Интерактивное управление охватывает не более 15–20% всех инсталлируемых портов СКС. В такой ситуации принудительная реализация коммутационного поля исключительно по схеме кросс-коннекта невозможна в принципе. Поэтому, чтобы стимулировать заказчиков к применению оборудования СИУ в проектах построения СКС, поставщики должны искать эффективные пути его адаптации к схеме интерконнекта.

 

Популярности СИУ способствовало то, что ее применение позволяет повысить эффективность администрирования информационной проводки: уменьшается вероятность непреднамеренной ошибки в процессе изменения конфигурации кабельной системы, автоматизируется ряд рутинных операций текущего администрирования, упрощается инвентаризация телекоммуникационных ресурсов и т. д.

Требования к квалификации обслуживающего персонала в результате снижаются: в ряде фирменных описаний СИУ подчеркивается, что переключения может выполнять рядовой техник. Однако при составлении рабочего задания на эти процедуры необходимо учитывать множество внешних факторов, для чего нужен другой уровень квалификации и инженерные знания.

Благодаря внедрению СИУ увеличивается производительность труда инженерно-технического персонала, что достигается за счет использования специализированных средств электронной обработки данных на физическом уровне информационной системы, где их применение изначально не предусматривалось моделью открытых систем. Освободившиеся ресурсы могут быть направлены на решение других задач.

ОСОБЕННОСТИ АППАРАТНОЙ И ПРОГРАММНОЙ ЧАСТЕЙ СИУ

Аппаратная часть СИУ представляет собой упорядоченный набор датчиков для контроля подключения коммутационных шнуров к розеточным модулям разъемов коммутационных панелей. Требование упорядоченности является обязательным и вытекает из запрета на какие-либо параллельные подключения к цепям передачи информационных сигналов в пределах стационарных линий. Только при его выполнении удается однозначно привязать конкретный датчик к определенному порту активного или пассивного сетевого устройства. Иначе говоря, СИУ использует косвенную схему обнаружения фактов подключения вилки к розетке порта и ее отключения.

В самых первых моделях этого датчика чувствительный элемент работал по принципу замыкания специальных контактов розеток соединяемых портов при помощи дополнительного проводника коммутационного шнура. Кроме того, в серийно выпускаемых СИУ применяются чувствительные элементы на основе светового затвора со схемой работы как «на проход», так и «на отражение», а также выполненные в форме механического микропереключателя. Этот функциональный узел датчика может быть реализован с использованием статичной или перезаписываемой метки RFID с различным объемом хранимой информации и т. п.

Электрический сигнал, генерируемый отдельными датчиками аппаратной части СИУ, считывается специализированным управляющим ПО, которое в соответствии с требованиями стандартов на администрирование реализуется в виде базы данных. В перечень его основных функций входят автоматизированное заполнение кабельного журнала, ведение реестра событий, помощь системному администратору при подготовке рабочих заданий по имеющимся шаблонам, генерация различных отчетов по запросам, организация диалога с пользователями с предоставлением им различных полномочий и т. д. Некоторые производители поддерживают дополнительный ряд сервисов — например, частичную автоматизацию формирования рабочего задания за счет работы в графическом режиме с привлечением наглядных и интуитивно понятных процедур буксировки (drug-and-drop).

Сервер БД системы интерактивного управления испытывает сравнительно небольшую нагрузку от выполнения штатных процедур администрирования. Образующийся избыток вычислительной мощности вполне может быть направлен на решение самых разнообразных вспомогательных и сервисных задач. Поэтому на программную часть СИУ могут быть возложены функции, достаточно далекие от администрирования СКС, — например по выявлению новых IP-устройств в сети, в том числе подключенных туда несанкционированно.

СКС представляет собой совокупность стационарных линий, соединяемых между собой и подключаемых к активному сетевому оборудованию коммутационными шнурами. При этом важное значение имеют следующие факторы:

  • фокусной областью применения СИУ является горизонтальная подсистема;
  • по сравнению с магистральной подсистемой горизонтальная отличается высокой частотой изменения конфигурации;
  • обслуживаемое СКС активное сетевое оборудование представлено главным образом коммутаторами уровня рабочей группы для локальной сети.

СХЕМЫ КОММУТАЦИИ В ТЕХНИЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ СКС

Любая разработка, какой бы удачной она ни была, позволяет лишь в большей или меньшей степени приблизиться к идеалу. Так и превосходная по своей задумке СИУ обладает рядом ограничений с точки зрения обеспечиваемых функциональных возможностей. Их устранение становится одной из приоритетных задач, а конечной целью является улучшение потребительских свойств продукта. Проблема усложняется тем, что, в зависимости от ситуации, может довольно существенно меняться не только само понятие идеала, но даже критерии его качественной оценки, не говоря уже о количественной.

В технических помещениях, выделяемых под обслуживание информационной системы, устанавливается групповое коммутационное оборудование. Обычно оно оформляется в виде удобных для инсталляции и эксплуатации панелей, которые оснащены модульными разъемами — по 24­–48 портов на 1U монтажной высоты. Из этих панелей формируется коммутационное поле информационной кабельной системы. Последнее, в соответствии с правилами построения СКС, разделяется на отдельные функциональные секции со строго определенным назначением.

Подключение активного сетевого оборудования к кабельной системе производится различными способами. В соответствии с нормативами профильных стандартов вся их совокупность может быть сведена к двум основным схемам: кросс-коннекта и интерконнекта.

В случае кросс-коннекта порт коммутатора сначала подключается к линейной стороне промежуточной панели, которая обозначается как панель отображения. Выбор необходимого для этого шнурового изделия определяется конструктивными особенностями панели: с ее линейной стороны могут применяться обычные оконцеватели с IDC-контактами или I-адаптеры, то есть подключение может осуществляться как монтажными, так и обычными коммутационными шнурами. Дальнейшее соединение с панелью определенной функциональной секции производится с пользовательской стороны с помощью обычных коммутационных шнуров. Иногда они обозначаются как джамперы.

Таким образом, кросс-коннект имеет две характерные особенности, весьма важные с точки зрения выбора конструктивных и проектных решений в области СИУ: во-первых, в составе уже сформированного простого тракта присутствуют два шнуровых изделия, а во-вторых, при изменении конфигурации физического уровня информационной системы администратору вообще не нужен прямой доступ к активному сетевому оборудованию.

При интерконнекте отсутствует промежуточное звено в виде панели отображения, поэтому соединение портов коммутатора и панелей линейных кабелей СКС осуществляется с помощью единственного аппаратного шнура. По сравнению с кросс-коннектом схема интерконнекта применяется значительно чаще. Это обусловлено в первую очередь ее простотой и меньшей трудоемкостью при реализации. С проектной точки зрения очевидное достоинство состоит в увеличении эффективной плотности портов одиночного монтажного конструктива примерно на 20%, что достигается за счет меньшего количества панелей. Немаловажное значение имеет естественность интерконнекта с пользовательской точки зрения.

ИНТЕРКОННЕКТ В СИУ — ИСТОКИ ПРОБЛЕМЫ

Для большей наглядности мы будем рассматривать только простые тракты, в составе которых присутствует всего одна стационарная линия, тем более что с точки зрения интерактивного управления изменение конфигурации составных трактов выполняется аналогично. Действительно, процедура многоточечного администрирования может быть представлена как последовательность операций одноточечного администрирования, выполняемых последовательно в каждом коммутационном узле.

Применительно к аппаратной части задача создания СИУ сводится в основном к отработке конструкции датчика подключения шнура к панели в широком смысле этого термина. Одна из таких панелей всегда представляет собой функционально законченную конструктивную единицу с одним или несколькими рядами розеток модульных разъемов, которые через свои оконцеватели подключены к инсталляционным кабелям. Переход на розетки иных типов требует лишь незначительных конструктивных изменений в части СИУ.

В случае интерконнекта под второй панелью подразумевается та пластина корпуса активного сетевого оборудования (в большинстве современных устройств — лицевая), на которую выведены розетки портов. При кросс-коннекте функции второй панели выполняет панель отображения. Последняя по конструктивному исполнению (по крайней мере, пользовательской стороны) идентична панелям для подключения линейных кабелей. Таким образом, важной особенностью кросс-коннекта является то, что все интерфейсы изменяемой части тракта, находящейся под непосредственным контролем СИУ, имеют конструктивную симметрию.

Благодаря симметричности отдельных функциональных секций, панели которых соединяются шнурами в процессе формирования трактов, существенно упрощается создание аппаратной части датчика подключения. Следовательно, при внедрении СИУ более выгодной оказывается реализация коммутационного поля по схеме кросс-коннекта, что явно противоречит практике построения кабельных систем, сложившейся в отрасли.

Технико-экономические преимущества СИУ в полной мере проявляются лишь в крупных проектах. Как результат, интерактивное управление охватывает не более 15–20% всех инсталлируемых портов СКС. В такой ситуации принудительная реализация коммутационного поля исключительно по схеме кросс-коннекта, например путем введения соответствующего положения в стандарты и иные нормативные документы, невозможна в принципе. Поэтому, чтобы стимулировать заказчиков к применению оборудования СИУ в проектах построения СКС, поставщики должны искать эффективные пути его адаптации к схеме интерконнекта.

Впервые отрасль серьезно занялась указанной проблемой примерно в середине первого десятилетия нового века. В итоге было разработано несколько решений, различающихся между собой базовыми принципами, положенными в их основу.

НАКЛАДКИ И СЕНСОРНЫЕ ПОЛОСКИ

Рассматриваемые далее решения начали применяться раньше остальных. Их конструктивное исполнение было заимствовано из созданного ранее оборудования для отложенного внедрения техники СИУ в СКС. Имеющиеся дополнения и переделки минимальны и носят скорее косметический характер. Суть применяемого приема заключается в том, что для построения функциональных секций коммутационного поля, которые охватываются действием интерактивного управления, сначала используются более дешевые панели, а вскоре после начала эксплуатации, с большей или меньшей отсрочкой, на них устанавливаются дополнительные компоненты с датчиками подключения коммутационных шнуров, и в результате обычная СКС превращается в интеллектуальную.

На практике указанная идея нашла воплощение в двух вариантах, различающихся использованием мягкой и жесткой схемы исполнения панельной части датчиков подключения.

Первым вариантом является применение гибких полосок, на которых сформированы печатные токоведущие проводники и контактные площадки (англ. sensor strip). Их установка на штатное рабочее место производится путем наклейки. Основное преимущество заключается в простоте реализации. Слабые места видны невооруженным взглядом: узел крепления к полоске розетки для подключения шлейфа сканера не отличается механической прочностью, а элементы оптической индикации отсутствуют. К тому же контактный узел датчика не обладает высокой надежностью: токоведущие элементы шнуровой и панельной частей чувствительных элементов датчика подключения имеют точечный контакт.

Во втором варианте нет отмеченных выше недостатков сенсорных полосок. Предусмотренная в нем жесткая накладка или приставка устанавливается на лицевую пластину корпуса панели и крепится механическим способом с помощью верхней пары крепежных винтов при обычной для панели четырехточечной схеме фиксации на 19-дюймовых монтажных рельсах. При таком подходе конструкцию панели можно не менять. По этому принципу был изготовлен первый в истории продукт данной разновидности, известный под торговой маркой ReView и серийно выпускавшийся компанией RiT Technologies. Кроме того, можно применять панель, предварительно подготовленную для установки на нее линейки датчиков (изделия серии AMPTRAC Ready компании TE Connectivity).

Благодаря жестким накладкам значительно ослабляются ограничения на тип чувствительного элемента датчика. Так, наряду с их контактными разновидностями серийно выпускаются датчики, в которых узел фиксации подключения вилки к розетке выполнен с использованием перезаписываемых RFID-меток. Эти датчики являются одним из ключевых аппаратных компонентов системы FuturePatch немецкой компании TKM.

Вид чувствительного элемента оказывает заметное влияние на конструктивное исполнение приставки. В датчиках контактного типа такая приставка выполняется в форме накладки, в бесконтактных датчиках с RFID-метками она может иметь вид небольшого козырька.

Внедрение решений рассматриваемой разновидности затруднено в силу объективных причин. Главная из них заключается в разнообразии форм лицевых пластин корпусов активного сетевого оборудования, причем какие-либо стандарты для них отсутствуют. В данной ситуации производителю СИУ приходится выпускать полоски или накладки только для ограниченного числа наиболее популярных моделей коммутаторов уровня рабочей группы. Финансирование этой работы осуществляется за счет внутренних или привлеченных ресурсов производителя СКС.

При выборе дизайна сенсорных накладок разработчик учитывает два основных обстоятельства: сложившуюся конфигурацию рынка активного оборудования Ethernet, ориентированного на построение офисных ИТС, и фокусную область применения техники СИУ в проектах топ-класса. Таким образом, в качестве наиболее вероятных устройств рассматриваются коммутаторы уровня рабочей группы, серийно выпускаемые компанией Cisco. Производство накладок для некоторых моделей налажено, например, упомянутой выше компанией TKM.

Задача создания датчиков подключения для иных менее распространенных разновидностей сетевого оборудования носит чисто технический характер. При поступлении соответствующего заказа, изготовить более или менее крупную партию изделий можно довольно быстро.

Сильной стороной метода накладок или сенсорных полосок является возможность использования таких же коммутационных шнуров, как и при кросс-коннекте, что не требует расширения номенклатуры изделий.

ДАТЧИК ВЫНОСНОГО ТИПА

Главное неудобство накладок и сенсорных полосок состоит в том, что при изготовлении этого компонента приходится строго соблюдать геометрические размеры, а установку на лицевой панели корпуса коммутатора выполнять очень точно. Подобный недостаток можно устранить за счет иного конструктивного исполнения панельной части датчика.

Технически вполне возможно реализовать механическое сопряжение сенсорной полоски или жесткой планки с портами коммутатора путем включения в конструкцию элементов юстировки, но это повышает стоимость изделия. Для компенсации механической несогласованности датчика и корпуса коммутатора можно воспользоваться естественной гибкостью кабеля коммутационного шнура. В таком случае линейка датчиков изготавливается в виде переднего поддерживающего горизонтального организатора, который устанавливается по центру лицевой пластины корпуса коммутатора с зазором величиной в несколько сантиметров (см. Рисунок 1). Соответственно, шнуровую часть датчика придется несколько изменить — перенести часть контактных компонентов с вилки на кабель или разместить на кабеле дополнительный контакт. С учетом особенности подключения шнура к планке наилучшим его исполнением является кольцевая форма.

Рисунок 1. Датчик выносного типа.
Рисунок 1. Датчик выносного типа.

 

Разумеется, при выносном варианте исполнения сам датчик может реализовывать только контактную схему чувствительного элемента.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Механическая несовместимость форм-факторов датчиков подключения шнура к коммутатору и той части его корпуса, на которую выводятся розетки разъемов, достаточно эффективно устраняется переходом на отдельную для каждого порта схему реализации чувствительного элемента этого компонента СИУ. Поскольку датчики должны быть механически зафиксированы в рабочем положении, наиболее предпочтительной является конструкция их панельной части в виде вставки, на которой монтируются пассивные и электронные компоненты чувствительного элемента. Идентификация конкретного порта активного сетевого устройства осуществляется за счет прошивки уникального идентификационного номера в электронной части вставки.

Рисунок 2а. Индивидуальный датчик подключения.
Рисунок 2а. Индивидуальный датчик подключения.

Для сетевых интерфейсов, рассчитанных на подключение к симметричным кабелям из витых пар, предпочтительно исполнение вставки в форме внутреннего компонента, который в рабочем положении полностью скрыт в гнезде розетки (см. Рисунок 2а). Для уменьшения толщины стенок его корпус изготавливается из металла, имеет П-образную форму и удерживается в рабочем положении обычной защелкой рычажного типа. Во избежание случайного нажатия на рычаг, его конец не должен выступать за габариты корпуса розетки.

Сама вилка шнура механически фиксируется на предварительно собранном агрегате розетка-вставка при помощи подпружиненного Г-образного рычага-зацепа, закрепленного в технологическом выступе П-образной металлической основы. При этом выступ выходит из розетки примерно настолько же, что и свободный конец рычага традиционной защелки, а рычаг технологической защелки вставки укорачивается таким образом, чтобы он не перекрывал окно выступа.

Требование минимальной толщины корпуса возникло не случайно. Наличие вставки в гнезде модульного разъема предполагает обязательное уменьшение габаритов вилки, но возможностей для этого мало.

Перечисленные особенности схемы реализации датчика обусловливают несимметричное исполнение коммутационного шнура. Иначе говоря, на разные концы его кабеля монтируются вилки с различным форм-фактором.

В результате шнур можно подключать к панели и коммутатору только в строго определенном положении.

Рисунок 2б. Индивидуальный датчик подключения.
Рисунок 2б. Индивидуальный датчик подключения.

Для оптических портов вполне достаточно вставки-адаптера FM-типа, в рабочем положении частично выступающей из гнезда розетки. Единственным дополнительным требованием к этому компоненту являются минимальные потери, вносимые в тракт передачи сигнала (см. Рисунок 2б).

Выбор такого дизайна дает возможность не перерабатывать корпус вилки и розетки оптического разъема. Некоторое эксплуатационное неудобство из-за наличия выступающей наружу части корпуса не имеет большого значения из-за относительно небольших объемов применения волоконно-оптической техники в проектах построения СКС.

Преимуществом индивидуальных датчиков в форме вставок является возможность прямого и предельно простого включения в область действия оборудования интерактивного управления активных сетевых устройств с небольшим количеством портов — вплоть до одиночных. К данной группе изделий относятся в первую очередь серверы, реже встречаются различные преобразователи среды, маршрутизаторы и аналогичное им оборудование.

Еще одно достоинство — отсутствие необходимости в прямой механической связи панельной части датчика с корпусом активного сетевого устройства. Это упрощает работу по обслуживанию сменных портов на основе модулей SFP и им подобных.

РЕШЕНИЯ НА ПРОГРАММНОМ УРОВНЕ

Процесс управления конфигурацией СКС является самодостаточным в рамках первого физического уровня модели открытых систем. Однако к нему можно подключить и другие, более высокие уровни этой модели — никаких препятствий для этого, кроме, может быть, чисто технических, не существует.

Основное преимущество такого подхода заключается в том, что разработчику СИУ не требуется обеспечивать вынос датчиков подключения на порт коммутатора и решать все сопутствующие проблемы. Вместо этого достаточно изменить или расширить алгоритм обработки сигналов, запрашиваемых у управляемого активного сетевого оборудования. Во многих случаях это гораздо проще исполнить с применением протокола SNMP.

Идея чисто программной схемы основана на том факте, что между портами активного оборудования, использующими для связи кабельные тракты СКС, существует единственный путь передачи сигнала. Для распространения этого свойства на общий случай и устранения возможных неопределенностей выдвигаются следующие требования:

  • предварительная однозначная привязка портов активного сетевого оборудования на одном из концов стационарных линий СКС с занесением в БД системы администрирования;
  • размещение изменяемой и контролируемой СИУ части трактов передачи в общей зоне коммутации (англ. connectivity zone).

В этом случае для однозначного восстановления тракта серверу СИУ достаточно выполнить простое двухшаговое действие с помощью стандартных процедур систем управления сетью. На первом этапе посредством протокола SNMP опрашиваются конфигурация коммутатора и состояние его портов и определяются IP-адреса подключенных к ним сетевых устройств. Затем сопоставляются пары IP-адрес — порт панели.

Опрос состояния портов коммутатора с целью получения исходной информации, необходимой для установления связи между активными сетевыми устройствами, выполняется различными способами. Совокупность применяемых подходов можно разделить на две основные группы.

Первый из возможных вариантов является классическим централизованным. В его основу положен опрос коммутаторов и иного активного оборудования непосредственно с сервера БД системы администрирования. Применение для решения этой задачи популярной сегодня облачной модели реализации вычислительного процесса не меняет картины в целом. Данная схема реализована компанией Reichle & De-Massari в системе типа IntellyPhy.

Вторая схема, которую можно назвать распределенной, или многоуровневой, основана на обращении к системе агентов, которые запускаются на произвольных серверах ИТС и собирают первичную информацию о соединениях. На центральный сервер отправляются только результаты обработки этих данных. Главными достоинствами распределенного подхода являются его гибкость и более высокая производительность. Последнее объясняется тем, что сервер не должен непрерывно взаимодействовать с агентами, а приступает к выполнению соответствующих процедур только после получения запроса. Примером практической реализации подобной схемы может служить система Quareo компании TE Connectivity.

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС

Обычно контроллер СИУ играет ведущую роль в процессе опроса датчиков подключения шнуров. Он генерирует сигналы, активизирующие панельный элемент датчика, в том числе тот из них, который отслеживает подключение шнура к порту коммутатора, и получает информацию о его состоянии. Данную схему можно модифицировать с привлечением данных, поступающих из системы управления коммутатором. Для этого должно быть организовано взаимодействие двух программных продуктов, работающих на разных уровнях ИТС. В качестве вспомогательного средства используется протокол SNMP.

Переход на иную схему опроса состояния коммутируемых портов и выдачи управляющих команд внедрен в системе PanView iQ компании Panduit. Это потребовало существенной rпереработки аппаратной части СИУ. Модернизация сводится, в основном, к следующему:

  • введение дополнительного, 25-го, специализированного порта, который располагается на панели в центральной части ee лицевой пластины;
  • полный вынос элементов датчика, отслеживающего подключение к порту коммутатора, исключительно на вилку соответствующего конца коммутационного шнура.

Отдельно отметим, что и в этом случае шнуровая часть датчика вилки, подключаемой к коммутатору, содержит активные электронные компоненты.

Реализуется следующий алгоритм работы. После активизации рабочего задания системный администратор вставляет коммутационный шнур в порт коммутатора. Факт подключения регистрируется датчиком на основании механического перемещения стержневого толкателя. После того как вилка второго конца подключается к 25-му служебному порту панели, контроллер СИУ начинает взаимодействовать с системой управления коммутатора при помощи запущенного на сервере ПО администрирования, считывает информацию о номере порта и сопоставляет ее с рабочим заданием. По результатам сравнения определяется номер порта панели, к которому должен быть подключен соответствующий порт коммутатора, и этот порт панели отмечается включением светодиодного индикатора. «Панельный» конец шнура вынимается из 25-го порта и тотчас же соединяется с тем портом панели, на который указывает зажженный СД. Процедура повторяется до полного исполнения рабочего задания.

Рисунок 3. Программно-аппаратный комплекс.
Рисунок 3. Программно-аппаратный комплекс.

Особенность реализации датчика подключения и выбранный разработчиком алгоритм обработки его сигнала оказывают серьезное влияние на конструктивное исполнение аппаратной части СИУ. Помимо дополнительного специализированного управляющего порта панели, наиболее существенное внешнее отличие системы заключается в «интерконнектном» коммутационном шнуре. Последний имеет несимметричную конструкцию со специализированными вилками разъемов (см. Рисунок 3), что весьма типично для СИУ с поддержкой интерконнекта. Такой шнур должен подключаться к коммутатору и панели в строго определенном положении.

Достаточно изящно решается проблема отложенного внедрения СИУ в уже построенную ранее структурированную проводку. Для этого 25-й специализированный порт в виде модульной вставки устанавливается в специально предназначенное для нее гнездо. Соответствующие элементы крепления для установки других аппаратурных компонентов СИУ предусмотрены и на задней стороне панели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. Задача поддержки интерконнекта применительно к СИУ может быть решена разными способами, заметно различающимися конструктивными особенностями и — до определенной степени — функциональными возможностями.
  2. Все ведущие производители СКС вводят в свои предложения серийную элементную базу и соответствующим образом модифицированное ПО для включения в область действия СИУ коммутационного поля по схеме интерконнекта.
  3. Последние разработки в данной области предполагают отказ от механического переноса датчиков подключения, используемых в коммутационных панелях, на лицевую пластину корпуса коммутаторов в пользу оригинальных конструкций иных разновидностей.
  4. Поддержка схемы интерконнекта зачастую предполагает использование коммутационных шнуров с несимметричной конструкцией, которые к панели можно подключать только одной из двух вилок.
  5. Введение в СИУ поддержки схемы интерконнекта стимулирует разработки по интеграции активных электронных компонентов в шнуровую часть датчиков, что, в свою очередь, в ряде случаев требует использования 10-проводных коммутационных шнуров.
  6. Задача контроля интерконнекта решается более эффективно, если задействуются ресурсы систем управления физическим уровнем информационной инфраструктуры и коммутатора.

Андрей Семенов — директор по развитию RDM Distribution.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF