قطع برق در یک شرکت فقط به معنی خاموش شدن چراغ‌ها یا کامپیوترهای کاربران نیست. در بسیاری از مجموعه‌ها، بخش مهمی از فعالیت سازمان به تجهیزات شبکه وابسته است؛ تجهیزاتی مانند سوئیچ‌ها، روترها، فایروال، سرورها، سیستم تلفن تحت شبکه، تجهیزات وایرلس، دوربین‌های IP و تجهیزات ذخیره‌سازی.

اگر برق این تجهیزات حتی برای مدت کوتاهی قطع شود، ممکن است ارتباط کاربران با اینترنت و سرورها از بین برود، تماس‌های VoIP قطع شوند، سیستم‌های مدیریتی از دسترس خارج شوند و بخشی از فعالیت مجموعه متوقف شود.

به همین دلیل برق اضطراری در شبکه‌های کامپیوتری یکی از بخش‌های مهم طراحی زیرساخت است و بهتر است از همان مرحله طراحی شبکه مورد توجه قرار گیرد، نه اینکه پس از بروز اولین قطعی برق به آن فکر کنیم.

برق اضطراری در شبکه‌های کامپیوتری چیست؟

برق اضطراری شبکه به مجموعه تجهیزات و طراحی‌هایی گفته می‌شود که هدف آن‌ها حفظ تغذیه تجهیزات حیاتی شبکه در زمان قطع برق یا ایجاد اختلال در برق شهری است.

بسته به اندازه و اهمیت شبکه، این سیستم ممکن است از یک UPS کوچک برای چند تجهیز تا مجموعه‌ای شامل UPS مرکزی، بانک باتری، ژنراتور، ATS، تابلو برق، PDU و سیستم مانیتورینگ تشکیل شود.

هدف اصلی این سیستم این است که تجهیزات مهم شبکه در زمان اختلال برق خاموش نشوند یا حداقل فرصت کافی برای ادامه فعالیت تا ورود منبع برق جایگزین یا خاموش‌سازی کنترل‌شده وجود داشته باشد.

چرا برق پایدار برای شبکه اهمیت دارد؟

تجهیزات شبکه به تغذیه الکتریکی پایدار نیاز دارند.

سوئیچ، روتر یا فایروال در صورت قطع برق فوراً از مدار خارج می‌شود و در نتیجه حتی اگر تمام کامپیوترهای کاربران باتری داشته باشند، ارتباط شبکه ممکن است قطع شود.

در شبکه‌هایی که سرویس‌های مهم سازمانی روی سرورهای داخلی اجرا می‌شوند، اهمیت موضوع بیشتر است.

قطع ناگهانی برق می‌تواند باعث خاموش شدن سرور، توقف سرویس‌ها، قطع ارتباط با تجهیزات ذخیره‌سازی و در برخی شرایط ایجاد مشکلات نرم‌افزاری یا داده‌ای شود.

بنابراین هدف UPS فقط روشن نگه داشتن یک دستگاه نیست؛ بلکه حفظ پیوستگی سرویس شبکه است.

UPS چیست؟

UPS مخفف Uninterruptible Power Supply و به معنی منبع تغذیه بدون وقفه است.

UPS بین برق ورودی و تجهیزات قرار می‌گیرد و در صورت قطع یا اختلال برق، با استفاده از انرژی ذخیره‌شده در باتری، تغذیه تجهیزات را ادامه می‌دهد.

UPSهای استاندارد فقط برای قطعی کامل برق استفاده نمی‌شوند؛ بسته به طراحی و نوع دستگاه، می‌توانند در مدیریت برخی مشکلات کیفیت توان نیز نقش داشته باشند.

استانداردهای خانواده IEC 62040 به سیستم‌های UPS اختصاص دارند. نسخه تجمیعی IEC 62040-1 شامل الزامات ایمنی UPS است و IEC 62040-3:2021 به مشخصات عملکرد و روش‌های آزمون UPS می‌پردازد. (وب‌فروش IEC)

چه تجهیزاتی در شبکه باید به UPS متصل شوند؟

در طراحی برق اضطراری، الزاماً قرار نیست تمام تجهیزات ساختمان به UPS شبکه متصل شوند.

اولویت باید با تجهیزاتی باشد که خاموش شدن آن‌ها باعث قطع سرویس شبکه می‌شود.

برای مثال معمولاً تجهیزات زیر باید بررسی شوند:

• سوئیچ‌های Core و Distribution
• روتر و تجهیزات ارتباط اینترنت
• فایروال
• تجهیزات فیبر نوری و ONT
• سرورها
• تجهیزات Storage و NAS
• کنترلرهای شبکه بی‌سیم
• سوئیچ‌های PoE حیاتی
• تجهیزات تلفن تحت شبکه
• تجهیزات مانیتورینگ و مدیریت شبکه

در هر پروژه باید مشخص شود کدام سرویس‌ها واقعاً حیاتی هستند و چه مدت باید در زمان قطعی برق فعال باقی بمانند.

انواع UPS برای شبکه

UPSها از نظر معماری و نحوه عملکرد انواع مختلفی دارند. سه گروه شناخته‌شده عبارت‌اند از Offline یا Standby، Line Interactive و Online Double Conversion.

UPS Offline یا Standby

این نوع UPS معمولاً ساختار ساده‌تری دارد و در شرایط عادی تجهیزات از برق ورودی تغذیه می‌شوند.

هنگام قطع برق، UPS بار را به باتری و اینورتر منتقل می‌کند.

این مدل بیشتر برای کاربردهای ساده و بارهای کم‌اهمیت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

UPS Line Interactive

در UPSهای Line Interactive امکان مدیریت بهتر برخی تغییرات ولتاژ وجود دارد و دستگاه فقط در شرایط لازم از باتری استفاده می‌کند.

این معماری در بسیاری از کاربردهای اداری و تجهیزات شبکه کوچک و متوسط استفاده می‌شود.

UPS Online Double Conversion

در UPS آنلاین، توان ورودی ابتدا تبدیل و سپس مجدداً برای تغذیه بار تولید می‌شود و تجهیزات به‌صورت پیوسته از خروجی اینورتر تغذیه می‌شوند.

این معماری سطح بیشتری از جداسازی بار از نوسانات برق ورودی ایجاد می‌کند و برای زیرساخت‌های حساس، سرورها و شبکه‌های مهم کاربرد زیادی دارد.

Schneider Electric نیز Online Double Conversion را برای بارهایی معرفی می‌کند که تحمل اختلال حتی بسیار کوتاه را ندارند، در حالی که Line Interactive در بسیاری از کاربردهای معمول کامپیوتری و شبکه‌ای پاسخ‌گو است. (Schneider Electric)

UPS مناسب شبکه را چگونه انتخاب کنیم؟

انتخاب UPS نباید فقط بر اساس عدد VA درج‌شده روی دستگاه انجام شود.

چند عامل باید هم‌زمان بررسی شوند.

توان واقعی تجهیزات

ابتدا باید توان مصرفی تجهیزات شبکه مشخص شود.

برای مثال اگر قرار است UPS یک رک شامل دو سوئیچ PoE، روتر، فایروال و سرور را پشتیبانی کند، مجموع مصرف تمام این تجهیزات باید محاسبه شود.

همچنین بهتر است مقداری ظرفیت برای توسعه آینده و افزایش بار در نظر گرفته شود.

توان VA و Watt

UPSها معمولاً هم دارای ظرفیت VA و هم محدودیت توان واقعی بر حسب Watt هستند.

هر دو مقدار باید با بار تجهیزات سازگار باشند و نباید فقط یکی از آن‌ها بررسی شود.

مدت زمان Backup

یکی از مهم‌ترین سؤالات طراحی این است:

UPS باید چند دقیقه شبکه را روشن نگه دارد؟

پاسخ برای همه پروژه‌ها یکسان نیست.

در یک شرکت ممکن است فقط چند دقیقه برای خاموش کردن کنترل‌شده سرورها لازم باشد. در مجموعه‌ای دیگر UPS باید تا زمان روشن شدن ژنراتور شبکه را فعال نگه دارد.

گاهی نیز کارفرما می‌خواهد شبکه برای مدت طولانی بدون ژنراتور کار کند که در این حالت ظرفیت باتری اهمیت بسیار بیشتری پیدا می‌کند.

تأثیر تجهیزات PoE بر انتخاب UPS

در شبکه‌های جدید، این موضوع بسیار مهم است.

سوئیچ PoE فقط برق خودش را مصرف نمی‌کند؛ ممکن است برق تعداد زیادی تجهیز دیگر را نیز از طریق کابل شبکه تأمین کند.

برای مثال:

دوربین‌های IP، تلفن‌های VoIP، Access Pointها و تجهیزات IoT ممکن است همگی از سوئیچ PoE تغذیه شوند.

بنابراین هنگام محاسبه UPS نباید فقط توان خود سوئیچ را در نظر گرفت.

اگر یک سوئیچ PoE در حال تأمین صدها وات توان برای تجهیزات دیگر باشد، این بار نیز مستقیماً روی UPS قرار دارد.

در نتیجه خاموش شدن سوئیچ PoE می‌تواند به‌صورت هم‌زمان تعداد زیادی دوربین، تلفن یا Access Point را نیز خاموش کند.

UPS رک شبکه

در شبکه‌های کوچک و متوسط، UPS معمولاً در داخل یا نزدیک رک شبکه نصب می‌شود.

برای این کاربرد می‌توان از UPSهای Rackmount یا مدل‌های مناسب نصب در اتاق تجهیزات استفاده کرد.

هنگام نصب UPS در رک باید عواملی مانند وزن دستگاه و باتری‌ها، فضای اشغال‌شده در رک، تهویه، ظرفیت کابل برق، نحوه توزیع خروجی و دسترسی برای نگهداری مورد توجه قرار گیرند.

قرار دادن UPS سنگین در بخش بالایی رک نیز انتخاب مناسبی نیست و تجهیزات سنگین معمولاً باید با توجه به طراحی رک در قسمت‌های پایین‌تر قرار گیرند.

ژنراتور چه تفاوتی با UPS دارد؟

UPS و ژنراتور جایگزین مستقیم یکدیگر نیستند.

UPS می‌تواند تقریباً بلافاصله پس از اختلال برق، تغذیه تجهیزات را حفظ کند.

اما ژنراتور معمولاً برای تأمین برق طولانی‌مدت مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای روشن شدن، پایدار شدن و انتقال بار به زمان نیاز دارد.

در زیرساخت‌های مهم، معماری می‌تواند به این شکل باشد:

برق شهر → UPS → تجهیزات شبکه

و در زمان قطع برق:

UPS → حفظ فوری شبکه → روشن شدن ژنراتور → انتقال بار → ادامه فعالیت

به این ترتیب UPS فاصله زمانی میان قطع برق شهری و ورود ژنراتور را پوشش می‌دهد.

ATS چیست؟

ATS یا Automatic Transfer Switch تجهیزی است که می‌تواند انتقال میان منابع مختلف برق را به‌صورت خودکار مدیریت کند.

برای مثال در برخی سیستم‌ها پس از قطع برق شهری و آماده شدن ژنراتور، ATS بار را از برق شهر به ژنراتور منتقل می‌کند.

طراحی ATS، ژنراتور و UPS باید توسط متخصص برق و متناسب با ساختار توزیع الکتریکی ساختمان انجام شود.

PDU در رک شبکه چه نقشی دارد؟

PDU یا Power Distribution Unit برای توزیع برق میان تجهیزات داخل رک استفاده می‌شود.

PDU مناسب باعث می‌شود تجهیزات از یک نقطه مشخص و مدیریت‌شده تغذیه شوند.

در رک‌های حرفه‌ای ممکن است PDU دارای امکاناتی مانند اندازه‌گیری مصرف، مانیتورینگ یا حتی کنترل پریزها باشد.

نحوه اتصال PDU به UPS نیز باید متناسب با توان مصرفی تجهیزات طراحی شود.

استفاده از چندراهی‌های معمولی و اتصال زنجیره‌ای چند پریز به یکدیگر، جایگزین طراحی اصولی توزیع برق رک نیست.

پریزهای برق عادی و برق اضطراری

در پروژه‌های شبکه بهتر است پریزهای برق اضطراری از پریزهای برق معمولی قابل تشخیص باشند.

ممکن است از رنگ‌های متفاوت یا لیبل برای مشخص کردن مدارهای مختلف استفاده شود.

برای مثال در یک پروژه می‌توان پریزهای متصل به UPS، ژنراتور و برق عادی را با رنگ یا کد متفاوت مشخص کرد.

اما نکته مهم این است که رنگ قرمز، سبز یا نارنجی به‌تنهایی یک معنی جهانی ثابت برای تمام پروژه‌ها ندارد؛ سیستم رنگ‌بندی باید در مستندات پروژه مشخص باشد و با الزامات الکتریکی محل اجرا هماهنگ شود.

این موضوع به‌خصوص در ترانکینگ‌های ماژولار و کف‌خواب‌ها اهمیت دارد تا کاربر اشتباهاً تجهیزات غیرضروری را به مدار برق اضطراری متصل نکند.

ارتینگ در شبکه و UPS

برق اضطراری بدون توجه به ارتینگ و Bonding کامل نیست.

تجهیزات رک، سیستم‌های برق، UPS و زیرساخت ارتباطی باید طبق طراحی مهندسی ساختمان و استانداردهای مربوطه به سیستم حفاظتی مناسب متصل شوند.

ارتینگ صحیح می‌تواند نقش مهمی در ایمنی، عملکرد تجهیزات حفاظتی و مدیریت شرایط خطا داشته باشد.

UPS جایگزین سیستم ارتینگ ساختمان نیست.

محافظت در برابر Surge و اضافه ولتاژ

یکی دیگر از اشتباهات رایج این است که تصور شود وجود UPS به معنی بی‌نیازی از سایر تجهیزات حفاظتی است.

در طراحی برق ساختمان و تجهیزات حساس ممکن است استفاده از SPD یا Surge Protective Device برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای گذرا مورد نیاز باشد.

نوع و محل SPD باید بر اساس ساختار برق و طراحی حفاظتی ساختمان توسط متخصص برق تعیین شود.

برق اضطراری اتاق سرور

در اتاق سرور، اهمیت برق اضطراری بیشتر از یک رک ساده اداری است.

معمولاً علاوه بر تجهیزات شبکه باید مصرف مواردی مانند سرورها، Storage، تجهیزات امنیتی، سیستم‌های مدیریتی و گاهی برخی زیرساخت‌های جانبی نیز بررسی شود.

در پروژه‌های بزرگ‌تر حتی ممکن است از معماری‌های افزونه، UPSهای موازی، مسیرهای برق A و B و ژنراتورهای پشتیبان استفاده شود.

سطح افزونگی باید بر اساس اهمیت کسب‌وکار و میزان قابل قبول قطعی تعیین شود.

آیا سیستم سرمایش هم باید برق اضطراری داشته باشد؟

این سؤال در اتاق‌های سرور بسیار مهم است.

ممکن است UPS بتواند تجهیزات IT را برای مدت طولانی روشن نگه دارد، اما اگر سیستم سرمایش خاموش شود، دمای اتاق افزایش پیدا کند.

به همین دلیل در طراحی برق اضطراری اتاق سرور نباید فقط مصرف رک‌ها بررسی شود؛ رفتار سیستم سرمایش در زمان قطع برق نیز باید مشخص باشد.

این موضوع به‌خصوص در قطعی‌های طولانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

مانیتورینگ UPS از طریق شبکه

بسیاری از UPSهای حرفه‌ای قابلیت مانیتورینگ شبکه‌ای دارند.

با استفاده از کارت مدیریت شبکه می‌توان اطلاعاتی مانند وضعیت UPS، برق ورودی، بار، باتری و هشدارها را از راه دور مشاهده کرد.

برخی تجهیزات همچنین امکان ارسال اعلان، SNMP یا اتصال به سامانه‌های مدیریت زیرساخت را فراهم می‌کنند.

برای نمونه، Schneider Electric کارت‌های مدیریت شبکه برای UPS ارائه می‌کند که امکان پیکربندی و مانیتورینگ از طریق رابط وب، خط فرمان و ابزارهای مدیریت شبکه را فراهم می‌کنند. (Schneider Electric)

باتری UPS باید نگهداری شود

باتری یکی از مهم‌ترین اجزای UPS است و ظرفیت آن در طول زمان کاهش پیدا می‌کند.

دمای محیط، تعداد سیکل‌های شارژ و دشارژ، تکنولوژی باتری و شرایط کاری روی عمر آن تأثیر دارند.

بنابراین وجود UPS به‌تنهایی کافی نیست.

وضعیت باتری باید به‌صورت دوره‌ای بررسی شود و در پروژه‌های حساس، تست‌های برنامه‌ریزی‌شده برای اطمینان از Runtime واقعی انجام شود.

UPS با باتری فرسوده ممکن است در ظاهر کاملاً سالم باشد اما در اولین قطعی برق، زمان پشتیبانی مورد انتظار را تأمین نکند.

اشتباهات رایج در طراحی برق اضطراری شبکه

از خطاهای متداول می‌توان به انتخاب UPS صرفاً بر اساس VA، محاسبه نکردن مصرف PoE، اتصال تجهیزات غیرضروری به UPS، نبود ظرفیت توسعه، نبود مانیتورینگ، باتری‌های بدون نگهداری، توزیع غیراصولی برق داخل رک و در نظر نگرفتن ژنراتور یا مدت Backup مورد نیاز اشاره کرد.

یکی دیگر از اشتباهات مهم این است که تمام پریزهای یک محیط به برق UPS متصل شوند بدون اینکه مشخص باشد کدام تجهیزات واقعاً حیاتی هستند.

ظرفیت UPS باید برای سرویس‌های مهم حفظ شود.

طراحی برق اضطراری از مرحله اجرای شبکه

بهترین زمان برای طراحی برق اضطراری، قبل از تکمیل پروژه اجرای شبکه‌های کامپیوتری است.

در این مرحله می‌توان محل رک، توان تجهیزات، مسیر کابل برق، نوع پریزها، UPS، PDU، ژنراتور و نیاز توسعه آینده را به‌صورت یکپارچه بررسی کرد.

طراحی دیرهنگام برق اضطراری ممکن است باعث نیاز به تغییر رک، اضافه کردن کابل، تغییر تابلو برق یا اجرای مجدد برخی مسیرها شود.

بنابراین برق، پسیو شبکه و تجهیزات اکتیو بهتر است به‌عنوان بخش‌های مرتبط یک زیرساخت واحد دیده شوند.

ارتباط برق اضطراری با کابل‌کشی ساخت‌یافته

در پروژه‌های کابل‌کشی ساخت‌یافته معمولاً مسیرهای دیتا و برق باید از ابتدا مشخص شوند.

در ترانکینگ، کف کاذب یا Floor Box می‌توان نقاط شبکه و پریزهای برق مورد نیاز کاربران را بر اساس طراحی پروژه اجرا کرد.

همچنین در صورت وجود پریزهای برق اضطراری، بهتر است آن‌ها به‌وضوح از پریزهای عادی قابل تشخیص و در مستندات پروژه ثبت شوند.

این موضوع باعث می‌شود در آینده مشخص باشد هر پریز از چه منبعی تغذیه می‌شود.

اجرای زیرساخت برق اضطراری شبکه توسط رامان شبکه

در پروژه‌های اجرای شبکه، بررسی برق تجهیزات یکی از موضوعاتی است که باید همراه با طراحی زیرساخت مورد توجه قرار گیرد.

رامان شبکه می‌تواند در چارچوب پروژه‌های شبکه، نیازهای مرتبط با رک، تجهیزات شبکه، UPS، توزیع برق تجهیزات، مسیرهای کابل، پریزهای شبکه و برق اضطراری را بررسی کرده و هماهنگی لازم میان بخش‌های شبکه و اجرای برق تخصصی پروژه را در نظر بگیرد.

هدف این است که شبکه فقط از نظر کابل‌کشی و تجهیزات ارتباطی کامل نباشد، بلکه در برابر قطعی برق نیز متناسب با نیاز کسب‌وکار طراحی شود.

اجرای بخش‌های الکتریکی، تابلو، ژنراتور و اتصالات برق فشار ضعیف باید توسط افراد دارای صلاحیت و مطابق الزامات برق ساختمان انجام شود.

سوالات متداول درباره برق اضطراری شبکه

UPS شبکه چیست؟

UPS شبکه منبع تغذیه بدون وقفه‌ای است که برای حفظ برق تجهیزات حیاتی مانند سوئیچ، روتر، فایروال، سرور و تجهیزات ارتباطی هنگام قطع یا اختلال برق استفاده می‌شود.

آیا تمام تجهیزات شبکه باید به UPS متصل شوند؟

خیر. ابتدا باید تجهیزات و سرویس‌های حیاتی مشخص شوند و ظرفیت UPS بر اساس بار واقعی و مدت زمان مورد نیاز طراحی شود.

UPS آنلاین برای شبکه بهتر است؟

برای زیرساخت‌های حساس و بارهایی که کیفیت و پیوستگی برق اهمیت بالایی دارد، Online Double Conversion می‌تواند انتخاب مناسبی باشد. برای شبکه‌های ساده‌تر ممکن است Line Interactive نیز پاسخ‌گو باشد. انتخاب نهایی باید بر اساس حساسیت تجهیزات و شرایط برق انجام شود.

آیا UPS جای ژنراتور را می‌گیرد؟

معمولاً خیر. UPS برای پاسخ فوری و کوتاه‌مدت بسیار مناسب است، در حالی که ژنراتور می‌تواند برای قطعی‌های طولانی‌تر برق تأمین کند. در زیرساخت‌های مهم این دو معمولاً مکمل یکدیگر هستند.

مدت Backup UPS چقدر باید باشد؟

این زمان به نوع پروژه بستگی دارد. باید مشخص شود UPS فقط برای خاموش‌سازی کنترل‌شده استفاده می‌شود، تا ورود ژنراتور برق تأمین می‌کند یا باید شبکه را مدت طولانی فعال نگه دارد.

آیا سوئیچ PoE روی ظرفیت UPS تأثیر دارد؟

بله. مصرف تجهیزاتی که از طریق PoE از سوئیچ برق می‌گیرند نیز باید در محاسبه بار UPS در نظر گرفته شود.