Preocupările legate de creșterea costurilor energiei determină operatorii de centre de date și alte instalații de rețea să regândească felul în care sunt structurate instalațiile, inclusiv să analizeze care este aportul unităților inteligente de distribuție a energiei (iPDU – intelligent Power Distribution Unit) la o funcționare mai ecologică, mai fiabilă și cu costuri mai mici, toate acestea având ca rezultat o îmbunătățire a disponibilității rețelei. În plus, o varietate din ce în ce mai mare de tipuri de centre de date necesită abordări diferite în ceea ce privește selectarea și integrarea iPDU-urilor, de la centrele de date mari care susțin aplicații de tip ‘cloud computing’ până la centre de date mult mai mici, aflate la periferie, dispersate în fabrici, depozite sau alte instalații. Centrele de date mari sunt operate cu iPDU-uri amplasate în culoare cu temperaturi de 60°C pentru a reduce nevoile de răcire și consumul de energie. În comparație, centrele de date periferice funcționează la temperaturi maxime de 40°C, conforme cu mediul instalației în care sunt amplasate.
Specificațiile și caracteristicile de funcționare ale iPDU-urilor trebuie să se potrivească cu mediul în care sunt implementate. Se așteaptă din ce în ce mai mult ca iPDU-urile să permită monitorizarea și controlul energiei de la distanță pentru a optimiza disponibilitatea în toate cazurile.
Figura 1: iPDU-urile din centrele de date ‘cloud’ trebuie să opereze la 60°C, astfel încât să poată fi instalate în culoare calde. (Sursa imaginii: Panduit)
Trei dintre caracteristicile mediilor cloud și edge care au impact asupra selecției iPDU-urilor sunt diferențele de temperatură din mediile în care operează, diferențele dintre arhitecturile de comunicație din rețea și diferențele dintre densitățile echipamentelor. Probabil cea mai dificilă diferență dintre mediile cloud și edge este așteptarea de a opera la temperaturi de până la 40°C pentru majoritatea instalațiilor edge, comparativ cu operarea la temperaturi de 60°C în centrele de date cloud (figura 1). În mediile cloud, culoarele calde și reci minimizează nevoile de răcire și reduc cheltuielile cu energia, un cost operațional major în centrele de date mari. iPDU-urile se află de obicei în culoarul fierbinte și trebuie să fie proiectate pentru operare la 60°C.
În plus, atunci când sunt utilizate în culoarele calde și reci, societatea americană a inginerilor ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) solicită trei senzori de temperatură și un senzor de umiditate (denumit ‘3T + H’) în partea frontală a cabinetului (dulapului) aflat în culoarul rece și doar un senzor de temperatură în partea din spate a dulapului atunci când acesta se află în culoarul cald. Prin urmare, iPDU-urile care acceptă mai multe intrări de senzori elimină necesitatea unui dispozitiv intermediar 1RU pentru senzori – acesta fiind un aspect important în centrele de date cloud.
Chiar dacă ambele tipuri de instalații, edge și cloud, necesită din partea rețelei o disponibilitate mare, aceasta este mult mai importantă pentru mediul cloud. Modulul de controler instalat la iPDU-uri trebuie să permită înlocuirea acestuia în timpul funcționării (hot-swappable) pentru unitățile instalate în centrele de date cloud. Abilitatea de înlocuire “la cald” a modulului controlerului minimizează timpul de nefuncționare, un considerent esențial pentru mediul cloud. În plus, tehnologia Gigabit (Gb) Ethernet este mai larg adoptată în cloud, iar iPDU-urile din cloud beneficiază de suportul pentru conectivitatea Gb Ethernet, care nu este la fel de valorizată în instalațiile edge. În plus, instalațiile din cloud solicită, în general, iPDU-uri care să suporte niveluri mai ridicate de securitate și un software mai complex de monitorizare și gestionare a energiei.
În centrele de date cloud se găsesc rack-uri cu o densitate mai mare decât în cele periferice, ceea ce face ca densitatea de putere să fie un factor important în selectarea unităților iPDU pentru instalațiile cloud. iPDU-urile din aceste centre de date beneficiază de un număr mai mare de prize, dar trebuie totuși să ofere un nivel ridicat de control și monitorizare inteligentă a energiei electrice pentru a susține densități de putere mai mari.
Atât în instalațiile cloud, cât și în cele periferice, deconectările accidentale ale cablurilor de alimentare reprezintă una dintre principalele cauze ale întreruperii activității echipamentelor. Cea mai frecventă cauză a deconectărilor accidentale în iPDU-uri este efectul vibrațiilor și al gravitației în timp, care exercită o presiune asupra cablurilor de alimentare; nu este o “eroare a utilizatorului”. Proiectarea iPDU-urilor care minimizează efectul vibrațiilor și al gravitației asupra cablurilor de alimentare, minimizând astfel deconectările accidentale, poate fi importantă în instalațiile edge și este o cerință în instalațiile cloud.
Figura 2: iNC-ul din iPDU-urile Gen 5 poate fi înlocuit “la cald” pentru a asigura un timp de funcționare maxim și suportă o gamă largă de funcții de monitorizare și control. (Sursa imaginii: Panduit)
iPDU-uri clasificate pentru 60°C la sarcină maximă
Inginerii din centrele de date pot apela la PDU-urile inteligente G5 de la Panduit (Gen 5 iPDU) pentru a răspunde nevoilor de distribuție a energiei, disponibilitate, securitate și monitorizare a instalațiilor cloud. Unitățile Gen 5 iPDU au o temperatură de operare de 60°C la sarcină maximă. De asemenea, acestea au intrări de senzori pentru a susține cerința ASHRAE pentru 3T + H pentru culoarul rece și un senzor de temperatură pentru culoarul cald, fără un dispozitiv intermediar 1RU. Senzorii digitali cu autoidentificare pot fi conectați direct în iPDU, accelerând implementarea.
Controlerul de rețea inteligent (iNC) din iPDU-urile Gen 5 poate fi înlocuit “la cald” pentru a asigura un timp de funcționare maxim (figura 2). Acesta include un display OLED de mare vizibilitate, control reset/setări implicite din fabrică, butoane de selectare a meniului, un LED de stare, un conector USB pentru actualizări de firmware și configurație și/sau conexiune opțională pentru iluminare automată a rack-ului, un port 1Gb Ethernet pentru conexiuni de rețea, porturi PDU out și PDU in/serial pentru conectarea în lanț a mai multor iNC-uri și două porturi pentru senzori care se pot conecta, fiecare, la maximum 4 senzori, ajungând la un total de 8 senzori, utilizând portul opțional de extindere a senzorilor.
Pot fi conectate în cascadă până la patru iPDU-uri și, de asemenea, pot fi conectate la două conexiuni de rețea securizate diferite pentru:
- Monitorizarea consumului de energie și urmărirea datelor în rețeaua unei fabrici și;
- Gestionarea și monitorizarea a până la patru iPDU-uri per rack, utilizând o singură adresă IP (figura 3).
Figura 3: Până la 4 iPDU-uri Gen 5 pot fi conectate în lanț prin intermediul unei singure adrese IP. (Sursa imaginii: Panduit)
Fiecare iPDU din lanț poate fi conectat la maximum opt senzori, ceea ce înseamnă un total de 32 de senzori pe o singură conexiune. În plus, este disponibilă o configurație redundantă de acces la rețea folosind două iPDU-uri.
În centrele de date mari este nevoie de monitorizarea și identificarea problemelor de funcționare pentru a îmbunătăți eficiența operațională, reduce costurile și minimiza amprenta asupra mediului. Gen 5 iPDU suportă un software amplu și precis de măsurare a energiei pentru a utiliza eficient resursele de energie, pentru a lua decizii avizate de planificare a capacității, îmbunătăți timpul de funcționare și măsura rentabilitatea utilizării energiei (PUE). Aceste iPDU-uri oferă măsurarea energiei, monitorizarea și controalele necesare pentru a sprijini îmbunătățirile continue în utilizarea energiei, inclusiv:
- Măsurarea și monitorizarea energiei la nivel de PDU
- Contorizarea energiei în wați-oră (kWh)
- Măsurători de putere (W)
- Măsurători de putere la nivel de fază de intrare, inclusiv V, A, VA, kWh și factor de putere (pf)
- Măsurători de curent la nivel de întrerupător de circuit
- Capabilități de contorizare la nivel de facturare
- Memorie integrată pentru înregistrarea/vizualizarea/raportarea datelor istorice
- Praguri de alarmă și notificări personalizabile
- Controale la nivel de priză
- Pornirea și oprirea de la distanță a alimentării de la o priză individuală
- Întârziere la pornire definită de utilizator pentru a secvenția echipamentele și a evita supraîncărcările de curent de pornire
- Roluri și niveluri de securitate de acces alocabile de utilizator
- Măsurarea energiei la nivel de priză
- Contorizare a energiei în wați/oră (kWh)
- Măsurători de putere, inclusiv V, A, VA, W și pf
- Date pentru calcule PUE Green Grid Level 3
iPDU-urile Gen 5 oferă densități mari de putere, dispun de până la 48 de prize și vin standard cu un cablu de alimentare de trei metri. Acestea sunt disponibile într-o gamă variată de configurații de montare, inclusiv pe verticală (0U) sau pe orizontală (1U sau 2U). De exemplu, modelul P36D08M are un curent nominal de 30 A pe fază, un factor de formă FULL 0U, o mufă pe intrare L15-30P, 3 întrerupătoare de circuit, poate gestiona 8,6 kW și dispune de 36 de prize (30 C13 și 6 C19).
Figura 4: Gen 5 iPDUs oferă posibilitatea de a alege între coliere pentru cabluri sau prize cu blocare pentru a răspunde preocupărilor legate de deconectările accidentale. (Sursa imaginii: Panduit)
Pentru a rezolva problema deconectărilor accidentale, proiectanții care utilizează iPDU-uri Gen 5 pot alege între două soluții diferite. Prizele standard C13 și C19 au alături o fantă încastrată, în care se poate fixa un colier nemetalic de prindere a cablului, eliminând, practic, efectele vibrațiilor și ale gravitației. Chiar dacă aceste prize nu sunt scumpe, utilizarea colierului de prindere a cablului implică un cost de manoperă și nici nu fixează cablul de alimentare pe partea echipamentului. Pentru o soluție mai completă, iPDU-urile Gen 5 sunt disponibile și cu prize cu blocare pentru o fixare sigură a cablurilor. În plus, capătul pentru echipamente are un mecanism de blocare universal care se prinde de echipamentul IT, asigurând fixarea permanentă a cablului la ambele capete. În funcție de nevoile de instalare, proiectanții pot utiliza iPDU-uri Gen 5 care combină prize cu fante de prindere a cablurilor și prize cu blocare (figura 4). În plus, centrele de date cloud au un număr mare de cabluri electrice care alimentează partea din spate a cabinetului, ceea ce poate complica gestionarea cablurilor. PDU-urile Gen 5 oferă coliere de cablu colorate, benzi colorate pentru marcare și cabluri electrice colorate (cu și fără blocare) pentru a simplifica identificarea și gestionarea cablurilor din spatele dulapului.
Mânerul opțional de securitate Panduit Smart Zone G5 poate fi utilizat cu iPDU Gen 5 pentru a asigura controlul accesului pentru până la 200 de utilizatori. Mânerul include un LED de stare care oferă starea de securitate a mânerului și un LED de semnalizare care indică starea de sănătate a cabinetului. De asemenea, acesta dispune de un senzor de umiditate și de senzori dedicați de temperatură și de alarmă pentru ușă pentru a simplifica instalarea senzorilor și pentru a respecta standardele ASHRAE (figura 5). Mânerul de securitate G5 include încuietori și chei de rezervă pentru înlocuirea în teren și patru moduri de a controla accesul în cabinet:
- Cititoarele de carduri cu dublă frecvență pot fi utilizate fie cu carduri de frecvență joasă, fie cu carduri de frecvență înaltă.
- Accesul poate fi controlat de la distanță prin intermediul unei interfețe web încorporată în iPDU Gen 5
- Modelul ACF06 include o tastatură opțională care permite accesul la cabinet prin intermediul unui cod PIN securizat.
- Modelul ACF06 poate implementa o dublă autentificare atunci când sunt necesare atât scanarea cardului, cât și introducerea unei parole.
Figura 5: Mânerul opțional de securitate Smart Zone G5 are un senzor de umiditate integrat și LED-uri de stare și poate fi configurat cu sau fără tastatură integrată pentru controlul accesului. (Sursa imaginii: Panduit)
iPDU-uri pentru instalații Edge
Pentru centrele de date de la periferie și alte aplicații care pot utiliza iPDU-uri calificate pentru o funcționare maximă la 40°C, Orion Fans oferă seria Smart Switched PDU care dispune de prize ce pot fi pornite secvențial de la distanță, controlate și monitorizate. PDU-urile Smart Switched monitorizează fiecare priză în parte și, în cazul în care este depășit un prag definit de utilizator, trimite un avertisment prin e-mail sau alarmă sonoră. Alte caracteristici incluse:
- Controlul și monitorizarea alimentării la nivel de priză pentru echipamentele montate în rack
- Operare de la 0 la 40°C
- Monitorizarea puterii prin contor, web sau prin protocol SNMP (Simple Network Management Protocol)
- Protocoale de comunicație http, https, SNMP, DHCP și UDP
- Contor de curent digital, true RMS inclus în PDU
- Software-ul încorporat oferă control și analiză pentru îmbunătățirea eficienței energetice, reducerea costurilor de operare și minimizarea timpului de nefuncționare
Figura 6: iPDU OSP-H-16-23-08-N1 are 8 prize IEC320 C13 și un contor de curent cu trei cifre cu o rezoluție de 0,1 A. (Sursa imaginii: Orion Fans)
De exemplu, modelul OSP-V-16-23-16-N1 include 14 prize IEC320 C13 și 2 prize IEC320 C19, o priză intrare IEC320 C20 și un cablu de alimentare IEC320 C19 – C20 de 3 metri și un întrerupător de circuit de 16 A. Alternativ, OSP-H-16-23-08-N1 are 8 prize IEC320 C13, o priză intrare IEC320 C20, un cablu de alimentare IEC320 C19 – C20 de 3 metri și un întrerupător de circuit de 16 A cu un contor de curent de 20 A cu trei cifre și o rezoluție de 0,1 A (figura 6).
Concluzie
Centrele de date de tip cloud și edge au nevoi diferite în ceea ce privește iPDU-urile, inclusiv cerințe diferite privind temperatura de operare, așteptări diferite legate de fiabilitate și disponibilitate și nevoi diferite în materie de securitate, control al puterii și monitorizare. Inginerii de rețea pot selecta dintre iPDU-urile care se potrivesc cerințelor specifice ale instalațiilor edge și cloud pentru a susține soluții mai ecologice cu un echilibru optim între costuri și performanță.
Autor: Rolf Horn – Inginer de aplicații
Rolf Horn, face parte din grupul European de Asistență Tehnică din 2014, având responsabilitatea principală de a răspunde la întrebările venite din partea clienților finali din EMEA referitoare la Dezvoltare și Inginerie, precum și la scrierea și corectarea articolelor și postărilor de pe platformele TechForum și https://maker.io ale firmei Digi-Key pentru cititorii din Germania. Înainte de Digi-Key, el a lucrat la mai mulți producători din zona semiconductorilor, cu accent pe sistemele embedded ce conțin FPGA-uri, microcontrolere și procesoare pentru aplicații industriale și auto. Rolf este licențiat în inginerie electrică și electronică la Universitatea de Științe Aplicate din Munchen, Bavaria. Și-a început cariera profesională la un distribuitor local de produse electronice în calitate de Arhitect pentru Soluții de Sistem pentru a-și împărtăși expertiza și cunoștințele în calitate de consilier de încredere.
Hobby-uri: petrecerea timpului cu familia + prietenii, călătoriile (cu rulota familiei VW-California) și motociclismul (pe un BMW GS din 1988).
Digi-Key Electronics | https://www.digikey.ro
