Стандарты на кабельные системы в ЦОД: обновления в 2017 г.

Валери Магуайр
Директор Siemon по стандартам и технологиям

В центрах обработки данных и машинных залах важно не только обеспечивать необходимое электропитание, охлаждение и предусматривать системы пожаротушения – критически важное значение имеют также правильный выбор, проектирование, монтаж и администрирование кабельной инфраструктуры, которая служит основой для подключения сетевого оборудования и устройств хранения данных. Просчеты в построении структурированной кабельной системы (СКС) могут выразиться в пониженной скорости передачи данных, недостаточной безопасности и гибкости сети, неспособности поддержать рост системы, неполном и неэффективном использовании имеющихся портов, несбалансированном распределении нагрузки по кабельной системе и активному оборудованию, установленному в стойках и шкафах. Могут возникнуть и другие проблемы, причем их решение всегда обходится дорого и сопряжено с серьезным вмешательством в штатный режим работы ЦОД. К счастью, совместный технический комитет ISO/IEC JTC 1 от Международной организации по стандартизации (ISO) и Международной электротехнической комиссии (IEC), а также Инженерный комитет TR-42 по телекоммуникационным кабельным системам от Ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA) знают о таком положении дел и занимаются разработкой, поддержанием и распространением стандартов по информационным технологиям, которые помогают успешно решать и предотвращать такие проблемы. Обе экспертные группы в текущем году намереваются выпустить обновленные стандарты на кабельные системы для ЦОД, в которых будет содержаться актуальная информация о проектировании центров обработки данных, топологии сети, планировании инженерных подсистем и спецификациях на кабельные системы – все необходимое для того, чтобы обеспечить максимальное качество обслуживания и возврат инвестиций, вложенных в инфраструктуру ЦОД.

Всем известный стандарт ISO/IEC-11801 (издание 2.0), описывающий типовые структурированные кабельные системы на территории заказчика, в настоящее время серьезно пересматривается. Его содержание будет перекомпоновано, чтобы упорядочить требования к СКС в коммерческих офисных зданиях, центрах обработки данных, интеллектуальных зданиях и на других объектах, где используются сети. Новое содержание документов будет соответствовать общей структуре, принятой в спецификациях TIA на типовые и специальные кабельные системы, устанавливаемые у заказчиков, и это позволит пользователям быстрее и проще находить необходимые нормативные требования и положения стандартов. В рамках таких работ будет пересмотрено содержание стандарта ISO/IEC 24764 (издание 1.0), описывающего типовые кабельные системы для центров обработки данных. Обновленный документ выйдет под обозначением ISO/IEC 11801-5, Information Technology – Generic Cabling for Customer Premises – Part 5: Data Centres. В настоящее время черновая версия этого документа проходит стадию голосования, оно завершится ориентировочно в августе. Если, как ожидается, стандарт получит необходимое количество голосов, он будет принят и тогда же отправлен на публикацию.

Ассоциация телекоммуникационной промышленности TIA также занимается пересмотром и обновлением своего стандарта на кабельные системы в ЦОД. Это будет уже третья по счету версия стандарта, ее опубликуют под обозначением ANSI/TIA-942-B, TelecommunicationsInfrastructureStandardforDataCenters. Текст документа уже распространен среди представителей телекоммуникационной отрасли для финального голосования. Вероятно, стандарт будет принят и опубликован в июне.

Содержание стандартов ISO/IEC 11801-5 и TIA-942-B хорошо согласовано между собой, есть лишь небольшие, но вполне понятные с учетом предыстории расхождения, – например, признание стандартами ISO/IEC кабельных систем категории 7A / класса FA. Важно, что оба стандарта описывают кабельные системы для центров обработки данных и машинных залов без привязки к производителям оборудования. Это позволяет использовать в проектах кабельную продукцию от разных изготовителей, предоставляет необходимую гибкость в выборе сетевых решений и активного оборудования, не завязанного на какое-либо конкретное приложение. Оба стандарта перечисляют в качестве признаваемых сред сбалансированную (симметричную) витую пару, многомодовое и одномодовое оптическое волокно. Кроме того, стандарт TIA-942-B признает использование в ЦОД определенных широкополосных коаксиальных компонентов и кабелей. Ни один из стандартов ISO/IEC 11801-5 и TIA-942-B не описывает твинаксиальные соединительные шнуры, например, SFP+ или QSFP. Документы не упоминают и активные оптические шнуры (AOC). Это связано с тем, что такие изделия содержат компоненты, жестко привязанные к определенным приложениям, и в ходе любой модернизации системы – обновления активного оборудования или перехода на другие технологии – от них неизбежно придется отказываться.

Основные изменения в содержании стандартов ISO/IEC 11801-5 и TIA-942-B заключаются в том, что документы теперь описывают более высокопроизводительные категории и классы сбалансированной витой пары, классы широкополосных многомодовых волокон, а также многоволоконные оптические кабельные системы, в которых прием и передача ведется более чем по одному волокну в каждую сторону. Минимальный уровень рабочих характеристик, признаваемый стандартом для систем на основе витой пары и волоконной оптики, тоже изменился – стал выше. Есть и другие изменения: добавились спецификации на более широкие и глубокие шкафы, появились рекомендации по исключению микроизгибов оптического волокна в фиксированных кабелях и в шнурах, упоминаются новые методы упорядочивания кабелей и подходы к маркировке, упрощающие коммутацию.

В прошедшем году были опубликованы спецификации стандарта ISO/IEC на медные кабельные системы класса I (строятся на компонентах категории 8.1) и класса II (строятся на компонентах категории 8.2), а также спецификации стандарта TIA на категорию 8. Новые категории и классы направлены на поддержку приложений 25G/40GBASE-T, описываемых стандартом IEEE 802.3bq™-2016, в каналах длиной до 30 м с максимум двумя точками соединения. Такая конфигурация предназначена для сегментов между серверами и коммутаторами в центрах обработки данных. Топология, предусматривающая уменьшенную длину канала и меньшее количество коннекторов в линии, упоминается как в стандарте ISO/IEC 11801-5, так и в TIA-942-B. Стандарт ISO/IEC 11801-5 добавляет в список признаваемых сред передачи классы I и II, а стандарт TIA-942-B включает в свой список признаваемых кабелей категорию 8. Поскольку сейчас поддержка 10-гигабитных приложений в ЦОД уже считается необходимой по умолчанию, стандарт ISO/IEC-11801-5 указывает в качестве минимального требования к кабельной системе на основе витой пары использование продукции категории 6A / класса EA. В стандарте TIA-942-B минимальным уровнем рабочих характеристик считается категория 6A.

Новые приложения Ethernet для многомодовых систем – например, 100GBASE-SR4 и 200GBASE-SR4 – требуют использования параллельной передачи по нескольким оптическим волокнам одновременно. Такие решения обеспечивают скорости более 100 Гбит/с и поддерживают расстояния до 100 м, но требуют применения волокна класса OM4. Столь высокие скорости – серьезное достижение. Но еще серьезнее выглядит работа, которую сейчас ведет рабочая группа в рамках стандарта IEEE P802.3, – речь идет о приложениях Ethernet 200 Гбит/с и 400 Гбит/с на расстояниях до 500 м. Группа должна предложить приемлемое по цене одномодовое решение, в котором тоже используется параллельная передача по нескольким волокнам. Применение параллельной передачи гораздо экономичнее, чем мультиплексирование с разделением по длине волны. Когда в кабельном сегменте для передачи сигналов используется несколько волокон одновременно, таким путем можно «набрать» практически любую необходимую пропускную способность. Так, 4 параллельных волокна на передачу по 25 Гбит/с и 4 параллельных волокна на прием по 25 Гбит/с в совокупности формируют 100-гигабитную полосу пропускания. Именно такие решения обеспечат гибкость, в которой так нуждаются современные центры обработки данных, особенно самые продвинутые и большие из них, имеющие повышенные требования к базовой сети. Стандарты ISO/IEC 11801-5 и TIA-942-B уделяют большое внимание многоволоконным коннекторам и описывают интерфейсы MPO-12, MPO-16, MPO-32, на которых строится параллельная передача в волоконно-оптических системах. В качестве минимальной признаваемой многомодовой среды передачи в стандартах ISO/IEC‑11801-5 и TIA-942-B указано волокно 50/125 мкм класса OM3, оптимизированное под использование лазерных источников. Стандарт TIA-942-B также содержит рекомендацию по использованию многомодовых волокон классов OM4 и OM5.

Размеры, конфигурация оборудования и общее строение каждого центра обработки данных или машинного зала во многом уникальны, и это отражается на требованиях к кабельной системе. Зонные распределители (кроссы), облегчающие организацию подключений от главного и промежуточных распределителей, можно располагать как в крайних аппаратных шкафах в ряду, так и в средних. Альтернативный вариант – установка в каждом шкафу патч-панели (как правило, в самой верхней или самой нижней его части) с аппаратными розетками; кабели от нее ведут к главному или промежуточному распределителю. Такое решение считается типовым для серверных шкафов и стоек с оборудованием хранения данных. Стандарты ISO/IEC 11801-5 и TIA-942-B в подробностях описывают все варианты конфигураций с использованием трех иерархических уровней распределителей. Кроме того, оба стандарта содержат детальные описания различных сетевых архитектур – от традиционной трехуровневой архитектуры коммутаторов в ЦОД до горизонтальных структур, таких, как топологии "fat-tree" и "fullmesh", обеспечивающие малое время отклика и широкую полосу пропускания между любыми двумя точками в системе.

В разработке стандартов ISO/IEC и TIA принимает участие большое количество экспертов и привлеченных специалистов. В итоговые тексты документов попадают только те положения, по которым разработчики достигли единого мнения, поэтому пользователи стандартов могут быть уверены: им представлена самая актуальная и достоверная техническая информация, какая только есть на сегодня в телекоммуникационной отрасли, предложены наилучшие методы, подходы и рекомендации. Публикация стандартов ISO/IEC 11801-5 и TIA-942-B окажет большую помощь всем ИТ-специалистам, работающим с ЦОД, участвующим в их проектировании, в планировании конфигурации машинных залов. Актуальные стандарты надо всегда иметь под рукой, уметь их читать и применять на практике.


Валери Магуайр
Директор Siemon по стандартам и технологиям