Архитектура ИБП: централизованная или распределенная?

12 января 2015 г. | МакФарлейн Роберт | Категория: Обсуждаем статью

Каковы преимущества установки отдельных ИБП для телекоммуникационных помещений в стойках по сравнению с централизованным ИБП? Повышение затрат не обязательно ведет к повышению эффективности.

Помещения с телекоммуникационным оборудованием становятся естественным продолжением дата-центра, или, по крайней мере, продолжением сети, которая в нем начинается.

Функционирование почтив всех устройств – телефонов, сигнализации, часов, видеокамер, проводных или беспроводных сетей и даже телевизоров – зависит от IP-сети, поддерживающей соответствующий протокол.

Большая часть оборудования, установленного в телекоммуникационном помещении, является столь же критически важной, сколь и остальное оборудование ЦОДа. Например, в больнице вызов санитарки, назначения пациенту, раздача лекарств и система учета пациентов находятся в исключительной зависимости от сети.

Для такого оборудования жизненно необходимы источники бесперебойного питания (ИБП). Однако какие ИБП выбрать? В отличие от дата-центра, телекоммуникационные помещения разбросаны по всем этажам здания, и было бы довольно затратным вести кабель к ним от централизованного ИБП дата-центра. В больших зданиях при этом было бы кошмаром содержать и армию локальных, стоечных ИБП (хотя зачастую и резервных).

Не сравнивайте стоечный ИБП с централизованным исключительно с точки зрения затрат. Выбор наилучшего подхода к ИБП для телекоммуникационного оборудования полностью зависит от проекта здания, надежности его систем и формы распределения ответственности по их обслуживанию.

Один центральный ИБП

Центральный ИБП должен быть достаточно большим для успешного обслуживания нагрузок телекоммуникационного зала и всего дата-центра. Нагрузки телекоммуникационного оборудования могут существенно повысить общую нагрузку: телефоны, а также точки беспроводной связи и даже часы и цифровые дисплеи работают на питании через Ethernet. И вся эта электроэнергия должна идти через сетевой коммутатор, в дополнение к энергии, потребляемой самим коммутатором и остальным оборудованием в помещении.

Системы центрального ИБП не обязательно должны отвечать требованиям компактности, чтобы уместиться в стандартную стойку. Они содержат множество компонентов, необходимых для обеспечения максимальной надежности, которые физически изолированы для минимизации тепловыделения.

Эти системы также, как правило, хорошо справляются с перегрузками. Они великолепно реагируют на неожиданные скачки нагрузки, такие как броски тока при включении, — в ситуации, когда запасной ИБП или его модуль выходят из строя или отсоединяются от системы. Это вовсе не значит, что малые ИБП в стойках ненадежны, — но центральные ИБП более устойчивы в долгосрочной эксплуатации. К тому же центральный ИБП всегда находится под наблюдением специалиста: если что-то пойдет не так, немедленно будет дан сигнал оповещения, и специалист сможет среагировать на проблему.

Специалисты от производителя также регулярно проверяют и тестируют центральный ИБП на контрактной основе. Они заменяют изношенные компоненты до того, как они выйдут из строя. В целом, в результате неожиданные сбои в работе больших ИБП-систем крайне редки.

Завышать мощность ИБП на 20% для повышения надежности и в расчете на будущий рост является приемлемой практикой. Если нагрузки в двадцати телекоммуникационных залах варьируются от 5 кВт до 8 кВт, каждый такой зал скорее всего будет иметь 10-киловаттный ИБП. Если предположить, что нагрузка распределяется равномерно между помещениями по 5 кВт, 6 кВт, 7 кВт и 8 кВт, то общая нагрузка составит 130 кВт. В этом примере завышение мощности от помещения к помещению составит 200 кВт общей установленной мощности, или 54% сверх средней требуемой. Каждый киловатт такой мощности требует затрат, двойные ИБП удваивают излишнюю мощность. Группа эксплуатации может указать четыре различные спецификации, все из них будут близки к реальным нуждам, но отсутствие универсальности от зала к залу приведет к затруднениям в обслуживании. В противоположность этому, центральный ИБП в таком сценарии был бы мощностью 150 кВт, и возможно, позволил бы существенно сократить затраты.

Недостатки центральных ИБП

Централизация ИБП для телекоммуникационных залов и оборудования ЦОДа имеет также и множество недостатков. Обычно энергоснабжение каждого этажа здания организовано подобно телекоммуникационным сервисам: магистральные кабели ведут к местным электрическим шкафам подобно тому, как оптоволокно идет к телекоммуникационным залам. Трансформаторы преобразовывают ток для дальнейшего распределения, в то время как сетевые коммутаторы транслируют сигнал в низкоскоростные пакеты для подачи в офисы, на рабочие станции и устройства.

Чтобы запитать телекоммуникационные залы от центрального ИБП, потребуется либо вторая высоковольтная распределительная сеть, либо индивидуальные низковольтные кабели, идущие от центрального ИБП в каждый зал, но и то и другое – дорогое удовольствие. Вторая распределительная сеть требует отдельных трансформаторов, переключателей, а также площади для размещения. Вести длинные электрические кабели к каждому телекоммуникационному помещению также затратно и ведет к потерям энергии. Длинные низковольтные цепи требуют более крупного сечения провода, чтобы снизить потери. И все эти провода, цепи и щитки – в дополнение к обычной системе электропроводки в здании. Более экономичным будет провести линию питания к каждому телекоммуникационному залу на каждом этаже для подключения местных ИБП.

Маленький удаленный распределительный щиток требуется для каждого телекоммуникационного зала, и эти щитки вряд ли будут находится под наблюдением или иметь IP-доступ. Поэтому если выключатель отключается, то понять это можно будет лишь по его уже выключенному состоянию, и причину будет невозможно обнаружить и устранить без посещения зала и осмотра оборудования.

При этом целесообразность удаленного доступа к управлению ИБП в телекоммуникационном зале под большим вопросом по причине безопасности. Однако, с другой стороны, без удаленного контроля кто угодно может не санкционированно подключить нагрузку, увеличивая мощность до тех пор, пока общая нагрузка ЦОДа не скакнет выше уровня, с которым способен справиться ИБП, тем самым вызвав отключение последнего. Трудно отслеживать баланс фаз при наличии нескольких систем в разных частях здания.

В системе также могут время от времени работать электрики, и техническая ошибка может привести к отключению центрального ИБП. Промежуточные предохранители могут изолировать проблему и предотвратить отключение, при условии, что они были правильно подобраны по размеру и откалиброваны.

ИБП в стойке

Если ИБП расположен в каждом телекоммуникационном зале, то перегрузки и технические работы могут вызвать сбои только в данном зале. Система мониторинга позволяет специалистам IT откорректировать потерю входящей мощности ИБП, либо устранить сбой, вызывающий переключение ИБП на режим байпас, до того, как это приведет к отключению всего оборудования зала.

Несмотря на возможное превышение требуемой мощности местными ИБП (и таким образом, некоторые потери по шкале эффективности), множественные небольшие ИБП будут обходиться дешевле, нежели установка масштабной электротехнической инфраструктуры для модернизации ИБП дата-центра. Это зависит от количества телекоммуникационных залов, от того, как они разбросаны по зданию, и от стоимости индивидуальных ИБП в сравнении с одним большим центральным.

Вызовы технической службы и работы по обслуживанию также будут ограничены одним телекоммуникационным залом со стоечным ИБП. Если же у вас лишь один центральный ИБП, обслуживание и поддержка переводит все системы здания в режим байпас, а это представляет большой риск для ЦОДа.

Недостатки местного ИБП

Индивидуальные стоечные ИБП – это, скорее, зона ответственности IT-персонала, нежели администрации здания, включая обслуживание и капитальные затраты. Этот факт может стимулировать включение статьи проектирования локальных ИБП в бюджеты нового строительства.

Также IT-департамент несет ответственность за мониторинг множества систем ИБП, замену вышедших из строя устройств, замену аккумуляторов на каждом устройстве, и это нужно делать примерно каждые три года. Для отслеживания состояния каждой системы IT-группа нуждается в сетевых портах в каждом телекоммуникационном зале, а также в специальном надежном ПО для отслеживания и предиктивного анализа. Сюда также следует добавить и дорогостоящие порты переключателей для стоечных электророзеток в помещении.

Небольшие ИБП, особенно такие, которые используются далеко не на всю мощность, уступают своим крупным аналогам в случаях, когда речь идет об эффективности энергопотребления. Потери в множественных помещениях увеличиваются, а резервирование делает затраты сравнимыми, условного говоря, со стоимостью самолета.

В большинстве установок электрощиток стойки — блок распределения питания — запитан в розетку на стоечном ИБП. Технические требования Национального Технического Кодекса (National Electric Code – NEC, или NFPA-70) гласят, что ИБП и электрощитки должны быть включены в номенклатуру Лаборатории по технике безопасности компании Underwriters' Laboratories, Inc. Однако на деле мало кто занимается этим, и еще реже поднимают этот вопрос проверяющие, если два этих компонента по отдельности включены в указанную номенклатуру. Однако существует вероятность признания такого соединения нарушением требований Кодекса с последующими санкциями в виде отключения.

Об авторе:

Роберт МакФарлейн – руководитель, отвечающий за проектирование дата-центра в Shen Milsom and Wilke LLC, с более чем 35-летним опытом. Он является специалистом в энергоснабжении и охлаждении, участником разработки передовых технологий прокладки кабеля и членом-корреспондентом ASHRAE TC9.9. Также г-н МакФарлейн преподает в институте колледжа Marist (Marist College's Institute) учащимся по специализации «Дата-центры». С ним можно связаться по адресам rmcfarlane@smwllc.com и bobmillie@optonline.net

Теги: Архитектура ИБП