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    Modularität als Anforderung für IKT-Infrastrukturentwicklungssysteme

    Das Problem des schnellen Wachstums des verarbeiteten Datenvolumens ist heute dringender als je zuvor. Um dieses Problem zu lösen, benötigen wir eine enorme Rechenleistung, die bereits exponentiell wächst und den Aufbau neuer Rechenzentren erfordert, bei denen die Leistungsdichte pro Rack erhöht und die Energieeffizienz verbessert wird. Vor einigen Jahren errichtete Einrichtungen müssen entsprechend den sich ständig ändernden Branchenanforderungen aufgerüstet werden. Heute betrachtet niemand mehr den Aufbau eines Rechenzentrums als abgeschlossenes Einzelprojekt. Jedes Rechenzentrum wird unter Berücksichtigung einer späteren, allmählichen Erhöhung seiner Kapazität aufgebaut. In einer Zeit, in der die Skalierung zu einem bedeutenden Problem beim Aufbau von Rechenzentren geworden ist, profitieren Designer von einem modularen Ansatz und intelligenten Fertigungslösungen wie vorgefertigten Rechenzentren. Mit Hilfe der oben genannten Lösungen können derzeit nicht benötigte Teile des Rechenzentrums erst bei Bedarf schnell in Betrieb genommen werden. Es gibt viele Mythen und Legenden rund um vorgefertigte Rechenzentren, mit denen dieser Artikel aufräumen möchte.

    Was unterscheidet sie von herkömmlichen Lösungen?

    Die Subsysteme eines Rechenzentrums können in drei Hauptkategorien unterteilt werden: Stromversorgung, Kühlung und Serverraum. Der Einfachheit halber zählen wir hierbei den Telekommunikationsteil zu letzterem. Ein modularer Ansatz bedeutet, dass diese Subsysteme oder ihre Komponenten als funktional komplette Produkte hergestellt werden. Es kann sich dabei um einen werksseitig montierten Schrank oder sogar um einen Container für die Installation im Außenbereich handeln. Ein modulares Element kann als jede ausreichend große vorgefertigte Einheit definiert werden. Es handelt sich jedoch in der Regel entweder um eine Containerlösung mit bereits werkseitig installierter technischer Infrastruktur oder um eine Lösung, die in rackmontierten Anordnungen mit einem Gehäuse mit montierten Sammelschienenführungen, Kabelkanalsystemen und anderen Systemen einfach zusammengesetzt werden kann.

    Dieser Ansatz vereinfacht die Installation und Inbetriebnahme eines Rechenzentrums erheblich. Alle Module werden in der Produktionsphase getestet, wodurch Kompatibilitätsprobleme und verschiedene Fehlfunktionen beseitigt werden, die den Inbetriebnahmeprozess verlangsamen können. Im Idealfall werden fast alle technischen und Rack-Montagekomponenten der Serverräume im selben Werk montiert, wo eine gründliche Prüfung, die auch die Last simuliert, stattfindet. Dazu können in den Schränken anstelle von Servern spezielle Heizungen installiert werden. Nach der Prüfung wird das System für den Transport zerlegt, verpackt und zur weiteren Montage vor Ort an den Kunden geliefert. Die Prozessparallelisierung beschleunigt die Inbetriebnahme noch weiter. Während sich der Kunde mit der Vorbereitung des Standorts und des Serverraums befasst, wird das Rechenzentrum bereits im Werk vorgefertigt.

    Warum Container noch nicht überall genutzt werden

    Die Verwendung vorgefertigter Module ermöglicht eine schnellere Reaktion auf sich ständig ändernde Anforderungen. Es ist möglich, die Kapazität zu erhöhen oder im Gegenzug nicht mehr benötigte Ressourcen abzubauen. Container-Rechenzentren können bei Bedarf von einem Standort zu einem anderen verlagert werden, sind aber trotz all ihrer Vorteile keine universelle Lösung. Der Grund dafür ist eher trivial: Die gesetzlich vorgeschriebenen maximalen Abmessungen für Lasten, die auf öffentlichen Autobahnen transportiert werden dürfen, sind relativ klein. Wenn Sie einen Container in einen Serverraum umbauen, kann es ziemlich schwierig sein, eine Reihe von Racks mit allen Kommunikationsmitteln darin unterzubringen. Der Platz in dem Serverraum ist zu beschränkt, und es wird nur sehr wenig Platz für die Gerätewartung zur Verfügung stehen.

    Die Abmessungen können nur bis zu einer bestimmten Grenze erhöht werden, da der Transport übergroßer Container viel teurer sein kann als ihre Herstellung. Solche Lösungen eignen sich am besten für kleine und mobile Rechenzentren. Sie können schnell vor Ort bereitgestellt und ebenso schnell wieder abgebaut werden, wenn sie nicht mehr benötigt werden. Manchmal werden Container für Zwecke wie die Erweiterung herkömmlicher Rechenzentren verwendet, wenn z. B. die Möglichkeit besteht, einen weiteren Serverraum aufzubauen. Der Aufbau großer Container-Rechenzentren ist nach wie vor ein idealistisches Konzept, daher hat die Entwicklung der Modularität bei modernen Rechenzentren einen anderen Weg eingeschlagen. Größtenteils werden moderne Rechenzentren noch aus Beton- oder vorgefertigten Metallstrukturen mit Sandwichplatten gebaut. In diesem Fall sind nur die Elemente der technischen Infrastruktur, wie die Rack-Elemente und sogar die IT-Systeme, modular aufgebaut. Die Grundidee besteht darin, eine Standardlösung zu entwickeln, die später repliziert werden kann, um die Kapazität und Leistung bei Bedarf zu erhöhen.

    Modularität bei der Stromversorgung

    Es gibt vorgefertigte modulare Designs für die schnelle Installation von rackmontierten Geräten und allen erforderlichen Sammelschienenführungen und Kabelkanalsystemen. Konvergente und hyperkonvergente Lösungen wurden entwickelt, um die IT-Last auf die Modulschienen zu verteilen. Modularität ist am schwierigsten bei Kühlanlagen oder unterbrechungsfreien Stromversorgungssystemen umzusetzen, es gibt jedoch mögliche Optionen. Modulare Lösungen sind jetzt bei USV-Lösungen verfügbar, und solche Produkte werden immer beliebter. Ihre Vorteile liegen auf der Hand: Die Leistung des Systems kann durch Hinzufügen zusätzlicher Batterieschränke in relativ kleinen Schritten erhöht werden. Die Installation und Wartung werden ebenfalls vereinfacht und im Falle eines Vorfalls wird nur ein Teil der USV beschädigt, der von den Mitarbeitern des Rechenzentrums selbst ausgetauscht werden kann.

    Modular UPS DPH series 50-600kVA    Delta DPH 75/150/200 kVA UPS

     ▲ Delta Modular USV 
    DPH Serie 50-600 kVA 

    ▲ Delta Modular USV 
    DPH Serie 25-75/150/200 kVA 

    Investitions- und Betriebskosten

    Durch einen modularen Ansatz werden die Kapitalkosten nicht gesenkt. Jedoch verteilen sich diese über den gesamten Lebenszyklus eines Rechenzentrums, der im Durchschnitt zehn Jahre beträgt. Gleichzeitig werden die Betriebskosten gesenkt, und die Amortisationszeit des Objekts ist viel kürzer. Es ist möglich, ein modulares Rechenzentrumsprojekt zu erstellen, das sich in mehrere Phasen unterteilt, wobei die Kapazität bei wachsendem Bedarf erhöht wird. Die Skalierbarkeit modularer Lösungen ist hervorragend, und jede nachfolgende Modernisierungsphase wirkt sich meistens nicht auf die vorherigen aus. Dies bedeutet, dass bereits in der Entwurfsphase eine vollständige Flexibilität gegeben ist, und dass sogar eine tiefgreifende Modernisierung der gesamten Einrichtung phasenweise durchgeführt werden kann.

    Modularity as a Requirement for ICT Infrastructure Engineering Systems

    Schlussfolgerungen

    Heute ist bei der Errichtung von Rechenzentren ein globaler Trend hin zum sogenannten „Hyperscale“ zu beobachten. Globale Technologieunternehmen bauen große Rechenzentren auf, die Dutzende oder sogar Hunderte Megawatt an Last bewältigen können. Größtenteils werden diese Projekte für Suchmaschinen, Anbieter von Cloud-Lösungen und große soziale Netzwerke wie Microsoft, Amazon, Google oder Facebook implementiert. In Russland wird dies unseres Wissens von Yandex durchgeführt. Spezielle modulare Lösungen werden bereits aktiv in der Engineering-Infrastruktur solcher Rechenzentren eingesetzt. Analysten haben unterschiedliche Ansichten zu den Wachstumsaussichten des Hyperscale-Segments – einige prognostizieren ein jährliches Wachstum von bis zu 40 %. Angesichts des neuen Trends bei der Verlagerung von Informationssystemen in die Cloud scheint selbst diese Bewertung nicht übermäßig optimistisch zu sein. Modulare Lösungen kommen auch bei kleineren Projekten immer häufiger zum Einsatz. Heute ist dies ein bedeutender Trend bei der Entwicklung und dem Aufbau von Rechenzentren, der führende Anlagenhersteller dazu veranlasst, ihre Produktlinien an intelligenten Fertigungslösungen regelmäßig zu erweitern.

     

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