如何運用智慧配電達到最高的網路可用性

能源成本上升的擔憂，迫使資料中心和其他網路設施營運商重新思考既有設施的結構，包括採用智慧配電單元 (iPDU)，促成更環保、更可靠和更低成本營運的期望，有助於提升網路的可用性。此外，資料中心的類型不斷增加，從支援雲端運算的大型資料中心，到分散在工廠、倉庫等其他設施邊緣的小型資料中心，因此，指定和整合 iPDU 時，需要不同的作法。大型資料中心在 60°C 的熱通道中使用 iPDU 運作，以減少冷卻需求和能源消耗。相比之下，邊緣資料中心的最高運作溫度為 40°C，符合其所在設施的環境。

iPDU 的規格和操作特性需要配合其部署環境。人們更加期盼 iPDU 能支援遠端能源監測和控制，以便在所有情境中達到最佳化的可用性。

本文將比較和對照 iPDU 在雲端和邊緣環境中的操作環境和期望，包括軟硬體，並提供部署建議；接著會介紹 Panduit 和 Orion Fans 針對雲端和邊緣資料中心所推出的 iPDU。

影響 iPDU 選擇的三項雲端和邊緣環境特點包含熱環境、網路通訊架構以及設備密度的差異。雲端和邊緣環境的最大區別可能在於，大多數邊緣設備的預期工作溫度高達 40°C，而雲端資料中心的工作溫度則為 60°C (圖 1)。在雲端環境中，冷和熱通道可大幅減少冷卻需求並降低能源成本，這兩者是大型資料中心的主要營運成本。iPDU 通常位於熱通道中，其額定溫度必須為 60°C。

圖 1：雲端資料中心的 iPDU 需要在 60°C 下運作，才能安裝在熱通道中。(圖片來源：Panduit)

此外，冷和熱通道在運作時，美國採暖、製冷與空調工程師學會 (ASHRAE) 要求在冷通道的機櫃前端安裝三個溫度感測器和一個濕度感測器 (稱為「3T + H」)，熱通道則只需在機櫃後端安裝一個溫度感測器。因此，支援多個感測器輸入的 iPDU 就不需要感測器中介 1RU 設備，這對雲端資料中心來說是重要的考量因素。

雖然邊緣和雲端設備都重視高可用性，但對雲端環境來說更為重要。iPDU 上的控制器模組必須可熱插拔，以便裝在雲端資料中心的單元使用。控制器模組若能熱插拔，就可大幅縮短停機時間，這是雲端中的重要考量之一。此外，Gigabit (Gb) 乙太網路比其他連線速度更廣泛用於雲端，且雲端中的 iPDU 可受益於 Gigabit 乙太網路連線支援 (這在邊緣設備中不受重視)。此外，雲端設備中的 iPDU 通常需要支援更高層級的安全性，以及更複雜的電源監測與管理軟體。

雲端資料中心的機架密度比邊緣更高，因此功率密度也成為雲端設施挑選 iPDU 時的重要因素。雲端資料中心的 iPDU 可受惠於更高的插座密度，但仍必須提供高層級的智慧電源控制和監測，以支援更高的功率密度。

在雲端和邊緣設施中，電源線意外斷開是設備停機的主要原因之一。iPDU 意外斷開的最常見原因在於，電源線長期受到振動和重力的拉扯；這不是「使用者的錯誤」。透過 iPDU 的設計，將振動和重力對電源線的影響降至最低，即可大量減少意外斷開；這在邊緣設備中很重要，在雲端設施中也是必要的。

iPDU 滿載額定溫度為 60°C

資料中心工程師可以轉用 Panduit 的 G5 智慧型 PDU (第 5 代 iPDU) 滿足雲端設備的配電、可用性、安全性和監測需求。第 5 代 iPDU 的滿載工作溫度為 60°C。此 iPDU 還具有感測器輸入，可支援 ASHRAE 對冷通道上 3T + H 和熱通道上溫度感測器的要求，無需中介 1RU 設備。數位自行識別感測器可直接插入 iPDU，加速部署。

第 5 代 iPDU 中的智慧網路控制器 (iNC) 可熱插拔，支援最長的運作時間 (圖 2)。含有一個高能見度 OLED 顯示器、重置／原廠預設控制、功能表選擇按鈕、一個狀態 LED、一個用於韌體和配置更新和／或選配自動機架燈連接的 USB 連接器、用於網路連接的 1 Gb 乙太網路連接埠、用於菊鏈連接多個 iNC 的 PDU 輸入和 PDU 輸出／序列連接埠，以及兩個感測器連接埠 (使用選配感測器擴充連接埠，分別可連接多達 4 個感測器，共 8 個感測器)。

圖 2：第 5 代 iPDU 中的 iNC 可熱插拔，支援最長的運作時間，以及多種監測與控制功能。(圖片來源：Panduit)

最多可以將四個 iPDU 以菊鏈形式連接到兩個不同的安全網路連線，用途為：

• 監測設施網路上的電力用量並追蹤資料；
• 使用單一 IP 位址即可管理和監測多達四個機架 iPDU (圖 3)。

菊鏈中的每個 iPDU 最多可以連接到八個感測器，單一連線共可連接 32 個感測器。此外，還可以使用兩個 iPDU 提供備援網路存取配置。

圖 3：最多四個第 5 代 iPDU 可由單一 IP 位址以菊鏈形式相連。(圖片來源：Panduit)

大型資料中心可用來監測和識別低下的效率，以便提高營運效率、降低成本並將環境足跡降至最低。第 5 代 iPDU 支援全面、準確的能源量測軟體，可有效利用電力資源、做出明智的容量規劃決策、延長運作時間並測量電力使用效率 (PUE)。這些 iPDU 提供必要的能源量測、監測和控制，可支援能源用量的持續改進，包括：

• PDU 層級能量計量和監測
  • 千瓦小時能量計量 (kWh)
  • 功率量測 (W)
  • 輸入相位層級功率量測，包括 V、A、VA、kWh 和功率因數 (pf)
  • 斷路器層級電流量測
  • 計費等級計量功能
  • 整合式記憶體，可記錄／查看／回報歷史資料
  • 客製化警報臨界值和通知
• 插座層級控制
  • 透過獨立插座遠端開啟和關閉電源
  • 使用者定義的開機時間延遲，對設備進行排序，並避免湧入電流過載
  • 由使用者分配的角色和存取安全層級
• 插座層級能量計量
  • 千瓦小時能量計量 (kWh)
  • 功率量測，包括 V、A、VA、W 和 pf
  • Green Grid Level 3 PUE 計算的資料

第 5 代 iPDU 提供高功率密度，具有多達 48 個插座，並標配 10 ft (3 m) 輸入電源線。提供多種安裝配置，包括垂直 (0U) 或水平 (1U 或 2U)。例如，P36D08M 型號的額定電流為每相位 30 A，採用 0U FULL 外形尺寸，具有 L15-30P 輸入插頭，3 個斷路器，可處理 8.6 kW，並具有 36 個插座 (30 個 C13 和 6 個 C19)。

使用第 5 代 iPDU 的設計人員有兩種不同的解決方案可解決意外斷開的問題。標準 C13 和 C19 插座旁邊有一個整合凹槽，可接受非導電紮線帶，可有效消除振動和重力的影響。雖然這些插座較便宜，但使用紮線帶會產生人工成本，而且無法將電源線固定在設備側。第 5 代 iPDU 配備鎖定線，可安全卡入到位，達到更完備的解決方案。此外，設備端有一個通用鎖定機制，可鎖定 IT 設備，在兩端提供永久纜線固定。依據安裝需求，可以指定使用結合插座與紮線帶和鎖定插座的第 5 代 iPDU (圖 4)。此外，雲端資料中心在機櫃後端的 A 側和 B 側有大量電源線，讓纜線管理更加複雜。第 5 代 PDU 提供彩色紮線帶、彩色標記帶和彩色電源線 (鎖定和非鎖定)，可簡化 A 側和 B 側纜線的識別和管理。

圖 4：第 5 代 iPDU 提供多種紮線帶或鎖定插座選擇，以免意外斷開。(圖片來源：Panduit)

Panduit Smart Zone G5 選配安全把手可搭配 Gen 5 iPDU 使用，為多達 200 個使用者提供存取控制。此把手含有狀態 LED，可指出安全狀態，也有信標 LED 可指出機櫃運作狀況。具有整合濕度感測器和專用的溫度和門警報感測器，可簡化感測器的安裝並符合 ASHRAE 標準 (圖 5)。G5 安全把手含有現場替換鎖簧和鑰匙，以及四種控制櫃門的方式：

• 雙頻讀卡器可以搭配低頻卡或高頻卡使用。
• 可以透過第 5 代 iPDU 內建的的 Web 介面遠端控制存取。
• ACF06 型號含有一個選配鍵盤，可利用安全密碼打開機櫃。
• ACF06 型號可以採用雙重驗證，要求刷卡加上鍵盤輸入。

圖 5：選配的 Smart Zone G5 安全把手整合濕度感測器和狀態 LED，可以選擇是否配置整合式鍵盤以便進行存取存取控制。(圖片來源：Panduit)

適用於邊緣設備的 iPDU

針對邊緣資料中心，以及其他可使用最高額定工作溫度為 40°C 的 iPDU 之應用，Orion Fans 提供智慧切換式 PDU 系列，具有可排序遠端啟動、控制和監測的插座。智慧切換式 PDU 可單獨監測各個插座，如果超出使用者定義的臨界值，就會經由電子郵件、設陷或聲音警報發出警告。其他特點包括：

• 機架式設備的插座層級電源控制和監測
• 工作溫度為 0 至 40°C
• 透過儀表、Web 或簡單網路管理協定 (SNMP) 監測電力
• http、https、SNMP、DHCP 和 UDP 通訊協定
• PDU 上有數位真實 RMS 電流計
• 套裝軟體提供控制和分析，可提高能源效率、降低營運成本並達到最短停機時間

例如，OSP-V-16-23-16-N1 型號含有 14 個 IEC320 C13 和 2 個 IEC320 C19 插座、一個 IEC320 C20 輸入插孔和一個封閉式 IEC320 C19 對 C20 3 m 長電源線，以及一個 16 A 斷路器。或者，OSP-H-16-23-08-N1 具有 8 個 IEC320 C13 插座、一個 IEC320 C20 輸入插孔、一個封閉式 IEC320 C19 對 C20 3 m 長電源線，以及一個 16 A 斷路器 (含解析度為 0.1 A 的三位數 20 A 電流計) (圖 6)。

圖 6：OSP-H-16-23-08-N1 iPDU 有 8 個 IEC320 C13 插座和一個解析度為 0.1 A 的三位數電流計。(圖片來源：Orion Fans)

總結

雲端和邊緣資料中心對 iPDU 的需求不同，包括不同的工作溫度要求，對可靠性和可用性的期望不同，以及對安全、電源控制和監測的需求也不一樣。網路工程師可以依據邊緣和雲端設備的特定需求挑選合適的 iPDU，以支援更環保的解決方案，在成本與效能之間達到最佳平衡。