要取代传统的电信和PBX电话系统,VoIP和IP电话技术在可用性方面,必须能够达到或超过传统系统的水平。为什么传统的PBX系统具有高可用性?其中的一个主要原因在于:它具有内置的备用电池,能够长时间运行,同时可以通过网络为电话供电。使用信号供电这一理念,已通过实践证明并经过时间的考验。IP电话设备必须利用此技术,以获得令人满意的可用性。因此,过去通常只用于容纳配电板和集线器等无源设备的传统配线柜,现在需要提供可以长时间供运行的高功率交换机、路由器以及不间断电源(UPS)。为了确保这些设备可以不间断运行,现在配线柜的制冷和通风变得非常重要。
典型的IP电话网络采用分层结构,每一层由分别位于四个物理位置的组件构成(见图)。这四个物理位置对供电和制冷的要求各有不同,下文将对此进行详细说明。
通信设备
典型的通信设备/端点包括IP电话、无线集线器以及运行提供标准电话功能的软电话的笔记本电脑。这些IP电话的功耗通常为6-7W,但某些设备的功耗可能大些。最新制定的规范草案IEEE 802.3af,将此类设备通过CAT5 电缆接受的平均电流强度限制在 350mA内,同时对传输电能的插针做了规定。符合此新标准的网络可将大约15W 的电量输送 100 米(328英尺)。至于功耗更大的通信设备,则必须依赖其他外部电源,如插接适配器。
环境上述通信设备通常用于办公环境中,一般都放在桌面上,但有时也装在墙上。对于新部署的网络或升级过的网络,它们一般由数据线供电。不过,在某些情况下,它们必须使用墙上的电源插座供电。
问题
通常而言,IP电话必须达到它们所取代的传统PBX电话的可用性水平。现在要解决的最大问题是:确保即使是在长时间断电的情况下,设备也能够不间断运行。
最佳方案
通过数据线为电话供电(即所谓的线内供电)是解决该问题的最佳方式。采用该方法后,便无需再提供桌面供电。现在可以在配线柜中放置一个交换机,由可以长时间运行的UPS为其供电,然后通过该交换机为电话供电。对于使用墙上电源插座供电(而不是线内供电)的通信设备而言,可以为其配备一个具有较长(4、6、8小时或更长时间)电池备用时间的UPS系统。
中间配线架 (IDF)
IDF或配线柜由第2层、第3层接入和分配交换机、集线器、路由器、配电板、配有备用电池的UPS系统以及装在两脚机架中的其他各种电信设备组成(见图3a和3b)。许多新交换机内置了数据线供电功能(即所谓的“端跨”供电),用来为通信设备供电。对于未配备该功能的交换机,则可以使用大小适宜的外部“中跨”电源来进行线内供电。
环境IDF或配线柜通常放在建筑物中较为偏远的位置,只有少量或甚至没有通风或照明设施。除非搬离现有的建筑,否则客户一般都希望重新利用这些配线柜。在传统的电信网络中,配线柜主要用于放置分线盒、配电板和一些小的可堆叠集线器或交换机,但如今,大多数新的IP电话设备的功耗比从前大得多。新型IP电话交换机通常为19英寸机架安装型,且空气流通模式因生产商而异,如从一侧到另一侧、从前到后等。常见的IDF可放置装满设备的1-3个机架,需要500W到4000W的单相交流电。
问题
在部署VoIP和IP电话时,IDF最需要关注的方面是供电和制冷问题。根据网络体系结构和所用交换机类型的不同,IDF需要500-4000W的120V或208V交流电。要保证配线柜中所有网络设备、UPS和PDU的插座类型(如 L5-20、L5-30、L6-20、L6-30)无误、功率正确并配备了适当的电路断路器保护,并不是一件轻松的事情。在配线柜中部署设备时,制冷和空气流通常常是关键的问题,但却往往遭到忽视。
最佳方案
IDF中的所有设备均应采用UPS系统进行保护。选择UPS系统时,应当考虑以下因素:
所需的总功率(单位:瓦特)
所需的运行时间(单位:分钟)
所需的冗余或容错级别
所需的电压和插座
UPS系统的大小根据负载的总额定功率(W)而定。 常见的机架安装式UPS,如APC Smart-UPS ,其可用性约可达四个九(99.99%),而配备内置旁路的N+1冗余UPS系统,如APC Symmetra RM,供电时间为1小时,其可用性约可达五个九(99.999%),这对于大多数应用场合均已足够。
UPS产品通常配有供电时间不等的电池组。如图4a和4b所示的产品均有可选的电池组,可用来延长供电时间,最长可达24小时。某些关键性的场合(如911服务)对可用性的要求可能更高一些,例如,要达到六个或七个九。采用双网络交换机并配备双电路、双UPS,以及带备用发电机的可并行维护电力结构,即可达到上述要求。American Power Conversion Corporation 等许多公司专门开设了可用性咨询服务,以为此类关键网络评估并推荐高可用性的电力基础设施。
最后,确认配线柜中包括UPS在内的所有设备所需的插头和插座。在理想的情况下,所有的设备都应直接插接到UPS或变压器的背部,应避免使用另外的插线板或机架PDU。但是,这在设备非常多的情况下不太现实,所以应当使用机架PDU插线板。在这种情况下,应当使用专用的高级机架PDU。PDU上的插座除满足当前所有设备的需要之外,还应当留出备用插座供将来使用。应使用配有仪表的PDU,因为仪表上可显示当前功耗,从而减少诸如意外过载或合成负载下降等人为错误。
要正确选择合适的UPS机型,应综合考虑功率大小、冗余、电压和供电时间等要求。一种简单的方式是使用UPS选择器,如APC UPS选择器:
此系统提供了所有主流交换机、服务器和存储设备的功率数据,从而免除了收集这些数据的麻烦。在该类系统中,配置UPS时,可提供多个插座选项。
要确保配线柜中的设备可以全天候不间断地运行,必须查明存在哪些制冷和通风问题并妥善解决。首先需要计算出配线柜中的功耗,以找出一个经济有效的方法解决此问题(见表1)。此处最重要的一点是:许多网络交换机的功率很大,但这并不意味着它们会在配线柜中消耗掉所有功率。例如,第2层交换机的功率可能为1800W,但其在配线柜中的功耗可能只有200-500W。其余的功率将通过网络提供给分散在整个办公区域中的各个IP电话。
计算出配线柜中的功耗之后,请参照表2中所列出的指导原则进行操作。
最后,强烈建议对配线柜进行环境监控(如温度和湿度),因为这有助于昭示任何不正常的情况,使人们可以有充足的时间采取前瞻性措施,避免造成停机。总配线架 (MDF)
MDF也称作MER(总设备间)或POP(point of ping或point of presence)间。其中放置了最重要的VoIP和IP电话设备,例如,第3层路由器、交换机和其他各种网络、IT和电信设备(见图5)。通常采用T1和T3线最终接入MDF并提供与Internet主干网的连通性。
环境
MDF通常位于建筑物的地下层或首层,并留有维修入口。常见的MDF可容纳4-12个装满设备的机架,需要4kW到40kW的单相或三相208V交流电。有些设备可能需要–48V直流电。MDF中的机架大多数是开放式两脚机架,用来安装各种IP电话和IT设备。此种设备的通风模式可能有所不同,如从一侧到另一侧、从前到后等,并可能是19英寸或23英寸机架安装型。不过,大多数新型IP电话和IT设备都是19英寸机架安装型。
问题
有些MDF没有UPS系统,很多MDF没有备用电池,并且通常都没有专用的制冷系统。
最佳方案
由于MDF中装载了各种关键的网络、IT 和电话设备,所以其作用如同一个小的数据中心或计算机房。要使MDF的供电可用性达到约五个九,则应当为其配备模块化的冗余UPS,且UPS应具有内置旁路及供电时间至少为30分钟的备用电池。要延长供电时间并达到更高的可用性(如六个或七个九),可使用双交换机并配备双电路、双UPS ,以及带备用发电机的可并行维护的供配电系统。American Power Conversion Corporation 等公司专门开设了可用性咨询服务,以为此类关键网络基础设施评估并推荐高可用性的供配电系统。
MDF应当配备专用的精密空调装置及环境监控系统。对于那些可用性要求更高的关键应用场合,应当考虑使用冗余空调装置。高功率密度的机架( 3kW/机架)还需要增设空气输送和排放装置,以避免产生热点。与服务器和存储设备不同的是,许多交换机采用从一侧到另一侧的通风模式。这给使用封闭式机架的环境带来了一些特殊的问题。有关这些问题的详细说明,可参阅APC的50号白皮书“采用从一侧到另一侧通风模式的机架设备的制冷方案”。
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施耐德电气旗下的APC, 作为全球领先的关键电源与制冷服务提供商,为家庭用户、办公场所、数据中心以及生产制造应用环境提供业内先进的产品、软件及系统。凭借其雄厚的实力、经验以及广泛的施耐德关键电源与制冷服务网络APC 提供贯穿整个服务生命周期的周全的计划、无缝安装以及维护整体解决方案。 通过其独有的不懈创新, APC为关键技术和工业应用提供开创性的能效解决方案。 在2007年, APC被施耐德电气收购,并与其旗下的MGE UPS成功合并成为施耐德电气旗下的子公司,提供关键电源与制冷服务。 2008年APC收入达到26亿欧元(含APC-MGE销售额36亿美元), 在全球拥有12,000名员工。APC解决方案包括不间断电源(UPS)、精密制冷产品、机柜、物理安全以及规划和管理软件,其中也包括业界最为全面的整合了电源、制冷与管理的解决方案——APC InfraStruXure架构。施耐德电气现拥有11万4000名员工,业务遍及全球100个国家,2008年销售额达183亿欧元。欲了解更多关于APC公司的信息请访问www.apc.com,所有商标归其各自所有者。