Utiliser la distribution d'alimentation intelligente pour maximiser la disponibilité réseau

Les préoccupations liées à la hausse des coûts de l'énergie poussent les exploitants de data centers et d'autres installations réseau à repenser la structure des sites, notamment en modifiant les attentes quant à la manière dont les unités de distribution d'alimentation intelligentes (iPDU) peuvent contribuer à un fonctionnement plus écologique, plus fiable et plus économique, permettant d'améliorer la disponibilité du réseau. De plus, une variété croissante de types de data centers exige des approches différentes lors de la spécification et de l'intégration des iPDU — des grands data centers qui prennent en charge le cloud computing aux data centers de proximité beaucoup plus petits, dispersés dans des usines, des entrepôts, etc. Les grands data centers fonctionnent avec des iPDU dans des couloirs chauds où la température atteint 60°C afin de réduire les besoins de refroidissement et la consommation d'énergie. En comparaison, les data centers de proximité fonctionnent à des températures maximales de 40°C, conformes à l'environnement où ils se trouvent.

Les spécifications et les caractéristiques de fonctionnement des iPDU doivent être adaptées à l'environnement dans lequel elles sont déployées. On s'attend de plus en plus à ce que les iPDU prennent en charge le contrôle et la surveillance de l'énergie à distance afin d'optimiser la disponibilité dans toutes les situations.

Cet article compare et oppose les environnements d'exploitation et les attentes pour les unités iPDU dans les environnements cloud et de proximité, y compris le matériel, les logiciels et les recommandations de déploiement. Il présente ensuite des iPDU adaptées aux data centers cloud et de proximité de Panduit et Orion Fans.

Trois des caractéristiques des environnements cloud et de proximité qui ont une incidence sur la sélection des iPDU sont les différences d'environnements thermiques, les différences d'architectures de communication réseau et les différences de densités d'équipement. La différence la plus importante entre les environnements cloud et de proximité est probablement un fonctionnement attendu jusqu'à 40°C pour la plupart des installations de proximité par rapport à un fonctionnement à 60°C dans les data centers cloud (Figure 1). Dans les environnements cloud, les couloirs chauds et froids minimisent les besoins de refroidissement et réduisent les coûts énergétiques, qui représentent un coût opérationnel majeur dans les grands data centers. Les iPDU sont généralement installées dans un couloir chaud et doivent être répertoriées pour 60°C.

Figure 1 : Les iPDU des data centers cloud doivent fonctionner à 60°C pour pouvoir être installées dans les couloirs chauds. (Source de l'image : Panduit)

En outre, pour les couloirs chauds et froids, l'ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) exige trois capteurs de température et un capteur d'humidité (appelés « 3T + H ») à l'avant de l'armoire dans le couloir froid, et seulement un capteur de température à l'arrière de l'armoire dans le couloir chaud. Par conséquent, les iPDU qui prennent en charge plusieurs entrées de capteurs peuvent éliminer le recours à un appareil 1RU intermédiaire pour les capteurs et constituer une considération importante dans les data centers cloud.

Si les installations de proximité et cloud valorisent toutes les deux la haute disponibilité, celle-ci est relativement plus importante dans les environnements cloud. Le module de contrôleur des iPDU doit être remplaçable à chaud pour les unités installées dans les data centers cloud. La possibilité de remplacer à chaud le module de contrôleur minimise les temps d'arrêt, une considération essentielle dans le cloud. En outre, Gigabit (Gb) Ethernet est plus largement adopté dans le cloud que les autres vitesses de connectivité, et les iPDU dans le cloud bénéficient de la prise en charge de la connectivité Gb Ethernet, qui n'est pas aussi prisée dans les installations de proximité. De plus, les installations cloud nécessitent généralement des iPDU qui prennent en charge des niveaux de sécurité plus élevés et des logiciels de surveillance et de gestion de l'alimentation plus complexes.

Dans les data centers cloud, la densité des racks est plus élevée que dans les data centers de proximité, ce qui fait de la densité de puissance un facteur important dans la sélection des iPDU pour les installations cloud. Les IPDU dans les data centers cloud bénéficient de densités de prises plus élevées, mais doivent néanmoins fournir un niveau élevé de contrôle et de surveillance intelligents de l'alimentation pour prendre en charge des densités de puissance plus élevées.

Dans les installations cloud et de proximité, les déconnexions accidentelles des cordons d'alimentation sont une cause majeure de temps d'arrêt des équipements. La cause la plus fréquente de déconnexion accidentelle dans les iPDU est l'effet des vibrations et de la gravité qui, au fil du temps, tirent sur les câbles d'alimentation ; ce n'est pas une « erreur de l'utilisateur ». La conception d'iPDU qui minimisent l'effet des vibrations et de la gravité sur les câbles d'alimentation, et donc les déconnexions accidentelles, peut être importante dans les installations de proximité et est requise dans les installations cloud.

iPDU répertoriées pour 60°C à pleine charge

Les ingénieurs de data centers peuvent se tourner vers les unités PDU intelligentes G5 (iPDU Gen5) de Panduit pour répondre aux exigences de distribution d'alimentation, de disponibilité, de sécurité et de surveillance des installations cloud. Les iPDU Gen5 ont une température de fonctionnement de 60°C à pleine charge. Elles sont également dotées d'entrées de capteurs pour répondre aux exigences de l'ASHRAE, à savoir 3T + H dans le couloir froid et un capteur de température dans le couloir chaud, sans appareil 1RU intermédiaire. Les capteurs auto-identifiants numériques peuvent être branchés directement sur l'iPDU, accélérant le déploiement.

Le contrôleur réseau intelligent (iNC) dans les iPDU Gen5 est remplaçable à chaud pour assurer une disponibilité maximale (Figure 2). Il inclut un écran OLED haute visibilité, une fonction de réinitialisation/réglage en usine, des boutons de sélection de menu, une LED d'état, un connecteur USB pour les mises à jour de micrologiciels et de configuration et/ou la connexion d'éclairage de rack automatique en option, un port 1Gb Ethernet pour les connexions réseau, des ports série/d'entrée PDU et de sortie PDU pour la connexion en chaîne de plusieurs iNC, et deux ports de capteur pouvant chacun se connecter à 4 capteurs, pour un total de 8 capteurs, en utilisant le port d'extension de capteur en option.

Figure 2 : L'iNC dans les iPDU Gen5 est remplaçable à chaud pour assurer un temps de fonctionnement maximal, et il prend en charge un large éventail de fonctions de surveillance et de contrôle. (Source de l'image : Panduit)

Jusqu'à quatre iPDU peuvent être connectées en chaîne et branchées à deux connexions réseau sécurisées différentes pour :

• Surveiller la consommation d'énergie et suivre les données sur un réseau d'installations
• Gérer et surveiller jusqu'à quatre iPDU en rack, avec une seule adresse IP (Figure 3)

Chaque iPDU de la connexion en chaîne peut être connectée jusqu'à huit capteurs, pour un total de 32 capteurs sur une seule connexion. En outre, une configuration d'accès réseau redondante est disponible en utilisant deux iPDU.

Figure 3 : Jusqu'à 4 iPDU Gen5 peuvent être connectées en chaîne avec une seule adresse IP. (Source de l'image : Panduit)

Dans les grands data centers, il est nécessaire de surveiller et d'identifier les inefficacités pour améliorer le rendement opérationnel, réduire les coûts et minimiser l'empreinte environnementale. Les iPDU Gen5 prennent en charge un logiciel de mesure de l'énergie complet et précis afin d'utiliser efficacement les ressources énergétiques, de prendre des décisions éclairées en matière de planification des capacités, d'améliorer le temps de fonctionnement et de mesurer l'efficacité énergétique (PUE). Ces iPDU offrent les fonctions de contrôle, de surveillance et de mesure de l'énergie nécessaires pour soutenir l'amélioration continue de la consommation d'énergie, y compris :

• Surveillance et mesure de l'énergie au niveau de l'unité PDU
  • Mesure de l'énergie (kWh)
  • Mesure de la puissance (W)
  • Mesure de la puissance au niveau de la phase d'entrée, y compris V, A, VA, kWh et facteur de puissance (pf)
  • Mesure du courant au niveau du disjoncteur
  • Capacités de mesure pour la facturation
  • Mémoire intégrée pour l'enregistrement/l'affichage/le reporting des données d'historique
  • Seuils d'alarme et notifications personnalisables
• Contrôles du niveau de sortie
  • Activation et désactivation à distance par sortie individuelle
  • Délai de mise sous tension défini par l'utilisateur pour séquencer les équipements et éviter les surcharges de courant d'appel
  • Niveaux de sécurité d'accès et rôles assignables par l'utilisateur
• Mesure de l'énergie au niveau de la sortie
  • Mesure de l'énergie (kWh)
  • Mesures de puissance, notamment V, A, VA, W et pf
  • Données pour les calculs PUE Green Grid niveau 3

Les iPDU Gen5 offrent des densités de puissance élevées, sont équipées de jusqu'à 48 prises et sont fournies en standard avec un cordon d'alimentation de 3 mètres. Elles sont disponibles dans diverses configurations de montage, y compris verticalement (0U) ou horizontalement (1U ou 2U). Par exemple, le modèle P36D08M est répertorié pour 30 A par phase, et il présente un facteur de forme 0U FULL, une fiche d'entrée L15-30P, 3 disjoncteurs, une capacité de 8,6 kW et 36 prises (30 C13 et 6 C19).

Les concepteurs qui utilisent des iPDU Gen5 peuvent choisir entre deux solutions différentes pour répondre au problème de déconnexion accidentelle. Les prises C13 et C19 standard sont dotées d'une fente encastrée, conçue pour accueillir une attache de câble non conductrice, éliminant ainsi efficacement les effets des vibrations et de la gravité. Bien que ces prises soient peu chères, l'utilisation d'une attache de câble entraîne des coûts de main-d'œuvre et ne permet pas de sécuriser le cordon d'alimentation sur le côté de l'équipement. Les iPDU Gen5 sont disponibles avec des cordons verrouillables qui s'enclenchent en toute sécurité pour une solution plus complète. En outre, l'extrémité de l'équipement est dotée d'un mécanisme de verrouillage universel qui se verrouille dans l'équipement informatique, fournissant une rétention permanente du câble aux deux extrémités. Selon les besoins de l'installation, les concepteurs peuvent utiliser les iPDU Gen5 qui combinent des prises avec des fentes d'attaches de câbles et des prises verrouillables (Figure 4). De plus, les data centers cloud comportent un grand nombre de cordons d'alimentation alimentant les côtés A et B à l'arrière de l'armoire, ce qui peut compliquer la gestion des câbles. Les PDU Gen5 offrent des attaches de câbles colorées, des bandes de marquage de couleur et des cordons d'alimentation de couleur (avec ou sans verrouillage) pour simplifier l'identification et la gestion des câbles des côtés A et B.

Figure 4 : Les iPDU Gen5 offrent un choix d'attaches de câbles ou de prises verrouillables pour répondre aux problèmes de déconnexion accidentelle. (Source de l'image : Panduit)

La poignée de sécurité optionnelle Panduit Smart Zone G5 peut être utilisée avec l'iPDU Gen5 pour fournir un contrôle d'accès de jusqu'à 200 utilisateurs. La poignée est dotée d'une LED d'état qui indique l'état de sécurité de la poignée, et d'une LED de signal qui indique l'état de santé de l'armoire. Elle est également équipée d'un capteur d'humidité intégré et de capteurs de température et d'alarme de porte dédiés pour simplifier l'installation des capteurs et répondre aux normes ASHRAE (Figure 5). La poignée de sécurité G5 comporte des clés et des goupilles de serrure de rechange et offre quatre moyens de contrôler l'accès à l'armoire :

• Les lecteurs de cartes à double fréquence peuvent être utilisés avec des cartes basse fréquence ou haute fréquence.
• L'accès peut être contrôlé à distance via l'interface Web incluse dans l'iPDU Gen5.
• Le modèle ACF06 inclut un clavier en option qui permet l'accès à l'armoire via un code PIN sécurisé.
• Le modèle ACF06 peut mettre en œuvre une double authentification lorsqu'un lecteur de carte et un clavier sont requis.

Figure 5 : La poignée de sécurité Smart Zone G5 en option est dotée d'un capteur d'humidité intégré et de LED d'état, et elle peut être configurée avec ou sans clavier intégré pour le contrôle d'accès. (Source de l'image : Panduit)

iPDU pour les installations de proximité

Pour les data centers de proximité et d'autres applications pouvant utiliser des iPDU répertoriées pour un fonctionnement à 40°C maximum, Orion Fans propose la série Smart Switched PDU qui présente des prises pouvant être démarrées séquentiellement, contrôlées et surveillées à distance. Les unités Smart Switched PDU surveillent chaque prise individuellement et, en cas de dépassement d'un seuil défini par l'utilisateur, envoient un avertissement par e-mail, trap ou alarme sonore. Les autres fonctionnalités incluent :

• Contrôle et surveillance de l'alimentation au niveau des prises pour les équipements montés en rack
• Fonctionnement de 0°C à 40°C
• Surveillance de l'alimentation par compteur, Web, ou protocole SNMP
• Protocoles de communication http, https, SNMP, DHCP et UDP
• Instrument de mesure numérique de l'intensité efficace vraie sur l'unité PDU
• Le logiciel fourni permet le contrôle et l'analyse pour améliorer le rendement énergétique, réduire les coûts d'exploitation et minimiser les temps d'arrêt

Par exemple, le modèle OSP-V-16-23-16-N1 inclut 14 prises IEC320 C13 et 2 IEC320 C19, une prise IEC320 C20, un cordon d'alimentation IEC320 C19 à C20 de 3 mètres de long, et un disjoncteur de 16 A. Alternativement, l'OSP-H-16-23-08-N1 comporte 8 prises IEC320 C13, une prise IEC320 C20, un cordon d'alimentation IEC320 C19 à C20 de 3 mètres de long et un disjoncteur 16 A avec un ampèremètre de 20 A à trois chiffres avec une résolution de 0,1 A (Figure 6).

Figure 6 : L'iPDU OSP-H-16-23-08-N1 dispose de 8 prises IEC320 C13 et d'un ampèremètre à trois chiffres avec une résolution de 0,1 A. (Source de l'image : Orion Fans)

Résumé

Les data centers cloud et de proximité affichent des besoins différents en matière d'unités iPDU, notamment des exigences différentes en matière de températures de fonctionnement, des attentes différentes en matière de fiabilité et de disponibilité, et des besoins différents en matière de sécurité, de contrôle de l'alimentation et de surveillance. Les ingénieurs réseau peuvent choisir des iPDU qui répondent aux exigences spécifiques des installations de proximité et cloud afin de soutenir des solutions plus écologiques avec un équilibre optimal entre coûts et performances.