Der Einsatz paralleler optischer Module nimmt zu, da sie eine höhere Portdichte pro Rack und eine deutlich höhere Bandbreite ermöglichen. Parallele Optiken tragen somit zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Rechenzentren und folglich des Kühlbedarfs bei, was wiederum die Betriebskosten senkt.
Energieeinsparung:
Parallele optische Module benötigen für einen äquivalenten 10G-Port weniger Strom als ein einkanaliges Modul wie beispielsweise ein optisches 10G-SFP+-Modul. Dies wird durch die Verwendung eines einzelnen ASIC-Bausteins im Modul erreicht, der entweder 4 oder 12 optische Lanes unterstützt. Dadurch beträgt der Stromverbrauch pro Lane bei einem 12-Kanal-Modul, wie beispielsweise einem steckbaren CXP-Modul, nur ein Viertel des Stromverbrauchs von 12 einzelnen SFP+-Modulen. Abbildung 1 veranschaulicht die Energieeinsparung beim Wechsel von einem 4-Kanal-QSP- zu einem 12-Kanal-CXP-Modul.
Um die Energieeinsparungen zu veranschaulichen, betrachten wir ein großes, hypothetisches Rechenzentrum mit 10.000 Servern. Wenn alle diese Server über 10-Gbit/s-Verbindungen zu den Switches und Routern verfügen, benötigen sie 10.000 Ports. Mit SFP+-Modulen würde die Energieverschwendung 10.000 Watt betragen. Durch den Einsatz von 12-Kanal-Parallelmodulen ließe sich der Stromverbrauch auf 2.500 Watt reduzieren, was einer Einsparung von 7.500 Watt entspricht. Hochgerechnet auf einen Monat ergibt das eine Energieeinsparung von über 5.400 kWh – genug, um fünf Einfamilienhaushalte einen Monat lang mit Strom zu versorgen!
Durch die Umstellung der Rack-zu-Rack-Verbindungen von unidirektionaler auf parallele Glasfasertechnik lassen sich zusätzliche Energieeinsparungen erzielen.
Kühlleistung
: Ähnlich wie IC-Hosts für optimales Wärmemanagement positioniert werden können, bieten versenkte optische Module Flexibilität bei der Positionierung und erleichtern so das Wärmemanagement. Abbildung 2 zeigt ein typisches Design eines 1HE-Top-Rack-Switches mit hoher Kapazität und seitlich montierter Glasfaseroptik.
Die im hinteren Teil des Gehäuses zirkulierende Kühlluft erwärmt sich beim Durchströmen der IC-Switches und anderer Schaltungskomponenten, bevor sie die frontseitig montierten Module erreicht. Dort tritt die Luft durch schmale Öffnungen in der Frontplatte aus. Die Vorwärmung der Luft durch IC-Switches mit hoher Verlustleistung stellt einen erheblichen Nachteil für seitlich montierte Glasfaseroptik dar und kann die Systemdichte begrenzen.
Optische Module lassen sich im Vergleich so positionieren, dass sie nicht der vorgewärmten Luft ausgesetzt sind. Da sie in MTP-Adaptern weniger Platz benötigen als seitlich montierte optische Geräte, steht an der Vorderseite mehr Raum für den Luftaustritt zur Verfügung. Die Luft zirkuliert schneller durch das Relais, was die Lüftereffizienz verbessert und weitere Vorteile bietet.
Um die praktischen Vorteile einer optischen Wandintegration zu verstehen und zu quantifizieren, wurde eine vergleichende thermische Simulation zwischen einem System mit CXP-Modulen (ähnlich dem in Abbildung 2 dargestellten) und einem System mit Avago MiniPOD™-Modulen auf der Mittelplatine durchgeführt. Beide Implementierungen bieten die gleiche optische Kommunikationsfähigkeit und verbrauchen die gleiche Menge Strom, wobei die Wandintegrationsmodule optimal nahe am Lufteinlass positioniert sind. Die Simulationen ergaben, dass die MiniPOD-Module bis zu 13 Grad Celsius kühler arbeiteten als ihre frontseitig montierten CXP-Pendants.
Diese Kühlleistung führt zu einer höheren Zuverlässigkeit der Geräte sowie zu geringeren Kühlkosten, da die Wärme besser abgeführt wird und weniger Kühlgeräte benötigt werden.
Parallele optische Produkte für Rechenzentren:
Die Produkte von Avago Technologies sind hervorragende Beispiele für parallele optische Produkte, die sich ideal für Rechenzentrumsanwendungen eignen. Die neuen 4-Kanal-iSR4-QSFP+-Module AFBR-79EIDZ, das 12-Kanal-CXP-Modul AFBR-83PDZ und die versenkten MiniPOD™-Module AFBR-81uVxyZ/AFBR-82uVxyZ bieten die in modernen Rechenzentren erforderliche Portdichte und Energieeinsparung.
Das Avago QSFP+ iSR4-Modul integriert vier 10G-Lanes in jeder Richtung und ermöglicht die Interoperabilität von vier 10G-SFP+-Verbindungen, wodurch die Bandbreite ohne Linecard mehr als verdreifacht wird – bei einem um 50 % geringeren Stromverbrauch als ein unidirektionales SFP+-Modul.
MiniPOD-Module bieten die branchenweit höchste Frontplattendichte – bis zu 36-mal höher als bei Standard-SFP+-Lösungen. Für Anwender, die eine steckbare Lösung benötigen, bieten CXP-Transceiver die Hälfte der Kosten pro 10-Gbit/s-Lane im Vergleich zu steckbaren SFP+-Lösungen. Sowohl MiniPOD- als auch CXP-Lösungen verbrauchen nur 25 % der Leistung pro 10-Gbit/s-Lane im Vergleich zu SFP+-Modulen.
Zusammenfassend lässt sich sagen
, dass Energie für Rechenzentren weiterhin unerlässlich ist und Lösungen, die den Gesamtenergieverbrauch senken und das Energiemanagement unterstützen, für Rechenzentrumsarchitekten und Gerätehersteller auch zukünftig von entscheidender Bedeutung sein werden. Parallele optische Lösungen spielen dabei eine Schlüsselrolle im Energiemanagement von Rechenzentren und werden mit der Entwicklung neuer Technologien die Energieeinsparungen weiter verbessern.
Autor:
Steve Sharp, Corporate Marketing Manager, Avago Technologies
