{"id":46501,"date":"2023-03-24T08:20:16","date_gmt":"2023-03-24T08:20:16","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/unkategorisiert\/wie-gestaltet-man-rechenzentren-moeglichst-energieeffizient\/"},"modified":"2023-03-24T10:45:50","modified_gmt":"2023-03-24T10:45:50","slug":"wie-gestaltet-man-rechenzentren-moeglichst-energieeffizient","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/de\/sm-de\/wie-gestaltet-man-rechenzentren-moeglichst-energieeffizient\/","title":{"rendered":"Wie gestaltet man Rechenzentren m\u00f6glichst energieeffizient?"},"content":{"rendered":"\n

Der Zugang zu zuverl\u00e4ssigen und sicheren Cloud-Plattformen ist in unserer vernetzten Gesellschaft unabdingbar geworden. Ohne eine nahezu ununterbrochene Verbindung zum und vom Serverraum, w\u00fcrde alles still stehen. Denn das Rechenzentrum ist zum Herzst\u00fcck praktisch aller Anwendungen geworden, die wir heute nutzen: von der Automobilindustrie \u00fcber die Industrie bis hin zur intelligenten Hausautomatisierung. Die \u00dcberwachung und Aufrechterhaltung einer konstanten Energieversorgung der riesigen Racks mit Computer- und Speicherger\u00e4ten ist Voraussetzung zum Betrieb des Rechenzentrums und ein Massstab f\u00fcr dessen Gesamtleistung. Dieser Artikel befasst sich mit der Energieversorgung der Rechenzentren. Er unterstreicht die Notwendigkeit der \u00dcberwachung der Stromqualit\u00e4t und benennt die Bausteine des Infrastrukturmanagements f\u00fcr Rechenzentren (DCIM).<\/p>\n\n\n\n

Unsere Abh\u00e4ngigkeit von der Verf\u00fcgbarkeit der Rechenzentren<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

In knapp zwei Jahrzehnten haben wir uns vollst\u00e4ndig vom Zugang zu Rechenzentren abh\u00e4ngig gemacht. Die Cloud-Konnektivit\u00e4t ist allgegenw\u00e4rtig geworden, egal ob wir zu Hause einen Film streamen, unsere Lieblingsmusik h\u00f6ren oder den Sprachassistenten bitten, die Heizung aufzudrehen. Dasselbe gilt, wenn wir im Auto sitzen und eine Navigations-App nutzen, um unsere Fahrt zu planen. Unsere Fabriken und B\u00fcros sind auf einen st\u00e4ndigen Internetzugang f\u00fcr die Fertigung, Prozesssteuerungssysteme und Unternehmensanwendungen angewiesen. Auch Einzelhandelsgesch\u00e4fte sind von Rechenzentren abh\u00e4ngig, ohne die Sie wahrscheinlich nicht an Ihren Lieblingskaffee kommen werden.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr Verbraucher ist diese st\u00e4ndige Konnektivit\u00e4t selbstverst\u00e4ndlich. Wir vergessen dabei oft, dass sich hinter unserem Smartphone, unserem Computer und unserem Sprachassistenten eine lange Kette von Telekommunikationsinfrastrukturen verbirgt, die von und zu den Serverr\u00e4umen f\u00fchrt. Neben den Datennetzen mit hoher Bandbreite, ben\u00f6tigen Rechenzentren Strom, um alles am Laufen zu halten.<\/p>\n\n\n\n

Auch in den Rechenzentren ist der globale Trend f\u00fcr mehr Nachhaltigkeit angekommen. Da Rechenzentren eine erhebliche Mengen an Strom verbrauchen, werden deren Ausr\u00fcstung und Infrastruktur so energieeffizient wie m\u00f6glich gestaltet. Die Verf\u00fcgbarkeit oder \u201eBetriebszeit\u201c ist ein wichtiger Parameter f\u00fcr die Leistung eines Rechenzentrums. In der Rechenzentrumsbranche entspricht das \u201eFive Nines\u201c-Ziel von 99,999 % Verf\u00fcgbarkeit einer tats\u00e4chlichen Ausfallzeit von etwa 5 Minuten pro Jahr oder weniger als einer Sekunde pro Tag. Das ist erstaunlich wenig.<\/p>\n\n\n\n

Um diese beeindruckende Zuverl\u00e4ssigkeit zu erreichen, werden Server, Speicherger\u00e4te und Netzwerkinfrastrukturen dupliziert, um Redundanz aufzubauen. Leider erh\u00f6ht dies die Komplexit\u00e4t des Stromversorgungssystems in einem hochverf\u00fcgbaren Rechenzentrum noch weiter.<\/p>\n\n\n\n

Die kritische Energiearchitektur eines modernen Rechenzentrums<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die typischen prim\u00e4ren Stromversorgungsfunktionen in Rechenzentren sind in Abbildung 1 dargestellt. Der Strompfad vom Stromversorger zu den kritischen Datenservern und Speicherracks wurde hervorgehoben.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1 – Die typische Stromversorgungsarchitektur eines Rechenzentrums vom Stromversorger bis zu den kritischen Ger\u00e4ten (Quelle: Moxa)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Bei Stromausf\u00e4llen des Versorgungsnetzes sind Notstromaggregate mit automatischen Umschaltern (1 in Abbildung 1) f\u00fcr jedes Rechenzentrum von entscheidender Bedeutung, da sie die bereitgestellte Energie kontinuierlich auf m\u00f6gliche Anomalien oder drohende Ausf\u00e4lle hin \u00fcberpr\u00fcfen und sofort auf die Notstromversorgung umschalten. Schaltanlagen (2) spielen eine wichtige Rolle bei der Trennung und dem Schutz des Rechenzentrums vom Prim\u00e4rnetz und bei der Verteilung der Generatorleistung. Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (3) gleichen Stromausf\u00e4lle aus und \u00fcberbr\u00fccken die Zeit zwischen dem Ausfall des Prim\u00e4rnetzes und dem Einschalten der Notstromgeneratoren. USVs sch\u00fctzen kritische Ger\u00e4te vor harmonischen Verzerrungen, Schalttransienten und Frequenzschwankungen. Der letzte Teil (4) der Stromversorgungssystemarchitektur sind die Stromverteilungsschr\u00e4nke, die die wichtigen Verbraucher zuverl\u00e4ssig mit Strom versorgen.<\/p>\n\n\n\n

Da die Ausr\u00fcstung von Rechenzentren viel W\u00e4rme erzeugt, ist f\u00fcr einen reibungslosen Betrieb K\u00fchlung erforderlich. Abbildung 2 zeigt die typischen Ger\u00e4te, die f\u00fcr die Heizung, L\u00fcftung und Klimatisierung (HLK) der Ger\u00e4tehallen und Racks verwendet werden. Diese werden in den grossen Dateninfrastrukturen von allen Geb\u00e4udemanagementsystemen (GMS) \u00fcberwacht und gesteuert.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 2 – Ein \u00dcberblick \u00fcber die K\u00fchlger\u00e4te in einem Rechenzentrum (Quelle: Moxa)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Stromversorgungs- und K\u00fchlungsinfrastruktur muss kontinuierlich \u00fcberwacht und optimiert werden, um ein energieeffizientes Rechenzentrum zu schaffen, das weniger Energie verbraucht und nachhaltiger ist. Ein DCIM-System (Data Center Information Management) mit einem integrierten Energiemanagementsystem (EMS) und einem Geb\u00e4udemanagementsystem (BMS) ist f\u00fcr die kritische Energie\u00fcberwachung unerl\u00e4sslich.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcberwachung der Infrastruktur des Rechenzentrums und der<\/strong> Stromqualit\u00e4t mit einem integrierten Netzwerk<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Um ein umfassendes DCIM einzurichten, muss jedes Teil der Energieanlage des Rechenzentrums \u2212 von der Stromverteilung \u00fcber die K\u00fchlung und die USV bis hin zu den elektrischen Schaltanlagen \u2212 mit einer einzigen Kontrollraumanwendung verbunden werden. Ein stabiles und sicheres Netzwerk ist die Grundlage f\u00fcr eine erfolgreiche DCIM-Implementierung mit mehreren Netzwerkger\u00e4ten wie Layer 2- und 3-Gigabit-Ethernet-Switches, Seriell-zu-Ethernet-Modbus-Gateways, Remote-IOs und Terminalserver.<\/p>\n\n\n\n

Moxa ist ein weltweit f\u00fchrender Anbieter von Industriecomputern und kritischen Netzwerkinfrastrukturl\u00f6sungen, die Konnektivit\u00e4t f\u00fcr das industrielle Internet der Dinge (IIoT) und Rechenzentren erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

Zu den Moxa-Produkten, die f\u00fcr DCIM-Implementierungen entwickelt wurden, geh\u00f6ren Seriell-zu-Ethernet Modbus-Gateways und Remote I\/O. Ein Beispiel f\u00fcr ein Modbus-Gateway ist die MGate MB3170\/MB3270<\/a> -Serie von Modus-Gateways mit einer bzw. zwei Seriell-zu-Ethernet-Schnittstellen (10\/100BaseTX)(Abbildung 3). Die Serie kann bis zu 32 Modbus-TCP-Server und bis zu 31 oder 62 Modbus-RTU\/ASCII-Slaves anschliessen und eignet sich ideal f\u00fcr die \u00dcberbr\u00fcckung von Umgebungen der Betriebstechnologie (OT) und der Informationstechnologie (IT), wie sie typischerweise bei der Implementierung von Energie- und K\u00fchlmanagement anzutreffen sind. Moxa MGate ist ein bew\u00e4hrtes Produkt, das in mehr als 10.000 Schaltanlagen von Rechenzentren auf der ganzen Welt installiert wurde, um die digitalen Z\u00e4hlerdaten f\u00fcr DCIM zu erfassen.<\/p>\n\n\n

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Abbildung 3 – Die Moxa MB3170.MB3270 Serie fortschrittlicher Modbus-Gateways mit einer bzw. zwei Seriell-zu-Ethernet-Schnittstellen (Quelle: Moxa)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Die MGate MB3660-Serie redundanter Ethernet-Modbus-Gateways<\/a> mit 8 und 16 Ports (Abbildung 5) eignet sich f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere DCIM-Implementierungen und ist f\u00fcr bis zu 256 Modbus-TCP-Clients zug\u00e4nglich und kann bis zu 128 Modus-TCP-Server verbinden.<\/p>\n\n\n

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Abbildung 4 – Redundante Ethernet-Modbus-Gateways der Serie MB3660 von Moxa (Quelle: Moxa)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Ein Beispiel f\u00fcr ein Remote-IO mit 2 Anschl\u00fcssen ist die ioLogik E1200-Serie<\/a> (Abbildung 4). Die E1200-Serie unterst\u00fctzt benutzerdefinierbare Modbus-TCP-Slave-Adressierung, die RESTful-API-Protokolle f\u00fcr IIoT-Anwendungen und zwei Ethernet-Ports, die Upstream- und Downstream-Daisy-Chaining erm\u00f6glichen. Die Ger\u00e4te unterst\u00fctzen die folgenden 6 Protokolle: SNMP, RESTful, Moxa MXIO, Modbus TCP, EtherNet\/IP und Moxa AOPC.<\/p>\n\n\n

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Abbildung 5 – Die Moxa ioLogik E1200-Serie von 2-Port-Ethernet-Switches (Quelle: Moxa)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Die Five-Nines-Verf\u00fcgbarkeit eines energieeffizienten Rechenzentrums beginnt mit redundantem Design und DCIM<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Von der Cloudspeicherung zur\u00fcck zum Datacenter vor Ort Neurale maschinelle Netzwerke, hochkapazitives Medienstreaming und die Navigations-App bei der n\u00e4chsten Autofahrt fressen Bandbreite und sind abh\u00e4ngig von der Verf\u00fcgbarkeit der Datencenter   Um diese Ziele zu erreichen und eine energieeffiziente und nachhaltige Einrichtung zu betreiben, ist die Implementierung eines Informationsmanagementsystems f\u00fcr Rechenzentren unerl\u00e4sslich. Moxa bietet industrietaugliche Netzwerkinfrastrukturger\u00e4te, die die OT- und IT-Welt miteinander verbinden, um eine zuverl\u00e4ssige und robuste Konnektivit\u00e4tsl\u00f6sung f\u00fcr DCIM zu schaffen.<\/p>\n\n\n\n

Distrelec<\/a> ist ein autorisierter Moxa-Partner.<\/p>\n\n\n\n

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