物聯網應用案例|中華電信

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中華電信是臺灣最大的電信業者,為了提供各式各樣的電信服務,光是在臺灣本島上,就設置了將近3千座機房,過去,這些分散各地機房的維運管理工作都是各自為政,欠缺統一的管理平臺。因此,中華電信的高層主管必須親自前往各地機房,才能了解特定機房的營運狀況,但仍有許多位於偏鄉的機房往往鞭長莫及,無法有效的管理。

隨著中華電信機房在全臺的布局規模持續擴大,高層主管希望能夠即時且精準地掌握各地IDC機房的營運狀況。為此,兩年前,中華電信利用自家的iEN 智慧節能服務平臺來整合既有機房的各種管理機制,將於明後年重新打造一套涵蓋全臺機房運作狀況的監控管理系統,以單一平臺管理各地機房內原本獨立運作的監控子系統,提供系統自動反應、遠端控制與分析報表等功能。這個平臺不只減輕了機房維運人員的負擔,更重要的是,還能讓高層主管透過單一平臺快速綜覽比對多個地區機房的營運狀況,提升控管的可視性。

基層維運自動化

以中華電信的臺南永康機房為例,光是在150坪的機房空間當中,就布滿了500顆感測器,平均每走過0.3坪就會與一顆感測器相遇。這些感測器的類型五花八門,各有不同的感測功能,分別用來監控電力設備、空調設備、照明設備、IT設備、環境監控、監視系統與機櫃監測共6套機房設施的運作狀態。

以租用機櫃的出入使用監測為例,上面設置了抬頭顯示器,溫濕度感測器,以及遙控機櫃的電鎖、排插、門位的感控裝置。當租用機櫃的使用者利用門禁卡在門鎖感應器刷卡時,經由系統判斷後,會自動開啟該使用者租用機櫃的電鎖,並自動開啟周圍區域的燈光。

當使用者刷退門禁卡時,系統會判斷該區域無人使用,自動將燈光關閉。另外還會開啟人員感測裝置進行偵測,若偵測到有人躲藏在機房內沒有離開,人員感測裝置會傳送感測訊號至系統,通報維運人員處理;如果使用者沒有正確關閉機櫃門,機櫃門的門位偵測器也會通報機房管理人員前來關閉。

在機房控管系統自動處置連動的過程中,從感應、判斷到處置的程序都不必人力介入,全交由系統自動化完成,這正是一個透過後端系統依據現場感測設備的資訊,即時進行分析和行動的物聯網典型應用。

不過,將機房改造為物聯網的「智慧化」環境,看似簡單的運作過程,其實背後動員了多套子系統,包括門禁系統、機櫃監控系統、燈控系統、紅外線感測裝置、告警系統等,隱含著中華電信在全盤系統整合所下的功夫:中華電信IT部門必須對各機房分散獨立的子系統功能,以及人員維運管理流程都瞭若指掌,進而重新串接整合子系統,銜接原本的人為流程,才能由系統自動完成一連串的動作。

高層管理透明化

這套平臺除了節省機房管理人員的維運負擔之外,更進一步集中彙整各地機房的營運狀況,提供相關分析報表,建立如QoS、PUE、RTI等營運指標,讓高層主管以單一平臺檢視與比較不同地區機房的運作指標,統一進行監控管理。

不過,以前高層主管可沒有那麼幸運。中華電信主要的機房遍布在全臺灣北中南三區,多達2~3千座機房,先前每間機房都各自打造機房監控系統,蒐集來的機房用電量、溫濕度、QoS指標等資料分散存放在本地端,只適合讓每座機房的內部主管瀏覽分析報表,再高一階層的主管就很難透過單一平臺瀏覽這些報表,降低管理的透明度與即時性。

例如,北區數據分中心的主管同時管轄北區多處的機房,通常需要前往機房的所在地,才能瀏覽該機房的營運資訊,加上各處機房的營運資訊欠缺標準格式,難以建立績效指標,使主管很難交叉比對不同機房之間的營運狀況,即使各地機房都累積了大量的歷史數據,也缺乏供高層管理的價值。

因此,中華電信藉由iEN服務打造全臺機房控管平臺,並制定了機房監控的標準化規範,預計在明後年,會陸續將全臺2~3千座機房的營運資訊全部納入該平臺,讓不同階層的主管依照自己的權限,來瀏覽自己管轄範圍內的所有機房。由於這些機房都採用了標準的資料格式,因此分析報表可以呈現營運指標,讓高層主管交叉比對並做出決策處置。例如,A機房的PUE連續一周都偏高,而且高出所有機房PUE平均值,在開會時,檢討A機房的節能作法。

實踐物聯網系統資訊精準、自動反應與快速推廣效果

事實上,這套全臺機房控管平臺是中華電信實踐物聯網的應用案例之一,貫徹物聯網從感測層、網路層至應用層三方面的價值,如同為企業布下了層層的感測神經,增進企業管理資訊的透明度及反應速度。

多年觀察物聯網應用發展的中華電信數據通信分公司公眾數據處處長王余煥表示,傳統上,企業布建物聯網的目的幾乎都是用來監控異常事件,但這些異常事件發生的機率微乎其微,企業不會迫切需要物聯網,頂多只是輔助效果,當輔助的規模不夠大、不夠廣,效果可能不會比人為直接控管來得佳。

然而,中華電信對於物聯網提出不一樣的見解。王余煥進一步表示,對於中華電信而言,物聯網至少要具備三項基本的特質,包括感測控制、可靠傳送、智慧處理。而企業最終要將物聯網的應用層面推向智慧處理的關鍵在於,這座物聯網必須精準蒐集資料、做自動化處置,進而藉由導入經驗建立物聯網的營運分析模型,比照這套模型,再快速將物聯網推廣給其他企業。

約兩年前開始,全臺機房控管平臺必須逐一實踐中華電信對物聯網的見解,中華電信還預計在明年將這套機房監控平臺推廣給一般企業。

建立專屬ID,控管上萬個感測裝置

一開始中華電信IT研發團隊深入了解不同地區的機房,搜集各地機房獨立運作的機房控管系統,掌握維運人員通常需要哪些機房運作的資訊,以及人員處置的業務流程等,藉此統一制定標準化的機房控管系統,再分批導入各地機房。中華電信產品專案工程師張晉璿表示,在導入過程中,必須整合機房內獨立運作的子系統,才能達到系統自動反應的功能。

以整套系統運作架構而言,感測層包含了設備層與分散控制層,研發團隊會將在受控設備與機房角落設置感測裝置,再連結RS485雙絞線將感測資訊傳遞至iEN控制器,iEN控制器會將感測資訊集中彙整,透過Modbus有線傳輸線路傳送至iEN控制伺服器,由數臺控制伺服器搜集整座機房內的感測資料,再透過中華電信VPN網路服務,傳送至全臺機房控管系統當中,這段VPN網路通常是採用TCP/IP網路或SNAP網路。

感測層必須提高資訊蒐集的精準度,作法除了從應用系統過濾不精準的資料之外,王余煥提出,中華電信以低成本蒐集到精準資訊的關鍵作法就是以量來取勝。

以機房影像監控為例,如果只在機房少數角落布建少量攝影機,單支攝影機的辨識率必須從75%平均值提升到99%,因而需要耗費人力調校與維運,但是,如果增加更多臺攝影機,每支攝影機的辨識率只要做到75%,就可以確保整座物聯網的辨識率達到99%,建置攝影機的成本比不斷調校的成本更低。

另一方面,網路層頻寬提升與集中管理大量的感測裝置都可能是物聯網帶給企業的新挑戰。不過,張晉璿表示,由於這些感測裝置蒐集的資訊較簡單,分別是設備開關狀態、單一數據等,而且不需要時時刻刻上傳資料,目前中華電信設定感測裝置每隔1分鐘再傳遞資訊即可,所以各臺控制主機的頻寬並不高,位於各地機房的iEN控制伺服器的連外頻寬為1M/128K以上,另外,全臺機房控管系統必須集中收集全臺的資料,目前連外頻寬約2M/2M以上。

雖然這些感測裝置不需要太多頻寬連線,卻會造成機房內網要控管的終端連網設備暴增,控制伺服器如何集中控管與辨識上千個感測裝置,或如何分配IP位址給感測裝置,成為另外一項挑戰。

不過,這套物聯網應用從感測裝置、控制器到控制伺服器之間都採用有線的通訊傳輸線,這些線路都不需要分配IP位址,中華電信可以避免大量裝置占用IP位址的問題,而是自行制定每一臺感測裝置的唯一識別ID,每個ID的欄位包含機房編號、受控設備的種類、負責感測的資訊等資訊,讓終端系統判斷數據資料的來源與意義。

最上層的應用層即為這套全臺機房控管平臺,能夠做到系統自動連動,以及高層主管的營運分析報表等功能。未來這套平臺必須能夠容納更多地區機房的控管系統,因此該平臺在運算資源的擴充彈性上更為重要,所以中華電信直接將這套系統建立在HiCloud雲端服務的虛擬機器上,未來有能力擴充存放與分析上千座機房的營運資料。張晉璿表示,虛擬機器納管的規模與處理器和記憶體等運算能力無關,主要與硬碟容量較為相關,1TB硬碟可以存放約40座機房當中的4萬個監控節點。

由於中華電信將這套系統運作模式建立了標準化模型,未來不僅可以快速推廣至不同各地區的機房,預計在明年推廣給一般企業使用,讓中華電信擴大物聯網應用的效益。

 

中華電信數據通信分公司公眾數據處處長王余煥表示,物聯網至少要具備感測控制、可靠傳送、智慧處理這三項特質。

 

維運人員可檢視單一機房完整監控資訊

中華電信利用iEN智慧電網系統,打造標準化的全臺機房監控系統,協助維運人員利用單一平臺隨時監控機房內的IT設備與其他周邊設施,進行系統自動處置、安全監控及機房用電控管等維運工作,減輕維運人員監控上百坪機房的負擔。

中華電信全臺機房監控系統整合了原本孤立的子系統,因而能完成系統連動的自動化控管機制。例如,門禁系統整合在機房監控系統當中。(照片提供/中華電信)

 

中華電信在這座機房內共布建了17臺溫濕度感測器,讓維運人員透過平面圖查看機房各角落的空調溫濕度。(照片提供/中華電信)

 

系統顯示日常運作的事件通報看板,提醒機房維運人員處置的進度,並保留事件記錄。(照片提供/中華電信)

 

高層主管能瀏覽不同機房整體營運報表

從兩年前開始,中華電信將各地機房獨立運作的監控系統資料匯整至單一套全臺機房監控系統,讓高層主管隨時利用單一平臺交叉比對各地機房的營運分析報表,包括PUE趨勢圖、UPS用電報表、歷史資料查詢等。

主管可以輸入查詢條件,查看不同空調電力盤的用電比較報表,還能以圓餅圖的方式進行交叉比對。(照片提供/中華電信)

 

主管可利用系統查看UPS在不同時間點的用電報表,透過曲線圖檢視離尖峰用電量的分布時間點。(照片提供/中華電信)

 

系統不僅可以呈現機房溫度的現狀,同時還能讓主管比對歷史記錄,觀察用電量趨勢變化的歷史報表。(照片提供/中華電信)

 


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