BRPI0910412B1

BRPI0910412B1 - Equipamento e método de distribuição de energia

Info

Publication number: BRPI0910412B1
Application number: BRPI0910412-7A
Authority: BR
Inventors: Steve Chapel; William Pachoud
Original assignee: Zonit Structured Solutions, Llc
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2019-08-06
Also published as: WO2009120880A3; EP2274808A4; AU2009228204A1; WO2009120880A2; AU2009228204B2; CA2719775A1; US20160070282A1; BRPI0910412A8; US20190361474A1; ZA201007655B; US10209727B2; BRPI0910412A2; CN102047514A; EP2274808B1; EP2274808A2; CA2719775C; US20120092811A1; CN102047514B

Abstract

sistemas e metodologia de distribuição de energia a invenção trata das necessidades associadas a todo o ciclo de vida útil de distribuição de energia em um centro de dados desenho, construção, funcionamento e atualizações. o desenho e a construção são facilitados por um sistema para pré-fabricar fios para enrolamento de cabos de alimentação que acomodam necessidades cambiantes do centro de dados. a invenção também proporciona a atualização de componentes de fornecimento de energia sem desligar o equipamento essencial. tiras de alimentação e rede e uma lógica conexa facilitam também o funcionamento do centro de dados.

Description

Este pedido reivindica a prioridade e o benefício da data de depósito, de acordo com 35 U.S.C. 119 para o pedido provisório norte-americano No. 61/039 716, intitulado Metodologia de Distribuição de Energia”, depositado a 26 de março de 2008, cujo conteúdo é aqui incorporado como se apresentado na totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se ao desenho e funcionamento de centros de dados e, em particular, a sistemas e funcionalidade para o fornecimento de energia em ambientes de centros de dados.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A presente invenção trata de problemas específicos que surgem no desenho, implementação, funcionamento e atualização de ambientes de centros de dados. Os centros de dados têm um conjunto específico de problemas que devem enfrentar com relação ao fornecimento e gerenciamento de energia, e os métodos tradicionais nesta área foram desenvolvidos a partir da prática elétrica industrial anterior em um tempo em que um centro de dados típico mantinha números muito pequenos de computadores de grande porte e a taxa de alteração era lenta. Agora, os centros de dados contêm frequentemente dezenas de milhares de aparelhos de processamento de dados eletrônicos (EDP) com altas taxas de alteração e crescimento. Os centros de dados estão também experimentando demandas de capacidade de alimentação que crescem rapidamente impulsionadas por consumo de energia de CPUs que está aumentando atualmente a uma taxa de aproximadamente 1,2 por ano. Os métodos desenvolvidos no passado não eram adotados para lidar com estas taxas de alteração, e os centros de dados estão,

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2/97 portanto, tendo grande dificuldade de escalonamento para atender a essas necessidades.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a sistemas e métodos para atender às necessidades associadas ao ciclo de vida útil inteiro de sistemas de distribuição de energia em centros de dados; desenho, construção, funcionamento e atualizações. Ela permite que a prática de desenho profissional, instalações consistentes e seguras, taxas operacionais elevadas com custo e ruptura mínimos, suportem quase todas as configurações de energia necessárias e permite que as atualizações na capacidade de distribuição de energia em centros de dados sejam facilmente efetuadas enquanto se distribui energia de segurança muito alta e se satisfazem os níveis de disponibilidade de serviço exigidos de ambientes de centros de dados 7x24x365 modernos.

A um nível elevado, a invenção permite um processo de desenho superior, acoplado com um método de fabricação e instalação de materiais aperfeiçoado. Ela também distribui um ambiente operacional superior e provê uma camada de distribuição de energia redundante A-B de chave giratória pré-projetada que permite e encapsula a vasta maioria das alterações necessárias nas configurações de distribuição de energia, provimento de capacidade e atualizações nos racks de equipamentos durante o ciclo de vida útil do centro de dados. Isto reduz enormemente os custos operacionais e reduz o risco em comparação com a metodologia tradicional, na qual toda alteração na configuração de energia é tornada quente nas PDUs pelo acréscimo ou remoção dos fios para enrolamento de cabos de alimentação.

Ela também reduz consideravelmente a dificuldade e os custos da atualização da capacidade de distribuição de

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3/97 energia, que na metodologia tradicional é tanto dispendiosa quanto operacionalmente disruptiva. Além disto, ela também permite capacidades de monitoramento e gerenciamento de energia/ambientais/de segurança embutidas ao nível do rack, onde elas podem ser melhor utilizadas para reunir dados que podem ser usados para montar um quadro muito detalhado e coerente do que está ocorrendo realmente no centro de dados.

Os objetivos da presente invenção incluem os seguintes:

Permitir que engenheiros e arquitetos projetem um sistema de distribuição de energia em todo o percurso até o rack, pelo isolamento das dependências do tipo de energia e receptáculo no rack dos fios para enrolamento de cabos de alimentação. O sistema de energia é uniformemente redundante A-B por desenho com duas fontes de energia independentes, identificadas como fontes de energia A e B.

Permitir a pré-fabricação das linhas de distribuição ramificadas de energia (fios para enrolamento de cabos) com base em uma planta de desenho para permitir uma instalação mais rápida, mais barata, bem documentada e mais isenta de erros.

Reduzir ou eliminar a necessidade de instalar vários sistemas de cabeamento de comunicação de dados em paralelo no centro de dados, reduzindo custo e aperfeiçoando o fluxo de ar refrigerante. A invenção também reduz assim o amontoado de cabos no rack para o cabeamento de comunicação necessário ao mesmo tempo que permite recursos de conectividade de Barramento Serial Universal (USB)/Mouse para Vídeo de Teclado (KVM) únicos.

Reduzir ou eliminar a necessidade de instalar vários cabos de rede para conectividade TCP/IP no gabinete de equipamento.

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Permitir a execução de alterações na configuração de distribuição de energia no rack com poucas ou nenhuma alteração nos fios para enrolamento de cabos de alimentação. Isto diminui consideravelmente os custos, reduz ao mínimo o risco e elimina a necessidade constante de reconfiguração pelos eletricistas.

Permitir a alteração na configuração de receptáculo de energia no rack com esforço e ruptura mínimos.

Permitir que o gerente do centro de dados selecione entre vários modos de distribuição de energia no rack e tenha um nível seguro de controle da distribuição de energia.

Prover recursos de Interface com Usuário no gabinete únicos que tornam o sistema muito mais fácil de utilizar para o pessoal do centro de dados e os usuários finais.

Permitir que os gerentes dos centros de dados forneçam energia conforme desejado a um ou qualquer conjunto arbitrário de receptáculos de energia para atender às necessidades dos consumidores e estabelecer reações baseadas em políticas a demandas de capacidade acima do limite. Isto pode ser também utilizado para controlar a temporização de partida de energia e a sequenciação em cenários de partida a frio ou de restauração de energia. Pode ser também utilizado para controlar a paralisação de um ou qualquer conjunto arbitrário de receptáculos em qualquer sequência desejada ou conjuntos de sequências para efetuar a blindagem de carga inteligente no centro de dados.

Permitir a atualização da capacidade de alimentação com perturbação mínima nos fios para enrolamento de cabos de alimentação, nos componentes e no

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5/97 equipamento de distribuição de energia instalados e executados em racks.

Permitir o relato da qualidade de energia por receptáculo com exatidão muito elevada, e permitir a integração de várias medições de qualidade de energia individuais em um relatório total maior sobre qualidade de energia no centro de dados para, entre outras coisas, isolamento e relatório de problemas de qualidade de energia. Esta capacidade para ver a qualidade de energia em alto detalhe pode ser também utilizada para diagnosticar problemas com equipamento ligados a receptáculos monitorados, uma vez que o equipamento que está começando a falhar (particularmente em seus fornecimentos de energia) provoca perturbações na forma de onda de energia que podem ser reconhecidas e analisadas. Isto é comumente referido como análise de assinatura.

Permitir o controle e o relato detalhados da configuração de distribuição de energia e da condição da energia/segurança/ambiente e uso de energia no centro de dados.

Estes objetivos e outros são alcançados de acordo com a presente invenção provendo-se diversos sistemas, componentes e processos para aperfeiçoar a distribuição de energia. Muitos aspectos da invenção, discutidos a seguir, são aplicáveis em diversos contextos. Entretanto, a invenção tem vantagens específicas em conexão com aplicativos em centros de dados. A este respeito, a invenção provê considerável flexibilidade na configuração e reconfiguração de ambientes de centros de dados. A invenção também ajuda o pessoal a configurar e conservar o equipamento do centro de dados conforme possa ser vantajoso, particularmente em centros de dados de colocalização. A invenção também reduz o tempo de paralisação

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6/97 do equipamento do centro de dados e facilita o acionamento remoto do equipamento do centro de dados, assim como o desligamento e a ligação organizados do equipamento.

De acordo com um aspecto da presente invenção, são apresentados um método e um equipamento para distribuir energia por meio de módulos de tiras de tomada. Os módulos de tiras de tomada incluem vários receptáculos de tomada, um primeiro conector para interligar o módulo de tira de alimentação a outro módulo de tira de alimentação e um orifício de tomada de energia para receber uma tomada de energia destacável para fornecer energia ao módulo de tira de alimentação. Os módulos podem ser fisicamente interligados de modo a formarem uma tira de alimentação do tamanho desejado. Os módulos podem ser também eletricamente interligados de modo a funcionarem como uma única tira de alimentação. Alternativamente, cada módulo pode ter seu próprio fio de força e assim prover flexibilidade operacional significativa. As conexões elétricas e mecânicas podem ser integradas em um acoplamento único.

Em uma implementação, um módulo de tira de alimentação tem um comprimento que não é mais que cerca da metade da altura de um rack de centro de dados. O módulo de tira de alimentação pode ser montado no rack do centro de dados em uma orientação substancialmente vertical utilizando-se o mesmo hardware que é utilizado para montar uma tira de alimentação de altura total. Além do mais, dois dos módulos podem ser interligados de modo a formarem uma tira de alimentação de altura total. Os módulos podem ser eletricamente interligados de modo a funcionarem com uma única tira de alimentação de altura total ou podem ser cada um um fio de força separado de modo a prover maior densidade de energia ao rack. O tipo de receptáculo em um módulo único pode ser diferente em cada módulo de modo a se

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7/97 acrescentar flexibilidade de utilização, desde que os limites de amperagem totais da derivação sejam respeitados. Isto permite que os módulos sejam conectados com tipos de receptáculos diferentes, de modo a se atender aos requisitos de utilização de energia.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é apresentado um sistema de distribuição de energia inteligente. O sistema inclui: um dispositivo de monitoramento para monitorar o sinal de energia distribuído para um ou mais dispositivos elétricos por meio de um conjunto de um ou mais receptáculos; um controlador para efetuar a comparação dos valores monitorados com os valores de referência definidos por uma política; e um sistema de comutação para interromper seletivamente a distribuição de energia para um ou mais receptáculos do conjunto de receptáculos com base na comparação. Por exemplo, o sistema de distribuição de energia inteligente pode funcionar como um conjunto de disjuntores inteligentes. A este respeito, a carregamento de cada receptáculo, ou de cada subconjunto de receptáculos, pode ser monitorado com relação a uma política de distribuição de energia. Quando uma violação da política é identificada, a energia pode ser interrompida para o receptáculo subconjunto de receptáculos monitorados. Desta maneira, a funcionalidade de disjuntor pode ser implementada de maneira inteligente e com relação a dispositivos específicos associados a receptáculos específicos. Além disto, o sistema da invenção permite que dispositivos elétricos sejam ligados ou desligados em uma sequência definida conforme possa ser desejado particularmente em um contexto de centro de dados.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, são apresentados um equipamento e uma metodologia afim para permitir a configuração manual de uma tira de

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8/97 tomada ou tomada (coletivamente dispositivo de receptáculo). O sistema inclui um dispositivo de receptáculo que tem um ou mais receptáculos de tomada e um controlador que tem uma primeira configuração para monitorar a distribuição de energia por meio do dispositivo de receptáculo e uma segunda configuração para monitorar e controlar a distribuição de energia por meio do dispositivo de receptáculo. Na segunda configuração, por exemplo, por exemplo, uma lógica pode ser habilitada para controlar remotamente um ou mais dos receptáculos de tomada, como, por exemplo, para permitir ou interromper a distribuição de energia por meio do receptáculo. Deve ficar entendido que algumas operadoras podem escolher desabilitar tal acionamento remoto, pelo menos para determinados equipamentos ou em determinados momentos. Isto pode ser desejado com fins de segurança.

Por conseguinte, em uma implementação, o controlador pode ser manualmente acionável para selecionar ou a primeira configuração ou a segunda configuração. Por exemplo, uma chave pode ser necessária para comutar uma tira de tomada entre as primeira e segunda configurações. Em uma implementação, mais de duas configurações podem ser suportadas nesse sentido. Por exemplo, uma implementação de quatro configurações pode incluir as seguintes configurações: 1) monitorada e comutada - todos os receptáculos podem ser ligados ou desligados remotamente, 2) apenas monitorada - a configuração liga/desliga dos receptáculos do último conjunto permanece ativa, mas nenhuma alteração pode ser feita, 3) apenas monitorada 0 todos os receptáculos ligados, e 4) todos os receptáculos desligados. Desta maneira, é obtida uma flexibilidade significativa ao se permitir acionamento remoto inteligente ou acionamento convencional.

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De acordo com outro aspecto da presente invenção, é apresentada uma sinalização luminosa em conexão com um dispositivo de receptáculo. Um equipamento afim inclui um dispositivo de receptáculo que tem um ou mais receptáculos de tomada, pelo menos um dispositivo óptico (um LED, por exemplo) associado a pelo menos um receptáculo de tomada do dispositivo de receptáculo, e uma lógica para acionar o dispositivo óptico. Por exemplo, uma operadora pode controlar assim o dispositivo óptico, por meio de uma LAN ou WAN, por exemplo, para ativar o dispositivo óptico. Isto pode ser feito por diversas razões, tais como iluminar as proximidades do dispositivo de receptáculo, identificar o dispositivo de receptáculo no caso de a conservação ser necessária, sinalizar informações sobre estado(s) ou exibir sinalização para identificar uma fonte de energia, fase, etc. Os dispositivos ópticos em uma tira de tomada com vários receptáculos podem ser também utilizados como um grupo ou subgrupos para indicar outras informações, tais como estado, localização da tira de tomada ou do gabinete de equipamento, etc. Deve ficar entendido que isto pode ser particularmente vantajoso em ambientes de centros de dados de co-localização onde o pessoal da conservação pode não ser sofisticado ou não esteja familiarizado com a configuração do centro de dados.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, é apresentado um método para facilitar a reconfiguração de um ambiente de distribuição de energia. Um método afim envolve conectar de maneira redundante um dispositivo elétrico a um primeiro dispositivo de receptáculo associado a uma fonte de energia A e a um segundo dispositivo de receptáculo associado a uma fonte de energia B, configurar os dispositivos de receptáculo de modo que as fontes de energia A e B sejam providas por uma

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10/97 primeira e segunda unidades de fornecimento de energia, desconectar o dispositivo elétrico da primeira unidade de fornecimento de energia e atualizar um da primeira unidade de fornecimento de energia e do primeiro dispositivo de receptáculo. Em uma implementação, os dispositivos elétricos são associados a várias unidades de fornecimento de energia, e cada uma das unidades de fornecimento de energia inclui várias fontes de energia. Comutadores apropriados são apresentados para comutar automaticamente entre as fontes de energia no caso de uma fonte de energia primária ser interrompida. Desta maneira, o ambiente de distribuição de energia pode ser reconfigurado sem consideração da interrupção da energia para o equipamento essencial.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é apresentado um sistema de acesso lateral para utilização na distribuição de energia para o equipamento do centro de dados. O sistema é utilizado em conexão com um recinto que tem várias prateleiras verticalmente distribuídas, cada prateleira tendo uma frente uma primeira dimensão de lado a lado e um lado com uma segunda dimensão da frente para trás, em que a segunda dimensão é maior que a primeira dimensão. Conforme observado acima, o recinto pode ser um recinto ou um rack, por exemplo. O sistema inclui uma tira de alimentação que tem várias tomadas elétricas distribuídas espacialmente ao longo de um eixo geométrico longitudinal e uma estrutura de sustentação para sustentar a tira de alimentação no recinto de modo que o eixo geométrico longitudinal se estenda ao longo de um lado das prateleiras. Por exemplo, a tira de alimentação pode ser alinhada com o eixo geométrico de frente para trás do recinto ou pode ser disposta obliquamente com relação ao eixo geométrico de frente para trás, qualquer ângulo que

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11/97 tal sendo de preferência inferior a aproximadamente 30 graus. A tira de alimentação pode ser disposta em adjacência a uma borda lateral do recinto, ou algum espaço pode ser provido entre elas. Conforme discutido acima, por exemplo, alguns recintos incluem algum espaço adicional nos lados para fazer correr os fios de alimentação ou para aperfeiçoar o acesso ao/a ventilação do equipamento. Em conexão com tais recintos, a tira de alimentação da presente invenção pode ficar afastada da borda lateral do recinto em até 15,24 cm (6 pol), por exemplo. Tal afastamento permitiria que as tomadas e os fios de alimentação ficassem retidos dentro do recinto, conforme pode ser desejado.

Opcionalmente, mais de uma tira de alimentação pode ser utilizada em conexão com uma dada prateleira de um recinto. Por exemplo, podem ser instaladas tiras de alimentação ao longo de ambas as bordas laterais de uma prateleira. Além disto, no caso de a geometria do recinto permitir, uma tira de alimentação pode incluir mais de uma fileira de tomadas, ou as tiras de alimentação podem ser verticalmente empilhadas ao longo de um lado da prateleira. A tira de alimentação pode também facilitar o acesso a fontes de energia separadas, o que pode ser desejado, conforme discutido acima, para determinados sistemas essenciais. A este respeito, as tomadas associadas a fontes de energia diferentes podem ser integradas à tira de alimentação, ou uma ou mais tiras de alimentação podem ser utilizadas em conjunto com uma unidade de distribuição de energia associada a várias fontes de energia. Por exemplo, uma tira de alimentação disposta ao longo de uma borda lateral de uma prateleira pode ser conectada em uma primeira fonte de energia de uma unidade de distribuição de energia, e uma segunda tira de alimentação disposta ao

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12/97 longo do lado oposto da prateleira pode ser conectada em uma segunda fonte da unidade de distribuição de energia. Desta maneira, o acesso adequado a fontes de energia redundantes pode ser provido para qualquer equipamento no recinto ou em recintos adjacentes. Em uma implementação, um unidade de comutação de força compacta, operante para comutar entre uma primeira e uma segunda fontes de energia, pode estender-se entre uma primeira e uma segunda tiras de alimentação (cada uma das quais está associada a uma fonte de energia separada), como, por exemplo, ao longo de uma borda posterior de um recinto. Deve ficar entendido que as tiras de alimentação de acesso lateral proporcionam fácil acesso, aumentam o número de tomadas que estão disponíveis e aperfeiçoam o roteamento dos fios de alimentação e a ventilação.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é apresentado um método para utilizar uma tira de alimentação de acesso lateral. O método envolve prover uma tira de alimentação de várias tomadas, dispor a tira de alimentação em um recinto de modo que o eixo geométrico longitudinal da tira de alimentação se estenda ao longo do lado de uma das prateleiras, e acessar a tira de alimentação por um lado de uma das prateleiras, de modo a conectar um dispositivo do equipamento do centro de alimentação em uma das tomadas elétricas. Conforme discutido acima, a tira de alimentação pode ficar imediatamente adjacente a uma borda do recinto ou afastada a uma distância dela. Além disto, a tira de alimentação pode ficar alinhada com o acesso anterior-posterior do recinto ou deslocada obliquamente com relação a ele.

A presente invenção apresenta assim várias vantagens em conexão com o desenho, implementação, funcionamento e atualização de ambientes de centros de

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13/97 dados. Em particular, os centros de dados podem ser dispostos de modo eficaz de uma maneira que reduz a necessidade de reconfigurações e permitem que tais reconfigurações sejam efetuadas de maneira eficaz, quando necessário, e com pouca ou nenhuma paralisação. Além disto, quaisquer alterações nos ambientes de centros de dados podem ser executadas de maneira eficaz e precisa mesmo por um pessoal relativamente sem qualificações. Além do mais, a energia é distribuída com segurança para o equipamento essencial por meio de fontes de energia redundantes. Os centros de dados podem ser também monitorados de maneira mais eficaz para identificar problemas potenciais ou para executar políticas de usuário referentes ao uso da energia ou às sequências para ligar e desligar. A invenção proporciona assim uma eficácia operacional aperfeiçoada e outras eficácias ao longo de todo o ciclo de vida útil de um centro de dados.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Para um entendimento completo da presente invenção e outras vantagens dela, é feita agora referência à descrição detalhada seguinte considerada em conjunto com os desenhos, nos quais:

A Figura 1 é um diagrama esquemática de um sistema de gerenciamento de energia de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 é uma vista posterior de uma unidade de distribuição de energia que pode ser utilizada no sistema da Figura 1;

As Figuras 3A-3C mostra uma tira de alimentação de rede e uma tira de porta de rede para montagem no sistema de rack de um centro de dados de acordo com a presente invenção;

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A Figura 3D mostra uma tira de porta USB/KVM de acordo com a presente invenção;

As Figuras 4A-4F mostram uma tira de alimentação de duplo disparo de acordo com a presente invenção;

A Figura 5A é um fluxograma que mostra um processo para dispor um centro de dados de acordo com a presente invenção;

A Figura 5B mostra um centro de dados disposto com fios para enrolamento de cabos pré-fabricados de acordo com a presente invenção;

A Figura 6 é um diagrama esquemático que mostra uma estrutura para permitir comunicações entre receptáculos e um controlador local de acordo com a presente invenção;

A Figura 7 é um fluxograma de um processo para casar uma fonte de energia de um fio para enrolamento de cabos uma peça do equipamento do centro de dados de acordo com a presente invenção;

A Figura 8 é uma vista em perspectiva de uma tira de alimentação de comutação por chave de acordo com a presente invenção;

A Figura 9 é um fluxograma que mostra um processo para acionar um centro de dados de acordo com políticas de usuário de acordo com a presente invenção;

As Figuras 10 e 11 mostram configurações alternativas para prover energia de fontes de energia redundantes com a utilização de unidades de distribuição de energia de acordo com a presente invenção;

A Figura 12 é um fluxograma que mostra um processo para atualizar ou alterar uma fonte de energia sem interromper a energia para o equipamento do centro de dados de acordo com a presente invenção;

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A Figura 13 é um fluxograma que mostra um processo para monitorar o equipamento do centro de dados de acordo com a presente invenção;

A Figura 14 é um fluxograma que mostra um processo para rastrear localizações do equipamento em um centro de dados de acordo com a presente invenção; e

A Figura 15 é uma vista em perspectiva que mostra tiras de alimentação montadas lateralmente de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Na descrição seguinte, a invenção é apresentada com relação a diversos sistemas, componentes e processos para utilização em um ambiente de centro de dados. Deve ficar entendido que diversos aspectos da invenção são aplicáveis em outros contextos. Por conseguinte, a estrutura e a funcionalidade específicas apresentadas a seguir devem ser entendidas como exemplificando a invenção e não a título de limitação. Além do mais, por conveniência de referência, diversos sistemas, e componentes e metodologia são identificados pela marca registrada Zonit. A marca registrada Zonit é de propriedade da Zonit Structural Solutions, LLC, o cessionário do presente pedido.

I. Introdução

O Sistema de Distribuição de Energia Zonit inclui determinada metodologia descrita em detalhe a seguir e um equipamento para instanciar ou executar a metodologia. Em uma modalidade, o sistema inclui (estes itens são mostrados e descritos mais detalhadamente a seguir):

1. Fios para enrolamento de cabos de alimentação com especificação Zonit

Estes são cabos de fios para enrolamento de cabos de alimentação pré-fabricados que são chaveados no desenho

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16/97 e na metodologia de instalação Zonit. Estes fios para enrolamento de cabos têm muitas vantagens sobre os métodos de instalação elétrica tradicionais. Eles podem ser também especificados de maneira que atualizações na capacidade de alimentação possam ser feitas posteriormente com alterações mínimas.

2. Estação de Gerenciamento de Energia Zonit

A arquitetura de gerenciamento da Zonit é projetada para atender às necessidades atuais e futuras de gerenciamento de centros de dados. Elas estão nas áreas de monitoramento de energia, controle e monitoramento ambiental e de segurança.

A arquitetura de gerenciamento 100 pode ser implementada em um desenho distribuído de dois níveis, conforme mostrado na Figura 1. Na modalidade mostrada, cada uma Unidades de Distribuição de Energia Zonit (ZPDUs) 102 tem um módulo de controle embutido opcional. Este módulo é uma unidade substituível no campo (FRU) que é atualizável/substituível no campo. O módulo tem uma ocorrência Linux (ou outro sistema operacional adequado) endurecida embutida que oferece fácil implementação de capacidades de gerenciamento de rede atuais e futuras. O aparelho de gerenciamento central 103 (que pode ser reproduzido para ficar disponível) comunica-se com cada ZPDU 102 e coleta dados e oferece um painel de instrumentos central, estabelecimento de políticas e um ponto de controle. Todas as funções podem ser acessadas por meio de uma Interface com a Web segura da Camada de Soquetes Seguros (SSL). A segurança de acesso pode ser também elevada por meio da integração com sistemas de autenticação de 2 ou vários fatores.

Uma característica única na arquitetura de gerenciamento Zonit 10 é o desenho do mecanismo de controle

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17/97 e comunicação.

Cada ZPDU o Protocolo Z, um protocolo definido pela Zonit para comunicação com adaptadores inteligentes Zonit, tiras e receptáculos de tomada descritos a seguir. Isto faz melhorar a segurança, pela utilização de um protocolo patenteado. Entretanto, outros protocolos públicos patenteados ou seguros podem ser utilizados com esta finalidade. Cada ZPDU 102 se comunica com a Estação de Gerenciamento de Energia Zonit 106 por meio do TCP/IP. Entretanto, a maneira pela qual o canal de comunicação é projetado oferece dois tipos de funcionalidade. A ZPDU 102 pode atuar como um nó de processamento intermediário inteligente que empacota e apresenta informações, alertas sobre a condição e outros dados para a Estação de Gerenciamento de Energia Zonit 106. Isto é apropriado para funções de comando e controle que precisam ou podem beneficiar-se de controle de realimentação rápido ou de outra supervisão local.

Um segundo modo de interação é aquele no qual cada ZPDU 102 atua como um gateway TCP/IP para o conjunto de pontos de monitoramento de energia controlados, tomadas de ZPDU e adaptadores inteligentes G2 Zonit anexados, tiras e receptáculos de tomada. Neste modo, a ZPDU 102 é um canal de comunicação puro, que toma endereços e comandos TCP/IP (que podem utilizar protocolos TCP/IP subsidiários, tais como o Protocolo de Gerenciamento de Rede Simples (SNMP) e/ou processos daemon patenteados da Zonit baseados no TCP/IP executados em portas definidas pela Zonit) e os traduz em endereços e códigos de comando do Protocolo Z para o Protocolo Z (ou outro protocolo público patenteado ou seguro) e enviando de volta os dados e códigos de condição resultantes. O método de comunicação TCP/IP pode ser tornado seguro com a utilização de links TCP/IP

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18/97 criptografados entre cada ZPDU 102 e a Estação de Gerenciamento de Energia Zonit 106.

Este modo de funcionamento é melhor adequado para funções de comando e controle em que um processo central executado na Estação de Gerenciamento de Energia Zonit 106 acessa e utiliza o conjunto de funções de ZPDU Zonit e pontos terminais conectados à ZPDU para executar funções globais que abarcam o conjunto inteiro (ou um subconjunto selecionado) de ZPDUs 102 utilizadas. Esta arquitetura de distribuição de energia única do centro de dados para comando e controle permite que uma ampla faixa de funcionalidade seja distribuída.

A Estação de Gerenciamento de Energia Zonit 106 permite a integração com sistemas de gerenciamento de redes empresariais. Ela permite a configuração de parâmetros de alerta e notificação tanto globais quanto locais. Um objetivo projetado-chave é o de reduzir ao mínimo ou remover a complexidade do estabelecimento de políticas de alerta/notificações e da integração com sistemas de gerenciamento empresariais utilizados em Centros Operacionais de Rede (NOC). A arquitetura de gerenciamento Zonit 100 é projetada para atender às necessidades atuais e futuras de gerenciamento de centros de dados nas áreas de monitoramento e controle de energia e monitoramento ambiental e de segurança.

3. ZPDU Zonit (Unidade de Distribuição de Energia Zonit)

Estas são unidades de distribuição de energia distribuídas em rack que implementam a metodologia Zonit e incorporam outras tecnologias Zonit. A ZPDU 102 é um dispositivo que tira alimentações de fonte de energia A-B dos fios para enrolamento de cabos de alimentação e distribui essa energia através de tiras e adaptadores de

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19/97 tomada que têm a capacidade de alimentação e tipos de receptáculo necessários. A ZPDU equilibra as cargas em cada fase utilizando tecnologia de rotação de fases patenteada pela Zonit (a patente norte-americana No. 6628009, que é aqui incorporada à guisa de referência).

A Figura 2 é uma vista posterior de uma ZPDU que mostra receptáculos associados às fases e fontes diferentes. Todas as conexões de força principais da ZPDU utilizam um conjunto de conectores NEMA com fecho de torção à prova de logro. A energia é, portanto, redundante (as fontes A-B são independentes e separadas) e pode ser adaptada a qualquer tipo de energia necessária em 20A (de três fase, de fase única dividida ou de fase única) e distribuída em qualquer tipo de receptáculo necessário por meio das tiras de tomada ou adaptadores de tomada Zonit. Outras amperagens além de 20A são possíveis, mas 20A é o limite de amperagem mais comum que a maioria dos equipamentos EDP utiliza. A ZPDU Geração Dois (G2) da Zonit incorporará hardware embutido que permitirá que ela execute o comando, o controle, o gerenciamento e o relato sobre capacidade de alimentação, configuração de distribuição de energia, condição da energia/segurança/ambiente, uso da energia e qualidade da energia no centro de dados, tudo conforme descrito mais detalhadamente a seguir.

4. Método de Entrada Modular de ZPDU Zonit

Este é um método de entrada modular para a ZPDU G2 que permite que ela aceite uma faixa de entradas de capacidade de alimentação (entradas de três fases A-B 30A a 60A, por exemplo), combinado com um desenho de distribuição de energia interna que pode ser utilizado com a faixa desejada de capacidades de energia de entrada. Isto dá ao gerente do centro de dados a capacidade de atualizar a capacidade de alimentação no local, sem alterar coisa

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20/97 alguma no sistema de distribuição de energia ao nível do rack que não as entradas de energia para a ZPDU.

5. Tiras de alimentação Zonit de Geração Dois

Estas são tiras de tomada que implementam a funcionalidade de monitoramento e comutação de energia utilizando tecnologias Zonit. Elas são projetadas para serem utilizadas com a ZPDU Zonit. Elas têm um mecanismo de controle de segurança único. Além disto, elas incorporam uma funcionalidade de interface com usuário de LED única, que é utilizada tanto individualmente quanto em grupos ou combinada com LEDs na ZPDU. Elas têm também um método para detectar fios de alimentação que são conectados em receptáculos que não estão extraindo energia atualmente.

6. Tiras de alimentação Zonit de Geração Dois de Disparo Duplo

Estas são tiras de alimentação Zonit de Geração Dois que implementam um método único de distribuição e montagem de energia de densidade única ou dupla. Elas compartilham todas as outras características das tiras de tomada Zonit de Geração Dois.

7. Adaptadores de Tomada & Rotores de Fase Zonit

Estes são adaptadores de tomada especificados pela Zonit que funcionam com a metodologia Zonit para distribuir energia para dispositivos na faixa de 20-60A em configurações de três fases, de fase única dividida e de fase única. Os adaptadores de tomada ou são diretamente conectados em um fio para enrolamento de cabos ou conectados na ZPDU Zonit. A rotor de fase implementa balanceamento de carga conforme descrito na patente norteamericana No. 6628009, que é aqui incorporada à guisa de referência. O rotor de fase pode ser um adaptador em linha separado ou incorporado em um adaptador de tomada Zonit.

8. Tiras de Distribuição USB/KVM Zonit

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A tira de distribuição USB/KVM Zonit 320 em conjunto com a funcionalidade de Unidade de Distribuição de Energia em Zonas - de Gateway de Protocolo de Geração Dois (ZPDU-G2) (ou aparelho modular) foi projetada para atender às necessidades do centro moderno pela redução considerável ou eliminação da necessidade de executar sistemas de cabeamento para comunicação de dados paralelos para funcionalidade USB ou KVM. Ela o faz provendo tiposchave de conectividade que são necessários no gabinete de equipamentos, USB e KVM. Observação: A conectividade de rede, USB e KVM combinados está disponível pela utilização do sistema NetZonit descrito no Pedido PCT Número PCT/US08/57154, que é aqui incorporado à guisa de referência. Esse sistema não exige uma ZPDU-G2 (ou aparelho modular) para executar a função de Gateway de Protocolo, ele é integrado à unidade NetZonit. As Tiras de Distribuição USB/KVM são tiras de distribuição verticais projetadas pela Zonit que incorporam uma ou mais portas USB para cada 1U (4,44 cm (1,75 pol) em sentido vertical) de espaço de rack em um gabinete e um conjunto correspondente de portas KVM dedicadas para cada 1U. Elas podem ser montadas de maneira independente ou em conjunto com tiras de tomada verticais Zonit, que podem ter suportes de montagem opcionais para permitir que as tiras de distribuição USB/KVM sejam presas aos lados das tiras de tomada Zonit. As tiras de distribuição USB/KVM se conectam cada uma a uma unidade ZPDU-G2 Zonit (ou aparelho modular opcional que executa o mesmo trabalho) e utilizam essa unidade para conectar-se uma rede de dados. A ZPDU-G2 contém opcionalmente hardware e software que são utilizados para executar uma função de gateway de protocolo, conforme descrito no pedido PCT No. PCT/US08/57154, que é aqui incorporado à guisa de referência. Isto permite que cada

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22/97 porta USB seja posta em um Barramento USB Virtual”, conforme descrito nesse depósito de patente. As portas KVM são conectadas à ZPDU-G2 por meio de um conector especial e se comunicam com ela por meio desse mecanismo. A funcionalidade KVM é também descrita no pedido PCT No. PCT/US08/57154, com o ZPDU-G2 Zonit contendo opcionalmente hardware e software para desempenhar as funções da lógica de comutação de KVM e rede.

Deve-se observar que o sistema de montagem de equipamento mostrado facilita o posicionamento das tiras de energia e rede em um canto do rack, conforme mostrado na Figura 3A. Este sistema de montagem é descrito em detalhe no pedido de patente provisório norte-americano No. De Série 61/040 924, que é aqui incorporado à guisa de referência. Nesse sistema, o conjunto de trilho e cursor pode ser montado sobre trilhos verticais nos lados do rack, o que proporciona flexibilidade significativa para configurar os cantos do rack para receber as tiras de alimentação e de rede.

II. Problemas dos Centros de Dados

Os centros de dados representam grandes investimentos, especialmente em sua infra-estrutura de alimentação e resfriamento básica. Torres de resfriamento, unidades de UPS, comutadores de transferência, piso levantado, sistemas de supressão de incêndio e sistemas de segurança física são todos investimentos dispendiosos. Consequentemente, os centros de dados têm ciclos de vida útil longos e precisam ser projetados para se aumentar ao máximo o lucro sobre os custos de capital grandes. A área mais elevada de alteração na infra-estrutura em ambientes de centros de dados está na distribuição de energia para os racks. Isto é porque a energia deve ser distribuída para cada dispositivo, e o tipo e a espécie de energia

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23/97 necessários para um dispositivo específico que é instalado ou movido para dentro de um rack específico podem e de fato determinam frequentemente uma alteração na configuração do sistema de distribuição de energia.

A. Problemas de desenho e instalação de distribuição de energia no Centro de Dados

Arquitetos e engenheiros industriais projetam os sistemas de infra-estrutura básicos dos centros de dados, mas na prática tradicional não estendem o alcance do desenho ao layout do piso, além de identificar onde as fileiras de gabinetes ou racks de equipamento podem ser localizadas. Isto é porque o gerente do centro de dados tem controle sobre qual equipamento será localizado em qual(ais) rack(s) e, portanto, os arquitetos e engenheiros não tentam especificar esta parte do centro de dados. O gerente do centro de dados geralmente engaja e orienta os eletricistas dizendo-lhes qual tipo e espécie de receptáculos de alimentação são necessários para cada rack de equipamento. Os eletricistas os instalam seguindo o Código Elétrico Nacional (NEC). Esta é a abordagem de contratação de eletricistas tradicional. Ela funciona bem em ambientes de pouca alteração, mas é intensiva em mão-deobra e depende da habilidade e experiência do gerente do centro de dados e dos eletricistas. Em ambiente elétrico altamente denso, tal como um centro de dados, os resultados obtidos são frequentemente mais dispendiosos e menos que ótimos. Quando taxas de alteração operacionais elevadas são acrescentadas, a maioria dos centros de dados experimentam um declino na organização de distribuição de energia ao longo do tempo e os custos de execução de alterações de configuração permanecem constantes ou aumentam.

O Sistema de Distribuição de Energia Zonit soluciona as deficiências da abordagem tradicional

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24/97 utilizando uma metodologia que é repetível, distribui a mesma qualidade todo o tempo, reduz os custos de material e instalação e provê um ambiente operacional superior com riscos e custos consideravelmente reduzidos. Ele também permite que os arquitetos e engenheiros projetistas prolonguem seus esforços de desenho utilizando a metodologia Zonit no piso do centro de dados. Isto leva a um resultado profissional, repetível versus a qualidade variável das práticas comerciais legadas utilizadas pela metodologia tradicional. Ele o faz das maneiras seguintes:

1. Questões de desenho de distribuição de energia

O sistema Zonit separa os problemas de desenho de capacidade versus energia e tipo de receptáculo e isola as suas dependências. Isto permite a simplificação do processo de desenho, assegurando contudo os resultados desejados. A configuração de grade de fios para enrolamento de cabos pode ser especificada sem preocupação com o tipo de alimentação ou receptáculo exato no rack. Em vez disso, o processo de desenho pode ser focalizado na correspondência entre a capacidade e a localização dos fios para enrolamento de cabos e a densidade de energia desejada no rack em todo o centro de dados.

2. Questões de Conduto/Tubulação para Fios

O NEC determina como os condutos e tubulações para fios podem ser instalados e utilizados. Há três

maneiras	básicas pelas quais a	energia	é distribuída	no
centro de	dados.
	•Condutos - Estes são	canos de	metal rígidos	ou
flexíveis	que têm fios (condutores na	terminologia	do
NEC) puxados através deles. Em	uma extremidade, eles	são

terminados em uma Unidade de Distribuição de Energia (PDU), na outra em um receptáculo de energia elétrica. O conjunto

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25/97 é chamado de ramificação ou fio para enrolamento de cabos de alimentação.

•Tubulações para Fios - Estas são recintos de metal que podem ser opcionalmente subdivididos internamente e funcionam como conduto. Estes são condutos acionáveis, isto é, os condutos podem ser abertos ao longo dos seus eixos geométricos para permitir a remoção e a inserção dos condutores. Eles se apresentam em diversos tamanhos.

•Sistemas de Barra de Barramento - Estes são barramentos de barras de metal sólido que se conectam entre si de modo a formarem um condutor de distribuição de energia e são utilizados para acionar disjuntores perto dos racks, roteados no interior de uma caixa isolante. Eles são dispendiosos e se eles falharem (usualmente em suas juntas de conexão), eles podem fazê-lo de maneira bastante perigosa, uma vez que portam uma corrente de alimentação muito elevada. Eles têm também a questão de que, se eles falharem, todos os racks energizados a partir deles ficam no escuro, de modo que eles representam um único ponto de falha com várias dependências em fluxo descendente.

Uma das questões-chave em sistemas de conduto e tubulação para fios é a quantidade de condutores que podem ser roteados através de um conduto ou tubulação. Os códigos NEC são projetados para assegurar que o calor desprendido pelos condutores em um conduto ou tubulação não atinja níveis perigosos. Em um centro de dados onde os níveis de distribuição de energia podem atingir mais de 15 kW por rack (ou acima de 40 kW por rack com sistemas de resfriamento por rack), o problema de como obter tantos condutores para cada rack se torna difícil.

Na abordagem tradicional, são frequentemente utilizados condutos ou tubulações. O código NEC determina que cada conduto (ou tubulação subdividida, que é

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26/97 considerada um conduto) só tenha um determinado número de condutores antes de requerer redução da capacidade, o que significa efetivamente que o operador do centro de dados deve reduzir a quantidade de corrente que passa através do condutor ou, alternativamente, utilizar condutores de maior calibre para a capacidade de corrente desejada. O efeito disto é que um grande número de condutores deve ser instalado, o que é dispendioso e pode consumir espaço cheio valioso no piso levantado, o que impede o fluxo de ar refrigerante. Os códigos NEC permitem condutores da seguinte maneira:

Por conduto:

1. Até 4 condutores (terra excluídos) a uma capacidade de 100%

2. Até 9 condutores (terra excluídos) a uma capacidade de 80%

3. Até 30 condutores no máximo em qualquer conduto de fios

O exemplo seguinte tornará claro como, em um centro de dados de alta densidade de energia, isto se torna um problema de desenho difícil. Considere-se um centro de dados de 1300,64m²(14 000 pe²) projetado para conter 314 racks. Um layout otimizado pode ter 3 tubulações para fios principais com PDUs localizadas ao longo dessas tubulações para reduzir ao mínimo o comprimento dos condutores que correm no conduto para o fio para enrolamento de cabos de alimentação energia médio. Em uma configuração, cada uma das 14 tubulações ramificadas pode ter cerca de 20 racks em média. Para se obter uma densidade de energia média de 10,3 kW por rack, é necessário um fio para enrolamento de cabos de alimentação de três fases de 30A e 208V por um rack sim outro não ou equivalente. Para tornar o sistema A-B (alimentado de maneira independente de ambas as fontes de

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27/97 energia A e B), o número de fios para enrolamento de cabos de alimentação é dobrado para a fonte B. A fileira de 20 racks exigirá, portanto, 20 receptáculos, cada um contendo condutores (3 quentes, 1 neutro, 1 terra), para um total de 100 condutores. Um condutor de calibre No. 6 é necessário para uma corrente de 30 A. Um fio de calibre No.

é espesso, com um diâmetro nominal de 0,26 de polegada e pesado, pesando 453, 59 g (1 libra) para cada 3.04 m (10 pe). Rotear 100 condutores sem redução da capacidade seria tomar condutos de 47,62 cm (25 ¾ pol) ou uma tubulação de 91,44 cm (36 pol) de largura. Um piso levantado padrão é construído em uma grade de 60,96 x 60,96 m (2 pe x 2 pe) com os suportes nesse módulo, de modo que uma tubulação com essa largura não se encaixa.

Evidentemente, o que está ocorrendo é que a abordagem padrão não é bem escalonada para estas densidades de energia. Ela não foi projetada para fornecer este nível de energia neste espaço pequeno.

A metodologia Zonit resolve este problema e reduz os custos de instalação proporcionando a utilização de fios para enrolamento de cabos de alimentação A-B redundantes pré-fabricados em um número limitado de configurações, conforme se seguem; Todas as unidades ZPDU-G2 Zonit são projetadas para serem alimentadas por dois fios para enrolamento de cabos de alimentação configurados em Y de três fases A-B de 30, 40, 50 ou 60 A e 208 V com condutores neutros superdimensionados (calibre de +1). Outras combinações de tensão/amperagem são possíveis, mas atualmente estas correspondem melhor à faixa necessária de capacidades de energia. Os fios para enrolamento de cabos de alimentação Zonit podem ser pré-fabricados utilizando-se cabos MC revestidos de metal apropriadamente dimensionados com capacidade de portar corrente de 30 A ou

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A e um neutro superdimensionado. O comprimento de cada cabo pode ser determinado, conforme será descrito mais detalhadamente a seguir, a partir do exame de uma vista em planta do centro de dados com o layout do rack indicado. Os gabaritos de desenho AutoCAD®, desenvolvidos pela Zonit Structural Solutions, LLC, facilitam este processo. O projetista dispõe os percursos dos fios para enrolamento de cabos de alimentação e especifica a sua capacidade e tipo e o gabarito calcula a conta de materiais para esse layout. O gabarito concluído é enviado como parte do processo de encomenda à Zonit Structural Solutions, LLC, e a conta dos materiais é confirmada. Os comprimentos de fio para enrolamento de cabos de alimentação são computados a partir do(s) desenho(s) da planta do local. Os cabos revestidos de metal podem ser pré-cortados no comprimento, rotulados apropriadamente, terminados e expedidos para o centro de dados. Isto tem vários benefícios;

1. Os custos de mão-de-obra são consideravelmente reduzidos porque é muito intensivo em tempo para os eletricistas dobrar e instalar condutos duros e/ou puxar condutores através de condutos flexíveis. A metodologia Zonit reduz estes custos de mão-de-obra. Além disto, a pré-fabricação em um local projetado para esta finalidade e acionado em um ambiente do tipo de linha de montagem é intrinsecamente mais eficaz. O controle de qualidade pode ser mantido a um nível mais elevado e testes prévios antes da saída da fábrica facilitam a conformidade ao Código e a qualidade de controle final.

2. A utilização de cabo MC pré-cortado assegura que as extremidades possam ser apropriadamente preparadas para instalação e cuidadosamente rotuladas e codificadas para um desenho de projeto de instalação. O revestimento de metal é flexível, facilitando assim o roteamento da instalação e

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29/97 assegurando que nenhum problema de EMI ocorra. Ele pode ser também especificado com uma vedação à umidade interna e/ou externa para ambientes que necessitam de ou desejam esta característica e são mais resistentes à água que o conduto duro, uma vez que tem apenas uma junta de instalação, onde ele entra na caixa de receptáculo de tomada. Para nosso exemplo, um espaço de 30, 46 x 60, 96 cm (12x24 pol) que combina com a grade de piso de 60,96 cm x 60,96 (2 pe x 2 pe) pode reter 171 cabos MC, cada um com capacidade de 60 A de 5 condutores.

3. A pré-rotulação ajuda a assegurar a instalação correta tanto na PDU quanto no receptáculo.

4. O sistema Zonit é projetado para utilizar uma grade modular de fios para enrolamento de cabos de alimentação que são dispostos simultaneamente em um ponto no tempo, de preferência na instalação inicial do centro de dados. Os fios para enrolamento de cabos de alimentação podem ser de qualquer amperagem na faixa que a ZPDU Zonit aceitará. Em uma implementação, são utilizados circuitos ramificados (fio para enrolamento de cabos) configurados em Y de três fases de 30 a 60 A. A escolha de qual amperagem utilizar (de 30 A a 60 A) de fiação de fio para enrolamento de cabos de alimentação é simples e pode ser feita por meio de diversos algoritmos, inclusive algoritmos projetados pela Zonit Structural Solutions, LLC. Isto permitirá que o engenheiro projetista determine qual a capacidade de resfriamento máxima que o centro de dados terá e utilize uma grade de fios para enrolamento de cabos de alimentação com a especificação Zonit para casar a capacidade de distribuição de energia com essa capacidade de resfriamento. Se for desejável a flexibilidade máxima, é melhor instalar os fios para enrolamento de cabos com condutores com capacidade de alimentação máxima que possam

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30/97 ser utilizados. Pela instalação de cabos de fios para enrolamento de cabos com classificação de 60 A, qualquer capacidade de disjuntor desejada (30-60A) pode ser instalada na PDU e utilizada para o fio para enrolamento de cabos de alimentação. Isto permite que o gerente do centro de dados distribua a quantidade de energia escolhida pelo circuito, que é como muitas instalações de co-localização vendem sua energia. O módulo de rack (quantos racks são ligados por cada par de fios para enrolamento de cabos de alimentação A-B) da grade é determinado pelas densidades de energia por rack escolhidas. Isto pode ser refinado ainda mais pela escolha de áreas do centro de dados que têm o melhor fluxo de ar refrigerante, de modo a se ter a densidade de energia máxima. Isto permite custos de desenho e material mais baixos, porque os fios para enrolamento de cabos necessários são apenas de dois tipos e, portanto, podem ser produzidos em maior volume, reduzindo-se seu preço e tornando-se seu desenho de layout mais fácil. A capacidade dos fios para enrolamento de cabos pode ser combinada com a capacidade de resfriamento, sem necessidade de preocupação com o tipo exato de energia de que o usuário final precisa no rack. Isso é tratado pelas opções de distribuição de energia da ZPDU Zonit, que permitem a execução de alterações na configuração de alimentação no rack, não na PDU.

A metodologia Zonit permite que o projetista do centro de dados estenda o processo de desenho para cobrir o layout do sistema de distribuição de energia. Isto por sua vez ajuda a assegurar que os custos de instalação sejam reduzidos ao mínimo, a qualidade de instalação seja aumentada ao máximo e os erros sejam prevenidos.

Este processo 500 pode ser sumariado por referência ao fluxograma da Figura 5A considerado em

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31/97 conjunto com a vista em corte do centro de dados da Figura 5B. O processo mostrado é iniciado determinando-se (502) a capacidade de resfriamento do centro de dados em uma base de distribuição espacial. A este respeito, determinadas áreas do centro de dados podem ter fluxo de ar superior ou ter então maior capacidade de resfriamento. É desejável posicionar o equipamento de alta potência ou os racks de alta potência nestas áreas do centro de dados. O processo 500 mostrado envolve também determinar (504) as densidades de energia por rack e determinar (506) o layout dos racks. Estes dois fatores podem ser interdependentes e podem ser determinados conjuntamente. Ou seja, conforme observado acima, densidades de energia diferentes podem ser providas para racks diferentes, e o layout pode ser considerado com relação à capacidade de resfriamento distribuída espacialmente do centro de dados.

Uma vez determinado o layout dos racks, o processo mostrado envolve determinar (508) um módulo de rack e estabelecer (510) um layout de ZPDU. Deve ficar entendido a este respeito que o número de ZPDUs necessárias é uma função do módulo de rack. Os percursos dos fios para enrolamento de cabos de alimentação podem ser traçados (512). Conforme mostrado na Figura 5B, o layout para os fios para enrolamento de cabos 550 é uma função do número e localização das ZPDUs 554 assim como da localização do painel de energia 552 das PDUs.

Uma vez determinado o comprimento dos fios para enrolamento de cabos com relação ao layout, os fios para enrolamento de cabos podem ser pré-fabricados (514) e testados. Os fios para enrolamento de cabos aprovados podem ser então rotulados (516) e distribuídos para o local do centro de dados para instalação (518). As ZPDUs podem ser então instaladas (520) e conectadas (522) aos fios para

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32/97 enrolamento de cabos de modo a se prover energia para os racks.

B. Problemas de cabeamento de comunicação do Centro de Dados

O fator limitador na densidade de utilização de centros de dados modernos é o resfriamento. O resfriamento em racks de centros de dados modernos é quase exclusivamente o resfriamento do ar. O resfriamento do ar é limitado por quanto de fluxo de ar refrigerante pode ser distribuído para cada gabinete de equipamento e utilizado efetivamente. Um fator principal no gerenciamento deste problema é o número de cabos de comunicação que é necessário rotear para e distribuir em cada gabinete de equipamento. Um tipo de cabeamento diferente pode ser utilizado para cada função dentro do gabinete, como, por exemplo, cabos USB para fechaduras de porta e sensores, canal de fibra e cabos de Ethernet para comunicação de dados e cabo adicional para sistemas de teclado, vídeo e mouse. Estes cabos podem ocupar espaço considerável no centro de dados e no gabinete. Estes cabos são raramente cortados no comprimento exato necessário, mas, em vez disso, são de comprimentos em estoque, como o excesso contribuindo para a redução maior do fluxo de ar. Eles podem contribuir de maneira muito significativa para bloquear ao fluxo de ar refrigerante. Eles também são tão numerosos que se tornam um desafio para instalar, documentar e manter. Os tipos mais comuns de conectividade necessária em um gabinete de centro de dados são a conectividade TCP/IP (usualmente feita por meio da Ethernet), conectividade de dispositivos USB ou Seriais (para sensores ambientais, sensores de condição de fechaduras de porta, câmeras de vídeo baratas, etc.) e conectividade de teclado, vídeo e mouse (KVM) remota. O

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33/97 sistema aqui descrito resolve este problema de várias maneiras diferentes.

1. A Tira de Rede NetZonit descrita no pedido PCT No. PCT/US08/57154, que é aqui incorporado à guisa de referência, distribui funcionalidade de rede e USB/KVM (inclusive o Gateway de Protocolo necessário) em um dispositivo.

2. A tira de distribuição USB/KVM Zonit 320 em conjunto com o recurso de Gateway de Protocolo da ZPDU-G2 distribui funcionalidade USB/KVM. A funcionalidade Z-Net (rede de comunicações patenteada) da ZPDU-G2 distribui Ethernet de largura de banda limitada e funcionalidade TCP/IP suplementares, o que é discutido a seguir.

A Tira de Rede Net-Zonit distribui conectividade de rede e USB/KVM. Quaisquer tipos adequados de portas de rede, de padrão industrial ou patenteados, podem ser suportados. As portas (de rede, KVM e USB) podem ser integradas ou inseridas conforme necessário utilizando-se módulos de encaixar, que permitem que o usuário final utilize portas quando e onde necessário na Tira de Rede e as mova conforme necessário para assegurar que as extensões de cabo sejam reduzidas ao mínimo. A este respeito, a Tira de Rede 300 mostrada (ver as Figuras 3A-3C) inclui portas de fibra 203, portas Ethernet 304 (Módulos em T de Base 10, 100, 1000) e portas USB 306. Um módulo KVM pode ser também inserido conforme mostrado na Figura 3C. Além disto, a Tira de Rede 300 inclui monitores 308 para exibir quaisquer informações desejadas para o pessoal do centro de dados, conforme será discutido a seguir. A Tira de Rede 300 é dimensionada de modo a se disposta verticalmente em um rack 310, como, por exemplo, em uma área de canto posterior 312 do rack 310. A Tira de Rede 300 estende-se de preferência através substancialmente da altura vertical total do rack

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310, de modo a se instalarem portas a todos níveis de altura com comprimento de cabo de conexão mínimo. A Tira de Rede 300 pode ser dimensionada para permitir a montagem no rack com hardware de tira de alimentação padrão. Além disto, a Tira de Rede pode ser apresentada em duas ou mais seções (semelhante à tira de alimentação de Duplo Dispardo descrita a seguir) para facilitar a montagem em ambientes de centros de dados cheios. Em tais casos, conectores macho/fêmea correspondentes para todas as linhas de comunicação/alimentação podem ser instalados na(s) interface(s) com as seções.

A tira de distribuição USB/KVM Zonit em conjunto com a funcionalidade de Gateway de Protocolo da ZPDU-G2 (ou aparelho modular) elimina a necessidade de instalar sistemas de cabeamento de comunicação de dados paralelos para funcionalidade USB e KVM. Ela o faz provendo dois tipos-chave de conectividade que são necessários no gabinete de equipamento, USB e KVM, e elimina as limitações de comprimento de cabo inerentes a esses sistemas. O sistema aqui descrito é derivado do sistema NetZonit que utiliza a ZPDU-G2 Zonit (ou aparelho modular) para prover as funções de conectividade de Gateway de Protocolo e de rede. A Tira de Rede Zonit funciona de maneira idêntica à ZPDU-G2 quando executa a função de Gateway de Protocolo para suas portas USB/KVM, mas pode ter capacidade de transmissão e capacidades de velocidade no uplink diferentes. Apenas a ZPDU-G2 é utilizada a seguir na descrição da funcionalidade de Gateway de Protocolo, por razões de concisão.

O Gateway de Protocolo provido pela ZPDU-G2 (ou aparelho modular de Gateway de Protocolo, o que será presumido em todas as referências à ZPDU-G2 neste papel) é motivado pela necessidade de reduzir o volume de cabeamento

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35/97 pela eliminação da necessidade de vários sistemas de cabeamento, conforme explicado acima.

A funcionalidade de gateway de protocolo tem várias características.

1. Conectividade Virtual do Barramento Serial Universal (USB)

Cada porta USB em uma tira de distribuição USB/KVM Zonit pode ser conectada em um barramento USB virtual. Este barramento é definido como um conjunto selecionado pelo usuário de portas USB de tira de distribuição USB/KVM Zonit e/ou um conjunto de portas USB Net-Zonit e/ou um conjunto de Portas de Conectividade USB Virtual Zonit em estações de trabalho de computador que rodam este aplicativo. Estas portas são selecionadas por meio de uma interface de software em um aplicativo Gerente de Conectividade USB Virtual Zonit executado na ZPDU-G2 Zonit ou em uma estação de trabalho de computador ou em um aparelho Zonit dedicado, que têm conectividade de rede TCP/IP entre eles. A interface de software pode ser feita por meio de uma interface com linhas de comando, interface com a Web ou uma GUI tradicional em uma estação de trabalho de computador.

Cada porta USB da tira de distribuição USB/KVM Zonit é conectada a um dispositivo de interface com o USB, tal como uma porta USN de servidor de computador, um termômetro USB, uma câmera de vídeo USB, um sensor de fechadura de porta USB, um sensor de umidade USB, etc., por meio de um cabo USB padrão ou tomada de interface com dispositivo USB. Os cabos USB podem ser curtos uma vez que o dispositivo montado em rack estará próximo da porta USB de distribuição USB/KVM Zonit, reduzindo-se o amontoado de cabos. Se o dispositivo tiver uma porta USB integrada, nenhum cabo é necessário e o dispositivo será apenas

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36/97 conectado em uma porta USB de tira de distribuição USB/KVM Zonit, o que provê uma capacidade de auto-montagem útil.

Os dados seriais de uma porta USB são recebidos pela ZPDU-G2 e encapsulados em um pacote TCP/IP e em seguida roteados para todas as outras portas USB no barramento USB virtual”, que podem estar em qualquer outra tira de distribuição USB/KVM Zonit, Net-Zonit ou em qualquer estação de trabalho de computador que roda um aplicativo de Conectividade USB Virtual Zonit. Em todas as outras portas USB no Barramento USB Virtual”, os dados do primeiro dispositivo conectado no USB são desencapsulados e em seguida direcionados para a(s) porta(s) USB no barramento e/ou para uma porta USB virtual em um computador conectado que roda o aplicativo Conectividade USB Virtual Zonit”. Este aplicativo recebe o fluxo de dados TCP/IP entrantes, desencapsula os dados USB originais e os apresenta ao aplicativo de computador designado para receber os dados USB como se fosse uma porta local USB conectada. Desta maneira, qualquer aplicativo ou serviço que pode receber entrada de uma porta USB local pode utilizar o aplicativo de Conectividade USB Virtual Zonit” para recebê-la de uma porta USB conectada Zonit.

Uma característica importante da invenção é a limitação da largura de banda. Com base na velocidade de uplink da ZPDU-G2 ou na largura de banda de rede medida, inferida ou definida pelo usuário entre os dois pontos terminais USB, o modo de velocidade da porta ou portas USB na tira de distribuição USB/KVM Zonit será configurado para ser ou o modo USB 1.1 com uma velocidade de 12 Mb/s ou o modo USB 2.0 com uma velocidade de 480 Mb/s ou o modo USB 3.0 com uma velocidade de 4,8 Gb/s. Isto ajuda a impedir que as portas USB assinem em demasia a capacidade de uplink da ZPDU-G2. A ZPDU-G2 pode também utilizar outros métodos

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37/97 de alocação de largura de banda para limitar a quantidade de tráfego de dados utilizado pela funcionalidade de Conectividade Virtual USB.

2. Funcionalidade KVM

A tira de distribuição USB/KVM Zonit suporta uma função de Teclado, Vídeo e Mouse (KVM) da maneira seguinte. A saída de vídeo de um dispositivo de processamento de dados eletrônicos pode ser conectada, por meio de um adaptador KVM, a uma porta USB adjacente (que pode ser a Ethernet ou qualquer outro mecanismo de transporte de dados adequado) na tira de distribuição USB/KVM Zonit. O vídeo para o adaptador USB pode ser utilizado para digitalizar a saída analógica (ou apenas dados digitais de entrada para vídeo de saída digital) e introduzi-la na porta USB alocada. O adaptador também extrai os dados de teclado e mouse afins e os roteia por meio de uma Conexão Virtual USB Virtual Zonit de acordo com os pontos terminais KVM atribuídos pelo usuário. A lógica USB receberá então os dados de vídeo e os encapsularão em um pacote TCP/IP e transferirá esse pacote para a lógica de comutação de rede. Ele é em seguida transmitido para os outros pontos terminais da conexão KVM remota. Desta maneira, as características bidirecionais dos dados das conexões KVM são gerenciadas e roteadas para os pontos terminais utilizando-se a funcionalidade de Conectividade Virtual USB da ZPDU-G2.

A conexão com a porta KVM da tira de distribuição USB/KVM Zonit do equipamento EDP pode ser feita por um cabo de adaptador KVM especial. Esta é uma prática comum. O que é único é que o roteamento da conectividade de vídeo KVM da conexão KVM é feito com a função de conectividade virtual USB e efetuado pela ZPDU-G2 Zonit.

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Cada porta KVM em uma tira de distribuição USB/KVM Zonit pode ser conectada em uma conexão KVM virtual com outras portas de distribuição USB/KVM Zonit (ou portas USB/KVM Net-Zonit) ou com um dispositivo dedicado ou estação de trabalho de computador que roda o Aplicativo KVM Remoto Zonit. Esta conexão pode ser e usualmente é de ponto para ponto ou de um para um com ouvintes na sombra. Estas conexões KVM virtuais são definidas como pares selecionados pelo usuário de portas KVM de distribuição USB/KVM Zonit (ou uma porta KVM Net-Zonit) mais um conjunto de portas KVM de tira de distribuição USB/KVM Zonit (ou portas KVM Net-Zonit) que estão no modo de sombra e receberão as informações de vídeo. Estas portas de vídeo virtuais são selecionadas por meio de uma interface de software em um aplicativo Gerente de Conectividade de Vídeo Virtual Zonit que roda na Net-Zonit ou em uma estação de trabalho de computador ou em um aparelho Zonit dedicado (como uma ZPDU-G2), quaisquer dois dos quais têm conectividade de rede TCP/IP entre eles. A interface de software pode ser feita por meio de uma interface com linhas de comando, interface com a Web ou GUI tradicional que roda em uma estação de trabalho de computador.

Alternativamente, teclado e mouse OS-2 de utilizados, mas em que, em transportadas através da computador(e) anexado(s), a em casos em que dados de padrão industrial não são vez disso, essas funções são interface USB para o(s) funcionalidade de teclado e mouse é processada diretamente com a utilização de uma Conexão de Barramento Virtual USB Zonit. Isto elimina alguma complexidade no adaptador KVM e também simplifica a fiação. Esta conectividade é entre uma porta USB no dispositivo EDP que é conectado remotamente ao KVM e um dispositivo dedicado (ZPDU-G2) ou uma estação de trabalho

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39/97 de computador que roda o Aplicativo KVM Remoto Zonit. Este aplicativo conecta a porta USB remota ao teclado e ao mouse na estação de trabalho de computador de maneira apropriada de modo que o dispositivo remoto vê o teclado e o mouse como estando localmente conectados e ativos. Ele também recebe a alimentação de vídeo remoto e a exibe na estação de trabalho de computador nas janelas do Aplicativo KVM Remoto Zonit desencapsulando-a do TCP/IP e transferindo-a para o aplicativo Zonit, que a exibe. O aplicativo permite que o usuário selecione qualquer um dos dispositivos EDP remotos que são conectados ao KVM remoto e comute entre eles. O vídeo para cada um pode ser exibido em uma janela de GUI separada, a janela de GUI ativa no aplicativo pode indicar qual dispositivo EDP remoto está ativo e receberá entrada de teclado e mouse. Esta abordagem pode ser estendida a várias estações de trabalho de computador (ou dispositivo dedicado) de modo que vários usuários possam conectar, por meio da funcionalidade KVM, ao mesmo dispositivo EDP KVM remoto. Vários usuários podem estar ativos de uma vez ou um pode estar ativo e os outros no modo de sombra sem capacidade de entrada de teclado & mouse. Esta característica é útil para trabalho de colaboração ou treinamento.

Um método mais direto é utilizar uma abordagem de painel de ligações e utilizar a conectividade de vídeo e USB entre duas tiras de distribuição USB/KVM Zonit (ou uma tira de distribuição USB/KVM Zonit e uma Net-Zonit) para conectar as portas de vídeo e USB EDP a um teclado e um monitor de vídeo remotos. A função de comutação entrem dispositivos EDP pode ser configurada pela ZPDU-G2 conectada, que é controlada pelo usuário por meio de uma interface com linhas de comando ou interface com a Web. A lógica KVM em cada ZPDU-G2 assegura que cada dispositivo

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EDP conectado ao KVM detecte um monitor, um teclado e um mouse virtuais conectados quando não está ativamente conectado ao monitor, ao teclado e ao mouse reais remotos, conforme necessário para assegurar funcionamento normal. Em todos os casos, uma vez que o sistema de ZPDU-G2 tem responsabilidade de gerenciamento central pelas diversas funções de gateway virtuais, um ambiente de dados seriais, PS-2 ou FluxosDeDados de Teclado e Mouse USB pode ser roteado apropriadamente com o fluxo de vídeo resultante associado a cada um deles. Os pontos terminais não têm que ter necessariamente a mesma interface física uns dos outros. Por exemplo, um mouse e um teclado baseados em USB podem comunicar-se com uma porta hospedeira PS-2 no gateway virtual do ambiente de ZPDU-G2.

C. Questões de cabeamento de comunicação de Centros de dados - parte 2

Conforme descrito acima, o fator limitador na densidade de utilização de centros de dados modernos é o resfriamento, que estava relacionado com o problema da redução do número de sistemas de cabeamento paralelos que é necessário instalar no centro de dados e especialmente no espaço confinado do gabinete de equipamento. A NetZonit e a tira de distribuição USB/KVM Zonit foram introduzidas como um método para reduzir ou eliminar a necessidade de sistemas de cabeamento de dados paralelos e reduzir o cabeamento necessário aos menores comprimentos possíveis. Será introduzido agora o método Z-Net, que é focalizado na redução do cabeamento para conectividade TCP/IP.

O método Z-Net da Zonit é utilizado em conjunto com a ZPDU-G2. O Z-Net utiliza a Ethernet comercialmente disponível através da tecnologia de Correntes Portadoras, conforme utilizada no dispositivo HomePlug®, mas utiliza a ZPDU-G2 para prover uma função de gateway TCP/IP. Isto

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41/97 permite que qualquer dispositivo de Ethernet TCP/IP conectado em um dispositivo HomePlug® 1.0 ou adaptador AV HomePlug®, que é inserido em uma rira de tomada G1 ou G2 Zonit, fale com qualquer dispositivo TCP/IP com o qual o controlador embutido na ZPDU-G2 (computador de placa única ou SBC) pode falar. Isto reduz consideravelmente ou elimina a necessidade de instalar vários cabos de rede no rack para funções acessórias, tais como sensores ambientais com interface com a Ethernet, câmeras de vídeo, cartões de gerenciamento inteligentes USB ou outros componentes de infra-estrutura do centro de dados. A largura de banda provida pelo sistema Z-Net é limitada, uma vez que o sistema Z-Net funciona como um hub de Ethernet (todos os adaptadores HomePlug® conectados às tiras de tomada e/ou adaptadores conectados em uma única ZPDU-G2 ouvirão os sinais em sua fiação de alimentação, uma vez que é uma guia de onda compartilhada).

Um ponto-chave é que cada ZPDU-G2 elimina por filtragem a sinalização de comunicação HomePlug® de todas as tiras e adaptadores de tomada Zonit anexados de modo que ela pare nessa ZPDU-G2 e não seja transmitida para as alimentações de energia A-B. Isto impede que a sinalização HomePlug® seja captada por outra ZPDU-G2 ou dispositivo conectado com o HomePlug® e limita o domínio de comunicações Z-Net apenas aos dispositivos HomePlug® conectados a uma ZPDU-G2. Isto eleva a largura de banda por dispositivo média disponível, isto porque sem esta filtragem seria impraticável usar o HomePlug® uma vez que milhares ou dezenas de milhares de receptáculos de alimentação são interconectados em um sistema de distribuição de energia de centro de dados com todas as suas derivações. Isto é equivalente a um hub de Ethernet

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42/97 com milhares de portas, apenas não escalonaria e funcionaria, podendo haver colisões demais quando todas as portas estiverem tentando falar ao mesmo tempo. Cada ZPDUG2 provê um gateway TCP/IP para cada um dos seus dispositivos conectados ao HomePlug®. A ZPDU-G2 pode também atuar como um firewall TCP/IP para todos os dispositivos conectados ao HomePlug® se essa funcionalidade de segurança for necessária.

A esse respeito, um único transceptor para fonte de energia (fontes A e B, por exemplo) de uma ZPDU pode ser utilizado para induzir sinais na fiação afim, e um único cancelador ou atenuador de sinais, conforme discutido acima, pode ser utilizado para impedir substancialmente a transmissão de comunicações para linhas de alimentação externas. Isto é genericamente mostrado na Figura 6. Em particular, a Figura 6 mostra um sistema de controle 600 para um conjunto de receptáculos que definem um domínio controlado. Os receptáculos podem incluir várias tomadas de receptáculo 602 e/ou várias tiras de tomada 604 ou adaptadores (típicos para ambientes de centros de dados) que podem ser dispostos em uma ou mais derivações 606.

Os receptáculos são controlados por um controlador local 608, que pode ser, por exemplo, corporificado em um computador pessoal ou em único computador de placa incorporado a uma PDU de um centro de dados. O controlador local utiliza um transceptor 610 para inserir sinais nos circuitos principal 612 e ramificados 606 para comunicação com os receptáculos e para receber sinais dos receptáculos. Um dispositivo de isolamento de sinais 614, que pode ser um cancelador de sinais ou um atenuador de sinais conforme descrito acima, impede substancialmente a transmissão destes sinais para linhas de alimentação externas (fora do domínio controlado) 616. Esta

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43/97 estrutura pode ser reproduzida para fontes de energia A e B em um centro de dados. Deve ficar entendido que dispor assim todos os receptáculos controlados em uma única guia de onda (ou em duas guias de onda no caso de um centro de dados com fontes de energia A e B) é uma implementação barata. As comunicações com receptáculos separados podem ser distinguidas pela utilização de um esquema de endereçamento apropriado.

O dispositivo de isolamento de sinais 614 pode ser combinado com o transceptor 610 conforme descrito no equipamento seguinte. Um filtro Pi é um dispositivo que é utilizado para atenuar sinais elétricos em um condutor, usualmente um fio isolado.

Ele contém um núcleo de transformador (indutor) e pode ser projetado com enrolamentos adicionais para esse núcleo de transformador para habilitar duas funcionalidades adicionais.

i. Capacidade de detecção fé corrente no condutor anexado ii. Inserção e detecção de sinalização no condutor anexado para fins de comunicação (um transceptor que utiliza o condutor anexado).

O desenho dos enrolamentos adicionais pode ser feito de modo que a sinalização de comunicação injetada seja transmitida apenas em uma direção para baixo do condutor anexado e seja atenuada na outra direção pelo filtro Pi.

D. Problemas operacionais de distribuição de energia no Centro de Dados

Os problemas operacionais que um centro de dados ou instalação de co-localização enfrenta são muitos. Uma vez especificados e instalados os fios para enrolamento de cabos de alimentação, os requisitos de potência de cada peça de equipamento em cada rack devem ser igualados e satisfeitos. Um novo equipamento chegará com o tempo e será

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44/97 instalado e quaisquer novos requisitos de potência devem ser satisfeitos com pouca ou nenhuma ruptura operacional, mesmo se os requisitos de potência foram diferentes. O equipamento pode ser reposicionado no centro de dados de modo a se otimizar o resfriamento ou satisfazer outras restrições, tais como comprimentos de cabo, segurança física ou propriedade. Um estado do Uptime Institute mediu a taxa de alteração na PDU para 49 centros de dados Fortune 500 e verificou que a taxa de alteração anual era de 12% por ano. É muito dispendioso, mas exigido pela metodologia tradicional alterar 12% dos fios para enrolamento de cabos de alimentação em um centro de dados e é operacionalmente disruptivo.

O sistema de distribuição de energia Zonit foi projetado para satisfazer as necessidades do centro de dados moderno com uma ampla faixa de equipamento instalado e altas taxas de alteração. Mais de 90% de todo o equipamento de Processamento de Dados Eletrônicos (EDP) em um centro de dados são projetados para ser conectado em um circuito de fase única de 20 A e 120 C. Uma maneira mais universal de dizer isto é que este equipamento jamais necessitará de mais de 2400 watts de potência e tipicamente necessitará de muito menos. Os 10% restantes do equipamento EDP são de potência mais elevada e necessitam tipicamente de entrada de 30-60 A em 208-240 V, em potência de fase única, fase única dividida ou de três fases. Assim, idealmente um sistema de distribuição de energia perfeito é otimizado para transmitir energia nos tipos e em unidades de watt exigidos pela maior parte do equipamento, mas também pode acomodar facilmente a menor parte do equipamento que exige capacidade de potência mais elevada. Isto é exatamente o que o Sistema de Distribuição de Energia faz.

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Alterações no sistema de distribuição de energia são difíceis na abordagem tradicional e têm graus variáveis de risco. Um sistema de distribuição de energia ideal localizará as alterações a serem feitas de modo a reduzir 5 ao mínimo seu risco e impacto. Ele também permitirá que as alterações sejam feitas tão logo quanto possível. As alterações em um ambiente de distribuição de energia podem ser classificadas da seguinte maneira:

TABELA 1

Alteração	Dificuldade	Custo	Risco	Localidade da Alteração
Substituir ou mover fio para enrolamento de cabos de alimentação	a maior	o mais elevado	médio	Apenas o fio para enrolamento de cabos é normalmente alterado, mas rotear um novo fio para enrolamento de cabos é difícil e o cabeamento instalado pode ser danificado.
Alterar disjuntor em PDU	pouca	médio	o mais alto	Um erro pode afetar tudo ligado dessa PDU
Alterar receptáculos em fio para enrolamento de cabos	média	médio	baixo	Apenas o fio para enrolamento de cabos é afetado e ela é feita quando o fio para enrolamento de cabos está desligado.
Alterar	grande	alto	baixo	Apenas o

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receptáculos no rack

rack é afetado. Se tempo de paralisação for necessário, ele pode ser dispendioso.

A Tabela 1 mostra que substituir e mover fios para enrolamento de cabos de alimentação é a tarefa mais difícil e dispendiosa. Isto é verdadeiro porque há muitos deles e o espaço no qual eles são roteados é muito confinado e pode ser compartilhado com muitos outros elementos infra-estruturais de centros de dados, tais como cabeamento de rede, etc. Ela mostra também que a alteração dos disjuntores é a tarefa de risco mais elevado, porque um erro pode anular o número mais elevado de sistemas. Assim, nosso sistema de distribuição de energia ideal deve eliminar ou reduzir ao mínimo estas alterações e riscos tanto quanto possível. Aqui é apresentada a maneira pela qual o Sistema de Distribuição de Energia Zonit alcança estes objetivos.

1. Reduzir ao mínimo as alterações nos fios para enrolamento de cabos de alimentação

O sistema Zonit faz isto de várias maneiras.

♦ O layout dos fios para enrolamento de cabos que é acionado e levado a corresponder à capacidade não necessita do tipo de alimentação ou receptáculo. Isto é tornado possível com a utilização do método de distribuição de energia de três fases e de balanceamento de fase de alimentação da Zonit. A alimentação de três fases pode ser utilizada para distribuir energia de três fases, de fase única dividida ou de fase única, que cobre 99,9% dos tipos de equipamento EDP acionados por corrente AC. Um

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47/97 equipamento acionado por corrente DC pode ser suportado com a utilização de retificadores de potência AC para DC montados em rack, que são N+1 modular no desenho (para casar com a redundância de energia A-B do sistema Zonit) e pode ser conectado aos fios para enrolamento de cabos ou à ZPDU Zonit.

♦ A instalação dos fios para enrolamento de cabos é feita idealmente toda de uma vez, uma vez que o planejamento da capacidade é parte do desenho e é usualmente mais barato fazer a instalação dos fios para enrolamento de cabos de uma vez, quando a instalação é construída ou atualizada.

Outro equipamento Zonit necessário só é comprado e utilizado conforme necessário.

♦ A capacidade de alimentação pode ser combinada com a capacidade de resfriamento, que determinará a capacidade de alimentação possível máxima. Isto significa que se pode instalar fios para enrolamento de cabos A-B de capacidade 30-60 A (escolher a capacidade necessária para a densidade de energia necessária máxima) e utilizar a ZPDU com tiras de tomada e adaptadores de tomada Zonit para distribuir circuitos A-B a partir deles em três fases, fase única dividida ou fase única com qualquer tipo de receptáculo que seja necessário.

♦ A capacidade de alimentação dos fios para enrolamento de cabos só pode ser alterada alterando-se o disjuntor na PDU. É também possível reduzir a taxa de um fio para enrolamento de cabos de alimentação de capacidade mais elevada para uma capacidade mais baixa utilizando-se um adaptador Zonit que se conecta no fio para enrolamento de cabos e tem disjuntores em linha para reduzir a capacidade do fio para enrolamento de cabos. Isto permite que o fio para enrolamento de cabos seja utilizado com

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48/97 equipamento EDP que é classificado como sendo de menos de 60 A sem alterar a configuração do fio para enrolamento de cabos de alimentação. Um exemplo disto seria um servidor de lâmina que necessita de potência de fase única dividida de 30 A. Um adaptador Zonit com disjuntores de 30 A em linha pode ser conectado em um fio para enrolamento de cabos de alimentação de 60 A para permitir que um servidor de lâmina que necessita de potência de 30 A seja conectado sem alterar o fio para enrolamento de cabos de alimentação.

2. Fazer as alterações de configuração de energia no rack, não na PDU

As alterações na distribuição de energia são feitas no rack com a utilização de uma camada de configuração que encapsula as alterações e as torna fáceis de efetuar.Isto é feito no sistema Zonit pela Unidade de Distribuição de Energia em Zonas (ZPDU) combinada com tiras de tomada e/ou adaptadores de tomada Zonit ou adaptadores de tomada Zonit que se conectam diretamente nos fios para enrolamento de cabos de alimentação A-B. O método que é utilizado depende do nível de potência-alvo. Qualquer dispositivo que necessite de 20 A (de três fases, de fase única dividida ou de fase única) é alimentado da ZPDU. Todos os outros dispositivos são ligados diretamente a partir dos fios para enrolamento de cabos de alimentação por meio de adaptadores de tomada e rotores de fase Zonit. Os fios para enrolamento de cabos de alimentação podem ser configurados na PDU com disjuntores para combinar com a aplicação pretendida ou eles podem ter a taxa reduzida para o nível apropriado com adaptadores de tomada em linha Zonit que incorporam disjuntores.

O Sistema de Distribuição de Energia Zonit permite a realização rápida de alterações na configuração de energia necessárias a um custo mínimo, com o menor

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49/97 risco. Um processo conexo 700 pode ser sumariado por referência ao fluxograma da Figura 7. O processo 700 mostrado é iniciando instalando-se (702) fios para enrolamento de cabos que têm a capacidade de potência esperada máxima. A este respeito, conforme observado acima, é antecipado que fios para enrolamento de cabos com capacidade nominal de 60 A seriam suficientes para muitas aplicações de centros de dados. A este respeito, deve ficar entendido que fios para enrolamento de cabos com diferentes tensões nominais podem ser utilizados.

Em seguida, os requisitos de potência são determinados (704) para um dispositivo específico. O processamento subsequente depende de o dispositivo estar conectado a uma PDU ou a um fio para enrolamento de cabos (706). No caso de uma PDU, um disjunto apropriado pode ser aplicado (708) na PDU que fornece energia ao equipamento. No caso de um fio para enrolamento de cabos, um adaptador de disjuntor pode ser aplicado (710) no fio para enrolamento de cabos. Se mais alterações forem necessárias (712), este processo pode ser repetido.

E. Problemas de reconfiguração de energia do Centro de Dados no gabinete

A densidade crescente dos ambientes de centros de dados tem feito aumentar a dificuldade de se montar componentes de sistema de distribuição de energia em gabinetes de equipamento. Os gabinetes tendem a abrigar mais dispositivos em média e ficar mais cheios. Isto reduz a quantidade de espaço operacional (que é muito pequeno para começar) nos gabinetes e torna mais difícil montar o equipamento de distribuição de energia, como, por exemplo, as tiras de alimentação (às vezes chamadas de tiras de tomada ou unidades de distribuição de energia). Aumentar a capacidade de potência em um gabinete de equipamento ou

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50/97 alterar o tipo de receptáculo, pode exigir a remoção de uma tira de tomada do gabinete e a instalação de outra. Ou pode exigir a instalação de tiras de tomada adicionais. O determinante básico é quanto e que tipo de energia são necessários e quantos & que tipo de receptáculo são necessários para distribuí-la.

Há três elementos básicos de distribuição de energia em um gabinete de equipamento:

1. Capacidade: Quanta energia pode ser distribuída para o gabinete.

2. Subdivisão de Circuitos: Como essa energia é subdividida em derivações e que quantidade e tipo de energia (amperagem, tensão, fase única, fase única dividida ou fase tripla, etc.) que esses circuitos distribuem.

3. Tipo e Total de Receptáculos: Que tipo de receptáculos cada circuito utiliza para distribuir sua energia e quantos há de cada tipo.

Uma chave para atender às necessidades de distribuição de energia em centros de dados é ter flexibilidade nestes elementos, mas com o menor espaço de gabinete possível. São também cruciais providências para implementar métodos de montagem e distribuição de energia que permitem a realização de alterações com o mínimo de perturbação para o equipamento montado no gabinete, em pontos operacionais apertados.

Os gabinetes de equipamento médios em uso no mundo variam em sua maioria entre 1,83-2,13 m (72-84 pol) de altura. Eles proporcionam entre 40 e 48 U de espaço de montagem de rack. O espaço de rack é muito valioso por causa dos custos de capital e operacionais elevados do espaço de piso do centro de dados e infra-estrutura conexa. Portanto, o método preferido para montar componentes de distribuição de energia, tais como tiras de tomada, é o de

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51/97 utilizar métodos que não consumem qualquer espaço que possa ser utilizado para montar equipamento EDP. Um método muito popular é o de montar estes componentes nos lados ou na parte posterior do rack, fora do espaço (uma espaço cheio retangular que ocupa a área central do gabinete definida pela largura de gabinete padrão [48,26 ou 58,51 cm (19 ou 23 pol)] em gabinetes padrão NEMA] pela profundidade do gabinete [60,96-99,21 cm (24-39 pol)] pela altura do gabinete) utilizado para montar o equipamento EDP. Uma maneira comum de distribuir energia desta maneira é a de utilizar tiras de tomada montadas em sentido vertical que têm o tipo e o número necessários de receptáculos. Estas tiras de tomada são compridas o bastante para que possam ser montada no gabinete e cada receptáculo fique perto de 1 ou mas U de espaço de montagem em rack, embora sendo menor que a altura vertical do gabinete. Entretanto, a dimensão vertical comprida da tira de tomada, que pode estar potencialmente próxima da altura do gabinete de modo que possa prover a altura total do gabinete de receptáculos, pode ser muito difícil de fazer entrar e sair do gabinete. Se for necessário alterar uma tira de tomada comprida, pode ser necessário remover o equipamento do gabinete para fazer isto, o que é tanto inconveniente quanto pode exigir tempo de paralisação excessivo, o que é difícil de programar e potencialmente dispendioso. Portanto, é desejável utilizar métodos que reduzam ao mínimo ou eliminem a necessidade de alterar a localização ou as disposições de montagem da tira de tomada (como é presa ao gabinete).

A presente invenção apresenta uma solução para esta necessidade do mercado que é tanto elegante quanto barata. Ela pode ser utilizada com quaisquer racks ou gabinetes de montagem de equipamento existentes ou

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52/97 integrada como uma parte de um desenho de rack ou gabinete de equipamento. Esta solução é aqui referida como a Metodologia de Tira de Tomada de Densidade Única ou de Várias Densidades. (método de tira de tomada Zonit) . O método de tira de tomada Zonit permite que qualquer tira de tomada vertical substancialmente de altura total de alimentação única seja substituída por várias tiras de tomada interconectáveis, como, por exemplo, um par de tiras de tomada verticais, que podem utilizar os mesmos suportes de montagem que a tira de tomada única utilizava e podem opcionalmente duplicar (ou triplicar, quadruplicar, etc.) a densidade de energia. Note-se que o método de tira de tomada Zonit pode ser utilizado com opções de módulo de tamanhos diferentes. Os módulos podem ser dimensionados para serem de 1/N, onde N é o número de módulos necessários que constituem a tira de tomada. Podem ser combinados módulos de tamanhos diferentes (combinados com adaptadores de suportes de montagem com tampa de extremidade se necessário, conforme descrito a seguir). Por exemplo, um módulo de meia altura pode ser combinado com módulos de um quarto de altura e módulos de alimentação de conexão rápida necessários na fabricação de uma tira de tomada. A escolha do(s) tamanho(s) de módulo a ser utilizado(s) é determinada pela quantidade de capacidade de potência por módulo (e receptáculo de módulo) que é necessária para a aplicação. A única restrição à combinação de módulos é que o espaço necessário para montá-los deve estar disponível, em sentido vertical ou de outra maneira. A descrição seguinte supõe dois módulos de tira de tomada de meia-altura do caso mais simples. Algumas opções de módulo de tamanho de um quarto são mostradas nas Figuras 4d, 4e e 4f.

O par de tiras de tomada de meio altura verticais 400 mostradas nas Figuras 3A-4C são projetadas de modo que

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53/97 elas tenham os mesmos pontos de fixação de montagem da tira de tomada vertical única e funcionem com o mesmo hardware de montagem. As duas tiras de tomada de meia altura 400 são construídas com um desenho universal de modo que apenas um modelo de tira de tomada seja necessário e, com opções apropriadas, possa ser utilizado em qualquer uma das configurações possíveis. Cada tira de tomada 400a ou 400b pode ser reconfigurada de modo que as tiras de tomada possam ser alimentadas com energia individualmente (Figura 4A) ou como um par (Figura 4C). Elas são unidas entre si em sentido vertical ao serem conectadas entre si (Figura 4A) ou por um mecanismo de conexão rápida 402 (Figura 4C) que prende as duas tiras de tomada uma na outra e provê uma entrada de força. A fiação conexa é mostrada na Figura 4B. Quando unidas entre si por um ou outro método, elas formam uma única unidade que é montada nas mesmas dimensões da tira de tomada única. Em alguns casos, o par unido pode ser de dimensões físicas ligeiramente diferentes, de modo que nestes casos um adaptador de suporte de montagem com tampa de extremidade (403) pode ser fornecido. Este adaptador é preso mecanicamente a uma extremidade do conjunto e faz com que a unidade se encaixe nos suportes de montagem de modo que possa utilizar o mesmo hardware de montagem. Se um par de tiras de tomada estiver compartilhando uma entrada de energia, elas são também conectadas uma à outra eletricamente, conforme é descrito a seguir.

O método de interconexão elétrica, embora descrito para tiras de tomada verticais de meia altura, pode ser adaptado a qualquer conformação adequada de tira de tomada, como, por exemplo, tiras de tomada horizontais (que são montadas em um rack no espaço utilizado pelo equipamento EDP) que são empilhadas e presas em sentido vertical ou horizontal costas com costas. A metodologia

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54/97 descrita funciona da mesma maneira e tem os mesmos benefícios. A única diferença está no método de montagem, embora este possa ser adaptado também para um conjunto de tiras de tomada horizontais empilháveis verticalmente (em que duas tiras de tomada horizontais de meia altura substituem uma tira de tomada horizontal de altura total).

No sistema mostrado, cada tira de tomada de meia altura pode desempenhar um de três papéis:

1. Tira de Tomada de Meia Altura Individual - Nesta configuração, a tira de tomada é utilizada como uma unidade individual. Ela tem um fio de alimentação de entrada por meio da conexão de força rápida.

2. Metade Primária - Nesta configuração, a tira de tomada tem um fio de entrada de energia e é conectada a uma fonte de energia por meio da conexão de força rápida.

3. Metade Secundária - Nesta configuração, a tira de tomada tira sua energia de uma tira de tomada de metade primária à qual é conectada. Ela não tem um fio de força de entrada.

O desenho de tira de tomada de meia altura universal tem vários elementos.

•Mecanismo de Conector Mecânico

Cada tira de tomada é projetada para ser conectada mecanicamente ou a outra tira de tomada ou a uma conexão de força rápida. Cada tira de tomada tem uma extremidade de inserção e uma extremidade receptora, que deslizam juntas e podem ser fixadas de maneira segura por meio de um prendedor acionado manualmente. A conexão de força rápida tem o mesmo desenho de conector e, portanto, permite que um fio de entrada de energia seja facilmente conectado ou removido. Uma vez que o fio é modular, ele pode ser preso ou destacado conforme necessário de modo que

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55/97 as tiras de tomada podem ser reconfiguradas para estarem em um ou no outro modo.

•Mecanismo de Conector Elétrico

Os conectores elétricos são projetados de modo que o sistema esteja sempre em uma configuração segura. Cada tira de tomada tem um conector elétrico macho em uma extremidade (que está sempre engatada quando a tira de tomada está em uso em um ou no outro modo) e um conector elétrico fêmea na outra extremidade que só é utilizado quando a tira de tomada estiver configurada como uma tira de tomada secundária. Esta disposição assegura que nenhum conector macho fique exposto quando a tira de tomada é energizada. Pinos adicionais no conector elétrico são utilizados para fazer a sinalização lógica e de estado nos modelos de tira de tomada inteligentes. Isto informa cada controlador lógico de tira de tomada do modo no qual ele está configurado, primário ou secundário.

•Conector de Força Rápido

Este é uma combinação de entrada de energia modular e um conector mecânico. Ele é utilizado com todas as tiras de tomada configuradas primárias. Além disto, é utilizado para conectar mecanicamente tiras de tomada configuradas primárias-primárias. Ele tem mecanicamente uma extremidade receptora e uma extremidade de inserção que são as mesmas dos conectores mecânicos nas tiras de tomada. A função de entrada de energia é executada tendo-se apenas um conector elétrico fêmea em uma extremidade da conexão de força rápida. Esta pode conectar-se apenas um conector elétrico macho em uma tira de tomada. Uma vez que os fios de alimentação de entrada só podem ser conectados em um conector macho, é impossível conectar eletricamente duas tiras de tomada configuradas primárias uma à outra, que é a intenção do nosso desenho.

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56/97 •Dimensões e Métodos de Montagem Uniformes

Os pontos e as dimensões de fixação de montagem são projetados de modo que qualquer hardware que funciona com uma única tira de tomada de altura total funcione com um par de tiras de tomada de meia-altura, de maneira intercambiável. Uma vez que a inserção da conexão de força rápida altera ligeiramente o comprimento vertical do par de tiras de tomada, são apresentados vários orifícios de montagem para acomodar esta alteração no comprimento e ainda permitir que ele seja montado utilizando-se o mesmo hardware.

Chave de Configuração ASCII

QP - Conector de Força Rápido

PH - Tira de tomada de meia altura configurada primária SH - Tira de tomada de meia altura configurada secundária + - Indica que os componentes são conectados conforme descrito no documento

As combinações de tiras de tomada que são válidas são as seguintes:

1. Uma Tira de Tomada de Meia-Altura Primária Individual

Nesta configuração, um adaptador de montagem pode ser utilizado para permitir que a tira de tomada seja montada nos mesmos suportes que uma tira de tomada de altura total utiliza. Ele tem uma conexão de força rápida que fornece a energia de entrada, mas nenhuma segunda tira de tomada é conectada.

Configuração - QC+PH

2. Duas Tiras de Tomada de Meia-Altura Primárias (PrimáriaPrimária)

Estas são duas tiras de tomada de meia altura primária, cada uma das quais tem uma conexão de força rápida em suas extremidades macho. A conexão de força rápida entre elas só pode conectar-se eletricamente a uma

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57/97 tira de tomada, mas conecta mecanicamente uma à outra as duas tiras de tomada.

Configuração - QC+PH+QC+PH

3. Uma Tira de Tomada de Meia-Altura Primária e uma Secundária (Primária-Secundária)

Nesta configuração, cada meia tira de tomada é conectada mecânica e eletricamente. A tira de tomada secundária tira sua energia da tira de tomada primária conectando seu conector macho ao conector fêmea na outra tira de tomada.

Configuração - QC+PH+SH

4. Uma Tira de Tomada de Meia-Altura Primária e tantas Tiras de Tomada de Meia-Altura Secundárias quanto necessário. (Primária-Secundária-Secundária-...)

Nesta configuração, a tira de tomada primária alimenta tantas tiras de tomada secundárias quanto desejado. Esta é uma característica inédita, mas seria usualmente restrita a situações não usuais, tais como quando as tiras de tomada eram utilizadas fora de um rack, dispostas no topo de uma bancada de testes de laboratório comprida.

Configuração-QC+PH+SH+SH+SH+...(tantas SH quanto necessário)

Esta metodologia tem várias vantagens:

1. A tira de tomada de altura total única no rack pode ser substituída por duas tiras de tomada de meiaaltura no mesmo espaço (com uma ligeira diferença na altura vertical, dependendo de o par ser configurado como primária-primária ou primária-secundária), que utilizam o mesmo hardware de montagem. Além disto, uma tira de tomada de meia-altura única pode ser substituída por duas tiras de um quarto de altura, conforme mostrado nas Figuras 4D e 4E. Com um hardware de montagem projetado apropriadamente que

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58/97 não precisa ser removido do rack para alterar as tiras de tomada, isto significa que as tiras de tomada podem ser substituídas ou reconfiguradas sem alterar os suportes de montagem ou a localização das tiras de tomada no rack, um benefício real.

2. As duas tiras de tomada de meia-altura que substituem a tira de tomada de altura total única podem ter cada uma uma entrada de força independente, de modo que o número de circuitos que alimentam os receptáculos pode ser dobrado. Esta característica pode ser utilizada para aumentar a capacidade de potência e o orçamento de energia por receptáculo na mesma localização e espaço exatos no rack, de modo a se obter um percurso de crescimento muito conveniente à medida que a densidade de utilização aumenta ao longo do tempo de vida útil de um centro de dados.

3. Dois tipos diferentes de circuitos (para duas tiras de tomada de meia-altura primárias) e/ou tipos diferentes de receptáculos (para tiras de tomada primárias ou secundárias de com alimentação de fase única, fase única dividida ou de três fases) podem ser utilizados para distribuir energia no rack utilizando-se os mesmos suportes de montagem e a localização das tiras de tomada, o que é outro ganho de flexibilidade. Note-se que em nossos desenhos, embora um módulo de tira de tomada possa utilizar uma única fase de alimentação da ZPDU, ele pode (e usualmente será) ser construído com a fiação e os conectores necessários para distribuir e passar (Figura 4b) através de todas as três fases, permitindo que outros tipos de módulo de tira de tomada que utilizam duas ou três fases sejam conectados de modo a se formar uma tira de tomada.

4. Em racks lotados, é mais fácil introduzir duas tiras de tomada de meia-altura (ou quatro de um quarto de altura) no rack e em seguida conectá-las umas às outras do

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59/97 que tentar introduzir uma tira de tomada de tamanho total grande no rack. Isto pode ser muito importante em racks muito cheios, onde a alteração dos tipos de tira de tomada pode ser difícil ou impossível sem a remoção do equipamento de processamento de dados já instalado e em execução, o que pode exigi tempo de paralisação difícil de programar e potencialmente muito dispendioso.

Este desenho de tira de tomada oferece grande flexibilidade e maior facilidade de uso para operadores de centros de dados. Eles podem utilizar tiras de tomada de densidade única ou dupla densidade no mesmo espaço exato e intercambiá-las sem alterar o hardware de montagem no gabinete de equipamento. Eles podem misturar entre si diferentes tipos de circuito e receptáculo de qualquer espécie quando utilizam duas tiras de tomada configuradas primárias e podem misturar entre si tipos de receptáculo para uma configuração primária-secundária quando do uso de energia com alimentação de fase única, de fase única dividida ou de três fases, novamente sem alterar o hardware de montagem no gabinete. Este método torna as alterações de configuração de distribuição de energia no gabinete de equipamento mais fáceis e mais rápidas de efetuar.

resultado líquido são custos e mão-de-obra reduzidos tempo de paralisação potencialmente menor.

Estes problemas de fornecimento de energia em ambientes de centros de dados lotados podem ser também resolvidos por um sistema de receptáculos de acesso lateral.

Uma modalidade do sistema de acesso lateral é mostrada na

Figura 15. Na modalidade mostrada, pelo menos uma tira de alimentação 1506 é montada em um recinto de equipamento de centro de dados 1500.

Conforme revelado acima, o recinto pode ser um rack ou um gabinete, por exemplo. Seja como for, o recinto 1500 inclui várias

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60/97 partições de montagem de equipamento 1501, apenas um lado das quais é mostrado no desenho para facilidade de exemplificação. O recinto 1500 mostrado é um gabinete que tem uma frente 1502, uma parte posterior oposta à frente, um primeiro lado 1504 e um segundo lado oposto ao primeiro lado 1504. O gabinete terá tipicamente uma conformação retangular. Neste caso, a frente 1502 do gabinete tem uma largura de lado a lado de 4 8, 26 cm (19 pol) . O primeiro lado 1504 tem uma profundidade que é geralmente maior que a largura da frente 1502 do gabinete.

Deve ficar entendido que gabinetes de larguras e profundidades diferentes são comuns em ambientes de centros de dados e que a tira de alimentação 1506 pode ser fabricada para acomodar qualquer gabinete que tal. Na modalidade mostrada, a profundidade do gabinete pode ser, por exemplo, de 60.96 cm (24 pol), 68,58 cm (27 pol) ou 104,14 cm (41 pol). Assim, deve ficar entendido que a profundidade do gabinete é geralmente maior que a largura do gabinete, de modo que a tira de alimentação 1506 possa acomodar mais tomadas 1508, conforme possa ser desejado. Na modalidade mostrada, a tira de alimentação 1506 pode incluir mais de 10 tomadas, por exemplo. No caso de um gabinete que tem uma profundidade de 60.96 cm (24 pol), a tira de alimentação 1506 pode incluir pelo menos 14 tomadas de três pinos NEPA padrão dispostas em uma única fileira na tira de alimentação. No caso de a geometria do recinto 1500 permitir, a tira de alimentação 1506 pode ter tomadas dispostas em mais de uma fileira para capacidade até maior. Na modalidade mostrada, o recinto inclui prateleiras que têm uma altura de 1 u. A tira de alimentação 1506 é dimensionada para ser utilizada em conexão com uma prateleira desta dimensão.

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Conforme mostrado, uma segunda tira de alimentação 1510 pode ser disposta ao longo do segundo lado do recinto 1500. Desta maneira, um número maior de tomadas pode ser provido em conexão com a prateleira. Por exemplo, a segunda tira de alimentação 1510 pode ser substancialmente idêntica à primeira tira de alimentação 1506. Alternativamente, o fio de alimentação para as tiras 1506 e 1510 pode estender-se das extremidades opostas das tiras 1506 e 1510 em configurações de lado direito/lado esquerdo de imagem espelhada. Além do mais, as primeira e segunda tiras de alimentação 1506 e 1510 podem ser associadas a fontes de energia separadas. Conforme observado acima, para determinados equipamentos essenciais, é desejável ter energia alternada fornecida das primeira e segunda fontes de modo a se assegurar funcionamento contínuo mesmo no caso de uma baixa de energia de uma das fontes. Por exemplo, uma das fontes pode ser uma fonte à prova de falhas. Tal equipamento inclui frequentemente um primeiro e um segundo fios de alimentação. Na modalidade mostrada, um destes fios de alimentação pode ser conectado na primeira tira 1506, e o outro fio de alimentação pode ser conectado na segunda tira 1510. Estas tiras 1506 e 1510 podem ser então conectadas a fontes separadas, como, por exemplo, por meio de uma unidade de distribuição de energia (não mostrada).

Alternativamente, as primeira e segunda tiras de alimentação 1506 e 1510 (que estão ainda associadas a fontes de energia separadas) podem estar ligando o equipamento por meio de uma unidade de comutação automática 1512. Geralmente, a unidade de comutação automática 1512 detecta uma falha de alimentação em conexão com uma fonte de alimentação (associada, neste caso, a uma das tiras de alimentação 1506 ou 1510) e comuta automaticamente para uma

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62/97 fonte alternativa (associada, neste caso, a outras tiras de alimentação 1510 ou 1506). Desta maneira, todo o equipamento pode ser conectado a duas fontes de energia, embora o equipamento possa ter um único fio de alimentação.

Embora as tiras de alimentação 1506 e 1510 sejam mostradas como sendo dispostas em bordas laterais do recinto 1500 e sendo alinhadas com o eixo geométrico da frente para trás do recinto 1500, deve ficar entendido que as tiras 1506 e 1510 podem ser afastadas uma distância das bordas laterais, como, por exemplo, de modo a se obter espaço para tomadas e fios de alimentação. Além disto, as tiras 1506 e 1510 podem ser inclinadas com relação ao eixo geométrico de frente para trás do recinto 1500, por exemplo, para acomodar mais tomadas ou para facilitar o acesso às tomadas da parte posterior do recinto 1500, conforme pode ser desejado.

F. Problemas de gerenciamento, monitoramente e segurança de energia do Centro de Dados no receptáculo

O monitoramente e o gerenciamento da energia ao nível dos receptáculos são uma característica que está em procura crescente, especialmente no mercado de centros de dados. O deslocamento no entendimento da energia como uma mercadoria de utilidade barata para um recurso dispendioso com impactos ambientais e climáticos conexos está bem a caminho. Isto, combinado com o rápido crescimento no consumo de energia (de menos de 1% do uso de energia anual nos Estados Unidos para logo acima de 3%) em ambientes de centros de dados, tem impulsionado a procura pela capacidade de monitorar o uso da energia. A outra característica básica que os gerentes de centros de dados desejam é a capacidade de ligar e desligar remotamente receptáculos de energia. Isto é especialmente útil para instalações de co-localização ou centros de dados de luzes

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63/97 desligadas que têm pouco ou nenhum pessoal operacional no local. Estas são características que tiras de tomada de Geração Dois Zonit proverão.

Muitos gerentes de centros de dados são oriundos de antecedentes operacionais de instalações e não têm antecedentes em Tecnologia da Informação (IT) fortes. A segurança IT é ainda mais problemática para tais gerentes uma vez que requer um entendimento em vários níveis de infra-estrutura IT para avaliar os prós e os contras de diversas questões de segurança IT. Além disto, muitos poucos gerentes de centros de dados tem conhecimento especializado em segurança IT em suas equipes e devem contar com recursos de IT corporativos para esta área. Isto os deixa inconfortáveis com o potencial de um intruso que penetre nos sistemas de gerenciamento de distribuição de energia e ganhe o controle da capacidade de desligar remotamente a energia para dispositivos no centro de dados. Isto é de sua responsabilidade direta e algo do qual terão que dar conta embora não tenham relatórios diretos com a habilidade de implementar e manter a segurança IT necessária para assegurar o afastamento de intrusos.

O resultado desta situação é que, embora a maioria dos gerentes de centros de dados preferisse ter ambas as capacidades de monitoramento e comutação por receptáculo, eles têm receio de que intrusos obtenham o controle dos receptáculos e os desliguem. O mercado tem respondido apresentando duas espécies de tira de tomada, as que podem ser monitoradas e comutadas e as que só podem ser monitoradas. Isto força o gerente do centro de dados a escolher a espécie de tira de tomada que deseja no momento de instalação e, se ele precisar por alguma razão comutar de um tipo para o outro, ele tem que trocar a(s) tira(s) de tomada que está(ão) afetada(s), o que é tanto incômodo

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64/97 quanto usualmente o força a comprar mais tiras de tomada do que ele deseja de modo que tenha ambas as espécies disponíveis quando necessário.

A solução que inventamos para esta demanda do mercado é tanto elegante quanto segura e é referida a seguir como a Tira de Tomada de Modo Seguro Zonit. O Sistema de Distribuição de Energia Zonit - Geração 2, 1 incorpora monitoramento e comutação por receptáculo em suas tiras de tomada. O receptáculo é ligado e desligado por meio de um relé. O relé é atuado por um circuito de controle separado, que pode ser controlado remotamente, por meio de uma interface com a Web ou outros dispositivos. O circuito de controle de relé é inserido entre o comutador de força controlado por lógica e o receptáculo, um comutador de várias posições simples, que pode ser implementado como um comutador controlado por chave

800 (Figura 8) para segurança, embora um comutador não travável possa ser utilizado. Ele é acionado manualmente e tem quatro posições:

1) Todos os Receptáculos Monitorados & Ligáveis/Desligáveis

2) Todos os Receptáculos Travados na última configuração Liga/Desliga fixada & e Monitorados Todos os Receptáculos Ligados & Monitorados Todos os Receptáculos Desligados

O comutador é um dispositivo de ultrapassagem de segurança que só pode ser controlado manualmente. Ele controla o comportamento funcional do receptáculo ou, no caso de uma tira de tomada 802, receptáculos, da seguinte maneira:

1. Na posição 1, o comutador de ultrapassagem é fechado e o circuito de controle de lógica de relé controla quando a energia é direcionada para os relés de Forma A. A energia é

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65/97 utilizada para abrir o(s) relé(s), desligando o(s) receptáculo(s) por um momento ou indefinidamente, o que ou introduz o dispositivo anexado no ciclo de energia ou o desliga. Esta posição também permite o monitoramento da condição de cada receptáculo.

2. Na posição 2, o comutador de ultrapassagem é fixado em uma posição que diz à lógica de controle da tira de tomada que não aceite novos comandos de configuração. Os receptáculos permanecem no estado ligado/desligado em que estavam antes de o comutador de ultrapassagem ser girado até a posição 2 e o monitoramento dos receptáculos permanece em sua configuração anterior para cada receptáculo.

3. Na posição 2, a energia para os relés do circuito de controle é cortada para os receptáculos pela posição do comutador. Os receptáculos podem ser monitorados, mas não podem ser desligados porque nenhuma energia de circuito de controle pode ser distribuída para os relés da Forma A, independentemente da ação da lógica de controle. Nesta posição, todos os receptáculos estarão sempre ligados.

4. Na posição 3, a energia do circuito de controle de relé é travada ligada, abrindo os relés da Forma A e desligando todos os receptáculos. Mais uma vez, ela não pode ser ultrapassada pela lógica de controle, pois é de estado sólido.

Deve-se observar que este método pode ser utilizado com outras formas de relé (B, C, etc.) e relés que são ligados por energia AC. O ponto-chave é o uso de um mecanismo de comutação como uma ultrapassagem de segurança da lógica de controle de receptáculo. A modalidade mostrada utiliza relés de forma A para maior segurança (o relé é desligado quando o receptáculo está ligado, o estado mais comum) e utiliza bobinas energizadas por DC, mas um relé

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66/97 que tenha sido energizado por AC pode ser utilizado com este método também.

Este mecanismo dá ao gerente do centro de dados a opção de selecionar de maneira física e segura o modo funcional do receptáculo ou da tira de tomada, de uma maneira e a um nível com os quais ele se sente confortável e nos quais pode confiar absolutamente. Isto lhe permite por sua vez comprar apenas um tipo de tira de tomada que pode funcionar em um ou no outro papel, gerenciado e monitorado ou monitorado apenas, no giro de uma chave. Este é um aperfeiçoamento significativo que poupa tempo, esforço e dinheiro do gerente do centro de dados e evita rupturas operacionais.

Uma segurança adicional é a implementação do protocolo de comunicação (protocolo Z, por exemplo) que orienta a lógica de controle para os receptáculos como um método seguro patenteado que não está publicado. Ele tem de preferência um esquema de criptografação robusto simples e é separado das funções de controle de nível mais alto (conectividade de rede e interface com a Web). Ele seria muito difícil para um intruso entender e corromper. Seriam necessários acesso físico ao hardware e o recarregamento do firmware, ambos praticamente impossíveis para um intruso em um centro de dados controlado e monitorado por acesso.

G. Características Únicas de Interface com Usuário do Centro de Dados

Instalações de co-localização ou centros de dados de luzes apagadas que têm pouca ou nenhuma equipe operacional no local têm determinadas necessidades operacionais referentes à sua utilização da distribuição de energia em suas instalações. Alguns centros de dados e instalações de co-localização estão atingindo agora tamanhos muito grandes, com até ou mais de 23 225, 85 m²

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67/97 (250 000 pe²) . Eles têm fileiras e fileiras de gabinetes que continuam e continuam. Eles todos se parecem exceto no que se refere aos rótulos, se presentes. O pessoal que tem acesso ao equipamento nos racks pode variar um tanto em seu grau de entendimento, conhecimento especializado e experiência com trabalho em ambientes de centros de dados. Isto é especialmente verdadeiro em instalações de colocalização onde pessoal de clientes também (ou apenas em alguns casos) tem acesso ao equipamento e o conectam no sistema de alimentação quando é instalado ou movido.

A outra variável no mercado é a adoção crescente de energia de três fases no gabinete, devido a requisitos de energia crescentes. A energia de três fases é diferente da energia de fase única tradicional à qual a maior parte do pessoal de IT está acostumada. Em qual receptáculo, fase e derivação pode-se conectar pode, e frequentemente o faz, importar. Há mais complexidade a ser gerenciada e monitorada. As probabilidades de erro são maiores, especialmente com usuários que nunca trabalharam com distribuição de energia de três fases.

A presente invenção atende a esta demanda do mercado informando aos usuários ao nível de informações do gabinete que eles precisam trabalhar com a distribuição de energia, mas que ela é controlável remotamente por meio de uma interface com a Web. Isto significa que um gerente ou operador de centro de dados pode executar uma ação, ou um indivíduo no centro de dados com acesso à Web (telefone, PDA, laptop, computador público, etc.) pode executar uma ação que é refletida pelo que eles vêem no gabinete.

Isto é obtido por meio de um ou mais LEDs (que podem ser brancos ou coloridos) localizados próximo de um receptáculo (ou receptáculos no caso de tiras de tomada) ou disjuntor (no rack ou na parede em uma unidade de

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68/97 distribuição de energia). Os LEDs têm várias funções, eles podem ser utilizados para iluminar ou transmitir informações com base em sua cor, padrão de cintilação ou estado ligado/desligado ou individualmente ou como um conjunto ou subconjuntos. Alternativamente ou além disso, tais informações podem ser transmitidas por meio de um monitor LCD ou LED 350 (Figura 3C). Informações referentes à fonte de energia (A ou B), fase ou associação de circuitos podem ser também fornecidas pela configuração das tiras (as fontes A e B podem estar em colunas diferentes, por exemplo) e codificação colorida dos receptáculos ou área de janela adjacente.

Isto oferece várias capacidades únicas e muitas mais podem ser desenvolvidas:

1. Identificação e iluminação do Gabinete ou dos Componentes

LEDs estão agora disponíveis em variantes de alto rendimento, alta eficácia. Isto torna possível iluminar com brilho o interior de um gabinete de equipamento, o que tanto identifica quanto ilumina o interior desse gabinete de modo a facilitar o trabalho nele. Os interiores de gabinetes não têm usualmente iluminação embutida e também são precariamente iluminados por iluminação ambiente, que é frequentemente obscurecida de modo a se economizar energia. Além disto, a iluminação de um componente torna fácil identificá-lo.

2. Localização dos Receptáculos e Disjuntores

Isto oferece a capacidade pela qual um receptáculo ou disjuntor específico é especificado a partir da interface com a Web e em seguida se identifica pelo padrão de cintilação do LED nesse receptáculo ou disjuntor. Isto assegura que o receptáculo ou disjuntor correto seja identificado quando se faz uma alteração na configuração de

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69/97 distribuição de energia, tal como quando se instala, remove ou move uma peça de equipamento. É particularmente útil com energia de 3 fases, uma vez que se pode identificar tanto o receptáculo quanto disjuntor que o controla ao mesmo tempo.

3. Localização de fase dos receptáculos

Esta é uma capacidade que é muito útil na distribuição de energia de três fases. Não é trivial, especialmente para um dispositivo de três fases, identificar corretamente a fase de energia na qual um receptáculo ou disjuntor específico está. O gerente do centro de dados dirá a um técnico ou cliente,

Conectar na fase X, com base no que ele está vendo no

UPS de três fases, porque ele sabe que cargas de energia de três fases devem ser balanceadas para maio eficácia. Entretanto, a pessoa que faz uma alteração no gabinete pode ter um tempo difícil tentando saber qual receptáculo está ligado em qual fase. A presente invenção torna isto trivial apenas com a utilização da interface com a Web para selecionar o modo no qual a fase no receptáculo é exibida.

4. Códigos de condição e erro de Receptáculos e Disjuntores

Os LEDs são usualmente utilizados para indicar a condição de receptáculos ou disjuntores de força, mas eles são usualmente apenas binários (LED aceso = energia ligada, LED desligado = energia desligada). A capacidade de utilizá-los individualmente ou em conjuntos para indicar outros tipos de informação (tensão baixa ou alta, erro de derivação, nível de amperagem dentro/fora da faixa, qualidade de energia dentro/fora de faixa, muitas outras) é bastante dispendiosa.

A presente invenção dá às pessoas que gerenciam e trabalham em ambientes de centros de dados uma interface com usuário superior para interagir umas com as outras e

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70/97 com o sistema de distribuição de energia. Os pontos-chave são que os LEDs podem ser utilizados em conjunto com interfaces com a Web para permitir uma maneira melhor pela qual a equipe efetue alterações de configuração de distribuição de energia de maneira segura e correta e obtenha informações e orientação e seja informado de problemas no gabinete de equipamento.

H. Problemas de gerenciamento de fornecimento da capacidade de alimentação em Centros de Dados

O gerenciamento de fornecimento de capacidade de alimentação levanta questões tanto operacionais quanto de atualização em um centro de dados ou instalação de colocalização. Isto é especialmente verdadeiro em instalações de co-localização porque a energia é quase sempre vendida pela derivação e fornecida ao gabinete de equipamento. O tipo mais comum de energia vendida é um circuito de fase única de 20 A, 120 V que é dotado de cada gabinete ou gabinete fracionário. O problema com este tipo de instalação é que ele é inflexível, requer alterações nos fios para enrolamento de cabos de alimentação para alterar o nível de capacidade e, se o limite for atingido, o disparo resultante do disjuntor pode desarmar todo o equipamento conectado a esse circuito que não tenha uma alimentação de energia redundante.

Estas espécies de problema ocorrem com instalações de equipamento mais frequentemente do que se poderia pensar. Isto é porque poucos centros de dados ou equipes de IT medem ou fazem a pesquisa sobre qual quantidade de energia cada peça de equipamento realmente tira. Esta pesquisa é difícil de fazer porque os fabricantes não apresentam os números de consumo de energia para cada configuração opcional possível do seu equipamento e os números de pior caso que eles publicam não são

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71/97 frequentemente realísticos. Assim, o método predominante é do conecte-o e veja se funciona!.

Outro problema com derivações tradicionais é que elas devem ser superdotadas com capacidade para atender à demanda de pico, não à demanda média. Isto ocorre porque a demanda de pico ocorre durante um cenário de partida a frio, quando todos os equipamentos conectados à derivação são iniciados ao mesmo tempo. A carga resultante das fontes de energia que puxam corrente e de ventiladores e unidades de disco que giram é o ponto de carga mais elevada. Isto significa que todas as derivações só podem ser carregados até cerca de 80% da sua capacidade nominal, de modo que elas tenham espaço livre suficiente para processar níveis de irrupção de corrente de partida a frio.

A Metodologia de Distribuição de Energia Zonit soluciona estes problemas de gerenciamento de capacidade de alimentação de maneira única e útil. O método do sistema Zonit consiste em implementar Disjuntores Virtuais que podem ser aplicados a uma única ou a qualquer conjunto arbitrário de tomadas de força do sistema Zonit. O Disjuntor Virtual é um limite de software que é implementado por meio de um equipamento de hardware patenteado em cada receptáculo. Ele funciona de acordo com e até o limite de disjuntor de derivação por meio de um conjunto de políticas selecionadas pelo usuário. A política energética controla tanto o estado do receptáculo (ligado/desligado) e como esse receptáculo atua individualmente em um único ou em vários conjuntos de receptáculos definidos. Os conjuntos mais comuns de receptáculos definidos são um receptáculo individual, todos os receptáculos que estão em uma derivação ou todos os receptáculos atribuídos a um cliente específico ou qualquer outra divisão funcional ou política.

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O equipamento de habilitação tem de preferência as seguintes capacidades mínimas:

1. Medir e comunicar rapidamente o uso de energia e a tensão ao nível do receptáculo. Outros pontos de medição (tais como na entrada dos fios para enrolamento de cabos de alimentação) podem ser utilizados, mas não são essenciais. A frequência e a exatidão de medição devem ser suficientes para permitir que uma unidade de processamento compute se a capacidade das derivações está sendo extraída em excesso e atuam sobre ela antes que o disjuntor de derivação real dispare.

2. Uma unidade ou unidades de processamento (ela podem ser centralizada ou distribuídas e de um único ou vários níveis) que monitoram e somam os valores de corrente e/ou tensão. Eles também são responsáveis pela execução das políticas energéticas atuais.

3. Um método para permitir que a(s) unidade(s) de processamento determine(m) os receptáculos controláveis que estão em quais derivações. Isto pode ser feito pelo desenho da topologia das conexões elétricas ou pela maneira pela qual o protocolo de comunicação que fala com os receptáculos funciona ou uma combinação de ambos.

4. Receptáculos que são controlados por ligadesliga, que têm a capacidade de serem ligados e desligados rapidamente. A velocidade de resposta deve ser rápida o bastante para que um receptáculo possa ser desligado antes do disparo de um disjuntor termo-magnético de derivação típico aberto em um cenário de corrente excessiva fraco a moderado.

5. A capacidade para permitir que o gerente do centro de dados identifique para a unidade de processamento qual equipamento está conectado em qual(ais) receptáculos

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73/97 de modo que decisões sobre política energética possam ser tomadas com base nesta informação.

A Metodologia de Distribuição de Energia Zonit permite a funcionalidade seguinte.

1. O monitoramento de energia é utilizado para determinar se uma derivação está para disparar seu disjuntor devido a uma alteração no circuito (novo equipamento conectado, mau funcionamento do equipamento existente, etc.) Se uma condição de capacidade excessiva estiver presente, a unidade de processamento pode atuar preventivamente para impedir que o disjuntor dispare desligando um ou mais receptáculos que estão nesse circuito. Quais receptáculos desligar é uma decisão controlável por política, eles podem permanecer ligados, primeiro desligados, uma sequência de fechamento de prioridade definida, o receptáculo que puxa a energia mais elevada, a menor carga necessária para que se puxe energia sob o limite de amperagem difícil para o circuito, etc., literalmente quaisquer critérios prédefinidos podem ser utilizados.

2. Um dado limite de energia é definido para um conjunto arbitrário de receptáculos na instalação. Eles podem estar, nas não tem que estar, na mesma derivação. Esta é uma capacidade que provê um conjunto de limites provisórios utilizando um Disjuntor Virtual e é útil em instalações tais como centros de dados de co-localização que desejam vender energia por limite de capacidade e têm a capacidade de limitar à medida que o cliente paga por mais capacidade. Isto é muito útil para tais instalações. Pode ser combinado com a realização de relatórios sobre energia para mostrar aos clientes exatamente quanto de energia estão utilizando e quais unidades utilizam a maior parte da energia.

3. Controlar a ordem e a temporização de receptáculos e/ou adaptadores que retornam sobre uns ou outros à medida que a

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74/97 carga cai ou quando da ligação a partir de um cenário de partida a frio. O controle da ordem dos dispositivos que são ligados é uma capacidade muito útil quando se liga uma infra-estrutura de Tecnologia da Informação porque para obter uma partida segura, alguns dispositivos e serviços precisam ser iniciados em uma ordem específica para funcionar de maneira segura. Isto é obtido na Metodologia do Sistema de Energia Zonit permitindo-se que o operador do centro de dados associe um dispositivo específico a um receptáculo ou receptáculos e então fixe uma ordem de ligação de dispositivos para todos os dispositivos definidos em um conjunto ou conjuntos. Além disto, a tomada de corrente de irrupção de partida do equipamento de Processamento de Dados Eletrônicos (EDP) (quando as fontes de energia são iniciadas, ventiladores e discos são iniciados) é usualmente o tempo de tomada de corrente mais elevada. A sequenciação da partida de todos os dispositivos conectados a um circuito específico ajuda a assegurar que o máximo de corrente de irrupção não faz disparar o disjuntor de derivação.

4. A capacidade de fazer um abrigo para carga inteligente, pré-planejado. Um problema difícil que pode surgir no gerenciamento de um centro de dados durante uma baixa na energia utilitária é como gerenciar cargas de energia. As instalações de energia de reserva (bateria e gerador) podem ou podem não ter capacidade suficiente para ligar todo o centro de dados durante a baixa de utilidade ou se o combustível para os geradores de emergência se esgotar e as baterias UPS começarem a falhar. Em um centro de dados tradicional, a equipe deve tomar decisões rápidas sobre qual equipamento paralisar e em qual ordem. É fácil cometer erros nestas circunstâncias e provocar baixas de serviço inadvertidas.

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A Metodologia do Sistema de Energia Zonit permite a paralisação inteligente pré-planejada, em várias fases e controlada por retardo de tempo do equipamento do centro de dados com base em quaisquer critérios que o gerente do centro de dados escolher. Isto permite que os gerentes do centro de dados e de co-localização priorizem a retomada dos serviços, clientes, etc., essenciais, conforme necessário.

Este processo 900 pode ser sumariado por referência ao fluxograma da Figura 9. O processo 900 mostrado é iniciado estabelecendo-se (902) políticas selecionadas pelo usuário. Estas políticas podem definir, por exemplo, a prioridade desejada para desligar (ou manter ligadas) peças de equipamento do centro de dados e/ou a sequência desejada para ligar ou desligar tal equipamento. Conforme observado acima, podem ser também utilizadas políticas para implementar um disjuntor temporário. Tomadas de força sujeitas a tais políticas são então identificada (904) . Por exemplo, as tomadas associadas a cada peça de equipamento podem introduzidas por um usuário ou equipamento específico, ou tipos de equipamento podem ser identificados com base em uma assinatura de energia. Circuitos Virtuais (um ou mais conjuntos de receptáculos) e disjuntores temporários (limites atuais para cada Circuito Virtual podem ser então definidos (906) de maneira que permita a entrada em vigor das políticas).

Durante a utilização, o uso e tensão da energia associadas a receptáculos, derivações individuais ou a outras subdivisões do centro de dados podem ser medidos (908) e comunicados a um controlador responsável pela execução das políticas. O controlador pode então monitorar (910) o uso e tensão de energia e comparar esses valores com uma política aplicável. Deve ficar entendido que, em

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76/97 determinados casos, uma violação das políticas pode ser resolvida de outra maneira que não desligando a energia para o receptáculo, como por exemplo, limitando-se energia para o receptáculo ou gerando-se um alerta.

O controlador pode então continuar (914) monitorar o uso e a tensão de energia do(s) receptáculo(s) monitorado(s). Quando a situação que resultou na violação da política tiver sido aliviada, receptáculo(s) pode(m) ser ligado(s) de acordo com a política. Por exemplo, política pode definir uma prioridade ou sequência para ligar diversas peças de equipamento associadas diversos receptáculos.

I.

Problemas de atualização da capacidade de distribuição de energia no Centro de Dados

Estamos em um tempo de rápido crescimento da capacidade de alimentação em ambientes de centros de dados.

As taxas atuais de consumo elétrico nos Estados

Unidos em centros de dados cresceram de menos de 1%, sendo estimadas como chegando em breve a

3%, um aumento triplo. Isto é impulsionado por vários fatores, tais como um fator de aumento anual de

1,2 (que produz um aumento de 2x a cada 4 anos) na taxa de consumo de energia de CPU e a necessidade de se aumentar a densidade de instalação no centro de dados de modo a se aumentar ao máximo o lucro sobre o investimento para o investimento de capital grande que um centro de dados requer.

O resultado destas tendências é o número crescente de centros de dados que não têm capacidade de distribuição de energia suficiente para o equipamento no piso. Os gerentes dos centros de dados têm horror a atualizações de energia porque são muito disruptivas, exigindo tempo de paralisação difícil de negociar ou outras medidas penosas. Atualizar a distribuição de energia em um

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77/97 centro de dados é uma tarefa difícil com muitos problemas que devem ser cuidadosamente gerenciados. A capacidade de distribuição de energia tem que ser atualizada em duas áreas principais, a infra-estrutura básica (alimentações da grade de alimentação, UPS, capacidade de bateria e Unidades de Distribuição de Energia (PDUs) e os elementos de distribuição de energia) (fios para enrolamento de cabos de alimentação da PDU para os racks, ou sob o piso ou suspensos). A atualização da distribuição de energia no piso do centro de dados é a parte mais penosa do processo por várias razões:

1. O espaço é apertado e condutos quentes não podem ser reutilizados

O layout dos condutos necessários para ligar um centro de dados ocorre em um ambiente de espaço restrito quando é instalado originalmente. Para reconfigurar um conduto com capacidade de alimentação atualizada, é necessário desligar todos os condutores nesse conduto, o que pode ser difícil se se tentar reduzir ao mínimo o tempo de paralisação. Isto é exigido pelo Código Elétrico Nacional (NEC). Se a energia A-B uniforme independente redundante não era parte do desenho de centro de dados original, (o que é verdadeiro na maioria dos centros de dados mais antigos e de quase todos os centros de dados de co-localização), então os fios para enrolamento de cabos de alimentação devem usualmente ser deixados no lugar e novos condutos serem instalados. Isto é penoso e dispendioso uma vez que o espaço sob o piso e suspenso é de difícil acesso e novos condutores sob o piso tomam espaço total, diminuindo e eficácia de resfriamento. Também trabalhar nestes espaços é difícil e deve ser feito cuidadosamente, de modo que a infra-estrutura existente de cabeamento de rede (de fibra & cobre), fios para

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78/97 enrolamento de cabos de alimentação, linhas de resfriamento, etc., não seja danificada. Isto eleva o custo da mão-de-obra e, portanto, a despesa. A maneira ótima de atualizar um centro de dados é usualmente zona por zona, cada uma consistindo em um conjunto de racks, mas para fazê-lo tem que haver espaço disponível para desobstruir uma zona antes que ela seja atualizada, e isso requer um conjunto de paralisações de equipamento a serem feitas.

2. Várias paralisações são necessárias, aumentando o risco de perda de serviço para a empresa

Cada rack que está sendo atualizado tem que ser paralisado em algum ponto para ser atualizado em uma nova energia. Cada paralisação tem que ser programada e tem seu próprio conjunto de riscos. As interdependências das infraestruturas de IT modernas e seus aplicativos são bastantes complexas e podem não ser sempre completamente conhecidas. Uma única peça de equipamento capaz de prover um serviço subjacente que ninguém executou dependia desse dispositivo.

Quando o corte de energia ocorre, a função comercial maior que depende desse serviço é interrompida, e isto pode ser muito dispendioso.

Reiniciar uma infra-estrutura de

IT e os aplicativos que rodam nela com sucesso, ou de um estado de partida a frio ou intermediária depende muito do site e é incerto.

A maioria dos sites empresariais nunca testa este aspecto dos seus sistemas de informação. Para fazê-lo corretamente, é necessário conhecer a sequência e temporização da partida do serviço de rede, sistema aplicativo e ter testado e assegurado que funciona.

Em qualquer ambiente empresarial complexo, todos os serviços usualmente não são retomados de maneira normal se apenas tudo for ligado ao mesmo tempo. Problemas podem ocorrer também se um sub-componente for desligado e ligado. A

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79/97 intervenção humana e reinicializações manuais ou interrupções/inícios de serviço são necessários para que tudo funcione corretamente. Pior, a corrupção de configurações ou dados de serviço corre ocasionalmente. O

tempo de paralisação que ocorre quando se	tem	estes tipos
de problema	pode ser significativo e	é	difícil de
diagnosticar	e fixar.
Há	três lugares para os quais	um	sistema de

distribuição de energia pode requerer atualizações, a PDU, os fios para enrolamento dos cabos de alimentação e o rack de equipamento ou um centro de dados que utiliza barras de barramento, dois lugares, as barras de barramento e o rack de equipamento. A metodologia tradicional exigem que todas estas áreas sejam atualizadas de modo a se aumentar a capacidade de distribuição de energia. A metodologia do sistema Zonit é projetada para reduzir ao mínimo o número de áreas que precisam ser atualizadas e tornar cada processo de atualização tão fácil e não disruptivo quanto possível.

1. Atualizações de PDU

As PDUs têm duas limitações de energia básicas, a quantidade total de energia que elas podem distribuir e o número de disjuntores (estações) que podem ter instalados. O sistema Zonit permite que um número muito menor de fios para enrolamento de cabos de alimentação de capacidade mais elevada suportem um dado número de racks. Isto por sua vez reduz ao mínimo o número de estações de PDU que são necessárias, o que ajuda a prevenir a necessidade de atualizações de PDU. Se forem comparadas capacidades de energia equivalentes para o tipo mais comum de equipamento EDP, a razão de fios para enrolamento de cabos de especificação Zonit de três fases, de 30 A (a capacidade

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80/97 mais baixa) para fios para enrolamento de cabos de 20 A de fase única é de 4 para 1.

2. Atualizações de Fio para Enrolamento de Cabos

O sistema Zonit é projetado para evitar ou eliminar, tanto quanto possível, atualizações em fios para enrolamento de cabos de alimentação. Se o cliente utilizar fios para enrolamento de cabos com capacidade de 60 A de maneira uniforme na instalação, então o sistema Zonit suporta qualquer necessidade de energia de 20-60 A, em três fases, fase única dividida ou fase única, sem quaisquer alterações nos fios para enrolamento de cabos de alimentação. Se o cliente utilizar uma mistura de capacidades a partir de 3060 A, com cabeamento de fios para enrolamento de cabos com especificação Zonit de 60 A, então só os disjuntores da PDU precisam ser alterados para se atualizar a capacidade dos fios para enrolamento de cabos de alimentação. Se o cliente precisar atualizar um fio para enrolamento de cabos de alimentação (com cabeamento para fio de enrolamento de cabos de alimentação de 30 A), é muito mais fácil utilizar um fio para enrolamento de cabos de alimentação préfabricado Zonit do que utilizar novos condutos de alimentação, pelo método tradicional, uma vez que os fios para enrolamento de cabos Zonit são pré-fabricados, flexíveis e não exigem a instalação de qualquer conduto.

3. Atualizações de Barras de Barramento

Um sistema de barras de barramento apresenta desafios especiais quando é atualizado. Dito de maneira simples, ele usualmente liga tantos racks que é muito, muito penoso atualizar, uma vez que não há maneira de desligar a barra de barramento inteira, de modo que apenas alguns dos racks que ela liga são paralisados, conforme pode ser feito com PDUs e fios para enrolamento de cabos de alimentação. A melhor opção é dispor as barras de barramento em pares A-B

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81/97 e atualizar uma fonte de uma vez. A única outra maneira é desligar cada dispositivo ou tira de tomada da barra de barramento e movê-lo para outra fonte de energia. Isto torna as atualizações muito difíceis uma vez que o tempo de paralisação é difícil de programar e a dificuldade aumenta com o número de sistemas que devem ser paralisados de uma vez. A utilização do Sistema de Distribuição de Energia Zonit com barras de barramento pode facilitar a situação uma vez que cada ZPDU pode ser desconectada tanto no lado A quanto no lado B e reconectada a outra fonte de energia independente da barra de barramento que é atualizada, conforme descrito a seguir na Metodologia de Atualização Zonit.

4. Atualizações de Rack

O problema usual nas atualizações da capacidade de alimentação é o orçamento de energia por receptáculo. Há servidores demais ansiando por energia conectados em cada circuito de 20 A. A metodologia do sistema Zonit permite que este problema seja facilmente resolvido de várias maneiras.

♦ Atualizar a entrada de energia na unidade ZPDU.

A unidade ZPDU tem um conjunto de entrada modular que pode ser alterado conforme necessário. O arreio interno de distribuição de energia da unidade tem potência nominal máxima de 60 A, de modo que pode aceitar energia configurada em Y de três fases de 30-60 A. Se a ZPDU for atualizada de uma entrada de 30 A para entradas de 60 A, o orçamento de energia por receptáculo é dobrado. A metodologia Zonit, por ser projetada para distribuir energia de três fases no rack e especificar o tipo de energia nele, permite a execução deste tipo de atualização. O equipamento da ZPDU foi projetado para tirar vantagem desta característica da metodologia.

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82/97 ♦ Aumentar o número de circuitos de 20 A por rack.

As tiras de alimentação de Disparo Duplo Zonit são projetadas para substituir as tiras de alimentação verticais Zonit de tamanho padrão (167,64 cm (66 pol)) exatamente no mesmo fator de forma pelo mesmo número de receptáculos utilizando-se os mesmos suportes de montagem de rack. Isto dobra o orçamento de energia por receptáculo no mesmo fator de forma. Cada tira de alimentação de Disparo Duplo é conectada em uma tomada L31-20R de três fases de 20 A na parte posterior da ZPDU. As tiras de alimentação de Disparo Duplo, por serem conectadas em duas tomadas L21-20P (versus uma tomada L-21-20P para as tiras padrão), distribuem o dobro de energia por receptáculo. Mais uma vez, a metodologia de distribuição de energia Zonit torna isto tanto possível quanto fácil.

As Tiras de Alimentação de Disparo Duplo Zonit podem ser também apresentadas em uma variante de Disparo Único, que utiliza as 2 mesmas tiras de tomada de meiotamanho que são conectadas uma à outra no mesmo fator de forma de uma única tira de tomada de 167,64 cm (66 pol) de tamanho total e utiliza os mesmos suportes de montagem. Entretanto, a variante de Disparo Único não dobra a densidade de energia, as duas tiras de tomada de meio tamanho são eletricamente conectadas entre si, de modo que elas só têm um fio de alimentação de entrada comum. A vantagem da variante de Disparo Único é que ela é mais fácil de instalar e remover do rack (como o Disparo Duplo) porque ela se divide em duas meias seções. É mais fácil colocar duas tiras de tomada de meio tamanho no rack e em seguida uni-las do que tentar obter uma única tira de tomada de 167,64 cm (66 pol) de comprimento inserida e montada.

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5. Atualizar capacidade de alimentação de rack sem tempo de paralisação operacional

A Metodologia de Atualização Zonit de acordo com a presente invenção utiliza dois elementos que, quando combinados, permitem que a capacidade de alimentação da ZPDU seja atualizada no rack, com ruptura mínima. Isto é combinado com um método de atualização baseado no sistema Zonit que permite a realização de atualizações com pouco ou nenhum tempo de paralisação sem se ter que fazer quaisquer outras alterações nos fios para enrolamento de cabos de alimentação ou na PDU (ou barra de barramento). Ainda melhor, as alterações nos elementos instalados do sistema Zonit reduzem ao mínimo as alterações nas conexões de alimentação no rack. A combinação destes recursos torna o sistema Zonit uma opção muito atraente para gerentes de centros de dados. Os elementos são o conector de entrada de energia A-B descrito anteriormente, o segundo, uma especificação de desenho dos elementos internos da unidade ZPDU (arreio de fiação e disjuntores) para suportar a capacidade de alimentação máxima que o sistema distribuirá. Isto no total permite que a ZPDU seja atualizada para uma capacidade de alimentação mais alta apenas pela alteração do fio de entrada modular. Nenhum outro elemento do sistema de distribuição de energia Zonit (tiras de tomada, adaptadores de tomada Zonit ou o equipamento conectado neles) é afetado. A energia média disponível por receptáculo é aumentada, suportando densidades de utilização de energia mais elevadas. Esta é uma característica única do sistema Zonit, nenhum outro produto de distribuição de energia baseado em rack tem esta capacidade.

As atualizações na capacidade de alimentação podem ser feitas utilizando-se o método seguinte com

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84/97 impacto operacional mínimo com a utilização da natureza A-B independente uniforme do sistema de distribuição de energia Zonit. Cada unidade ZPDU é projetada para receber energia A-B idêntica e independente. Isto permite duas maneiras de efetuar atualizações de capacidade de alimentação no local. Tudo que é necessário para que isto ocorra sem tempo de paralisação é que o equipamento nos racks que está sendo atualizado em termos de energia seja conectado de maneira redundante à ZPDU que está sendo atualizada ou conectado de maneira redundante a duas unidades ZPDU, uma na fonte de energia A, a outra na fonte de energia B. A segunda opção assegura redundância da unidade ZPDU assim como dos outros elementos do sistema de distribuição de energia (fonte de energia, fio para enrolamentos de cabos de alimentação, tira de tomada ou adaptador de tomada). As conexões de energia redundantes com o equipamento nos racks são feitas por meio de um de dois métodos no sistema Zonit.

1. Dispositivos de fornecimento/percurso de energia Duplos ou N+1

Esta é a configuração normal para o equipamento essencial de missão empresarial. É também o método ótimo para instalar o sistema de distribuição de com um par de fios de alimentação A-B que energia Zonit conectam cada dispositivo à(s) ZPDU(s)

Zonit por meio de tiras ou adaptadores de tomada A-B.

2. Dispositivos de fornecimento/percurso de energia Únicos

A configuração de utilização Zonit recomendada para tais dispositivos consiste em utilizar um Comutador de Transferência Automática conectado (ATS) a A-B para assegurar que o dispositivo esteja sempre conectado às fontes de energia redundantes A-B disponíveis da(s) ZPDU(s) Zonit. O ATS é descrito no pedido PCT No. PCT/US2008/057140, que é aqui incorporado à guisa de

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85/97 referencia. Dependendo do número de tais dispositivos por rack, o ATS pode ser um dispositivo com fator de forma 1U ou um mini-ATS Zonit. A conexão do equipamento no rack de maneira redundante a fontes A-B permite que um dos dois percursos de distribuição de energia (A ou B) seja desligado e desconectado. Se apenas uma ZPDU 1000 ou 1002 acionar o(s) rack(s) 1004 que são atualizados (ver a Figura 10), o lado A 1006 (ou B 1008) é desconectado e as tiras ou adaptadores de tomada conectados a essa ZPDU são movidos para uma ZPDU temporária ou tomadas não utilizadas em outras unidades ZPDU instaladas próximas. Em seguida, o outro lado da ZPDU que é atualizada pode ser desligado, desconectado e unidade atualizada no rack pela alteração do módulo de fio de entrada de energia e pelas etapas invertidas. Se a energia no rack 1104 for fornecido de duas unidades ZPDU 1100 e 1102 diferentes (ver a Figura 11), a ZPDU que é atualizada pode ser desligada e desconectada e nenhum equipamento será deixado desligado. Em seguida, o procedimento é ainda mais simples, desligar a ZPDU que é atualizada, alterar os fios de entrada modulares, atualizar o fio para enrolamento de cabos de alimentação e religar a unidade. Muito rápido e simples comparado com as etapas necessárias para atualizar a distribuição de energia na metodologia padrão.

Uma vez que o sistema de distribuição de energia Zonit é um sistema modular que liga de 1 a 4 racks, este procedimento pode ser repetido várias vezes novamente até que todo o centro de dados seja atualizado em termos de capacidade de alimentação. Ele segmenta o projeto e etapas menores, mais gerenciáveis, cada uma sendo essencialmente idêntica. A natureza modular uniforme do sistema Zonit habilita tal ZPDU de processo repetível pela unidade ZPDU.

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Assim, para sumariar o método do sistema Zonit, a atualização da capacidade de alimentação no local é efetuada da maneira seguinte.

1. O equipamento nos racks que são atualizados é conectado de maneira redundante a fontes de energia A-B alimentadas ou por uma ZPDU (Figura 10) ou por duas unidades ZPDU separadas (Figura 11), utilizando-se a capacidade de distribuição de energia A-B uniforme do sistema de distribuição de energia Zonit. O primeiro método tem uma unidade ZPDU que alimenta cada zona de racks, o segundo intercala energia de duas unidades ZPDU para assegurar que cada rack tenha energia de duas unidades ZPDU e nenhum deles seja um único ponto de falha. Ambos os métodos transmitem uma segurança muito elevada uma vez que cada ZPDU tem entradas de energia A-B independentes e percursos de alimentação A-B independentes dentro de cada unidade ZPDU.

2. A unidade ZPDU que é atualizada é desligada e desconectada conforme descrito. A Zonit fabrica fios de extensão de três fases que são úteis para este fim.

Observação: Se a segurança máxima durante a atualização for necessária, ambas as fontes de energia A e B que são desconectadas podem ser reconectadas a fontes A-B alternadas temporárias. A natureza uniforme do sistema Zonit torna fácil encontrar estas fontes.

3. A unidade ZPDU que é atualizada é desligada e desconectada conforme descrito. A Zonit fabrica fios de extensão de três fases que são úteis para este fim. Se a segurança máxima durante a atualização for necessária, ambas as fontes de energia A e B que são desconectadas podem ser reconectadas a fontes alternadas. A natureza uniforme do sistema Zonit torna fácil encontrar estas fontes.

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4. O par de fios para enrolamento de cabos A-B que normalmente alimenta a ZPDU que é atualizada é agora desligado e tem sua capacidade atualizada. Isto pode ser feito de uma de duas maneiras.

i. Se o fio para enrolamento de cabos tiver sido instalado com fiação de calibre suficiente para ser atualizado (uma prática recomendada pela Zonit), as únicas alterações necessárias nos fios para enrolamento de cabos são alterar os disjuntores na PDU para uma capacidade mais elevada e o receptáculo de tomada no fio para enrolamento de cabos para uma versão com capacidade mais elevada.

ii. Se for necessário substituir o fio para enrolamento de cabos para distribuir capacidade mais elevada, então um fio para enrolamento de cabos Zonit pré-fabricado que utiliza cabo MC pode ser desenrolado, roteado, amarrado e ter um novo receptáculo instalado enquanto o fio para enrolamento de cabos estiver quente. Se partições de PDU sobressalentes estiverem disponíveis, o novo fio para enrolamento de cabos pode utilizar partições de disjuntor PDU diferentes e se tornar quente antes do desligamento do fio para enrolamento de cabos antigo. Esta técnica reduz o tempo necessário para fazer o corte e, portanto, torna o risco de funcionamento de apenas uma fonte de energia (A ou B) potencialmente aceitável se apenas uma janela de tempo muito curto for necessária para desligar o fio para enrolamento de cabos antigo, desconectar a entrada modular na ZPDU e em seguida prender novos fios de entrada modulares do novo fio para enrolamento de cabos e ligá-los e a ZPDU. Este procedimento pode ser executado em questão de minutos (dentro do tempo de reserva da bateria de um UPS) e, portanto, é muito improvável que provoque uma baixa de energia devido a estar em uma fonte de energia por um período de tempo curto. Quanto menos etapas necessárias e

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88/97 quanto mais repetíveis elas sejam faz com que se obtenha um resultado mais seguro, o que é crucial para atualizações de energia em centros de dados.

5. Se barras de barramento estiverem em uso para ligar as unidades ZPDU, então todas as unidades ZPDU conectadas a uma única barra de barramento podem ser movidas para fontes de energia alternadas, conforme descrito acima. A barra de barramento pode ser então desligada e atualizada.

A Figura 12 apresenta um fluxograma deste processo. O processo 1200 mostrado pode envolver prover (1202) uma única ZPDU de fontes de energia alternadas para ligar uma peça de equipamento ou prover (1204) várias ZPDUs intercaladas de fones de energia alternadas. O equipamento é em seguida conectado de maneira redundante (1206) a fontes de energia alternadas por meio de uma única ou várias ZPDUs. A este respeito, a maneira de efetuar esta conexão redundante depende de o equipamento incluir ou não dois fios de alimentação. Se incluir, os fios de alimentação podem ser conectados (1212) a receptáculos associados a fontes de energia diferentes dentro de uma única ou várias tiras de alimentação. Se o equipamento incluir apenas um único fio de alimentação, o equipamento pode ser conectado (1210) a receptáculos associados a fontes diferentes por meio de um comutador de transferência automática, conforme descrito acima.

No caso de o equipamento ser conectado de maneira redundante a várias fontes de energia, uma atualização pode ser iniciada desligando-se (1214) o lado da ZPDU que é atualizado. A atualização pode ser então executada alterando-se (1216) os fios de entrada e os fios para enrolamento de cabos que estão sendo atualizados, por

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89/97 exemplo. O lado da ZPDU que foi atualizado pode ser então religado (1218) .

J. Problemas de monitoramento e depuração da qualidade de energia em Centros de Dados

A qualidade da energia é crucial em um centro de dados ou instalação de co-localização. Há muitos problemas potenciais na distribuição de energia em centros de dados que podem afetar a qualidade da energia. Um é o grande alcance do problema. Um centro de dados típico tem muitas derivações que podem chegar a milhares. O número de receptáculos e dispositivos conectados pode chegar a dezenas de milhares. Estes números podem apresentar problemas significativos quando se tenta encontrar e isolar problemas de alimentação. Os instrumentos de medição de qualidade de energia tradicionais são usualmente limitados a 8 canais (4 de alimentação, 4 de tensão) . Isto limita o número de pontos na topologia de distribuição de energia que podem ser amostrados simultaneamente e pode tornar muito difícil encontrar determinadas espécies de problemas de alimentação, tais como circuitos terra, que podem afetar um grande número de derivações.

A Metodologia de Distribuição de Energia Zonit soluciona estes problemas de gerenciamento de qualidade de energia de maneira única. O método do sistema Zonit consiste em implementar capacidades de monitoramento de qualidade de energia em todas as unidades ZPDU G2 Zonit e receptáculos e/ou adaptadores inteligentes Z2 Zonit. As unidades ZPDU G2 podem monitorar a potência e a tensão em suas entradas de derivação A-B e em cada adaptador inteligente e em todos os receptáculos de tira de tomada inteligentes. Estas capacidades oferecem ao usuário um arranjo de sensores em tempo real padronizados que cobrem todo o sistema de distribuição de energia do centro de

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90/97 dados, uma característica única. As vantagens de um arranjo de sensores padronizados embutido no sistema de distribuição de energia versus o instrumento de teste independente tradicional são muitas.

1. Os sensores padronizados são todos os mesmos para o mesmo tipo de localização de sensor (derivação, adaptador, tira de tomada) e a localização, geometria e conjunto de circuitos conexos são os mesmos para cada tipo de localização. Uma vez que eles lêem as formas de onda de corrente e tensão com o mesmo hardware e são uniformes, as leituras entre tipos semelhantes de sensor podem ser comparadas diretamente e todas as leituras de sensor podem ser normalizadas de modo que as variáveis que estão se alterando realmente sejam isoladas e o verdadeiro grau de alteração possa ser medido com precisão. Isto é especialmente valioso quando se tenta isolar problemas elétricos que podem ser vistos em grandes partes do centro de dados e, portanto, só variam em um pequeno grau quando medidos a partir de locais diferentes na topologia do sistema de distribuição de energia.

A Zonit desenvolveu um equipamento de sensor único para medir os níveis de corrente e tensão de energia de maneira econômica, eficaz em termos de espaço e padronizada. Isto é feito com a utilização de Relés enrolados por Fio para detecção de corrente com relés de Forma B. Cada receptáculo inteligente Zonit utiliza relés de Forma B para controlar a energia para o receptáculo. A detecção de corrente é uma característica necessária em diversas aplicações, como o Sistema de Distribuição de Energia Zonit, por exemplo. Na prática atual, ela é feita de várias maneiras, por sensores de efeito de Hall, sensores de corrente toroidais e outros dispositivos. Relés de Forma B são de um tipo que requer a energização do relé

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91/97 para abrir o circuito cujo percurso de corrente ele está controlando. O método inventado para esta necessidade é inédito no sentido de que toma um relé existente, com um núcleo eletromagnético, e envolve um condutor (em uma ou muitas voltas conforme seja exigido pela aplicação) em volta do núcleo (ou em volta do acondicionamento externo existente do conjunto ou em volta de uma guia ou outro mecanismo de direcionamento, conforme necessário), o que proporciona um sensor de corrente em anel. A exatidão do circuito ou é suficiente sem calibração ou, caso contrário, a calibração é obtida aplicando-se uma carga conhecida ao conjunto durante a fabricação ou durante uma rotina de auto-calibração durante a partida. Isto padroniza o sensor de corrente em anel. As vantagens deste método versus as técnicas tradicionais são as seguintes:

a. Custo mais baixo.

Este método elimina a necessidade tradicional de se utilizar dispositivos de medição de corrente précalibrados.

b. Flexibilidade de implementação. O roteamento físico do(s) circuito(s) de fio pode variar conforme necessário para se aumentar ao máximo a exatidão e/ou disponibilidade de espaço de modo a se atender às necessidades da aplicação.

c. Pode detectar corrente quando o relé não é energizado, como, por exemplo, o circuito está fechado e o percurso de corrente através dos contatos do relé está ativo.

Basicamente, o método alavanca a natureza do relé de Forma B porque essa forma utiliza apenas o núcleo eletromagnético quando o circuito controlado está sendo mantido aberto e nenhuma corrente está fluindo. Quando o relé não é energizado, o circuito é fechado e o núcleo pode ser

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92/97 utilizado para detectar a corrente em conjunto com o(s) circuito(s) condutor(es) integrado(s).

A maneira tradicional de medir a qualidade da energia exige que várias medições sejam feitas sempre que o instrumento puder ser inserido no sistema de distribuição

de energia, o	que pode	exigir paralisações do	equipamento
para colocar	o sensor	em linha	ou sempre que sensores
indutores	puderem ser	colocados,	o que pode	variar	e,
portanto,	introduzir uma variável	que pode ser	difícil	de
compensar	nas	medições	feitas. Os	métodos de	medição	de
qualidade	de	energia	do sistema	Zonit eliminam estes
problemas.
	2.	Problemas	que são	variáveis no tempo	e
transitórios	são muito	difíceis de	isolar com	equipamento

de teste tradicional, uma vez que o equipamento deve estar funcionando e monitorando os locais corretos na topologia de distribuição de energia para detectar o problema. A metodologia de monitoramento do sistema Zonit encontra facilmente tais problemas porque pode monitorar toda a topologia de distribuição de energia continuamente e comparar conjuntos de dados de referência e de histórico com conjuntos de dados atuais.

Isto oferece quatro tipos de monitoramento de energia que são únicos em sistemas de distribuição de energia de centros de dados.

1. Monitoramento de qualidade de energia em tempo real simultaneamente para um grande conjunto de pontos selecionados (derivações, receptáculos, adaptadores) na topologia de distribuição de energia. Cada ZPDU pode monitorar ambos as suas derivações de fonte A-B e todos os receptáculos inteligentes e/ou adaptadores inteligentes G2 Zonit conectados.

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2. Pós-análise do conjunto de dados. Isto é feito na Estação de Gerenciamento de Energia Zonit, que recebe os dados para os pontos de monitoramento escolhidos e em seguida realiza análise no conjunto de dados. O conjunto de dados pode ser armazenado para análise adicional ou análise comparativa posterior.

3. Análise comparativa do conjunto de dados versus valores de referência ou conjuntos de dados armazenados anteriormente.

4. Análise de qualquer um ou todos os dispositivos ligados para observar problemas de fornecimento de energia e predizer falhas.

As capacidades de monitoramento de qualidade de energia do sistema Zonit adicionam uma característica adicional na área de disponibilidade e inventário de receptáculos. O hardware de monitoramento de qualidade de energia pode ser utilizado para injetar um sinal de nível baixo adequado em tomadas ou receptáculos de alimentação que não estão atualmente puxando qualquer energia mensurável. Este sinal se deslocará para cima ao longo de qualquer fio de alimentação anexado através de um comprimento mínimo (cerca de 5,08 cm (2 pol)) e em seguida se refletirá de volta ao receptáculo quando atingir a extremidade do fio de alimentação. Este reflexo pode ser detectado, o que determina que o receptáculo ou tomada tem um fio de alimentação conectado nele/nela. Esta capacidade pode ser utilizada para manter um inventário em tempo real do número de receptáculos reais disponíveis (versus ocupados, mas não ativos) no sistema de distribuição de energia Zonit. Esta é uma informação útil para operadores remotos de centros de dados e gerentes de centros de dados. Um método alternativo é o de instalar um sensor opcional que detecta se o receptáculo está ocupado. Outro método é o

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94/97 de colocar um micro-comutador localizado apropriado para detectar quando o receptáculo está ocupado. Todos estes métodos podem ser utilizados para implementar esta funcionalidade.

A Figura 13 apresenta um fluxograma deste processo. O processo 1300 mostrado é iniciado instalando-se (1302) um arranjo de sensores padronizados através do sistema de distribuição de energia. As saídas dos sensores podem ser então utilizadas para monitorar (1314) a potência e a tensão para cada derivação ou receptáculo monitorado do centro de dados. Um controlador de monitoramento pode em seguida identificar (1306) alterações ao longo do tempo ou na topologia da rede. Este monitoramento pode ser utilizado para análise em tempo real (1308), pós-análise (1310) baseadas em dados acumulados, análise comparativa (1312) baseada em comparações de valores ao longo do tempo ou áreas diferentes da topologia do centro de dados e/ou análise preditiva (1314) para identificar disfunções ou erros potenciais. Este processo pode ser também utilizado para inventariar (1316) receptáculos com o fim de identificar os receptáculos que estão ou não estão em uso, conforme descrito acima.

K. Problemas de monitoramento e gerenciamento de ambiente do Centro de Dados

O gerente do centro de dados é usualmente responsável pela alimentação, resfriamento, supressão de incêndios e segurança física no centro de dados. Isto é aqui referido como o ambiente do centro de dados. Outros grupos de Tecnologia da Informação (IT) usualmente monitoram e executam funções de nível mais elevado, tais como conectividade de rede, servidores, armazenamento, bancos de dados, aplicativos, etc., que utilizam o equipamento EDP localizado no centro de dados.

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O gerente do centro de dados não deseja apenas saber o que está acontecendo no ambiente do centro de dados como um todo, ele quer subdividir a condição em conjuntos de racks ou em racks individuais (especialmente em uma instalação de co-localização) e ele quer agrupar as informações em meta-grupos que representam as informações de que necessita, tais como todos os racks ocupados por um cliente ou grupo específico, todos os racks com dispositivos de armazenamento, etc.

Os produtos de monitoramento de ambiente de centro de dados existentes sofrem do problema de que não têm topologias conhecidas, uniformes para a maneira pela qual distribuem seus sensores ambientais e de segurança e, portanto, cada sensor deve ser manualmente manejado se o produto de monitoramento vier a construir um quadro do que está acontecendo a qualquer sub-nível do centro de dados, como, por exemplo, o rack ou a subdivisão política técnica. Isto é complicado e requer mais trabalho da equipe do centro de dados. Além disto, é inflexível, uma vez que os sensores devem ser em essência remanejados se se moverem.

A Metodologia de Distribuição de Energia Zonit soluciona estes problemas de monitoramento e gerenciamento ambiental dos centros de dados de maneira única. O método do sistema Zonit consiste em utilizar as associações topológicas conhecidas do sistema de distribuição de energia Zonit (cada ZPDU liga um dado conjunto de racks) e os recursos de monitoramento de qualidade de energia (uma impressão digital de energia pode ser desenvolvida para identificar uma peça de equipamento específica) para associar os sensores a racks e o equipamento a receptáculos e/ou adaptadores. No sistema Zonit, faz-se com que sensores sejam conectados a unidades ZPDU. Isto associa os sensores a um conjunto de racks e se as conexões forem feitas em uma

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96/97 base por tira de tomada ou adaptador com um rack específico. Uma vez que a equipe do centro de dados identifica a localização do rack de qualquer peça de equipamento conectada em um receptáculo específico para o banco de dados da estação de monitoramento de energia Zonit, o sistema Zonit pode rotular automaticamente cada receptáculo nessa tira de tomada como estando nesse rack e cada sensor conectado nessa tira de tomada como estando nesse rack. Esta metodologia pode ser utilizada da mesma maneira para um conjunto de racks que são ligados por uma

ZPDU (no	método	de	intercalação, os racks são	associados a
qualquer	ZPDU	que	forneça a energia	do lado A), para
associar	todos	os	sensores conectados	nessa	ZPDU a esse
conjunto	de racks.

Também existe uma capacidade única para rastrear movimentos do equipamento e atualizar automaticamente o banco de dados do equipamento que utiliza a metodologia e as capacidades do sistema Zonit. Se uma peça de equipamento estiver para ser movida dentro do centro de dados, ela é marcada para movimento. Uma impressão digital de energia é tirada do equipamento, o que pode ser feito adequadamente por meio da interface com a Web da Zonit. O equipamento é então paralisado, movido e religado. O sistema Zonit detectará o equipamento e em seguida solicitará a confirmação da mudança por meio da interface com a Web. Nesse ponto, o banco de dados da estação de gerenciamento de energia Zonit será atualizado para refletir a mudança e todas as associações no banco de dados para essa peça de equipamento serão transferidas como parte da mudança.

A Figura 14 apresenta um fluxograma deste processo. O processo 1400 mostrado é iniciado dispondo-se (1402) a topologia do centro de dados com fontes de energia, PDUs, derivações, racks e tiras de alimentação. A

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97/97 localização dos racks de uma peça de equipamento pode ser em seguida identificada (1404) .

A este respeito, as localizações das peças de equipamento podem ser introduzidas pelo usuário, ou as localizações podem ser determinadas pelo reconhecimento da impressão digital de energia de uma peça de equipamento ou tipo de equipamento. Uma vez localizada uma peça de equipamento, receptáculos e sensores conexos podem ser associados (1406) ao mesmo rack.

Quando for desejável ou necessário mudar de lugar uma peça de equipamento, essa peça de equipamento pode ser marcada (1408) para a mudança. Uma assinatura de energia pode ser então obtida (1410) para o equipamento marcado.

Depois que a peça de equipamento tiver mudado de lugar, a nova localização pode ser identificada (1412) pelo reconhecimento de um receptáculo associado à assinatura de energia. As associações do equipamento em um banco de dados podem ser então atualizadas (1414) com base na nova localização identificada do equipamento.

A descrição precedente da presente invenção foi apresentada para fins de exemplificação e descrição. Além disto, a descrição não se destina a limitar a invenção à forma aqui revelada. Consequentemente, variações e modificações co-extensivas com os ensinamentos acima, e a perícia e o conhecimento da técnica relevante, estão dentro do alcance da presente invenção. As modalidades acima descritas se destinam também a explicar os melhores modos de pôr em prática a invenção e permitir que outros versados na técnica utilizem a invenção nessas ou em outras modalidades e com diversas modificações exigidas pela(s) aplicação(ões) ou uso(s) específico(s) da presente invenção. Pretende-se que as reivindicações anexas sejam interpretadas como incluindo modalidades alternativas na medida permitida pela técnica anterior.

Claims

1. Equipamento para uso na distribuição de energia, caracterizado pelo fato de que compreende:

um dispositivo de monitoramento para monitorar um primeiro sinal de energia entregue para primeiros dispositivos elétricos por meio de um conjunto de primeiros receptáculos (602) em um primeiro circuito de ramificação de alimentação (606) e monitorar um segundo sinal de energia entregue para segundos dispositivos elétricos por meio de um conjunto de segundos receptáculos (602) em um segundo circuito de ramificação de alimentação (606) diferente do primeiro circuito de ramificação de alimentação (606), em que o primeiro e o segundo receptáculos (602) definem um circuito virtual;

um controlador (608) operacionalmente associado ao dispositivo de monitoramento para efetuar uma comparação dos valores monitorados do primeiro e segundo sinais de

energia com valores de re ferência definidos por uma política; e um sistema de comutação , operacionalmente associado ao controlador (608), para interromper seletivamente a entrega de energia para um ou mais

receptáculos do circuito virtual com base na comparação.

2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de comutação é operante para controlar de maneira independente a energia para subconjuntos individuais do circuito virtual, cada subconjunto incluindo um ou mais receptáculos.

3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma interface de rede para uso na operação remota do sistema de comutação.

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4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a política define uma sequência para um dentre ligar e desligar a energia para o circuito virtual e o controlador é operativo para executar a sequência com relação ao conjunto de receptáculos.

5. Método para uso na distribuição de energia, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

definir um circuito virtual de primeiros receptáculos de tomada em um primeiro circuito de ramificação de alimentação (606) e segundos receptáculos de tomada de um segundo circuito de ramificação de alimentação (606);

estabelecer uma política para controlar a entrega de energia para um ou mais receptáculos do circuito virtual; e operar um sistema de comutação para controlar a entrega de energia para pelo menos um dos dispositivos por meio de um dos receptáculos, quando da ocorrência de uma condição de política.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de comutação compreende vários dispositivos de disjuntores de circuitos virtuais, cada um deles operável de maneira independente para interromper a energia para um ou mais dos dispositivos elétricos.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de operar compreende executar uma sequência para um dentre ligar e desligar a energia para o conjunto de receptáculos.