Als alternatief heeft de OSP-H-16-23-08-N1 8 IEC320 C13 uitgangen, een IEC320 C20 inlaat, een gesloten IEC320 C19 naar C20 3 meter lang netsnoer, en een 16 A stroomonderbreker met een driecijferige 20 A stroommeter met een resolutie van 0,1 A (Afbeelding 6).

Afbeelding 6: De OSP-H-16-23-08-N1 iPDU heeft 8 IEC320 C13 uitgangen en een driecijferige stroommeter met een resolutie van 0,1 A. (Bron afbeelding: Orion Fans)

Samenvatting

Cloud- en edge-datacenters hebben verschillende behoeften aan iPDU's, waaronder verschillende bedrijfstemperatuurvereisten, verschillende verwachtingen inzake betrouwbaarheid en beschikbaarheid, en verschillende behoeften inzake beveiliging, stroomregeling en monitoring. Netwerktechnici kunnen kiezen uit iPDU's die voldoen aan de specifieke eisen van edge- en cloudinstallaties om groenere oplossingen te ondersteunen met een optimale balans tussen kosten en prestaties.