Внеплановые простои, вызванные сбоями электропитания, наносят игрокам телекоммуникационного рынка колоссальный ущерб. Речь идет не только о прямых убытках из-за приостановки операционной деятельности, но и о падении репутации компании как надежного поставщика услуг. А подмоченная репутация на рынке с высокой конкуренцией — это потеря как новых клиентов, так, зачастую, и старых.

Бесперебойное энергоснабжение телекоммуникационных систем не случайно относится к разряду первостепенных задач предприятий электросвязи. Будь то телефонная компания или Internet-провайдер — все они предоставляют услуги практически в круглосуточном режиме и 365 дней в году. Кроме того, технологические решения, используемые в современных системах телекоммуникаций, формируют нагрузку, которая весьма чувствительна к неполадкам электросети. Последние грозят выходом из строя оборудования или нарушением технологического процесса.

Для обеспечения гарантированного качества питания и борьбы со сбоями в электрической сети используются различные технологические устройства: стабилизаторы напряжения, фильтры, дизельные генераторы и др. Но мы рассмотрим лишь наиболее важные элементы систем энергоснабжения — источники бесперебойного питания (ИБП).

На российском рынке их активно продвигают немало зарубежных и отечественных производителей. Большинство из них позиционируют свою продукцию как универсальную (пригодную для решения задач любой отрасли экономики). Однако сектор телекоммуникаций предъявляет к источникам бесперебойного электропитания ряд специфических требований. Попытаемся проанализировать, в чем они состоят и какими средствами производители ИБП их удовлетворяют.

Интегрированная надежность

Основное требование при обеспечении энергоснабжения телекоммуникационных систем — высочайшая надежность электропитания. Складывается она из нескольких компонентов: возможности резервирования систем, обеспечения длительного времени автономной работы, «нулевого» времени переключения нагрузки на питание от батарей и, разумеется, высокого качества выходного напряжения. Остановимся на этих слагаемых успеха подробнее.

Начнем с последнего и, пожалуй, самого важного. Обеспечение высокого качества выходного напряжения подразумевает устранение всех наиболее часто возникающих в электросети помех. Это исчезновение, «провал», повышение и понижение напряжения, электромагнитные и радиочастотные помехи, высоковольтный импульс, отклонение частоты, переходный процесс при коммутации, искажение синусоидальности электрического тока.

Телекоммуникационное оборудование крайне чувствительно к отклонениям параметров питающего напряжения. Между тем действующий на территории России ГОСТ 13109-87 определяет в качестве стандартных следующие параметры электросети: напряжение — 220 В +/- 10%; частота — 50 Гц +/- 1 Гц; коэффициент нелинейных искажений формы напряжения (КНИ) — менее 8% в течение длительного периода и менее 12% кратковременно.

Из практики известно, что наиболее распространенным видом неполадок в больших городах являются долговременные «проседания» напряжения. В сельской местности к ним добавляются аварии в электросети и высоковольтные импульсные помехи. Но даже при соответствии параметров питающего напряжения отечественным стандартам телекоммуникационное оборудование может давать сбои. Поэтому под высоким качеством напряжения производители ИБП подразумевают следующее: напряжение — 220 В +/- 1%; частота — 50 Гц +/- 1 Гц; КНИ — меньше 5% (неискаженная синусоида).

Далее необходимо обеспечивать электроснабжение при отказе одного или нескольких ИБП. Это требование удовлетворяется за счет параллельного резервирования составляющих системы электропитания — выпрямительных модулей и аккумуляторных батарей (для систем бесперебойного электропитания как постоянного, так и переменного тока). Осуществляется такое резервирование по схеме N+1 или N+x, где N — количество активно задействованных в системе источников.

В общем случае для защиты серверов и рабочих станций достаточно лишь корректно закрыть все приложения и штатным образом отключить от электросети соответствующее оборудование. Однако в телекоммуникациях источники бесперебойного питания играют совсем иную роль: они поддерживают работоспособность оборудования даже при длительных авариях в электросети. По этой причине в отрасли предъявляются повышенные требования ко времени автономной работы таких устройств от батарей. Времени резервирования должно хватить как минимум для перевода системы на альтернативные источники энергоснабжения, например дополнительные фидеры или дизель-генераторные установки.

Телекоммуникационное оборудование, работающее от переменного тока, весьма требовательно ко времени переключения нагрузки на питание от батарей, поэтому специалисты рекомендуют использовать в отрасли ИБП класса оn-line с двойным или дельта-преобразованием энергии. Такие ИБП сокращают время перехода на работу от батарей (или обратно) до нуля, причем выходная синусоида не имеет разрывов и каких-либо других искажений. Напротив, работа источников класса оff-line характеризуются наличием периода «непредсказуемых последствий», который составляет 5—20 мс.

Конечно, ИБП класса оn-line относятся к разряду самых дорогих систем. Но, повторим, защита наиболее ответственных узлов телекоммуникационной сети — дело особой важности. Скупой, как известно, платит дважды.

Кроме надежности

К используемым в связной отрасли ИБП предъявляется ряд дополнительных требований. Среди них — низкое тепловыделение, близкий к единице входной коэффициент мощности нагрузки и соответствие отраслевым стандартам по уровню электромагнитной эмиссии в радиочастотном диапазоне (EMI/RFI).

Снижение негативного воздействия электромагнитных помех на работу телекоммуникационного оборудования — вопрос отнюдь не праздный, поэтому большинство производителей уделяют ему повышенное внимание. Некоторой гарантией «радиобесшумности» ИБП может служить соответствующий сертификат Минсвязи России.

Помимо того, одной из наиболее важных характеристик ИБП является наличие средств удаленного управления и мониторинга системы энергоснабжения. Соответственно выдвигается ряд требований к штатному программному обеспечению, его совместимости с прикладным ПО и операционными системами, наиболее часто используемыми в отрасли телекоммуникаций.

Нельзя забывать и о конструктивном исполнении (массогабаритных характеристиках) ИБП, но здесь многое зависит от типа защищаемого телекоммуникационного оборудования. Если речь идет о защите коммуникационного узла провайдера Internet, ИБП должен без проблем монтироваться в стандартную стойку или аппаратный шкаф, занимая минимум рабочего пространства. А вот на городских АТС применяются ИБП совсем другого масштаба — во всех смыслах этого слова.

Сделав небольшой рыночный срез, попытаемся проанализировать технологические решения, в которых учитывается специфика отрасли телекоммуникаций.

MAS Elektronik AG

Фирма MAS Elektronik AG продвигает на рынке телекоммуникаций несколько продуктов производства Invensys Powerware — ИБП Powerware 9125 RM, Powerware 9170+ и Powerware 9305. Все они используют технологию Double On-line Conversion («оn-line с двойным преобразованием»), а значит, обеспечивают надежную стабилизацию напряжения по амплитуде, частоте и низкий уровень КНИ выходного напряжения (<5%). Кроме того, в данных ИБП применяются схемы коррекции коэффициента входной мощности, который, в зависимости от модели, составляет 0,95—0,99.

ИБП Powerware 9125 RM обеспечивает выходную мощность от 1 тыс. до 3 тыс. ВА и разработан с учетом требований к защите особо важного оборудования. Соответственно, он может с успехом применяться в сфере телекоммуникаций. Powerware 9125 RM имеет такую конструкцию корпуса, которая делает его пригодным для монтажа в 19-дюймовую стойку при высоте всего 2U (89 мм).

Powerware 9170+ является масштабируемым, модульным ИБП. Он обеспечивает резервирование по схеме «N+x» силовых модулей, что значительно повышает отказоустойчивость системы и позволяет наращивать мощность и время автономной работы от батарей. Его мощность варьируется в диапазоне от 3 до 18 кВА. Хотя основное конструктивное исполнение Powerware 9170+ — шкаф, заказчикам доступен и комплект для монтажа в стойку.

ИБП Invensys Powerware 9305 обеспечивает несколько часов автономной работы

Powerware 9305 относится к трехфазным ИБП, предназначенным для защиты нагрузок большой мощности (от 7,5 до 80 кВА). Помимо параллельного резервирования по схеме «N+1», этот агрегат обеспечивает высокую масштабируемость показателей мощности (до четырех ИБП в одну систему) и продолжительности автономной работы (до нескольких часов, в зависимости от мощности нагрузки).

Благодаря использованию в этом аппарате инновационной технологии HotSync его силовые модули способны на беспроводную параллельную работу (по схеме резервирования «N+1»). Изюминкой технологии HotSync является отсутствие управляющего устройства и каких-либо телекоммуникационных межмодульных соединений. Это обеспечивает более высокую, чем в случае применения специальных блоков управления, отказоустойчивость системы в целом.

Как уже говорилось, одним из существенных параметров ИБП для телекоммуникационных систем является время автономной работы. В свою очередь, для его оптимизации требуется держать батареи в состоянии полной «боевой готовности». Invensys Powerware позволяет увеличить срок их службы с помощью технологии управления зарядом батарей ABM (Advanced Battery Management).

В данном случае ИБП не применяют непрерывную подзарядку, которая может вызвать изменения химического состава активных веществ аккумуляторов. Батарея заряжается только в тех случаях, когда это необходимо: во-первых, если напряжение на элементе опускается ниже установленного уровня; во-вторых, если с момента прошлого подзаряда прошло 18 дней; в-третьих, если ИБП отключен от питающей сети.

В длительном нормальном режиме работы ИБП (при питании источника от сети) батарея заряжается в течение 48 ч, затем следуют 18 дней покоя (во время которых происходит саморазряд батареи), потом снова 48 ч заряда и т. д. В результате время прохождения через батарею тока заряда сокращается, чем и объясняется столь значительное увеличение срока службы аккумуляторов в ИБП, использующих технологию АВМ.

Если батарея нуждается в подзарядке во время периода покоя (к примеру, она разрядилась на нагрузку при пропадании питания в основной сети), АВМ немедленно начинает ее заряжать. О состоянии батарей ИБП автоматически «узнает» с помощью технологии DC Expert. Она позволяет информировать систему о показателях напряжения, остатке времени резервирования батарей и жизнеспособности массива аккумуляторов.

APC

PowerStuXure представляет собой не просто ИБП, а мощную масштабируемую архитектуру

Ключевые продукты компании APC, ориентированные на рынок телекоммуникаций, представлены линейкой оборудования для систем переменного тока: Smart (в том числе Smart On-line), Symmetra, Silcon и PowerStruXure. Кроме того, российским телекоммуникационным фирмам предлагаются системы постоянного тока MX06, PC 300, PC 1200 и ряд других. Во всех системах постоянного тока, мощных системах переменного тока, а также в небольших ИБП Smart UPS On-line предусмотрена коррекция входного коэффициента мощности, что практически полностью исключает влияние систем бесперебойного питания на входное электрическое напряжение.

Не останавливаясь на основных технических характеристиках столь различных продуктов (их описание невозможно в рамках одной статьи), перечислим отличительные черты оборудования данного производителя. Среди них — широкий диапазон входного напряжения и рабочей температуры, модульность, масштабируемость и резервируемость систем. Эти качества позволяют менять модули в горячем режиме, то есть без остановки системы и потери защиты нагрузки при регламентных работах. В конечном счете обеспечивается безостановочная эксплуатация телекоммуникационной системы.

Самое главное свойство продуктов APC — очень высокое качество питания защищаемого оборудования. ИБП данного производителя соответствуют практически всем отраслевым стандартам по качеству электропитания, шуму, тепловыделению и другим показателям. Функциональность продукции APC дополнена широкими возможностями удаленного мониторинга и управления.

Отдельного внимания заслуживает последняя разработка APC — PowerStruXure. Продукт ориентирован на защиту энергопитания крупных объектов и представляет собой не просто ИБП, а мощную масштабируемую архитектуру. По замыслу разработчиков, PowerStruXure — это универсальное решение, которое может быть востребовано промышленной сферой, в том числе областью телекоммуникаций.

PowerStruXure позволяет приобретать и устанавливать элементы расширения по мере необходимости — по принципу детского конструктора. Такой подход позволяет сократить объемы капитальных вложений на начальном этапе реализации проекта, нацеленного на обеспечение бесперебойного энергоснабжения. Благодаря стоечной конструкции PowerStruXure можно приобретать оборудование, полностью соответствующее текущим потребностям заказчика, а последующее расширение системы требует минимальных затрат времени и вложений.

PowerStruXure может интегрироваться с действующими вычислительными центрами, что позволяет избежать потери инвестиций в унаследованную инфраструктуру при обновлении информационно-технологического оборудования. Кроме того, в данном решении используется информационный контроллер, что обеспечивает создание в рамках корпоративной инфраструктуры внутренней частной сети. В результате появляется возможность собирать и обобщать информацию, поступающую от всех элементов системы, в центральном узле.

Управление PowerStruXure осуществляется через единый интерфейс. Он совместим с большинством известных систем администрирования энергосистем зданий и сетей (Building and Network Management Systems, BNMS).

Liebert-Hiross

ИБП фирмы Liebert-Hiross серии GXT-2U, как отмечают представители компании, специально разработаны для сферы телекоммуникаций, поэтому выпускаются в стоечном исполнении с форм-фактором 2U. Подобная конструкция не только обеспечивает минимальные массогабаритные показатели, но и позволяет устанавливать устройства бесперебойного питания в промышленные стойки вместе с другим коммутационным оборудованием. Благодаря этому значительно экономится полезная площадь помещения.

Для поддержки длительной автономной работы при включенной нагрузке в GXT-2U предусмотрено подключение до четырех дополнительных батарейных блоков. Таким образом, нагрузка порядка 1 кВА может автономно питаться в течение минимум 3 ч.

В целях обеспечения экстра-длительного времени автономной работы Liebert-Hiross специально разработала дополнительное зарядное устройство. Оно выполнено в том же конструктивном исполнении, что и ИБП. Его применение позволяет дополнительно подключать до 12 батарейных блоков, дает возможность длительной автономной работы при относительно небольшом времени перезаряда батарей. Все это делает GXT-2U незаменимыми там, где необходима бесперебойная работа оборудования (даже в случае серьезных аварий электросети).

Другая разработка фирмы Liebert Hiross — ИБП Nfinity — также может использоваться для защиты питания телекоммуникационного оборудования. Nfinity обеспечивает непрерывное высококачественное питание важнейших систем и защищает их от любых проблем, связанных с внешним питанием (отсутствие и провалы напряжения, выбросы и шумовые помехи).

Модульная конструкция Nfinity обеспечивает простоту масштабирования. Устанавливая дополнительные модули питания или батареи, пользователь может наращивать систему, увеличивать время автономной работы или повышать избыточность. Система питания Nfinity масштабируется по параметру мощности от 4 до 16 кВА. Она разработана с учетом эксплуатации в избыточной параллельной конфигурации «N+x». Таким образом гарантируется устойчивая защита электропитания при максимальной доступности систем.

ИНЭЛТ

На базе комплектующих источников бесперебойного электропитания компании Chloride российская фирма ИНЭЛТ освоила выпуск ИБП под собственной торговой маркой — «ИНЭЛТ-Синтез» и «ИНЭЛТ Е-900».

Первый ИБП создает повышенную надежность электропитания благодаря возможностям параллельного конфигурирования системы избыточными (резервными) блоками. «ИНЭЛТ-Синтез» позволяет одновременно задействовать до трех ИБП. В этом случае нагрузка обеспечивается мощностью на 100%, а снижение мощности системы отдельного ИБП наполовину и даже на 2/3 не приводит к потере питающего нагрузку напряжения.

Отличительной чертой ИБП «ИНЭЛТ-Синтез» является сочетание в одном аппарате технологий двойного преобразования и цифровой линейно-интерактивной архитектуры. Таким образом поддерживается максимальная надежность электропитания при низких эксплуатационных расходах.

Еще одна существенная деталь: энергия от батарей поступает в систему, только если величина входного напряжения выходит за пределы, составляющие от —40 до +25% номинального значения. Благодаря этому срок службы батарей ИБП «ИНЭЛТ-Синтез» увеличивается на 50%.

Удаленный мониторинг обеспечивается входящим в комплект поставки ПО MOP UPS Professional. Благодаря использованию мультипортовой платы количество последовательных портов для подключения ПК к UPS допускается увеличить до трех.

ИБП «ИНЭЛТ Е-900» может с успехом применяться для бесперебойного энергоснабжения телекоммуникационных и Internet-узлов. Для повышения уровня надежности в этих ИБП применяется технология двойного преобразования. Поддерживаемая схема параллельного подключения позволяет потребителю добавлять модули той же мощности в любое время один за другим — вплоть до создания системы из шести модулей.

В ИБП «ИНЭЛТ Е-900» используются герметичные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы с нормативным сроком службы 5—10 лет. Технология интеллектуального управления батареями обеспечивает дополнительное 30-процентное увеличение срока их службы. Поставляемое в комплекте программное обеспечение Easy Plus, Easy Plus Remote Access и MOP UPS позволяет проводить удаленный мониторинг, управлять источниками по протоколу J-Bus и корректно завершать работу информационных компьютерных систем с помощью SNMP-адаптера Manage UPS.

В ИБП фирмы ИНЭЛТ внесен ряд конструктивных изменений, снижающих негативное воздействие электромагнитных помех на работу телекоммуникационного оборудования. Так, «ИНЭЛТ Е-900» дополнена модулем, укомплектованным набором специальных радиочастотных фильтров. Радиомолчания систем «ИНЭЛТ-Синтез» удалось добиться без изменения конструкции корпуса: его входные и выходные линии защищены ферритовыми кольцами, а телекоммуникационные порты оборудованы оптоволоконными развязками.

«Абитех»

Компания «Абитех» продвигает на российском рынке технические решения на базе оборудования ведущих мировых производителей — GE Digital Energy и AEG SVS Power Systems.

Семейство сетей ИБП LanPro, выпускаемые компанией GE Digital Energy

Все ориентированные на рынок телекоммуникаций модели ИБП от GE Digital Energy поддерживают технологию двойного преобразования. В системах переменного тока реализована технология параллельной работы flexible multi-master technology (FMMT). Суть ее состоит в том, что система определяет не только ведущий (master) ИБП в системе включенных аппаратов, но и его «заместителя». Таким образом возможен плавный переход управления к резервному источнику в случае аварии ведущего ИБП.

Программное обеспечение фирмы GE DE позволяет осуществлять дистанционный мониторинг и управление системами ИБП практически по любым видам линий связи. Поскольку управляющее ПО разработано на платформе Java, системы мониторинга одинаково успешно интегрируются с большинством операционных систем, широко используемых в отрасли телекоммуникаций.

Продукцию фирмы AEG SVS Power Systems отличает возможность построения комплексных решений (под единым управлением), в которых для обеспечения бесперебойного электропитания смешанной нагрузки (AC+DC) используются системы как постоянного, так и переменного тока. Для этого служит единая система управления на базе промышленной CAN-шины.

Кроме того, фирма «Абитех» предлагает российским заказчикам использовать в их проектах криптозащищенные системы бесперебойного энергоснабжения. Для крупных телекоммуникационных предприятий, чьи системы энергоснабжения интегрированы с внутрикорпоративными информационными ресурсами, эта опция может стать особенно актуальной. Система «криптозащиты», реализуемая «Абитех», сертифицирована ФАПСИ РФ.

NeuHaus Group

Компания NeuHaus Group поставляет в Россию источники бесперебойного электропитания переменного тока производства Liebert-Hiross (их особенности мы уже рассмотрели) и модульные системы электропитания постоянного тока норвежской фирмы Eltek.

Продукция последней хорошо известна в России, но в последние два года она запустила в серийное производство новую линейку оборудования — системы средней мощности FlatPack и большой мощности AEON (от 0,2 до 384 кВА). Все они позиционируются производителем как предназначенные для сферы телекоммуникаций и «покрывают» практически весь спектр используемого в отрасли оборудования. ИБП постоянного тока Eltek обеспечивают устойчивое энергоснабжение АТС малой, средней и большой емкости, коммутаторов различного уровня, маршрутизаторов, мультиплексоров, оптических повторителей, базовых станций и контроллеров сетей GSM и CDMA.

Системы Eltek имеют модульную конструкцию, что позволяет создавать резервируемые системы электропитания (конфигурация «N+1» для выпрямительных модулей). При необходимости увеличения выходной мощности инсталлируются дополнительные выпрямительные модули, а резервирование по аккумуляторным батареям обеспечивается подключением нескольких добавочных групп батарей. Кроме того, предусмотрена замена вышедших из строя компонентов в горячем режиме.

Мощный микропроцессорный контроллер позволяет проводить мониторинг и удаленное управление системами электропитания через различные интерфейсы и соединения (RS-232, модем, SNMP, «сухие» контакты). Продукты Eltek достаточно компактны и размещаются в шкафах (стойках) размером 19 или 21 дюйм.

P. S.

При подготовке публикации мы опросили лишь несколько производителей и поставщиков оборудования бесперебойного электропитания и, разумеется, рассказали не обо всем рынке ИБП. Мы рассмотрели лишь ту его часть, по которой можно предметно судить о наиболее распространенных средствах, позволяющих добиться надежного и качественного энергоснабжения устройств электросвязи. Того самого энергоснабжения, от которого в конечном счете зависит эффективность работы телекоммуникационных предприятий.