Planejamento de pequeno DataCenter segundo as normas ANSI TIA 942

1. UNIVERSIDADE FUMEC
FACULDADE DE CIÊNCIAS EMPRESARIAIS - FACE
GUILHERME DOMINGUES DE OLIVEIRA
Implantação de Data Center para Médias Empresas: Planejamento do
Projeto
Belo Horizonte
2012

2. GUILHERME DOMINGUES DE OLIVEIRA
Implantação de Data Center para Médias Empresas: Planejamento do
Projeto
Artigo Científico apresentado à
UNIVERSIDADE FUMEC como requisito
parcial para obtenção do certificado de
Especialista em MBA em Gerência de
Telecomunicações e Redes de Computadores
Orientador: Prof. MSc. Francisco Paulo
Temponi
Belo Horizonte
2012

3. RESUMO
Este trabalho tem como objetivo apresentar o estudo do planejamento da implantação
da estrutura de Data Center para a empresa de provimento de serviços de internet, a Via Real
Telecom. Durante este trabalho será discutidos a adoção da norma ANSI TIA 942 e as
classificações TIER, bem como o objetivo em que a infraestrutura em estudo irá se
categorizar. Finalmente, serão mostrados os pontos chaves deste planejamento: layout da
disposição de equipamentos, climatização e outras miscelâneas conforme a norma ANSI/TIA-
942.
Palavras-chave: Data center, ANSI/TIA-942, TIER
ABSTRACT
The goal of this Project is showing the study of planning of data center infraestructure
for internet service provider, Via Real Telecom. During this work will be discussed the adopt
of ANSI/TIA-942 and TIER category, and in order that the infrastructure study will
categorize. Finally, will be show the keys points of the Project: layout of equipaments, colling
and anothers miscellany followed by ANSI/TIA-942.
Key-words: Data center, ANSI/TIA-942, TIER

4. 3
1. Introdução
A Via Real Telecom é uma empresa de médio porte voltada ao ramo de
telecomunicações. Sua sede está localizada em Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais, onde
atende 11 cidades da região do Alto Paraopeba, com sua principal atividade: provimento de
internet
Durante os três últimos anos, foram feitos grandes investimentos principalmente em
fibra-ótica, para que pudesse agregar novos serviços como telefonia fixa (STFC), IPTV e
CFTV.
Desta forte expansão na gama de serviços, propiciou no planejamento de construção
de um novo Data Center para que assegurassem a estabilidade e segurança destas plataformas
de serviços.Ao começo do planejamento deste novo ambiente, foi contatados algumas
empresas conceituadas em projetos de Data Center, pelo o qual foi elaboradas propostas do
tipo “Turn Key”. Este tipo de proposta terceiriza todo o projeto desde planejamento, execução
e inspeção antes da entrega final. No entanto a partir desta prospecção inicial, foi decidido que
o projeto será realizado pela Via Real Internet, devido ao alto custo destas propostas
apresentadas.
Ao mudar a direção do projeto, foi realizada a identificação das principais dificuldades
apresentadas no atual Data Center, sendo estes:
 Controle de acessos físicos
 Pouca capacidade de expansão
 Capilaridade e organização do Cabeamento Estruturado
 Refrigeração inadequada
Por necessidade de ser manter os padrões de arquitetura e de design do novo ambiente,
adotamos a norma TIA 942, publicada em 2005 pela TIA (Telecomunications Industry
Associations), a mesma define no escopo do TIA (2005):
[...] esta norma apresenta a topologia da infra estrutura no âmbito de acesso e
conectividade dos respectivos elementos em variados sistemas de cabeamento
encontrado no ambiente de data center. Ao invés da apenas determinar os requisitos
de desempenho de um cabeamento estruturado genérico, esta norma considerou
diversos sistemas e aplicações de telecomunicações. Além disto, a norma difunde o
layout deste ambiente para que possa alcançar o equilíbrio entre segurança,
densidade dos racks e a capacidade de gerência. (TIA 2005,p.14)
Para Marin (2011), há outras normas para infra estrutura de Data Center, no entanto a
ANSI/TIA-942 é a única que classifica e aplica o conceito de tier para a classificação de Data

5. 4
Center A norma estabelece que a chave da confiabilidade de um data Center é sua
redundância, fator que reduz e isola os seus pontos de falhas por subsistemas, desta forma a
paralisação de um destes não afeta em totalidade todo o conjunto da infra-estrutura.
Marin (2011), ainda cita entre as instituições que certificam Data Centers estão: The
Uptime Institute e TÜV Rheinland do Brasil. O instituito The Uptime Institute, de origem
americana, possui o próprio documento “Data Center Site Infraestructure Tier Standard:
Topology”, que apesar de submeter como padrão para a classificação de infra-estrutura por
tier o padrão é aplicado e certificado apenas pelo instituto. O TÜV Rheinland do Brasil
conceitua a infra estrutura com base na norma ANSI/TIA-942, porém faz o uso das normas de
segurança ISO e realiza adaptações para as regulamentações da legislação brasileira.
Neste contexto, será apresentado a motivação da categorização TIER e a justificativa
da adoção da norma ANSI TIA-942 como guia no planejamento deste Data Center. Serão
focados os itens chaves desta implantação: Layout dos equipamentos, a climatização
conforme a norma e ao contexto do projeto.
2. Tier
2.1. Origem
A classificação da infraestrutura de Data Center (Tier), tem como objetivo delimitar a
topologia para projetistas e operadores e de mensurar o desempenho final requerido pelo nível
de criticidade da planta.
Segundo Merin (2011), The Uptime Institute foi pioneira por esta classificação,
começando seus estudos em 1995, sendo largamente reconhecida como referência em projetos
de Data Center. Avelar (2007) complementa que apesar do padrão descrever de forma ampla a
integração de sistemas e subsistemas elétricos e de climatização por categoria tier, não chega
ao nível de quantificação e de detalhamento de um projeto, como ocorre na norma ANSI/TIA-
942.
Avelar (2007) diferencia a classificação da norma do The Uptime Institute ao da
norma ANSI/TIA-942, argumentando que sua classificação foca no desempenho e na
integração dos componentes. Sendo estes: Capacidade da redundância dos elementos,
capacidade de manutenção concorrente, e sua a capacidade de tolerância a falhas.
The Uptime Institute(2011) reconhece que por várias iniciativas de repor o conceito
tier do instituto, vários grupos geraram checklists e quantificaram os componentes da infra-

6. 5
estrutura perdendo o foco na sua integração e principalmente no resultado final de uptime do
serviço.
No entanto deve-se ponderar que as classificações de ambas as instituições
categorizam tier por quatro níveis. Mas apenas a norma ANSI/TIA-942 transcreve por todos
os níveis detalhadamente os componentes de telecomunicações, segurança, elétrico e da
arquitetura.
Por este motivo, foi escolhida a norma ANSI/TIA-942 como fonte das melhores
práticas para a construção da data center deste estudo de caso. Por este ambiente crítico,
pretendemos atingir, como meta a tier 2 da ANSI/TIA-942 com pequenas adaptações que
serão descrito ao longo deste projeto.
2.2. Classificações Tier
A norma ANSI/TIA-942 categoriza com base na norma The Uptime Institute a
classificação da infraestrutura, quanto ao seu nível de redundância. Sendo delimitado por 4
níveis, conforme demonstrado a seguir:
Figura 1 – Hieraquia Tier – Eci(2012)

7. 6
2.2.1. Tier 1
TIA (2005) define tier 1:
Data Center tier 1 está suscetível a interrupções de atividades planejadas ou não
planejadas. Esta planta possui distribuição elétrica e de refrigeração, mas poderá ter
ou não piso suspenso, no-break ou gerador. Caso tenha no-break ou gerador, os
mesmos não possuem redundância e portam múltiplos possíveis pontos de falha na
operação. Esta infra-estrutura deverá ser totalmente desligada em operações
preventivas ou corretivas. (TIA, 2005, p.86).
As características de Tier 1 são geralmente aplicáveis para o atendimento de comércio,
e pequenas industrias, pelo qual é aceitável downtime de 28.8 horas por ano. Que
correspondem ao índice de 99, 667 % no nível de SLA.
2.2.2. Tier 2
A planta de categoria Tier 2, conta com os mesmos recursos da planta de categoria
Tier 1. Mas conta com o adicional na redundância elétrica como gerador e Nobreak
reconhecido também como UPS. No entanto esta planta ainda conta com um único fornecedor
de energia elétrico e a realização de manutenção em sistemas críticos requer o desligamento
completo da planta. (TIA, 2005, p.86).
2.2.3. Tier 3
A infra estrutura do data center desta categoria, permite a execução de manutenções
programadas em servidores e equipamentos sem a interrupção do serviço prestado. Em
grandes instalações são utilizados, por exemplo, sistemas refrigeração redundantes que
possuem saídas separadas, com que o permite a interrupção de um destes componentes sem
interrupção do serviço de refrigeração. (TIA, 2005, p.87).
2.2.4. Tier 4
A infra-estrutura de categoria tier 4 , permite a execução de qualquer atividade
planejada, não incida na interrupção no core do data center. Por esta categoria de planta são
utilizados heterogeneamente componentes tolerantes a falhas e o emprego de duplos caminhos
de fornecimento e distribuição por toda extensão da planta. No sistema elétrico, por exemplo,
são aplicados no-breaks separados, e por cada sistema de no-break é utilizados redundância
do tipo "N+1". Em sistemas computacionais, são utilizados componentes já comuns ao
conceito de alta disponibilidade de TI como: RAID, Clusterização e redundância de

8. 7
telecomunicações. Para que alcance os três pilares: confiança, disponibilidade, capacidade de
operação. (TIA, 2005, p.87).
2.3. Escolha categoria tier
Pelo nível de confiança, disponibilidade exigida pelo negócio da empresa Via Real
Telecom, sendo o seu principal foco: o provimento de internet, telefonia e em breve o serviço
de IPTV. Será adotada por sua planta a categoria tier 2.
Segue a sintaxe comparativa dos requisitos por categoria tier:
Elemento Tier1 Tier2 Tier3 Tier4
Fonte N N ou (N+1) N + 2 2N, mínimo
Componente redundante N N + 1 N+1 N+1,mínimo
Ramos de Distribuição 1 1 1 normal e 1
alternativo
2 ativos simultaneamente
Separação de sistemas e
ramos de distribuição
Não Não Sim Sim
Manutenção simultânea Não Não Sim Sim
Tolerante a falhas Não Não Não Sim
Tabela 1 – Tabela comparativa Tier . Fonte (Marin 2011, p.48)
Ao ser adequada pela tier 2, a planta deste empresa irá contar com gerador, nobreaks,
e poderá ter downtime de 22hr/ano, correspondendo a 99,741% de disponibilidade SLA.
Mesmo aplicando redundância estendida de geradores, nobreaks e também em sistema de
refrigeração, a categorização Tier da norma ANSI/TIA-942, e também The Uptime Institute
avalia da mesma forma os componentes que mais propiciam falhas, como desta planta contará
apenas com por um único fornecedor de energia, não deve ser categorizado por Tier 3,ou
também por múltiplos níveis de Tier.
A futuro upgrade tier na planta do data center da Via Real Internet, irá depender
principalmente da fonte de múltiplos fornecedores de energia e que os mesmos distribuam por
caminhos distintos. No entanto dentro da viabilidade técnica desta implantação e o seu custo,
será incorporado às melhores práticas da norma ANSI/TIA 942, sem ter o foco prioritário na
certificação desta planta.

9. 8
3. Planejamento do Data Center
O ponto crítico deste planejamento está na organização do espaço e na integração de
seus componentes. A nova planta terá 120 m2
localizado no último andar da nova sede. O
escopo deste planejamento terá foco nas soluções do Layout, a climatização e organização do
cabeamento.
3.1. Layout Data Center
A principal motivação de focar no layout neste planejamento está no
compartilhamento de infra estrutura com as demais operadoras, e a demanda de expansão do
serviço de Collocation. Por possuirmos o recém serviço de STFC, foram alocados dentro de
nossa estrutura equipamentos de outras operadoras para o provimento de interconexão.
No entanto em eventos de manutenções de terceiros, temos que conceder o acesso a
mesma área dos nossos equipamentos críticos como: Storages, Servidores de Virtualização e
Roteadores.
Visto o problema de compartilhamento de estrutura com as demais operadoras e do
prospero serviço de Collocation, o planejamento do Layout, irá contemplar a segregação
destas áreas na planta, conforme sugestões da norma ANSI/TIA-942.
A norma segrega a planta em: infra estrutura de entrada (Entrance Room), Área de
distribuição principal (Main Distribution Area), Area de Distribuição Horizontal (Horizontal
Distribution Area), Área de equipamentos de TI (Equipment Distribution Areas), Área de
distribuição de zona (Zone Distribution Areas)
A infraestrutura de entrada (Entrace Room) é delegada para a alocação de
equipamentos dos provedores de telecomunicação e de serviços. Marin (2011) sugere que seja
feita a separação por paredes ou mesmo cerca metálica. Por nosso planejamento, será adotado
o uso de cerca metálica para prover maior segurança e o aproveitamento da refrigeração do
ambiente.
A área de distribuição principal (Main Distribution Area) é destinada a alocação de
switches: core, Storage Network Area(SAN) e de Voz. No entanto a norma é recomendável a
separação de mídias: UTP, Fibra ou Coaxial por Racks.
A área de distribuição de zona (ZDA/HDA) está por sua vez conectada ao backbone,
pelo qual conclui a distribuição de conectividade aos equipamentos de TI. Por esta área estão
abrigados switches, equipamentos KVM (Keyboard, Vídeo, Mouse). Conforme reconhecido
por Marin (2011 p.65) data centers de maior porte aplicam várias áreas de distribuição

10. 9
conhecidos também com (ZDA/HDA) conforme a extensão da planta e densidade
computacional por ela aplicada.
A área de equipamentos conhecido como (Equipment distribution Area) é alocado
para a colocação de servidores e outors Equipamentos de TI e de Telecomunicações em
racks.(TIA, 2005 p.24).
A seguir o demonstrativo de uma planta conforme modelo da ANSI-TIA-942:
Figura 2 – Layout Tipico Data center- Fonte: (TIA, 2005, p.22)
3.2. Piso Elevado
O sistema de piso elevado foi desenvolvido na década de 60 e até hoje está intrínseco
ao conceito de aplicação em um ambiente de data center. (Rasmussen, 2007.p 3). O sistema é
composto por uma estrutura metálica que vária de 7 a 14 centímetros de altura, pelo o qual
sustenta placas removíveis 60 x 60 cm. Estas placas permitem o acesso aos sistemas de
cabeamento estruturado, elétrico e de refrigeração alocados por debaixo deste sistema de piso
elevado.

11. 10
Marin (2011) faz breves sugestões ao estudo do peso que será aplicado sobre o piso
elevado e também a espessura da laje. Ao contexto deste projeto, para a computação de alta
densidade o autor sugere que o piso elevado deva suportar 12KPA (1.220,6036kgf/m2
). E que
também toda a estrutura metálica seja aterrada para evitar a descarga de energia estática em
equipamentos, que pode gerar instabilidades no funcionamento ou até a queima do mesmo.
No entanto Rasmussen (2007) descreve que por todos os requisitos inicialmente
designados para o desenvolvimento do sistema de piso elevado, o sistema não atende
racionalmente para os data centers atuais. O autor justifica que o principal motivo são as
constantes mudanças neste ambiente como: necessidade de troca de equipamentos a cada 2
anos, necessidade de alocação dinâmica dos recursos de conectividade dentre racks.
São identificados ainda alguns problemas causados na aplicação do piso elevado
dentre ele estão o custo de operação e manutenção, restrição ao peso total dos racks de alta
densidade, e a necessidade de sistemas dedicados para anti incêndio.
Dentre pontos negativos apresentados sobre o piso elevado, e principalmente a
necessidade de dinamismos para a conectividade de novos ativos de rede, por se tratar de um
data center voltado para o ramo de telecomunicações. O projeto irá adotar o sistema de calha
elevada para a organização do sistema de cabeamento estruturado e elétrico ao invés do
sistema de piso elevado.
3.3. Calha Suspensa
O sistema de calha suspensa é considerada a alternativa mais simples para o transporte
do cabeamento estruturado e elétrico pela planta do Data Center. Em instalações típicas são
utilizado de duas a três calhas, sendo dedicada uma para o sistema elétrico e as demais para os
sistemas de telecomunicações. A norma ANSI-TIA/942 ainda sugere a instalação deste
sistema 2,7 metros acima do piso de acesso, e em casos de infra estrutura compartilhada, é
sugerido a utilização de calhas lacradas com objetivo de evitar incidentes ou sabotagens.
Em estudos feitos por Avelar (2011), a realocação do cabeamento estruturado do piso
elevado para o sistema de calhas suspensas, aumentando a eficiência dos sistemas de
refrigeração e conseqüentemente a economia energética em até 24 %. O mesmo autor ainda
sugere a organização do cabeamento estruturado por agrupamento, em casos de renovação ou
realocação de um serviço, a manutenção tornará menos complexa e mais segura.

12. 11
3.4. Refrigeração
Por vários estudos sobre a estrutura data center, observar-se um grande esforço de
vários autores para a remodelagem de antigos conceitos como por exemplo: sistemas de piso
elevado, eficiência energética e sistemas de refrigeração. Nos dias atuais vários equipamentos
foram otimizados como exemplo os servidores de alta densidade conhecidos como Blade que
consumem por unidade 250 w contra os 1500 w de antigos servidores do ambiente CPD, logo
em um chassi Blade completo de 20 unidades irá consumir 5.000 w.
Desta forma a mensuração da capacidade necessária de refrigeração de um data center
teve que ser remodelada. Segundo Marin (2011), a capacidade deverá ser baseada na
localização da planta, altura do piso ao teto (reconhecido com “pé direito”), clima da região e
densidade computacional planejada.
Marin (2001) cita o conceito de “corredores frios e quentes” ou “hot and cold aisles”,
este esquema otimiza a refrigeração ao separar as ilhas de frio por insuflação de ar frio e em
seguida coleta das ilhas de calor direcionado-as para fora do computer room. O conceito foi
possível com a adequação na arquitetura dos servidores, pelo qual captura a entrada de ar frio
pela parte frontal do equipamento, que em seguida direciona este fluxo para resfriar os
componentes elétricos, que por fim exausta na parte traseira do equipamento. O rack também
foi repensado com fim de facilitar a troca de calor destes equipamentos, sendo completamente
furados na parte frontal e traseira.
O layout dos racks também foi otimizado, para este conceito foi designado a colocação
de pares de racks em modo frontal em conjunto com os pares de racks no modo traseiros.
Objetivando assim fomentar as ilhas de frio e calor respectivamente. A figura 3 mostra de
forma clara a aplicação deste conceito.
Figura 3 – Ilhas de Calor e Frio . Fonte: (Marin 2011, p 139)

13. 12
Para este projeto serão utilizadas duas unidades CRAC para os dois pares de fileiras
conforme demonstrado na figura 3. A inflação de ar frio será feita por dutos áreos e a retirada
de ar quente sendo atraída por exaustão.
Ao criar o artifício das ilhas de calor e frio, se objetiva aumentar a eficiência do
sistema de refrigeração condensando a ilha de frio pelos chamados corredores frios, sem que
realize a troca de calor com a ilha de calor. Para isto as unidades CRAC são estrategicamente
posicionadas para reter e retirar o calor para fora do Data center.
3.5. Eficiência Energética
A capacidade energética de um data center é de preocupação constante dos gestores da
planta. Os equipamentos como SAN, NAS, servidores Blade, roteadores, sistemas de
refrigeração demandam por muita energia. Marin (2011).
Esse elevado consumo de energia, incide ao custo total de propriedade (TCO, Total
Cost of Ownership), tornando o estudo e o controle pela eficiência energética primordial a
gestão do Data center.
Considerando também o impacto ambiental devido ao alto consumo de energia, surge
um novo conceito no mundo da TI: o green data center. Marin(2011) discute iniciativa como
de origem norte-americanas devido este pais ter como base energética recursos não
renováveis, como carvão representando 48,30% e o Gás natural 21,30%. O mesmo autor
resalva adaptação e adoção como medida otimizar os recursos e reduzir o custo de TCO de
um data center.
Dentre as intuições americanas que se destaca na área é a The Green Grid. Marin
(2011) define a organização como:
[...]sem fins lucrativos formada por profissionais de TI para tratar dos aspectos de
consumo de energia elétrica, bem como requisitos de ar condicionado e climatização
de data centers. O objetivo dessa organização é aumentar a eficiência do uso de
energia em data centers por meio de algumas propostas de implementação imediata
e a longo prazo. (Marin,2011,p265).
Dentre as métricas de uso imediato a instituição propõe: a PUE (Power Usage
Effectiveness) e DCE (Datacenter Efficiency), o qual permite os gestores obterem a eficiência

14. 13
energética da planta e obter acesso comparativo aos demais resultados de outros data
centers.The Green Grid define a base das métricas PUE e DCE:
[..] energia entregue ao equipamento de TI, a perda energética na distribuição interna
e a demanda energética exigida pelo sistema de refrigeração. PUE and DCie não
incorpora valores de energia gerada na planta ou reproveitamento do calor gerado
em grandes data centers.Apesar de que estas técnicas sejam louváveis, a inclusão
destes fatores na base de calculo ofusca o resultado final.(The Green Grid,2009,p.8)
Marin (2011) demonstra a expressão de calculo PUE:
PUE = Cinfraestrutura / CTI
Sendo:
Cinfraestrutura: a carga total da planta, em Kw;
CTI: a carga total de equipamentos instalados na planta, em Kw.
A carga total da planta é medida na entrada do edifício, isolando qualquer outra
entrada de outros sistemas compartilhados a ela. A carga de TI são todos os equipamentos
alocados na computer room, sendo estes roteadores, SAN, NAS e servidores.(Marin,2011,p
266)
A outra métrica aplicada é a DCie( Data Center Infraestructure Efficiency) a métrica é
o inverso da PUE conforme a expressão:
DCie = 1 / PUE x 100 %
O valor ideal da PUE é de 1,00. Por este cenário a (eficiência x demanda) seria de
100%.Ou seja toda a energia da planta fora entregue e consumida pelos equipamentos críticos
de TI. No entanto pesquisas recentes mostram que os data centers atuais estão com PUE
acima de 3,00. (Marin, 2011, p.267)
Marin (2011) ainda argumenta que estes valores da PUE podem ser decrementados na
casa de 1,60 e 2,00 por meio de práticas adequadas no projeto, bem como o de operação.
Dentre elas estão: configuração de corredores frios troca de servidores de arquitetura recente e
a virtualização de servidores e switches.

15. 14
3. Conclusão
O estudo e planejamento inicial deste estudo de caso visam não ser um objeto definitivo
de uma ordem de execução, mas o começo de um projeto de pesquisa, que visa alinhar as
melhores práticas da norma ANSI/TIA-942 conforme a justificativa da planta conforme
categoria Tier 2.
Por este estudo foi focado a parte de infra estrutura básica como: o conceito do layout de
acessos, climatização e a estrutura de organização da conectividade. Ambos os conceitos
distoam além da área de TI, mas devido a complexidade da planta. Se tornou necessário a
discussão do tema, para sejam possíveis a futura integração com projetistas e arquitetos para a
construção deste data center conforme as melhoras práticas da norma ANSI/TIA-942..
O projeto será executado no final de 2013, após a conclusão da construção do novo prédio
desta empresa. Durante o período desta construção, serão escolhidos as tecnologias de infra
estrutura, equipamentos de backbone e a fomentação de um novo panorama computacional da
Via Real Internet.
Após a conclusão deste projeto, deverá ser divulgados fotos e etapas do projeto no site da
empresa: www.viareal.com.br, e em listas de discussão de fóruns técnicos.
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16. 15
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Acesso 21 de Agosto de 2012