Rambler's Top100
Статьи ИКС № 12 2012
Андрей СЕМЕНОВ  11 декабря 2012

Системы интерактивного управления в малых и средних СКС

Способ автоматизации управления физическим уровнем информационной инфраструктуры в сетях большого масштаба известен – это использование систем интерактивного управления. Сегодня на повестку дня выходит та же задача для средних и малых СКС, но классическое оборудование в них неэффективно.

Андрей СЕМЕНОВ, доктор техн. наукИнформационная инфраструктура современного предприятия строится, как известно, в соответствии с моделью открытых систем. Одно из основных преимуществ такой модели – в немалой степени способствовавшее ее повсеместному распространению – состоит в том, что она открывает широкие возможности для реализации принципа plug & play на всех уровнях. Этот принцип сводится фактически к автоматическому изменению конфигурации и выполнению соответствующих настроек, что позволяет приступить к работе сразу же после запуска системы.

Физический уровень в этом отношении стоит особняком. Отсутствие в нем обязательного для применения источника питания означает, что для решения задач управления необходимо привлекать внешние ресурсы. В этом качестве обычно выступают мускульная сила и интеллект системного администратора.

При всех достоинствах системного администратора как непосредственного участника процесса администрирования кабельной системы ему не чужды и весьма серьезные недостатки. Как всякий представитель рода homo sapiens он более или менее часто совершает ошибки: например, в некоторых случаях пренебрегает установленными регламентами, в том числе не фиксирует изменения, проведенные в сети, забывает писать отчеты и т.д.

Зависимость нормального функционирования информационной системы от того, что называют человеческим фактором, в последнее время стала гораздо сильнее. Это вызвано следующими причинами:

  • ростом масштабов информационных систем, в том числе из-за процессов глобализации;
  • переходом на децентрализованную модель построения информационных систем, характерную в первую очередь для предприятий со множеством филиалов, представительств и иных структурных единиц;
  • увеличением количества разнообразных сервисов, предоставляемых информационной системой;
  • ростом скорости передачи информации и уменьшением помехоустойчивости каналов связи;
  • повышением требований к конфиденциальности хранимых и обрабатываемых данных.

Как следствие, задача автоматизации процессов управления физическим уровнем информационной инфраструктуры предприятия по мере развития ИТ становится все более значимой. Один из эффективных способов хотя бы частичного ее решения – обращение к системам интерактивного управления (СИУ).

Новые сферы применения

Системы СИУ были разработаны и внедрены в широкую инженерную практику еще в начале 90-х гг. прошлого столетия. Об их востребованности говорит то, что положение об обязательности применения СИУ в крупных кабельных системах было включено в нормативную базу. В частности, оно введено в нормативную часть последних редакций европейских стандартов администрирования СКС.

Тем не менее до недавнего времени основной областью применения оборудования СИУ оставались сети большого масштаба, для которых, собственно, они и разрабатывались. Сейчас же все более актуальным становится внедрение СИУ в сети среднего и даже малого масштаба. Во-первых, наибольший объем портов инсталлированных информационных систем приходится на малые и средние информационные кабельные системы. Во-вторых, у средних и малых компаний есть естественная потребность в экономии на дорогих человеческих ресурсах – путем уменьшения загрузки системного администратора, увеличения общей эффективности его работы и снижения требований к его профессиональной квалификации. В третьих, все более широкое распространение получает модель привлечения внешних специализированных компаний (аутсорсинг).

Особенности СИУ в малых и средних СКС

Классическое оборудование СИУ, рассчитанное на эксплуатацию в больших кабельных системах (СКС с несколькими тысячами портов), неэффективно в системах среднего и тем более малого масштаба. Классические СИУ слишком тяжеловесны для этой области применения, большая часть их функционала на практике оказывается невостребованной – просто в силу разного масштаба объектов. Далее, оборудование классических СИУ требует от системного администратора глубоких профессиональных знаний, в том числе из-за множества регулировок и настроечных функций. Наконец, коммутационное поле малых и средних кабельных систем из соображений экономии в большинстве случаев строится по схеме интерконнекта, которая весьма тяжело поддерживается программно-аппаратными комплексами, созданными на ранних этапах развития техники СИУ.

Попытки разрешить перечисленные проблемы предпринимались в течение последних пяти-семи лет. Наиболее очевидным способом следует считать обращение к таким СИУ, которые непосредственно взаимодействуют с системой управления современного активного сетевого оборудования. Тем не менее переделочный характер подобных решений, несмотря на оригинальность и остроумность некоторых из них (как наиболее яркий пример в этой области можно назвать разработку Pan-View iQ компании Panduit), закономерным образом не принес удовлетворительного результата. Отрасль остро нуждается в специализированных разработках, изначально учитывающих все нюансы новой области применения (мы будем обозначать их термином «малые СИУ»).

Требования к малым СИУ

Фактически выше уже сформулированы основные требования к таким СИУ: хорошие экономические характеристики, реализация базовых для данного оборудования функций, возможность эксплуатации персоналом с минимальным уровнем специальных знаний и адаптированность к работе совместно с коммутационным полем, построенным по схеме интерконнекта.

Из перечисленных требований вытекает необходимость обращения к системе сайтов. Последнее означает деление всей совокупности коммутационных панелей на отдельные области, в пределах которых работают отдельные сканеры СИУ. Недостаток подобной структуры – невозможность отслеживания соединений между панелями различных сайтов – не проявляется в небольших сетях просто из-за их малого масштаба. Кроме того, нельзя сбрасывать со счетов такое существенное преимущество, как резкое увеличение скорости работы системы и упрощение ее настройки.

Не менее логичным выглядит требование выстраивать процедуры взаимодействия с оборудованием через веб-браузер. Это дает возможность получать близкое к реальности изображение коммутационного поля и предоставляет программный интерфейс, интуитивно понятный для широкого круга пользователей.

Отдельные сканеры малой СИУ или их функциональные аналоги должны поддерживать режим автономной работы, который для этих устройств является фактически основным. Отсюда немедленно следует требование наличия в системе не только агента, но и сервера. Кроме того, для объединения контроллеров в единую систему и поддержки функции дистанционного мониторинга и управления самой аппаратурой СИУ возникает необходимость ввести в состав аппаратной части оборудования сетевой интерфейс класса не ниже 10/100 Base-T.

Идея создания полномасштабного автономного контроллера доведена до практического внедрения пока только компанией RiT Technologies – в продукте EPV, входящем в состав ее СКС серии SMART.

Решение проблемы интерконнекта

Схема интерконнекта основана на прямом соединении портов активного сетевого оборудования (как правило, его функции выполняет коммутатор ЛВС) и коммутационной панели СКС. Данное решение вполне логично с точки зрения реализации физического уровня информационной системы, но с точки зрения построения СИУ оно создает очень большие сложности. Главное направление решения проблемы заключается в искусственном преобразовании схемы интерконнекта в кросс-коннект, к которому затем применяются уже хорошо отработанные процедуры отслеживания соединения двух портов коммутационного оборудования.

На практике для внедрения СИУ в СКС с коммутационным полем на основе интерконнекта до последнего времени применялись накладки на переднюю панель активных сетевых устройств. Они содержали все необходимые элементы датчиков подключения, и сканеры работали с ними, как с обычной коммутационной панелью.

Исполнение такой накладки в виде гибкой полоски с печатными проводниками, наклеиваемой непосредственно на переднюю панель коммутатора, впервые было применено более десяти лет назад в системе iTracs одноименной компании. Общий недостаток такого подхода – способ крепления, далеко не всегда обеспечивающий нужную степень эксплуатационной надежности. Жесткие накладки (такие как ReView от RiT, системы Future Patch компании ТКМ, панели серии AMPTrac Ready от TE Connectivity) в случае их адаптации к активному сетевому оборудованию по этому параметру выглядят заметно лучше, однако они не решают главную проблему группового исполнения датчиков подключения: сложность согласования формфакторов накладки и передней панели коммутатора.

Частично проблема может быть решена с помощью системы SMART Interconnect компании RiT, основной компонент которой – выносная приставка, устанавливаемая перед коммутатором с небольшим зазором. За счет гибкости кабеля шнура она дает существенно большую свободу в выборе активного сетевого оборудования. Однако данное преимущество получено за счет усложнения конструкции шнура, на вилке которого предусматриваются дополнительные контакты.

Радикальный способ решения проблемы интерконнекта видится в отказе от централизованной схемы построения датчика в пользу распределенной. Для этого в каждый порт коммутатора устанавливается вставка с микросхемой, а для обмена данными с контроллером привлекается техника промышленных полевых шин или иные низкоуровневые подходы. Фактическое соответствие уникального адреса микросхемы вставки и порта коммутатора прописывается в ПО управления в процессе инициализации СИУ на этапе запуска в эксплуатацию. Такое решение требует некоторой переработки конструкции вилки, но технически это намного более простая операция, чем создание новой панели-накладки. Подобный подход используется в настоящее время в серийной продукции компании RiT Technologies. Сходная идея реализована в шнурах PanView iQ Interconnect Patch Cord. В отличие от аналога микросхема датчика подключения монтируется в вилке, а для привязки к порту коммутатора выполняется специальная процедура подключения шнура.

Ренессанс контактных схем датчиков подключения

Одним из ключевых компонентов аппаратной части СИУ является датчик подключения коммутационного шнура к порту панели, который может быть построен по контактной либо бесконтактной схеме. В первых серийных СИУ использовались исключительно контактные схемы (системы PatchView и iTracs), что объяснялось меньшей сложностью их реализации. В системах, созданных в первом десятилетии нового века, разработчики уже обращались преимущественно к бесконтактным схемам (световые затворы и различные варианты RFID-меток). В основе такого подхода лежало стремление устранить ненадежный непостоянный контакт из цепей сканирования состояния портов коммутационных панелей.

В последнее время мы наблюдаем возврат к контактным схемам построения чувствительных элементов. Этот процесс во многом инициализирован и серьезно стимулируется стремлением распространить область действия СИУ на случаи построения коммутационного поля по схеме интерконнекта, что безусловно необходимо в малых и средних СКС. Выше уже отмечалось, что наибольшая эффективность в этой области обеспечивается в случае перехода на распределенную схему построения датчика на основе вставок с микросхемами. Последние в процессе работы требуют напряжения питания, которое проще всего подать по прямой электрической цепи. Альтернативный вариант, основанный на накачке конденсатора электрической энергией по радиоканалу с последующим ее съемом на электронные компоненты (один из вариантов системы Future Patch), отличается существенно более низким КПД и потому до серийного продукта доведен только в этой разработке.

Возврат к контактной схеме из-за необходимости подачи напряжения дистанционного питания означает также переход на 10-контактное исполнение вилок коммутационных шнуров, для изготовления которых применяются 10-проводные гибкие кабели. Дополнительная пара проводов используется исключительно для технологических целей, ее наличие не влияет на основные информационные цепи передачи. Последнее положение требует дополнительного доказательства: в результате производитель СИУ вынужден проводить специальные испытания и отдельную сертификацию своих шнуровых изделий.

Дополнительные контакты могут располагаться в одном ряду с основными (система PatchView) или же выноситься на верхнюю поверхность корпуса вилки, с исполнением в форме скользящей пластинчатой детали (система MapIT компании Siemon) либо в виде гребня. В последнем случае говорят о контакте типа «зуб». Такой контакт может быть одиночным (тогда для обеспечения двухпроводной линии их требуется две штуки). Технически более сложно, хотя и заметно более эффективно, исполнение этого компонента по схеме «сэндвича», т.е. в виде двух симметричных металлических деталей, разделенных изолирующей прокладкой (система PanView iQ).

Степень эксплуатационной надежности узла подключения, которая необходима для СКС с ее многолетней гарантией, достигается за счет обращения к принципу контактной шины. Суть решения состоит в том, что в момент подключения вилки к розетке панели два контакта скользят друг по другу в плотно прижатом состоянии. Это позволяет сдвинуть частицы загрязнений (эффект самоочистки) и эффективно разрушить оксидную пленку, что необходимо для минимизации переходного сопротивления.

Прижимающее усилие, которое в обязательном порядке требуется для нормальной работы контактной шины, создается двумя основными способами. Первый – обращение к классическому нажимному контакту по схеме традиционных разъемных соединителей RJ45 (системы PatchView и Quareo от TE Connectivity). Второй способ реализован по двухсторонней схеме за счет исполнения контакта в форме V-образной щели.

  

Современные системы интерактивного управления – при условии некоторых технических усовершенствований – могут быть успешно внедрены в кабельные системы среднего и даже малого масштаба. Технически такое внедрение требует отказа от централизованной схемы построения, характерной для СИУ первых поколений, в пользу перехода на распределенную схему управления.

Обращение к распределенной схеме построения датчика подключения позволяет успешно решить проблему интерконнекта, что критически важно для кабельных систем среднего и малого масштабов. В целях расширения функциональных возможностей системы и достижения энергетической выгодности происходит возврат к контактным схемам построения чувствительных элементов датчиков подключения с использованием 10-проводных шнуровых кабелей и соответственно 10-контактных вилок. 

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!