Hálózatkritikus fizikai infrastruktúra vezeték nélküli vállalati LAN-okban
Írta: Viswas Purani
84. tanulmány
Összefoglaló A vezeték nélküli LAN-ok (wireless LAN, WLAN) telepítése előre nem várt energiaellátási, hűtési, felügyeleti és biztonsági követelményeket hozhat magával. A legtöbb hálózati helyiség sem szünetmentes tápellátással, sem a készülékek túlhevülésének megelőzésére alkalmas szellőztető- vagy hűtőrendszerrel nem rendelkezik. A WLAN készülékek által a hálózatkritikus fizikai infrastruktúrával szemben támasztott követelményeket megismerve a rendszerek telepítése jól és költséghatékonyan hajtható végre. Jelen tanulmány a hálózatkritikus fizikai infrastruktúra beltéri WLAN-ok kis-, közép- és nagyvállalatoknál végzett telepítésével kapcsolatos tervezését tárgyalja, különös tekintettel az energiaellátási és hűtési követelményekre. A tanulmány egyszerű, gyors, megbízható és költséghatékony stratégiákat ismertet régebbi létesítmények korszerűsítésére, illetve új rendszerek létesítésére.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
2
Bevezetés A hálózatkritikus fizikai infrastruktúra (Network-Critical Physical Infrastructure, röviden és a továbbiakban NCPI) jelenti minden magas rendelkezésre állású hálózat alapját, sokszor mégis minimális figyelmet fordítanak rá. Elvárás vele szemben a rugalmasság, a méretezhetőség, a magas rendelkezésre állás és a felügyelhetőség. Az NCPI a következő részekből áll: 1.
Energiaellátó berendezések, például UPS-ek, energiaelosztó egységek és generátorok, amelyek szünetmentes, minőségi áramellátást biztosítanak a kritikus fogyasztók számára.
2.
Hűtőrendszerek, amelyek a hőmérséklet és a páratartalom szabályozásával optimális környezeti körülményeket biztosítanak.
3.
Rackszekrények, amelyek magukba foglalják az informatikai berendezéseket (mint a switch, router, gateway illetve a szerverek) és az egyéb készülékeket.
4.
Biztonsági és tűzjelző rendszerek
5.
A készülékeket összekötő kábelezés
6.
Felügyeleti rendszerek, amelyek az integrált szolgáltatásokkal helyi és távoli kommunikációt folytatva biztosítják azok 7x24 órás üzemeltetését
7.
A berendezések szállításával, telepítésével és üzembe helyezésével, továbbá karbantartásával és hibaelhárításával kapcsolatos szolgáltatások
Jelen tanulmány az NCPI-vel szemben a vezeték nélküli LAN-ok kis-, közép- és nagyvállalati környezetben történő telepítésekor megjelenő kihívásokat tárgyalja, különös tekintettel az energiaellátásra és a hűtésre. Az iparágban több WLAN-szabvány is elterjedt, ám tanulmányunk az IEEE 802.11a, b és g – más néven Wi-Fi – szabványaival foglalkozik. Az 1. ábrán egy jellegzetes vállalati WLAN-telepítés látható.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
3
1. ábra – Jellegzetes vállalati WLAN kialaktás
Az említett IEEE-szabványokra épülő WLAN-ok feladata a vállalati és az otthoni vezetékes LAN-ok kiegészítése, kiterjesztése és helyettesítése, valamint elérési pontok (hot spot) létesítése repülőtereken, szállodákban, vendéglőkben stb. A WLAN-ok megfelelő telepítésével garantálható, hogy a teljes hálózat, beleértve a vezeték nélküli hozzáférési pontokat is, hasonló vagy magasabb szintű rendelkezésre állást nyújtson a felhasználóknak, mint a vezetékes LAN-ok. Az IEEE 802.3af szabványára alapuló Etherneten keresztüli áramellátás (Power over Ethernet, PoE) technológia gyors terjedésével a hagyományos hálózati helyiségek, amelyekbe korábban csak passzív eszközöket, például hubokat és patch paneleket helyeztek el, most nagy energiafelvételű swithch-eket, router-eket és hosszú áthidalási időt biztosító UPS-eket kívánnak használni. A vezeték nélküli hozzáférési pontoknak, IP-telefonoknak, biztonsági kameráknak stb. energiát és adatokat szolgáltató helyiségek egyre fontosabbá válnak. Azért, hogy az említett készülékeket folyamatos üzemben tarthatók legyenek, és magas rendelkezésre állásuk biztosítható legyen, a hálózati helyiségek hűtését és szellőztetését felül kell vizsgálni.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
4
Egy átlagos WLAN rétegekből épül fel, az egyes rétegekhez tartozó összetevőket négy különböző fizikai helyen szokták elhelyezni. (2. ábra) Az újabb, korszerűbb hálózatok és switchek a második és harmadik réteghez tartozó képességekkel is rendelkeznek, és a hozzáférési és az elosztási réteget sokszor egyetlen egyesített rétegbe fogják össze. Az NCPI a négyféle helyszín esetében más és más, az alábbi részekben ezeket fogjuk tárgyalni.
2. ábra – Jellegzetes WLAN-architektúra
A hálózat m ag ja M D F vagy adatközpo nt H álózatfelüg yelet ren dszer, R A D IU S kiszolgáló stb .
A hálózat széle ID F vagy hu zalozási közp on t
V ezeték n élküli ho zzáférési pon to k P o lc, m ennyezet vagy író asztal
M o bil felh asználó Lap top , P D A , telefo n
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
5
Vezeték nélküli hozzáférési pontok A vezeték nélküli hozzáférési pontok (wireless access point, AP) biztosítják a felhasználók hozzáférését a hálózathoz. (3. ábra) Az AP-k jellemzően 6–7 watt fogyasztásúak, de léteznek ennél nagyobb energiaigényű készülékek is. Az IEEE 802.3af szerint az ilyen készülékek az adatkábelről legfeljebb 350 mA áramot vehetnek fel. Egy ennek az új szabványnak megfelelő hálózat legfeljebb 15 watt továbbítására képes, legfeljebb 100 méteres távolságra. A nagyobb fogyasztású készülékeket külső áramforrással, például váltó áramú adapterrel kell ellátni.
3. ábra – Jellegzetes vezeték nélküli hozzáférési pont (beltéri használatra)
Környezet Az AP-ket a mennyezetre vagy polcra szokták szerelni, általában beltérben, irodai környezetben használják őket. Viszonylag ritkán kültéri használatra is láthatunk példát. Az új telepítésű vagy korszerűsített hálózatok esetében az áramellátást nagy valószínűséggel Ethernet hálózaton biztosítják, bár egyes esetekben az elektromos aljzatokból nyert tápellátás is szerephez juthat.
Problémák Az AP-knak magas rendelkezésre állással, biztonságban üzemelve kell biztosítaniuk a mobil felhasználók hozzáférését. Az NCPI szemszögéből a legnagyobb kihívást a folyamatos, még az áramkimaradások idején is fennmaradó üzem biztosítása jelenti.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
6
Bevált módszerek Az áramellátás biztosítására a PoE alkalmazása a legjobb megoldás. Segítségével úgy biztosítható akár a legtávolabbi AP áramellátása is, hogy nincs szükség sem elektromos aljzatra, sem villanyszerelőre. Az AP-k áramellátását a hálózati helyiségben elhelyezett hálózati switch-ek biztosítják, amelyeket viszont nagy áthidalási idejű szünetmentes tápegységek látnak el energiával. A fali aljzatból táplált, vagyis PoE technológiát nem alkalmazó AP-k esetében megfelelő, kisméretű, legalább 4 órás áthidalási idejű UPS-t kell beépíteni; ilyen például az APC Back-UPS HS. Az UPS-nek falra vagy polcra szerelhetőnek kell lennie, és az AP közelébe kell telepíteni. AP áramellátására alkalmas UPS-re mutat példát a 4. ábra.
4. ábra – Falra szerelt UPS
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
7
Közbülső kábelrendező (Intermediate Distribution Frame – IDF) A közbülső kábelrendezők, más szóval hálózati helyiségek kétoszlopos állványra szerelt második és harmadik rétegbeli hozzáférési és elosztó switch-eket, hubokat, router-eket, kábelrendező paneleket, szünetmentes tápegységeket és egyéb telekommunikációs készülékeket tartalmaznak. (5. ábra) Az újabb – egymásra vagy keretbe építhető – switch-ek jelentős része képes tápellátást biztosítani az adatvonalakon keresztül a vezeték nélküli hozzáférési pontoknak (‘end span’ tápegység). Egz erre nem képes switch esetében megfelelően méretezett, külső közbülső, ‘mid span’ tápellátást biztosító patch panellel kell biztosítani a PoE alapú áramellátást. A vállalat méretétől és a hálózat architektúrájától függően az épületben több közbülső kábelrendező is lehet, illetve a teljes vállalat akár több száz ilyennel is rendelkezhet. Ezek az eddig minimális figyelmet kiérdemelt kábelrendezők most kritikus szerepet kapnak a mobil felhasználók kapcsolatának biztosításában, ezért rendelkezésre állásuk fontossága is megnő.
5. ábra – Közbülső kábelrendező Közbülső tápellátó kábelrendező panel
Hálózati kapcsolók Szünetmentes tápegység
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
8
Környezet A közbülső kábelrendezőket általában az épület egy távolabbi pontjára rejtik el, érdemleges szellőzés, világítás és védelem nélküli helyiségbe. Amíg a felhasználó nem költözik új épületbe, addig nagy valószínűséggel ezeket a hálózati központokat szeretné tovább használni. A hagyományos telekommunikációs és adatátviteli hálózatoknál a hálózati központok elsősorban a kábelrendező panelek és néhány kisebb, moduláris hub vagy switch elhelyezését szolgálták. Az új switch-ek nagy része ugyanakkor képes a PoE támogatására. Ebből fakadóan ezek a készülékek jóval több energiát fogyasztanak és disszipálnak. Az új IP telekommunikációs switch-ek jellemzően 19”-es rackszekrénybe illeszkednek, és a gyártótól függően a legváltozatosabb levegőkeringetést alkalmazzák, például oldalról oldalra, elölről hátulra stb. Egy átlagos közbülső kábelrendezőbe 1–3 rackszekrénynyi készüléket szoktak elhelyezni, ezek összesen 500–4000 wattnyi egyfázisú váltakozó áramú tápellátást igényelnek.
Problémák A WLAN-ok telepítésekor az NCPI-t illetően a közbülső kábelrendezőkre kell a legnagyobb figyelmet fordítani, különös tekintettel a hűtésre, a hozzáférés-ellenőrzésére és a felügyeletre. Energiafogyasztásuk a hálózat architektúrájától és a switch típusától függően az 500–4000 watt tartományba esik, amit egyfázisú, 120 vagy 208 voltos, illetve 230 voltos, váltakozó áramú hálózatról vesznek fel. A hálózati helyiségekben a megfelelő típusú aljzat (pl. 5-15R, L5-20R, L6-20R, L6-30R, IEC320C13, IEC320C19) és a kellő mennyiségű, megszakítóval védett áramellátás biztosítása a hálózati berendezések, az UPS-ek és az energiaelosztó egységek számára komoly kihívást jelenthet. A hűtés, a levegő keringetés, a felügyelet és a javítások megoldása még ennél is nagyobb problémát jelenthet – igaz, a huzalozási helyiségek esetében ezeket sokszor figyelmen kívül is hagyják.
Bevált módszerek A közbülső kábelrendezőkben elhelyezett készülékekhez kivétel nélkül szünetmentes tápellátást kell biztosítani. A szünetmentes tápegység kiválasztása a következő szempontok szerint történik: •
A teljes energiaigény wattban mérve
•
A kívánt áthidalási idő percben mérve
•
A kívánt redundancia- vagy hibatűrési szint
•
A szükséges feszültség szintek és elektromos csatlakozótípusok
A szünetmentes tápegységet a wattban mért összterhelésnek megfelelően kell méretezni. Egy átlagos, rackszekrénybe szerelhető szünetmentes tápegység, mint például az APC Smart-UPS (6a ábra) körülbelül négykilences (99,99%) rendelkezésre állást garantál a tápellátásban, míg egy N+1 redundáns, beépített kerülőággal rendelkező egység, például az APC Symmetra RM (6b ábra) egy órás áthidalási idővel körülbelül ötkilences (99,999%) rendelkezésre állást biztosít, ami a legtöbb alkalmazásnál elegendő. A rendelkezésre állás elemzését lásd az APC 69., „VoIP és IP telefonos rendszerek áramellátása és hűtése” című tanulmányában.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
9
6a ábra – Rackszekrénybe szerelhető UPS
6b ábra – Hibatűrő UPS
A szünetmentes tápegységekhez kiegészítő akkumulátorokat is lehet vásárolni, így növelni lehet az áthidalási időt. A 6a és a 6b ábrán látható készülékekhez is létezik kiegészítő akkumulátor, amelynek alkalmazásával jóval hosszabb áthidalási idő is elérhető.
Bizonyos létfontosságú alkalmazásoknál, például a sürgősségi szolgálatok esetében magasabb – hat- vagy hétkilences – rendelkezésre állásra is szükség lehet. Az ilyen szigorú elvárásoknak duplikált hálózati switchekkel, kettős tápellátással, duplikált szünetmentes tápegységekkel és üzem közben is karbantartható, generátoros tartalék áramforrással felszerelt rendszerekkel lehet megfelelni. Sok vállalat, így az American Power Conversion Corporation is nyújt rendelkezésre állás témában tanácsadást, amelynek alapján fel lehet mérni a felhasználók telephelyeit és igényeit, majd könnyebben össze lehet állítani a létfontosságú hálózatok magas rendelkezésre állású energiaellátó infrastruktúráját.
Az utolsó lépés a hálózati központ készülékeihez – ideértve a szünetmentes tápegységeket is – szükséges aljzatok és dugók kiválasztása. Lehetőleg minden készüléket közvetlenül a szünetmentes tápegységhez vagy a transzformátorhoz kell csatlakoztatni, a hosszabbítók, további elosztók használatát kerülni kell. Ugyanakkor ez a megoldás a készülékek számától függően nem mindig alkalmazható, ilyenkor rackszekrénybe szerelhető elosztó egységet (PDU) kell alkalmazni. Az energiaelosztó egységnek jó minőségűnek, kifejezetten ilyen célra tervezett készüléknek kell lennie. Az energiaelosztó egységnek elengedő aljzattal kell rendelkeznie ahhoz, hogy a meglévő készülékeket és a jövőbeli bővítéseket egyaránt képes legyen kiszolgálni. Lehetőleg az aktuális fogyasztást kijelzőn megjelenítő energiaelosztó egységet kell választani, ezekkel ugyanis részben elkerülhetők az emberi hibák miatt jelentkező túlterhelések és az ezekből fakadó kiesések. A megfelelő UPS-modellt csak a kívánt teljesítményszint, redundancia, feszültség és áthidalási idő ismeretében lehet kiválasztani. Az eljárás nagyban leegyszerűsíthető valamilyen, az UPS-ek kiválasztására szolgáló kalkulátorprogram segítségével, ilyen szelektor például a http://www.apcc.com/template/size/apc/ címen található. A szelektorban szerepel az összes elterjedtebb switch, szerver és adattároló eszköz teljesítménye, így ezeket az adatokat szükségtelen külön összegyűjteni. A hasonló segédeszközök az UPS-ek konfigurálásakor különféle csatlakozóaljzatok kiválasztását is lehetővé teszik.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
10
A hálózati helyiségekben elhelyezett készülékek folyamatos, 7 x 24 x 365 üzemének biztosításához fel kell tárni és el kell hárítani a hűtéssel és levegőellátással kapcsolatos problémákat. A problémák költséghatékony megoldásához először ki kell számolni a hálózati helyiség disszipációját (lásd az 1. táblázatot). Ennek kapcsán a legfontosabb azt megjegyezni, hogy bár sok switch komoly mennyiségű energiát vesz fel, ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy ezt az energiát a hálózati helyiségben el is disszipálja hővé. Egy második / harmadik rétegbeli switch például akár 1800 wattot is fogyaszthat, ám a hálózati helyiségbe ebből – hő formájában – csak 300–500 wattot juttat. Az energia fennmaradó része a hálózaton keresztül különféle készülékekhez – hozzáférési pontokhoz, IP telefonokhoz, biztonsági kamerákhoz kerül –, és elosztva, az irodai területen disszipálódik.
1. táblázat: Munkalap WLAN hálózati helyiség hőkibocsátásának számításához Rendszerelem
Szükséges adat
Hőkibocsátás
Vonalon belüli áramellátásra képtelen switch-ek, egyéb számítástechnikai készülékek (közbülső mid-span tápegységek kivételével) Vonalon belüli áramellátásra képes switch Közbülső (mid-span) tápegységek Világítás
A névleges teljesítmények összege wattban mérve
Azonos a wattban mért elektromosenergia-felvétellel
UPS rendszer
Összesen
Részösszeg _____________ watt
Névleges bemenő teljesítmény wattban mérve Névleges bemenő teljesítmény wattban mérve A folyamatosan bekapcsolt világítótestek wattban mért névleges teljesítménye A szünetmentes tápegységek névleges teljesítménye (nem a terhelése!) wattban mérve Fentiek részösszege
0,6 x Névleges bemenő teljesítmény 0,4 x Névleges bemenő teljesítmény Névleges teljesítmény
_____________ watt _____________ watt _____________ watt
0,09 x Szünetmentes tápegységek névleges teljesítménye Fenti hőkibocsátások részösszege
_____________ watt
_____________ watt
A hálózati helyiség hőkibocsátásának meghatározása után a 2. táblázatban felvázolt irányvonalakat kell követni.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
11
2. táblázat: WLAN hálózati helyiség hűtésének lehetőségei A helyiség teljes hőterhelése
Körülmények
Elemzés
Teendők
< 100 W
Az épület légkondicionált.
Nincs
< 100 W
Hűtésre alkalmatlan környezet, légkondicionáló vagy szellőztető rendszer nincs.
100–500 W
Álmennyezet légkondicionáló rendszerrel, az épület légkondicionált.
100–500 W
A helyiségből légkondicionáló rendszer nem érhető el. Az épület légkondicionált.
500–1000 W
Álmennyezet légkondicionáló rendszerrel, az épület légkondicionált.
500–1000 W
A helyiségből légkondicionáló rendszer nem érhető el. Az épület légkondicionált.
A falak hővezetése és a beszivárgó levegő elegendő. A helyiségen kívülről hőmérséklete vagy szennyezettsége miatt biztonságosan nem lehet friss levegőt bevonni. A külső helyiségekből érkező friss levegő elszívással megfelelő lehet, viszont az ajtó akadályozhatja a légmozgást. A levegő beáramlását az ajtón, elszívását pedig a légkondicionáló rendszeren keresztül kell biztosítani. A külső helyiségekből érkező friss levegő elszívással megfelelő lehet, viszont az ajtó akadályozhatja a légmozgást. Az ajtó alján befelé, tetején pedig kifelé kell mozgatni a levegőt. A helyiségen kívülről érkező levegő folyamatos elszívással elegendő, viszont az ajtó akadályozhatja a légmozgást. A folyamatos légmozgás szükséges, de nem biztosított. A külső helyiségből származó friss levegő folyamatos mozgatás mellett elegendő lenne, de nincs hova elszívni.
> 1000 W
Álmennyezet elérhető légkondicionáló rendszerrel, az épület légkondicionált.
> 1000 W
Légkondicionáló rendszerhez nem lehet hozzáférni, az épület légkondicionált.
A külső helyiségből származó friss levegő elegendő, ha közvetlenül keresztülhalad a készülékeken, illetve a készülékekből kiáramló forró levegő visszaszívása elkerülhető. Az ajtón keresztül szállítható levegő elégtelen, a készülékekből kiáramló levegőt helyileg kell hűteni.
A helyiségbe, a készülékek közelébe zárt, számítógépekhez készített légkondicionálót kell helyezni. A helyiség mennyezetébe szereljünk szellőzőrácsot, az ajtó alsó felébe pedig vágjunk szellőzőnyílást.
A helyiség ajtajának tetejébe szereljünk kiömlő szellőzőrácsot, az aljába pedig vágjunk beömlőnyílásokat.
A helyiség mennyezetébe szereljünk ventilátorral ellátott szellőzőrácsot, az ajtó alsó felébe pedig vágjunk szellőzőnyílást. A helyiség ajtajának felső részébe szereljünk ventilátorral ellátott szellőzőrácsot, az ajtó alsó felébe pedig vágjunk beömlőnyílásokat. A készülékeket helyezzük zárt szekrénybe, ebből a kiáramló levegőt vezessük a légelszívó rendszerbe, a helyiség ajtajának aljába pedig vágjunk szellőzőnyílásokat. A helyiségbe, a készülékek közelébe zárt, IT környezethez tervezett légkondicionálót kell helyezni.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
12
Végül, a helyiségben található berendezések folyamatos működését megfigyeléssel és megfelelő felügyeleti eljárásokkal kell biztosítani. Így elkerülhetők a környezeti adottságok (például hőmérséklet vagy páratartalom) miatt bekövetkező idő előtti készülék elöregedés vagy terven kívüli leállások, illetve megelőzhető az UPS-ek akkumulátorainak idő előtti kapacitáscsökkenése. A helyiségek sokszor távoli irodákban vagy olyan területeken találhatók, ahol nem áll rendelkezésre IT támogató személyzet. Ilyenkor meg kell fontolni az energiaelosztó egységek közreműködésével végrehajtható újraindítások lehetőségének biztosítását, illetve helyszíni javításokra vonatkozó szerződéseket kell kötni a készülékgyártókkal.
Központi kábelrendező (Main Distribution Frame – MDF) A központi kábelrendezőt sokszor központi készülékszobának vagy kapcsolódásipont-helyiségnek is nevezik. (7. ábra) Ez a helyiség az informatikai és telekommunikációs hálózat épületbeli belépési pontja. Az épületbe belépő optikai kábel és az épületbe vagy telephelyre befutó T1 / E1 vagy T3 / E3 vonalak a központi kábelrendezőn végződnek, és biztosítják a kapcsolatot a központi irodával és az internettel. A központi kábelrendezőben találhatók a legkritikusabb hálózati és kommunikációs berendezések, például a harmadik rétegbeli router-ek, a switch-ek, az gateway-ek, a telefonközpontok stb. A központi kábelrendező a legfontosabb helyiség, ugyanis ehhez kapcsolódik az épület vagy telephely összes hálózati helyisége; utóbbiak pedig biztosítják a vezeték nélküli hozzáférési pontok ellátását, és gyakran kisméretű számítógépes helyiségként, adatszobaként kezelik őket.
7. ábra – Központi kábelrendező
Az épületbe belépő T1, T3 és optikai kábel
Központi kábelrendező
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
13
Környezet A központi kábelrendező általában az épület alagsorában vagy földszintjén található. Általában 4–12 rackszekrénynyi készüléket fogad be, ezek együttes fogyasztása 4–40 kW, egy- vagy háromfázisú, 208, 230, 400 vagy 480 VAC hálózatról. Bizonyos készülékek –48 voltos egyenáramot is igényelhetnek. A központi kábelrendezők jellemzően kétoszlopos állványokat és négyoszlopos nyitott és zárt rackszekrényeket egyaránt tartalmaznak, amelyekbe különféle hálózati, telekommunikációs és IT berendezések kerülnek. A készülékek levegő keringetési módszere változó lehet, mint például oldalról oldalra vagy elölről hátulra stb., méretük 19” vagy 23”. Az újabb készülékek túlnyomó része 19”-os állványra vagy rackszekrénybe szerelhtő, hűtése pedig elölről hátulra irányuló légárammal történik.
Problémák A központi kábelrendezőkben sokszor nincs szünetmentes tápegység, de ha van is, akkor áthidalási ideje nem megfelelő, továbbá nem egy esetben hiányzik a különálló, precíziós hűtőrendszer.
Bevált módszerek A központi kábelrendezők gerinchálózati kapcsolatot biztosítanak a központi iroda és az internet felé. Mivel a legkülönfélébb, létfontosságú hálózati, telekommunikációs és informatikai készülékeknek adnak helyet, úgy kell kezelni őket, mintha kisméretű adatközpontok vagy számítógépes helyiségek lennének. Ha tápellátás tekintetében meg akarjuk közelíteni az ötkilences* rendelkezésre állást, akkor a központi kábelrendezőt moduláris, redundáns, beépített kerülőággal (by-pass) rendelkező, legalább 30 perces áthidalási időt biztosító szünetmentes tápegységekkel kell ellátni. Nagyobb áthidalási időt és nagyobb, hat- vagy hétkilences* rendelkezésre állást duplikált switch-el, kettős tápellátással, duplikált szünetmentes tápegységekkel és generátorral felszerelt, üzem közben is karbantartható elektromos rendszerrel lehet elérni. Sok vállalat, így az American Power Conversion Corporation is nyújt rendelkezésre állás témában tanácsadást, amelynek alapján könnyebben össze lehet állítani a létfontosságú hálózatok magas rendelkezésre állású infrastruktúráját.
Ahhoz, hogy a készülékek működése az áramkimaradások idején is zavartalan legyen, valamint normál körülmények között optimális működést lehessen biztosítani, a központi kábelrendezőknek saját, precíziós légkondicionáló berendezésekkel és környezetfelügyelettel kell rendelkezniük. A létfontosságú, magas rendelkezésre állású rendszereknél meg kell fontolni a redundáns légkondicionálás megvalósítását is. A nagy teljesítménysűrűségű rackszekrényeknél (>3kW / rack) további légelosztó és -elszívó eszközöket kell használni, így előzve meg a forró pontok kialakulását. A szerverekkel és a tárolóeszközökkel ellentétben sok switch oldalról oldalra mozgatja a levegőt. Ebből zárt rackszekrények használatakor külön problémák származhatnak. Mindezeket a problémákat részletesebben az APC 50-es számú, „Oldalirányú hűtéssel rendelkező, rackszekrénybe szerelt eszközök hűtési lehetőségei” című tanulmánya tárgyalja.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
14
Adatközpont vagy szerverfarm Az adatközpont vagy szerverfarm (8. ábra) a hálózatfelügyeleti szervereket foglalja magába. Ezek a szerverek üzemeltetési, karbantartási és felügyeleti feladatokat látnak el a WLAN-okban, mint például hitelesítés, számlázás, rosszindulatú felhasználók figyelése, idegen hozzáférési pontok felismerése stb. Emellett, a szervezet méretétől és a hálózat felépítésétől függően második / harmadik rétegbeli switch-eket és egyéb IT berendezéseket is tartalmazhat. Méretétől függően (kis, közepes vagy nagy) egy átlagos adatközpontban vagy szerverfarmon a rackszekrények száma tíztől egészen több százig terjedhet, bennük pedig akár sok száz, létfontosságú – például ERP vagy CRM – üzleti alkalmazásokat futtató és webes szolgáltatásokat biztosító szerver és egyéb számítástechnikai és hálózati készülék helyezkedhet el.
8. ábra – Átlagos adatközpont vagy szerverfarm
Adatközpont
Környezet Az adatközpontok általában a vállalati irodaépületekben helyezkednek el, fogyasztásuk kisebb központoknál egy- vagy háromfázisú, 230V feszültségű, váltakozó áramú hálózattal 10 kW, a nagyobb központoknál pedig háromfázisú, 400V feszültségű, váltakozó áramú hálózattal akár több száz kW is lehet. Bizonyos telekommunikációs készülékek –48 volt feszültségű egyenáramot is igényelnek, ám a készülékek többsége kizárólag váltakozó áramot használ. Az adatközpontok nagy része akkumulátoros szünetmentes tápegységgel, generátorral és precíziós légkondicionálóval egyaránt rendelkezik.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
15
Problémák A WLAN-kiszolgálók és -kapcsolók alapvetően kismértékű, fokozatos terhelést jelentenek az adatközpontok számára, és az egyéb IT és hálózati berendezésekhez képest hosszabb áthidalási időt, redundanciát és rendelkezésre állást követelnek meg.
Bevált módszerek Bár az adatközpont általában rendelkezik saját szünetmentes tápegységekkel és generátorral, sok esetben jobb, ha a WLAN-készülékek különálló, redundáns, nagyobb áthidalási időt biztosító szünetmentes tápegységeket kapnak. A nagyobb áthidalási időt és magasabb rendelkezésre állást kívánó WLANkészülékeket (szervereket, switch-eket) el kell különíteni, és az adatközpont egy különálló területére, különálló rackszekrényekbe kell helyezni. A készülékeket dedikált, nagyobb áthidalási idejű, szükség esetén N+1, N+2 stb. rendelkezésre állású szünetmentes tápegységekkel kell ellátni. Ezt a szemléletet „célzott rendelkezésre állásnak” nevezzük, alkalmazásával úgy lehet növelni a létfontosságú WLAN-berendezések rendelkezésre állását, hogy nem kell költséges, a teljes adatközpontra kiterjedő beruházásokat végezni. A magas rendelkezésre állású adatközpontok és hálózatok esetében meg kell fontolni a magasabb szintű redundancia megvalósítását, ami a rackszekrényekben elhelyezett létfontosságú szerverek és egyéb berendezések kettős áramellátásával, duplikált generátorral és duplikált 2(N+1) szünetmentes tápegységekkel érhető el.
Ellenőrizzük, hogy az adatközpont meglévő precíziós légkondicionáló rendszere rendelkezik-e elegendő hűtési kapacitással az új WLAN-készülékek befogadásához. A magas rendelkezésre állás eléréséhez érdemes redundáns légkondicionáló egységeket választani. A nagy teljesítménysűrűségű rackszekrényeknél (>3kW / szekrény) további légelosztó és -elszívó eszközöket kell használni, így előzve meg a forró pontok kialakulását. Léteznek olyan elkerülhető, a hűtőrendszerek és a rackszekrények adatközpontokba vagy hálózati helyiségekbe való telepítésekor mégis szinte minden esetben elkövetett hibák, amelyek a rendelkezésre állás csökkenését és a költségek növekedését okozzák. Ezeket részletesebben az APC 49es számú, „Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms” (csak angolul) című tanulmánya tárgyalja.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
16
Összegzés A WLAN-ok magas rendelkezésre állásának és biztonságának garantálásához különleges figyelmet kell fordítani a kapcsolódó hálózatkritikus infrastruktúrára, illetve annak minden rétegére, kezdve a hozzáférési pontoktól, a közbülső kábelrendezőkön keresztül, egészen a központi kábelrendezőig és adatközpontig. Az energiaellátás és a hűtés terén a legtöbb problémával a hálózati helyiségeknél kell számolni. A hűtés a hálózati helyiségek egy különleges problémája, ám a legtöbb esetben megfelelő szellőztetéssel megoldható. Egyes esetekben célzott, helyi légkondicionálásra lehet szükség. A kisméretű, dedikált, kellő áthidalási időt nyújtó szünetmentes tápegységek költséghatékony megoldást jelentenek ahhoz képest, mintha az összes hálózati központot egyetlen nagyméretű, központi szünetmentes tápegység látná el. A központi kábelrendezők esetében kisebb problémát jelenthet a korlátozott áthidalási idő, ami generátor telepítésével vagy nagyobb kapacitású akkumulátorral ellátott szünetmentes tápegységgel oldható meg.
* A tanulmányban szereplő rendelkezésre állási szintek az APC 69., „VoIP és IP telefonos rendszerek áramellátása és hűtése” című tanulmányának függelékében szereplő összehasonlító rendelkezésre állási elemzésből származnak.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
17
Irodalomjegyzék 1.
69-es számú APC tanulmány: „VoIP és IP telefonos rendszerek áramellátása és hűtése”
2.
37-es számú APC tanulmány: „Adatközpont és hálózati helyiség infrastruktúrájának túlméretezéséből eredő többletköltségek elkerülése”
3.
5-ös számú APC tanulmány: „Cooling Imperatives for Data Centers and Network Rooms”
4.
24-es számú APC tanulmány: „Effect of UPS on System Availability” (csak angolul)
5.
43-as számú APC tanulmány: „Dynamic Power Variations in Data Centers and Network Rooms” (csak angolul)
6.
1-es számú APC tanulmány: „Az UPS rendszerek típusai”
7.
50-es számú APC tanulmány: „Oldalirányú hűtéssel rendelkező, rackszekrénybe szerelt eszközök hűtési lehetőségei”
8.
49-es számú APC tanulmány: „Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms” (csak angolul)
Hivatkozások 1.
American Power Conversion Corporation
2.
Avaya
3.
Cisco Systems
4.
Nortel Networks
5.
3COM
6.
IEEE
Néhány szó a szerzőről: Viswas Purani az USA-beli, Rhode Islanden található APC fejlődő technológiák és alkalmazások igazgatója, aki széles körű, a világ minden tájára kiterjedő erősáramú elektronikai iparági tapasztalattal rendelkezik. Egyetemi diplomáját 1987-ben, Indiában, erősáramú elektronika szakirányon szerezte, majd részt vett a vezető európai és amerikai vállalatok szünetmentes tápegységekkel és váltakozó / egyenáramú vezérlésekkel kapcsolatos technológiáinak indiai átvételében. Sikeres, adatközpont-támogatással foglalkozó vállalkozást indított a Közel-Keleten, továbbá Motorola Semiconductor disztribúciót nyitott Nyugat-Indiában. Második diplomáját nemzetközi vállalatirányítási területen szerezte az USA-ban, 1999-ben. Az APC csapatához 1997-ben csatlakozott, ő volt a Symmetra és az InfraStruXure termékvonalak termékés programigazgatója, ennek köszönhetően komoly részt vállalt ezek megtervezésében, fejlesztésében, világszintű piacra dobásában és támogatásában.
©2009 American Power Conversion. Minden jog fenntartva. A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2004-0
18
