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PUE: uma métrica de eficiência do data center

Como já vimos em outros artigos, disponibilidade é algo primordial para os data centers atuais, tendo sido criadas até classificações, conhecidas como tiers.

Mas hoje em dia há outra característica a ser valorizada, que é a eficiência energética do data center, que é a sua capacidade de operar com menor consumo de energia. Energia elétrica é um recurso caro, portanto desperdiçá-lo não é uma boa ideia. E para podermos reduzir seu consumo precisamos, antes de mais nada, saber medi-lo e, em seguida, utilizar métricas que possam nos informar com que grau de sucesso estamos atingindo nossos objetivos de melhoria da eficiência.

O assunto eficiência energética em data centers começou a preocupar em 2008, a partir de um relatório ao Congresso dos EUA, quando verificaram que os data centers norte-americanos seriam responsáveis pelo consumo de aproximadamente 1,5% de toda a energia elétrica produzida no país! A última estatística, de 2014, aponta para um aumento para 2%.

Mas, antes de falarmos sobre alguma métrica de eficiência, vamos analisar quais os principais sistemas consumidores de energia elétrica de um data center. Obviamente, o principal tipo de equipamento existente em um data center, e que precisa ser energizado, é o equipamento de TI, motivo último da existência do data center. Nessa categoria estão os servidores, os dispositivos de armazenamento (storage) e os equipamentos de comunicação (como switches e routers). Todos os demais equipamentos e dispositivos que consomem energia em um data center são auxiliares ao funcionamento dos sistemas de TI. Dentre os principais sistemas auxiliares, podemos citar os seguintes: geração alternativa de energia (geradores), energia ininterrupta (UPS ou no-breaks), climatização, segurança patrimonial e incêndio, iluminação, monitoramento e automação. Vamos denominá-los conjuntamente de “sistemas de infraestrutura”.

Resumindo, temos dois grandes sistemas consumidores de energia elétrica no data center: os sistema de TI e os sistemas de infraestrutura. Ambos somados correspondem ao consumo do data center como um todo. A proporção entre ambos e entre os diferentes sistemas componentes pode variar bastante a cada data center.

Neste artigo vamos abordar apenas a métrica que mede a proporção de consumo elétrico entre os sistemas de infraestrutura e o de TI, chamada de PUE – Power Utilization Effectiveness, ou efetividade da utilização da energia, criada pelo The Green Grid. Ela indica o quanto de tudo o que consumimos no data center é relativo aos sistemas de infraestrutura. E por quê isso é importante? Se pensarmos bem, os únicos sistemas que deveriam necessariamente consumir algo são os de TI. São eles que importam. Qualquer gasto com sistemas de infraestrutura deveria ser visto como um overhead, um gasto extra, embora inevitável. Se queremos um ambiente estável, controlado e seguro para os sistemas de TI, é natural que gastemos alguma energia extra com isso. A questão é: quanto de energia estou gastando para manter esse ambiente, para além daquilo que é estritamente consumido pelos equipamentos de computação, armazenamento e comunicação?

Se analisarmos uma certa quantidade de data centers, veremos que é comum que metade de todo o consumo elétrico seja devido aos sistemas de infraestrutura, ou seja, PUE de 2.0, pois o cálculo do PUE é simplesmente a divisão do consumo energético total do data center pelo consumo dos sistemas de TI, para um determinado período. Exemplo: o data center todo consome 4 GWh em um ano, sendo 2 GWh em TI e 2 GWh em sistemas de infraestrutura, portanto PUE = 4 / 2 = 2.0. Embora um PUE de 2.0 seja relativamente comum, esse valor é alto. Veja a interpretação de valores de PUE:

  • PUE 3.0: muito ineficiente
  • PUE 2.5: ineficiente
  • PUE 2.0: médio
  • PUE 1.5: eficiente
  • PUE 1.2: muito eficiente

Note que não foi colocado o valor PUE = 1.0, pois em tese nunca teremos um data center que direcione 100% da energia elétrica para os sistemas de TI. Sempre haverá algum consumo devido à infraestrutura, nem que sejam apenas as perdas da distribuição elétrica. Mas, quanto mais o valor do PUE se aproximar da unidade, mais eficiente será os seus sistemas de infraestrutura, ou seja, menos energia eles consumirão em relação àquilo que é consumido por TI.

Um dos sistemas de infraestrutura que mais consome energia no data center é a climatização. Para um data center onde TI consome metade de toda a energia (PUE = 2.0), é normal que os sistemas de climatização consumam por volta de 40% do total, os demais 10% ficando principalmente com as perdas elétricas e demais sistemas auxiliares. É bastante usual, portanto, que as tentativas de redução do PUE se deem principalmente pela melhoria da eficiência do sistema de climatização do data center.

Em data centers profissionais, que utilizam o estado da arte em eficiência energética, podemos ver valores de PUE iguais ou inferiores a 1.1! Para se ter uma ideia, a média de PUE de todos os data centers do Google, medida em período de 12 meses, é de apenas 1.12. Veja aqui.  Em termos práticos, PUE de 1.12 significa que a cada 1000 Wh consumidos pelos sistemas de TI, apenas 120 Wh são consumidos pelos sistemas de infraestrutura, incluindo a climatização e as perdas elétricas!

Se você analisar alguns gráficos de PUE medidos ao longo do tempo, verá que ele variará em ciclos. Isso se deve à variação de eficiência do sistema de climatização, que é altamente dependente das condições climáticas do ambiente externo ao data center. Dias mais quentes exigem mais dos sistemas de ar condicionado, piorando o PUE momentaneamente. Data centers que possuem PUE muito baixo somente são possíveis em locais onde o clima local é ameno ou é possível a utilização de recursos naturais (como ar ou água) naturalmente frios (free cooling), reduzindo o consumo dos sistemas de climatização.

É importante termos a consciência de que o PUE não é a única métrica a ser utilizada para medir a eficiência energética do data center. Como vimos, ele mede o overhead de energia gasto em relação aos sistemas de TI. Mas, e o gasto dos sistemas de TI em si? Será que não poderíamos ter os mesmos serviços de TI, mas com um consumo energético menor? Menos energia consumida por TI levaria a menor necessidade de gastos com os correspondentes sistemas de infraestrutura que o suportam.  Existem técnicas de melhoria de eficiência energética para cada sistema de infraestrutura de um data center. Estas técnicas, mais as técnicas de redução de consumo de TI, farão parte de um futuro artigo para este blog.

Existem, porém, algumas dificuldades para o cálculo do PUE. Como dito no início, a primeira etapa é a correta medição do consumo de TI e dos sistemas de infraestrutura. E aí já surgem as questões:

  • Onde devo medir o consumo de TI? Em algum quadro elétrico? Na saída de algum equipamento de distribuição elétrica? Na entrada do equipamento de TI? Tanto faz?
  • Quais gastos devem entrar na medição do consumo da energia total consumida pelo data center?
  • Se o data center compartilha um edifício com áreas de escritório ou produção, como medir corretamente o consumo do data center?
  • Se a central de água gelada fornece água para todos os sistemas de ar condicionado do edifício, incluindo o data center, como ratear isso?
  • Eu meço demanda ou consumo? Pico ou média?
  • Como definir os períodos de medição?

Como vemos, embora o cálculo do PUE em si seja simples, ele suscita diversas dúvidas, que devem ser endereçadas com precisão antes de implantarmos tal métrica em nosso data center. Voltaremos ao assunto PUE em futuros artigos para este blog.

O tema abordado neste artigo é apenas um dos tópicos que fazem parte do curso DC100 – Fundamentos de infraestrutura de data center. Confira aqui a data e o local da próxima turma desse curso.

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Até a próxima!

Marcelo Barboza, RCDD, DCDC, NTS, ATS, DCS Design
Clarity Treinamentos
marcelo@claritytreinamentos.com.br

Causas de downtime em data centers

Antes de mais nada, vamos definir “downtime”: é o tempo em que os serviços providos pelo data center ficam interrompidos. Podemos interromper seus serviços, basicamente, de duas formas: por paradas planejadas ou por paradas não planejadas. Paradas planejadas são usualmente realizadas durantes serviços de atualização ou manutenção de equipamentos, componentes, hardware ou software. Mas neste artigo vamos nos ater às paradas não planejadas, que são as mais temidas, pois, justamente por não serem planejadas, são as que causam mais impacto e, portanto, ocasionam mais prejuízos à empresa. Aqui, então, downtime será sinônimo de parada não planejada.

Qual será a principal causa de downtime, então? Segundo estudo publicado em 2016 pelo Ponemon Institute, “Cost of Data Center Outages”, a principal causa raiz de downtime, de acordo com os três estudos já realizados por eles (2010, 2013 e 2016), tem sido: falha em UPS! Ou seja, falha no sistema que deveria justamente manter fornecimento elétrico aos serviços de TI de maneira contínua, ininterrupta e com qualidade! Um quarto (25%) de todas as paradas tem sido causadas por esse motivo, de acordo com esse estudo, que contou com a participação de 63 data centers norte-americanos.

E qual o segundo lugar? Pasmem, a segunda colocação ficou com o crime cibernético, com 22%! Um aumento de 11 vezes desde o primeiro estudo, de 2010, quando ele representava apenas 2% das causas de downtime. Foi a causa que apresentou o maior crescimento dentre as sete principais causas identificadas no estudo (UPS, cybercrime, erro humano, climatização, clima, gerador, equipamento de TI). Empatado com o cybercrime, temos o erro humano, também com 22% das causas.

E em último lugar dentre as causas identificadas, temos as falhas em equipamentos de TI, com apenas 4% das causas de downtime. Mas aí que vem a surpresa: embora os equipamentos de TI representem apenas 4% das causas de falhas, eles são responsáveis pelos maiores prejuízos quando falham! Em média, o downtime causado por falhas em equipamentos de TI provoca prejuízos na ordem de US$ 995.000, seguido de perto pelo cybercrime (US$ 981.000), contra US$ 709.000 quando a causa é o UPS. O erro humano causa perdas médias na ordem de US$ 489.000.

Qual será o custo por minuto de um data center parado de forma não planejada? Os número variam bastante, desde US$ 926 até US$ 17.244 por minuto! Neste quesito, os números apresentam constante crescimento.  O custo médio de downtime aumentou 38% entre 2010 e 2016, enquanto o custo máximo reportado aumentou 81% no mesmo período!

Finalmente, os três segmentos de mercado que apresentam os maiores custos por decorrência de downtime são, em ordem decrescente: Serviços Financeiros, Comunicações e Saúde.

Como podemos diminuir todo esse downtime? Existem diversas técnicas, que passam pela implantação de níveis de redundância, escolha de componentes de melhor qualidade, melhor localização do data center, treinamento do pessoal de operação, cumprimento de rigoroso plano de manutenção preventiva e preditiva, criação de uma documentação abrangente e precisa da instalação e dos processos, para citar os principais. Para saber um pouco mais sobre as classificações em níveis de redundância, leia este artigo de nosso blog.

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Tiers de um data center

Você, que de alguma forma está envolvido no mundo dos data centers, com certeza já ouviu falar da classificação “tier” de data centers. Mas, sabe realmente o que ela significa?

Primeiramente, “tier” é uma palavra inglesa que significa nível ou camada. Sua pronúncia pode ser conferida aqui. Neste artigo, usaremos a palavra “nível” no lugar de tier.

No ecossistema dos data centers, a classificação em níveis se refere ao grau de redundância que seus sistemas de infraestrutura possuem. O objetivo da redundância é prover maior disponibilidade aos serviços de TI fornecidos pelo data center. Apenas lembrando, redundância não é o único recurso para aumento da disponibilidade; itens como qualidade dos componentes e equipamentos, treinamento do pessoal de operação e localização do data center também são cruciais para esse objetivo. A classificação tradicional em níveis não engloba esses itens.

Perguntas inevitáveis: como definir esses graus de redundância? Quais sistemas entram na avaliação? E é aí que as coisas complicam, pois existem diversas normas e padrões que definem níveis de redundância, e cada uma responde a essas questões de maneira diferente. Somente para citar as mais conhecidas, tanto o padrão “Tier Standard: Topology”, do Uptime Institute, quanto as normas TIA-942 e BICSI-002, ambas publicadas pela ANSI, definem níveis de redundância, nem sempre compatíveis entre si. Até os nomes diferem, cada qual utiliza um diferente: tier, level e class. Além disso, a BICSI-002 define cinco classes de redundância, enquanto as duas outras definem apenas quatro.

Os sistemas que entram na classificação também nem sempre são os mesmos. Enquanto os níveis do Uptime Institute focam apenas nos sistemas elétricos e mecânicos, os dois outros englobam os sistemas de cabeamento, segurança, arquitetura, dentre outros. E os requisitos para cada nível também não são exatamente os mesmos. Neste artigo, portanto, vamos procurar definir quatro níveis de redundância com o que há de consenso entre esses padrões e normas. Não entraremos em detalhes de cada nível, já que cada norma ou padrão detalha esses níveis de maneira um pouco diferente.

  • Nível 1: este nível na verdade não estabelece nenhum tipo de redundância da infraestrutura. Ele apenas estabelece os requisitos básicos que devem ser cumpridos, em termos de provisionamento de infraestrutura, para termos um data center minimamente disponível. Por exemplo, é necessário que geradores de backup e seus tanques e bombas de combustível, UPS (no-break) e sistemas completos de climatização, os chamados “componentes de capacidade”, existam e estejam corretamente dimensionados para toda a carga crítica de TI prevista para o data center. Um data center nível 1 é capaz de prover alguma disponibilidade dos sistemas de TI, já que possui energia ininterrupta e de backup, além de um clima adequado aos equipamentos, mas não pode manter os serviços durante manutenções preventivas ou corretivas. Adequado, portanto, para pequenas instalações, que não sejam tão críticas ao negócio da empresa.
  • Nível 2: aqui já é especificada uma redundância mínima dos componentes de capacidade, de forma a aumentar a disponibilidade dos serviços de TI. Manutenções preventivas de alguns equipamentos de infraestrutura (como UPS, p.ex.) podem ser realizadas sem prejuízo à disponibilidade. Algumas falhas em equipamentos redundantes também podem não comprometer os serviços críticos, mas não dá para garantir isso, já que geralmente as especificações de nível 2 não pedem para haver redundância nos “caminhos de distribuição” (p.ex., cabos alimentadores elétricos, tubulações de água gelada e backbones ópticos); manutenção ou falha em algum desses caminhos provoca indisponibilidade nos serviços. Dependendo do tipo de manutenção preventiva, também é possível que os serviços precisem ser interrompidos. O nível 2 é adequado para instalações pequenas ou médias onde a criticidade do negócio é maior, não suportando muito bem indisponibilidades durante o horário comercial.
  • Nível 3: um data center nível 3 tem que possuir redundância suficiente para que qualquer (veja bem, eu disse QUALQUER!) manutenção preventiva possa ser realizada na infraestrutura sem que haja a necessidade de se suspender nenhum serviço crítico de TI. Isso é o que chamamos de “manutenção simultânea”. Para tanto, não pode haver nenhum ponto único de falha, requerendo redundância também nos caminhos de distribuição, sendo que a qualquer momento apenas um dos caminhos deve ser necessário para suportar a carga crítica. Para ser efetivo, é preciso que todo equipamento de TI possua fontes redundantes de energia, conectadas a caminhos elétricos diversos. Durante manutenções preventivas, parte dos componentes de capacidade devem ser desligados, e os sistemas críticos de TI devem ser atendidos pelos componentes redundantes. Nesse momento, ele fica mais sujeito a paradas imprevistas, pois a redundância é temporariamente “perdida”. Algumas falhas em componentes de capacidade podem ser cobertas pelos componentes redundantes, mas dependendo da falha, ou se houver mais de uma falha simultânea, o sistema poderá cair. Este é o nível minimo para empresas que funcionam 24×7, sem possibilidade de paradas nos serviços de TI para manutenção da infraestrutura.
  • Nível 4: como vimos, alguns tipos de falha podem tirar um data center nível 3 do ar, como por exemplo um incêndio em uma sala de geradores. Como o nível 4 trata essa possibilidade? Requerendo que, fora da sala de computadores, todos os equipamentos de capacidade redundantes sejam instalados em salas separadas, em zonas de incêndio diferentes. Todo caminho de distribuição redundante externo à sala de computadores também deve manter essa separação. E para os sistemas redundantes entrarem em ação, não podem depender de ações humanas, isso tem que ser automático! Portanto, a ideia é que o nível 4 seja tolerante a falhas. Nenhuma falha isolada, em nenhum dos componentes de capacidade (equipamento ou caminho), pode resultar em indisponibilidade do sistemas críticos. Mesmo um incêndio em uma sala elétrica, já que os sistemas redundantes estarão em outra sala, isolada da primeira. Um exemplo de incidente que pode parar um data center nível 4 é um incêndio na sala de computadores. É um nível indicado para o data center principal de empresas que não podem sobreviver sem os serviços por ele disponibilizados, a todo o tempo.

A forma de implementar cada um desses níveis, quais sistemas são afetados, e o detalhamento das prescrições e recomendações, como já dito, dependem de qual norma ou padrão é utilizado. Algumas entidades possuem programas de certificação, sendo qualificadas a auditar o projeto ou as instalações e, posteriormente, emitir selos de conformidade a algum dos níveis pertinentes.

Mais alguns detalhes importantes sobre níveis de redundância de data centers:

  • Embora não mencionadas aqui, existem outras entidades que possuem métodos de classificação em níveis, como por exemplo o ICREA
  • Essa classificação se aplica a cada data center de maneira isolada, ou seja, dois data centers fisicamente distantes, mas “espelhados” em tempo real, não configuram um nível 3 ou nível 4, cada um deve ser classificado independentemente do outro
  • Os níveis constantes nos padrões aqui expostos não se aplicam aos sistemas de TI em si, apenas aos componentes da infraestrutura, comumente chamados de “facilities”; ou seja, executar sistemas de TI em diferentes servidores do data center, como forma de redundância, não afeta a classificação em níveis e nem é afetado por ela

Links úteis:
Uptime Institute Tier Standard: topology
Informações sobre a norma BICSI-002
Aquisição da norma TIA-942

O tema abordado neste artigo é apenas um dos tópicos que fazem parte do curso DC100 – Fundamentos de infraestrutura de data center. Confira aqui a data e o local da próxima turma desse curso.

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Polaridade em enlaces de fibra óptica dúplex

Você sabe como manter a polaridade em enlaces de fibra óptica dúplex? Como garantir que, ao montar um canal óptico dúplex (enlace mais patch cords de ativação), os equipamentos ativos se comuniquem através de um cabeamento que garanta que cada transmissor seja ligado a um receptor, estabelecendo assim um link up?

A regra geral é sempre fazer um canal óptico crossover, de forma a interligar transmissores com receptores. E para isso existem diversas opções disponíveis e utilizadas pelos instaladores de cabeamento. Vamos explorar as três mais conhecidas:

  • Enlace direto mais patch cords diferentes
  • Enlace com posicionamento simétrico
  • Enlace cruzado com pares invertidos

Cada um tem suas vantagens e desvantagens, e nem todos são normatizados. Vamos entender as diferenças entre esses métodos.

 

Enlace direto mais patch cords diferentes

Esse método, que parece ser um dos mais utilizados dentre os instaladores, não está dentre os recomendados pelas normas de cabeamento, notadamente a ISO/IEC 14763-2 Implementation and operation of customer premises cabling – Part 2: Planning and installation. Esta norma, aliás, está para ganhar uma versão nacional, uma NBR.

Nele, o enlace é instalado de maneira direta, ou seja, as fibras são conectadas aos adaptadores, em ambas as extremidades do cabo, na mesma sequência, em ordem crescente (1, 2, 3, 4…). Para cabos ópticos nacionais, a sequência se iniciaria com as fibras verde, amarela, branca, azul etc., em ambas extremidades da terminação. Para cabos importados, a sequência de cores mudaria, de acordo com a origem e norma correspondente, mas sempre de acordo com a ordem estabelecida pela norma em questão.

O cruzamento do canal acaba sendo realizado através dos patch cords de ativação, sendo que um deve ser direto e o outro, crossover. Se ambos forem iguais (diretos ou cross), o canal não fica cruzado e os ativos não “sobem”.

A principal desvantagem desse método, além de não ser normatizado, é que são necessários dois tipos de patch cords, com diferentes polaridades, o que pode causar problemas durante a operação. A qualquer momento, alguém não treinado no sistema pode querer usar patch cords iguais e o link acaba ficando fora do ar. Além de ser necessário manter dois itens em estoque.

 

Enlace com posicionamento simétrico

Este método é o preferido pela norma IEC 14763-2. Nele, os adaptadores são inseridos no patch panel em uma extremidade do cabo com orientação oposta aos adaptadores da outra extremidade do cabo. Em uma extremidade do cabo, os adaptadores são instalados de forma que a posição A do adaptador corresponda às posições ímpares do painel (ordem A-B, A-B), e na outra extremidade do cabo, os adaptadores são instalados na orientação oposta, de forma que a posição B do adaptador corresponda às posições ímpares do painel (ordem B-A, B-A). Já as fibras são conectadas aos adaptadores, em ambas as extremidades do cabo, na mesma sequência, em ordem crescente (1, 2, 3, 4…), assim como no método visto anteriormente. Mas, diferentemente do método anterior, os patch cords são todos iguais, todos crossover.

E onde se dará o cruzamento? Como os adaptadores em ambas extremidades ficam invertidos entre si, de um lado o patch cord é conectado também de forma invertida em relação ao outro lado.

Este método tem a grande vantagem de requerer apenas um tipo de patch cord, não estando sujeito a enganos na hora da ativação, pois os patch cords geralmente só conseguem ser inseridos de uma maneira, por causa das guias dos conectores. Mas, este método não consegue ser aplicado quando são utilizados patch panels que não permitem a inversão de polaridade dos adaptadores. Neste caso, deve-se usar o método seguinte.

 

Enlace cruzado com pares invertidos

Este método também está presente na norma IEC 14763-2. Nele, adaptadores são instalados no patch panel em uma extremidade do cabo com a mesma orientação dos adaptadores da outra extremidade do cabo. O cruzamento se dará na sequência das fibras. As fibras ópticas são conectadas nos adaptadores na sequência numérica normal em uma extremidade do cabo e com inversões par-a-par na outra extremidade. Para cabos nacionais, ficaria verde-amarela, branca-azul etc. de um lado e amarela-verde, azul-branca etc. do outro lado. Aqui, como no método anterior, todos os patch cords também são iguais.

A vantagem deste método é similar à anterior, teremos apenas um tipo de patch cord. A desvantagem é que na hora de testar (ou ativar) uma única fibra, ela estará em posição diferente, quando comparamos as duas extremidades, o que vai requerer um trabalho de identificação mais preciso fibra a fibra.

 

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Padrões Ethernet sobre um par

Todos os profissionais da área de infraestrutura de TI conhecem os clássicos padrões de rede Ethernet que utilizam dois ou quatro pares de cabos de par trançado, como por exemplo:

  • 10BASE-T: Ethernet a 10 Mb/s em 2 pares
  • 100BASE-TX: Ethernet a 100 Mb/s em 2 pares
  • 1000BASE-T: Ethernet a 1 Gb/s em 4 pares
  • 10GBASE-T: Ethernet a 10 Gb/s em 4 pares

Mas com o avanço da Internet das coisas (IoT) e da Indústria 4.0, o protocolo Ethernet tem evoluído e se adaptado para atender a dispositivos cada vez mais diversos e inusitados, como sensores ambientais, de presença e luminosidade, máquinas de todos os tamanhos, luminárias, sistemas de som e de alarme, equipamentos audiovisuais e de telemedicina, relógios e muitos outros.

Só que nem todos esses equipamentos precisam das altas velocidades disponibilizadas pelo 10GBASE-T, e nem todos podem ser limitados aos 100 metros tradicionais. Por outro lado, alguns dispositivos geralmente estão bem próximos (como dentro de um automóvel), então porque precisar de um padrão elaborado para 100 metros e suas limitações?

E ainda há o problema do tamanho dos cabos. Com a utilização maciça do Ethernet em edifícios inteligentes, em veículos e em ambientes industriais, o espaço necessário para os caminhos que transportam cabos de quatro pares passa a ser um empecilho.

Com tudo isso em mente, novos padrões Ethernet que utilizam apenas um par trançado estão surgindo. Alguns exemplos:

  • 10BASE-T1, padrão IEEE 802.3cg para 10 Mb/s (previsto para 2019)
  • 100BASE-T1, padrão IEEE 802.3bw para 100 Mb/s (aprovado em 2015)
  • 1000BASE-T1, padrão IEEE 802.3bp para 1 Gb/s (aprovado em 2016)

Todos trabalham com cabos contendo apenas um par trançado, com bitolas de condutor entre 18 e 24 AWG, frequências de transmissão entre 1 MHz e 1000 MHz, e para distâncias de canal entre 10 m e 1000 m.

Esses padrões são chamados de single-pair Ethernet (SPE), e estão sendo desenvolvidos pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), com suporte da TIA (Telecommunications Industry Association), ISO (International Organization for Standardization), ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) e OPEN (One-Pair Ether-Net), dentre outros. Aliás, é o desenho de um carro dotado de Ethernet sobre um par da aliança OPEN que ilustra este artigo.

Além dos padrões de dados acima expostos, em 2016 o IEEE também publicou o padrão 802.3bu, para alimentação elétrica sobre cabos de um par, chamado de PoDL (Power over Data Lines), similar ao que o PoE (Power over Ethernet) representa para os cabos de quatro pares. O PoDL pode trabalhar com tensões entre 5,5 V e 60 V em corrente contínua, fornecendo potências entre 0,5 W e 50 W, dependendo da bitola dos fios e do comprimento do canal.

As comissões de estudo de cabeamento da ISO e da TIA estão trabalhando para publicar novas normas e boletins técnicos para suplementar as normas existentes de forma a acomodar essas novas necessidades, incluindo aspectos como:

  • Especificações para cabos, conectores, patch cords e enlaces de um par em cobre
  • Requisitos de desempenho e procedimentos de teste
  • Topologia e arquitetura
  • Transições de cabos de quatro pares para cabos de um par, incluindo compartilhamento de capa e utilização de equipamento ativo na transição
  • Conexão direta dos dispositivos nas áreas de serviço

Todos esses novos padrões, de cabeamento e de aplicações, voltados a comunicações em canais de um par, facilitarão a adoção do Ethernet como tecnologia padrão para sistemas de comunicação em indústrias, veículos e edifícios inteligentes, em adição à sua já completa hegemonia nas redes corporativas de voz e dados.

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Nova parceria com a Fluke Networks

Em continuação à parceria de dez anos com a Fluke Networks para a condução do curso CCTT oficial no Brasil, agora a Clarity Treinamentos se une também à Oráculo EAD para uma inovadora e desafiadora missão: elaborar e ministrar cursos de certificação online para todas suas outras ferramentas!

O primeiro curso fruto dessa parceria é o treinamento oficial para o equipamento IntelliTone Pro 200, totalmente em português. Ele é composto por 14 videoaulas, entre aulas teóricas e demonstrações práticas de todas as suas funções. Ao final, o aluno deve fazer uma prova com sete questões, sorteadas de uma base contendo diversas perguntas (a quantidade exata é confidencial). Obtendo aprovação igual ou superior a 70%, receberá um certificado de conclusão, reconhecido pela própria Fluke Networks.

Se você já possui o equipamento, ou pensa em adquirir um, não perca tempo e conheça todas as suas funcionalidades. Acesse aqui a página do treinamento IntelliTone Pro 200 no site da Oráculo EAD.

Os próximos cursos que serão publicados são:

  • Gerador de tom e sonda analógicos Pro3000
  • Verificador de cabo MicroScanner2
  • CableIQ qualification tester

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Projeto de link de fibra óptica

Você conhece todos os passos para o projeto de um enlace de fibra óptica para uma rede local? Existem diversas “coisas” que temos que conhecer antes mesmo de começarmos um projeto desse tipo. A seguir, vamos descrever algumas delas.

Se existe a previsão pela utilização de algum equipamento óptico de rede específico, devemos saber qual o seu padrão e, de acordo com o padrão, quais as mídias ópticas suportadas e em quais condições (perda e comprimento máximos, tipo de conector, quantidade de fibras por link). Por exemplo, se vamos usar um switch com porta óptica Ethernet a 1 Gb/s, devemos saber se é no padrão 1000BASE-SX ou 1000BASE-LX. O primeiro trabalha apenas com fibra multimodo, já o segundo aceita multimodo e monomodo.

Ao mesmo tempo, devemos escolher o tipo de fibra óptica. Multimodo ou monomodo? De qual categoria (OMx ou OSx)? Essa informação precisa ser combinada com o padrão de rede, pois os requisitos mudam a cada combinação. Por exemplo: 1000BASE-SX sobre fibra OM1 tem o alcance de 275 m, enquanto sobre OM2 pode chegar a 550 m; já o 1000BASE-LX funciona até 5 km sobre fibra monomodo.

De posse dessas informações, precisamos calcular se a fibra escolhida, na topologia requerida, poderá atender ao padrão de rede pretendido. Isso é feito através do cálculo do balanço de perda óptica. Exemplo: Uma fibra OM1 com 250 m, quatro conexões SC e quatro emendas por fusão, de acordo com as normas, pode apresentar perda de até 5,08 dB; mas para o 1000BASE-SX funcionar, não poderemos ter perda maior do que 2,6 dB em fibra OM1; ou mudamos a topologia, ou a aplicação ou o tipo de fibra.

Depois, precisaremos saber em qual ambiente o cabo óptico será instalado. Isso determinará o tipo de capa necessária e, consequentemente, o tipo de cabo. Cabos para uso interno devem possuir classificação antichama. Cabos externos precisam ser protegidos contra intempéries, apenas para dar um exemplo.

Uma vez escolhido o tipo de cabo, precisamos calcular o diâmetro dos dutos e calhas por onde serão instalados, algo que varia em função de vários fatores, como: quantidade de cabos, diâmetro de cada cabo, taxa de ocupação, necessidade por expansão e manutenção etc.

Finalmente, depois de o enlace ser instalado, precisamos realizar as medições ópticas de certificação para entregar para o cliente e para o fabricante (caso seja requerida a garantia estendida). Os testes mínimos de um enlace óptico instalado fazem parte da certificação “tier 1”.

Como podemos ver, são diversas etapas, cada qual com técnicas e conhecimentos específicos. Para auxiliá-lo nessa tarefa, preparamos alguns cursos rápidos online. Cada um focado em uma das tarefas acima, para que você possa tirar suas dúvidas somente naquilo de que precisa:

SCE381 Padrões Ethernet sobre cabeamento estruturado

SCE322 Desempenhos e parâmetros das fibras ópticas

SCE335 Balanço de perda óptica

SCE321 Características construtivas dos cabos de fibra óptica

SCE341 Cálculo de taxa de ocupação para caminhos

SCE333 Certificação óptica tier 1

Combo com os seis cursos acima, com 30% de desconto

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Até a próxima!

Marcelo Barboza, RCDD, DCDC, NTS, ATS
Clarity Treinamentos
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Certificação óptica tier 1

Você sabe o que é uma certificação tier 1 de um enlace de fibra óptica? Quais os testes que a compõem? Qual sua importância? Então vamos lá!

A certificação tier 1 é um conjunto de testes a serem realizados em um enlace de fibra óptica recém-instalado em um ambiente de rede local, compreendendo:

  • Medição da atenuação (perda) total do enlace
  • Medição do comprimento total do enlace
  • Verificação da polaridade das fibras na portas ópticas

Dentre os dois tipos de certificação padronizados (tier 1 e tier 2), o tier 1 é o mais importante, pois permite verificar:

  • Se os componentes ópticos fornecidos foram fabricados de acordo com as normas
  • Se os serviços contratados de instalação seguiram todas as recomendações técnicas pertinentes
  • Se as aplicações (Ex.: Ethernet a 10 Gb/s) pretendidas são compatíveis
  • Se não houve inversão de fibras, o que impediria o funcionamento das aplicações

O teste da atenuação total é o mais complexo, pois envolve o procedimento de “referência óptica”, que, além de envolver determinadas técnicas e materiais, pode ser feito de três maneiras diferentes! E se você não o fizer corretamente, o resultado obtido será inválido ou, no mínimo, impreciso!

Para saber mais sobre a certificação tier 1, suas técnicas e procedimentos, conheça o recém-lançado curso rápido online SCE333 – Certificação óptica tier 1. Um curso de certificação (com prova e certificado de bom aproveitamento) que pode ser feito em menos de uma hora!

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Até a próxima!

Marcelo Barboza, RCDD, DCDC, NTS, ATS
Clarity Treinamentos
marcelo@claritytreinamentos.com.br

Tight buffer x Loose tube

Você sabe a diferença entre cabos ópticos do tipo tight buffer e do tipo loose tube?

A principal diferença está no fato de que, nos cabos tight buffer, as fibras possuem um revestimento secundário (o buffer, de 0,9 mm de diâmetro) e elas estão fisicamente unidas aos elementos de tração do cabo. Enquanto isso, nos cabos loose tube, as fibras possuem somente o revestimento primário (o acrilato, de 0,25 mm de diâmetro), não estando fisicamente unidas aos elementos de tração do cabo.

Nos cabos loose tube, as fibras ficam soltas dentro de tubinhos, ou subunidades, que compõem a estrutura do cabo. Por estarem fisicamente isoladas do restante do cabo, sofrem menos as interferências mecânicas que podem ocorrer (como esmagamentos e torções no cabo), além de resistirem melhor às variações térmicas, já que podem contrair e expandir de maneira independente do cabo.

Por outro lado, cabos tight buffer costumam ser mais maleáveis e fáceis de instalar, sendo os preferidos para aplicações internas aos edifícios.

Existem pelo menos três tipos de construções comuns de cabos loose tube: tubo único, tubos encordoados e com ranhuras.

Para saber mais sobre as demais características construtivas dos cabos de fibra óptica utilizados em redes locais e campus, conheça o recém-lançado curso rápido online SCE321, que também inclui informações sobre ambientes de instalação, classificações anti-chama, elementos construtivos, propriedades mecânicas, identificação das fibras e nomenclatura nacional.

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Marcelo Barboza, RCDD, DCDC, NTS, ATS
Clarity Treinamentos
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Cabos ópticos COR x COP. Qual usar?

Primeiramente, você sabia que os cabos ópticos de uso interno devem ser classificados quanto ao seu comportamento frente à chama conforme a norma NBR 14705? E que essa norma estabelece quatro classificações para cabos ópticos? A saber: COG, COR, COP e LSZH.

Agora sim: qual a diferença, então, entre COR e COP?

COR significa “cabo óptico riser“, e cabos dessa classificação “são indicados para aplicação vertical em poço de elevação (shaft), em instalações nas quais os cabos ultrapassem mais de um andar, em locais sem fluxo de ar forçado, em tubulações com pouca ocupação ou em locais com condições de propagação de fogo similares à estas.”

Já COP significa “cabo óptico plenum“, sendo “indicados para aplicação horizontal, em locais confinados (entre pisos, forros, calhas, etc.) com ou sem fluxo de ar forçado ou em locais com condições de propagação de fogo similares a estas.”

Em resumo, o COR é utilizado em shafts, nas instalações verticais, enquanto o COP deve ser utilizado em espaços confinados (usualmente pisos elevados e forros suspensos), principalmente quando há fluxo de ar forçado (por exemplo, fornecimento ou retorno de ar condicionado não dutado).

E por que o COP deve ser usado quando há fluxo de ar forçado em ambientes confinados? Porque é composto por materiais que produzem muito pouca fumaça em um eventual incêndio, evitando o bloqueio da visão das pessoas em rota de fuga e minimizando sua intoxicação. Como estão em ambientes plenum com ar forçado, se produzissem muita fumaça ao pegarem fogo, essa fumaça seria bombeada para o ambiente, onde ela seria espalhada muito rapidamente.

Em breve, lançaremos um curso rápido explicando as características construtivas dos cabos de fibra óptica utilizados em redes locais e campus, o SCE321, incluindo essas classificações anti-chama, bem como outras. Aguarde!

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Marcelo Barboza, RCDD, DCDC, NTS, ATS
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