iNETS RFID電子配線架系統

文│上海互惠信息技術有限公司 歐書云

iNETS RFID電子配線架系統

文│上海互惠信息技術有限公司 歐書云

綜合布線已經發展了多年，早期由于規模的限制，管理并不復雜，所以沒有智能技術運用到該領域。近年來，網絡規模越來越大，網絡重要性越來越高，很多企業開始嘗試將智能技術運用到綜合布線管理領域，對其進行高效的智能管理。比較常見的方式是通過配線架的智能化來實現綜合布線鏈路的智能管理，即我們所說的電子配線架。電子配線架從實現技術上可分為：端口技術、鏈路技術及剛剛興起的接觸式ID技術及非接觸式ID（即RFID）技術。其中，RFID技術的優勢最為明顯，這得利于RFID技術和物聯網的天然聯系。本文就互惠科技自主研發的物聯網平臺——iNETS及在此平臺上開發的RFID電子配線架系統作一個簡單介紹。

1 iNETS

iNETS全 稱 為“Intelligent Networks”，即智慧網絡，是互惠研發的一整套軟硬件協同工作的系統平臺。通過iNETS可以使整個網絡從核心到終端節點，每個環節的物理設備、線路和環境都能得到嚴格的監控和控制。圖1是iNETS的一個形象的說明圖。圖中從主干網到分散的室外交接箱及機柜，再到辦公區域網絡、移動基站網絡、樓宇網絡、數據中心網絡、小區內網絡及其他各種專用網絡，每個網絡鏈路、設備、環境都在iNETS下被嚴格的管理和控制。

2 iNETS與物聯網及云計算

iNETS不僅僅作為一個網絡智能化的平臺，更是作為一個物聯網的基礎平臺；并以網絡智能化為前提，對云計算產生巨大的推進和優化作用。

如今，各行各業的物聯網應用層出不窮。每個應用都不僅涉及到各種復雜的終端硬件和復雜的軟件業務邏輯，更涉及到通信、組網、安全、硬件控制等共同的、工作量大、難度大的基礎軟件、中間件及系統的開發。這讓許多中小企業和非專業的企業望而卻步，同時也讓很多大公司在這方面有很多的重復或過度的研發。而iNETS可以讓這些企業將自己的精力集中在專業的硬件及應用軟件業務邏輯的研發上，其他部分都可以由iNETS來實現。物聯網“十二五”規劃所涉及的智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環境與安全檢測、工業與自動化控制、醫療健康、精細農牧業、金融與服務業、國防軍事等各行各業的具體應用都可以在iNETS上擴展。如：智能交通涉及到的信號燈控制、車輛計數設備，智慧醫療涉及到的血壓監測設備、體溫檢測設備、心電圖掃描設備、CT設備等都作為一個網絡終端被接入到某個網絡。如果在該網絡內實施iNETS，這些終端就會變成iNETS可管理和控制的網絡終端。此時，iNETS就可以將每一個設備作為一個智能的網絡終端進行管理。此時，作為智慧醫療及智能交通的行業方案的提供者，只要在iNETS管理平臺內開發具體行業的業務邏輯模塊就可以。剩下的界面實現、數據存儲、安全、硬件管理和控制、網絡、中間層、硬件數據過濾等大量工作都由iNETS平臺去自動完成。

iNETS平臺的一個最基本的應用就是對分布在各地數據中心內的網絡設備、計算設備、存儲設備及環境在物理上的監控和管理。利用iNETS針對數據中心物理層管理的特性和云計算平臺本身所依賴的虛擬化技術相結合，就能夠設計出更加優秀的云計算平臺。無論是云平臺的資源管理、運營支撐系統還是業務支撐系統，都能結合實時的物理層信息優化資源分配，加強安全處理，也為云平臺的物理層的高效擴展及維護提供可靠保障。如當存儲設備的物理參數發生變化，或其周圍的環境發生變化時，iNETS云平臺的資源管理系統會自動將相關數據安全轉移或備份到其他物理設備上；要淘汰設備時，可以選擇物理參數和環境參數不太好的設備。圖2是iNETS與物聯網及云計算關系圖。

3 iNETS1.0架構

iNETS的體系結構是一個復雜而完善的系統框架。該系統框架借鑒了EPC框架，雖然就開放程度而言不及EPC，但具體實現內容比EPC更為豐富和完善，適合多個應用的集成領域，能夠擴展出很多符合ITU所提出的物聯網應用（現代的物聯網），而不是EPC的應用（早期的物聯網）。整個iNETS平臺由數據平臺、管理平臺、內部中間件、邊緣中間件、感知層及網絡層組成。從數據平臺到感知層屬于iNETS的基礎平臺，網絡層屬于iNETS的基礎應用。其基礎應用就是對現有的普通的網絡在物理層上進行智能化，以此為基礎可以擴展出各種物聯網和云計算的應用。

目前iNETS的最新版本是1.0，圖3描述的是iNET1.0的具體內容。iNET1.0由以下幾個部分組成：數據平臺處理大量的矢量數據、空間數據、關系數據及文件數據；管理平臺定義所有的硬件功能、業務功能、數據處理方式、界面顯示方式、安全、通信等核心功能；內部中間件在iNET1.0版本中主要指“網關”，收集一個子網內的所有硬件的監控和指令處理，并通過廣域網、Internet和管理平臺進行安全數據交互；邊緣中間件在iNET1.0版本中主要指“控制器”，實時控制大量感知層設備，并接受網關的指令控制；感知層在iNET1.0版本中主要指“采集器”、“手持機”及“傳感器”，根據不同的應用場合，感知層的設備外形和工作方式都不一樣，但基本的控制方式/協議是一致的；網絡層在iNET1.0版本中主要是利用感知層設備對網絡線路、網絡設備、網絡環境進行管理。網絡線路對應的采集器是RFID電子配線架，網絡設備主要對應的是RFID電子機柜，網絡環境主要是在采集器上集成各種傳感器，如溫度、濕度、煙霧、流體、電量等。

iNETS1.0雖然在擴展廣度上和手段上不及完整的iNETS平臺，但在此基礎上同樣可以擴展出一些行業的局部物聯網應用。圖3中所示的是將風力發電機組和體能測試的儀器接入到iNETS1.0的網絡中，在管理平臺就可以增加對這兩種設備的定義、控制、圖形顯示及業務邏輯控制等功能的服務模塊。

4 iNETS1.0的基礎應用與智能建筑

iNETS1.0的基礎應用主要指網絡方面的應用，即iNETS1.0平臺的網絡層應用。目前主要包含智能網絡鏈路、智能網絡機柜及智能網絡環境。可以應用于企業、樓宇、數據中心、光分配網（ODN）、移動基站等。這三個基本智能應用在智能建筑里同樣有非常大的應用空間。由于采用RFID非接觸式技術，所以RFID智能網絡鏈路不僅可以應用于樓宇的布線、智能家居的鏈路，還可以應用于供配電的鏈路、消防、安全管道及其他鏈路的智能化管理；智能網絡機柜不僅可以在機房內監控網絡設備、計算設備和存儲設備等IT設備，同樣也可以在強電及其他弱電機柜中管理建筑內的各種設備；智能環境不僅可以監控機房及重要機柜內的環境參數，同樣適用于智能建筑內的各種系統及環境。不僅如此，iNETS1.0的網關及可擴展的平臺還可以使不同廠商生產不同規格、不同控制方式的設備，都能夠被統一定義和遠程安全控制。智能建筑內的各種智能化設備和系統越來越多，需要一個統一的、集中的可管理并可配置的平臺，iNETS平臺上可以實現這樣的擴展。參照上述iNETS1.0的擴展圖，當新的設備和系統增加到一個獨立的智能建筑系統中時，只需要將其硬件作為iNETS網絡層的一個終端接入就可以了。iNETS的中間層、管理平臺、數據平臺可以對這個設備進行通信，再在管理平臺內設定設備的控制方式、工作方式、顯示方式及其他業務功能，就能夠將設備完整地容納到iNETS管理平臺內，并被高效管理和控制。下面詳細介紹這三種基礎應用。

4.1 智能網絡鏈路

圖4描述的是智能網絡鏈路的一個典型應用場景。所有連接到設備和終端的鏈路都作為靜態鏈路直接連接到電子配線架；所有鏈路的變更都在電子配線架之間通過電子跳線兩端連接的插拔變化而變更；所有電子配線架都直接連接到iNETS1.0基礎平臺；iNETS1.0的管理平臺實現了全部的電子配線架和智能布線的業務功能；手持機內部分地實現了電子配線架和智能布線的業務功能。

4.2 智能網絡機柜

圖5描述的是智能機柜的典型應用。每個安裝在機柜內的設備都有唯一的RFID電子標簽作為身份證；智能機柜內有采集器可以實時識別和定位每一個安裝在其內部的帶有RFID電子標簽的設備；每個機柜被實時接入到iNETS1.0平臺；機柜在機房內的位置及其他信息也被iNETS1.0平臺實時收集和管理；iNETS1.0的管理平臺實現了智能機柜全部的業務邏輯功能；手持機內部分實現了智能機柜的業務邏輯功能。

4.3 智能網絡環境

智能的網絡環境主要依據傳感器來收集和處理環境參數。圖6描述的是iNETS1.0版本中傳感器的統一集成方式。目前采用最簡單的總線式集成，各種傳感器統一遵循Modbus通訊協議；傳感器可以分層次地接入到iNETS1.0基礎平臺；iNETS1.0的管理平臺實現了全部傳感器的集成和信息讀取；iNETS1.0的管理平臺實現了傳感器和空間信息的對應；iNETS1.0的管理平臺可以根據傳感器的信息輸出相應控制信號。

5 iNETS RFID電子配線架詳細說明

5.1 RFID基本原理

RFID的基本原理是利用智能電子標簽來標識各種物品，其核心是智能電子標簽，這種標簽根據無線射頻標識原理RFID（Radio Frequency Identification System）而產生，它與讀寫器（采集器）通過無線射頻信號來交換信息。射頻識別系統的數據存儲在射頻標簽中，其能量供應以及與采集器之間的數據交換不是通過電流而是通過磁場或電磁場。射頻識別系統包括射頻標簽和采集器兩個部分。射頻標簽貼或安裝在產品或物品上，由射頻采集器讀取存儲于標簽中的數據。

一個最基本的RFID系統如圖7所示，一般包括以下幾個部分：一個載有目標物相關信息的RFID標簽；一個在讀寫器及RFID標簽之間傳輸RF（射頻）信號的天線；一個接收從RFID標簽上返回的RF信號并解碼后將數據傳輸到主機系統以供處理的讀寫器。電子標簽、天線、讀寫器及主機可局部或全部集成為一個整體，或集成為少數的部件。不同制造商有各自不同的集成方法，當然，更為復雜的數據處理、業務處理及功能處理要依賴于軟件的實現。

5.2 iNETS RFID電子配線架系統結構

RFID電子配線架系統由RFID電子跳線、RFID電子配線架、采集器、控制器、網關、手持機、管理平臺、數據平臺所組成，電子跳線和電子配線架本身是末端的硬件，其他部分都是iNETS1.0平臺的組件。就RFID電子配線架系統而言，最主要的部件是RFID電子跳線及RFID電子配線架。RFID電子跳線是在普通跳線兩端增加帶有唯一身份的RFID電子標簽，該標簽內含有跳線的類型、速度等數據，因此，RFID電子跳線又可稱為智能跳線；RFID電子配線架是在普通配線架上嵌入天線或采集器，既具有普通配線架的功能，又能識別出RFID電子跳線。電子配線架在工作時被作為一個智能終端接入到iNETS1.0平臺，被平臺控制。電子配線架本身的業務邏輯功能在管理平臺作為一個功能模塊被實現。手持機中也實現了許多電子配線架的是查詢功能，另外也會在一些無源、室外的配線架或者不需要實時監控的配線架管理場合中應用。

由于互惠科技的RFID電子配線架系統和iNETS平臺的天然聯系，不僅可以管理一個個獨立的單位、樓宇、工程、企業的布線，還可以將分布在世界各地的網絡統一管理。圖8是電子配線架系統的一個典型的應用場景。模擬一個跨國企業分散在各地的部門的所有網絡都用RFID電子配線架管理。位于香港信息中心的網絡管理員通過公網或私有主干網實時管理美國總部、中國制造中心、東京辦公室的網絡，并在網絡出現故障或人為變更時及時發現。當網絡有變更時，網管在香港發送指令就可以控制現場的工作人員按照指示變更網絡。

在同樣的iNETS平臺下，可以將網絡鏈路上的電子標簽安放在其他鏈路、線纜或管道上，再利用采集器去采集線纜的位置信息，就可以實現RFID電子配線在弱電、強電、消防、管道及其他與智能建筑有關的各種應用。

5.3 iNETS RFID電子配線架的功能

iNETS RFID電子配線架系統可以實時監控網絡環境中的跳線、鏈路、交換機、路由器、終端等的變化情況，具有支持斷電恢復、工作單管理、現場線路和設備的變更、追蹤等一系列功能。并且由于RFID技術具有非接觸式識別的特征，可以擴展出很多附加的功能，如：在不斷開鏈路的情況下與手持機的配合做鏈路和終端的設置及查詢不同類型鏈路的混合管理等。

（1）網絡設備及終端的實時監控

iNETS RFID電子配線架系統有著強大的管理平臺，在管理平臺上每個交換機或路由器都可以作為一種智能終端被管理，配置相應的控制參數（SNMP參數）后，管理平臺就能實時獲取網絡設備及連接到該設備的終端的IP和MAC地址。配合電子配線架對鏈路物理連接的信息處理，可以對網絡設備、終端及其鏈路進行實時監控。非法的終端一旦接入不該接入的端口會被實時發現，必須接入到某一個特定端口的終端，一旦離線也實時發現。鏈路中的數據流量、鏈路的狀態也會被實時監測，并可以設定主動告警條件，在超出合理范圍后會發出警報，通知管理員。

（2）物理鏈路的實時監控

對物理鏈路的實時監控是RFID電子配線架的基本功能。整個鏈路是由靜態部分和動態部分組成，靜態鏈路是指終端或設備連接到電子配線的鏈路；動態鏈路是指電子配線架之間的跳線，當然也有單電子配線架的情況，此時動態鏈路發生在電子配線架和網絡設備之間；靜態鏈路在網絡布線工程之初就做好，以后不再變化，可以作為不變化的數據錄入平臺，并在管理平臺以圖形化的形式展現給用戶；動態鏈路部分的跳線實時地被電子配線架所監控、識別和定位，動態鏈路的任何變更都會被管理平臺及時發現，并報告給管理員。

（3）手持機分散的非實時監控

手持機的使用是RFID電子配線架的一大特色，其他技術的電子配線架都是接觸式的，所以跳線插在電子配線架上時，在現場無法對跳線信息、鏈路信息、終端信息進行管理和查詢。而RFID電子配線架是非接觸式技術，無論電子配線架讀取跳線信息還是手持機讀寫跳線信息都是非接觸式的，所以互不干擾。利用手持機不僅可以查看跳線信息及其相關的鏈路信息，還可以管理偏遠地區的室外的無源狀態下的電子配線架。這些配線架平時不上電監控，在需要調整鏈路或查詢鏈路時，用手持機供電，同樣可以掃描鏈路、執行工作單、引導跳線等。

（4）燈引導跳線

每個RFID電子配線架的每一個端口都有一個對應的LED指示燈，當RFID電子跳線插入網絡配線架的某個任意端口時，電子配線架可以精確識別每一根跳線的身份，定位每一根跳線所在的端口位置。當管理員計劃在某幾個端口增加一個或多個跳線時，其端口對應的LED燈就會依次閃爍，操作人員只要將正確的跳線插入到對應的端口就可以，如果插入其他端口，相應端口的LED燈會連續閃爍，電子配線架發出聲音警告，管理平臺也會立刻知道，并通知管理員。當在指定的端口內插入錯誤的跳線時，電子配線架和管理平臺也會知道。所以，LED引導操作人員進行跳線，且保證跳線絕對不會出錯。

（5）工作單指導跳線

網絡在建成后，隨著后期的使用會增加設備或終端，此時系統管理員只要根據網絡規劃發出網絡變更事件就可以，系統會自動根據網絡結構的變化生成每一根跳線變化的工作單，工作單會被自動或手動發送到相應的控制器，通過LED燈引導現場的每一根跳線變更，從而使網絡變更后的拓撲結構與預期一致。

（6）斷電恢復

當某種原因出現硬件故障或斷電時，在故障排除后或通電后，電子配線架及其配套系統能自動檢測當前信息是否與故障前或斷電前的信息相一致。如果不一致，現場控制器就會報警提示，同時管理平臺會做出實時反應，提示管理員是否將鏈路信息部分或全部更新到故障或斷電之前的狀態，獲得管理員確認后，就會以工作單的形式指導現場人員將鏈路恢復到斷電前或故障前，確保當前鏈路信息的準確性和可操作性。

（7）鏈路追蹤

綜合布線的現場，一個機柜內往往有成百上千條跳線，如何通過某個跳線的一端快速地找出另一端？對于其他接觸式技術電子配線架要解決這個問題非常麻煩，會付出額外的成本，增加系統的復雜性。對于RFID電子配線架卻可以輕松做到，且不會增加系統的復雜性。用一張追蹤卡放在用戶需要查找的端口上，該端口及其連接到的對應端口的LED燈就會同時閃爍，迅速找到當前鏈路。配合手持機甚至可以將整個鏈路從路由器到交換機再到多級配線架，最終到面板和終端的鏈路都能夠在手持機上顯示出來。

（8）告警功能

RFID電子配線架系統有多級告警功能。首先，當任何一條鏈路非法變更時，電子配線架都會實時發現，通過LED燈告警，并將告警信息發送給控制器，控制器會用屏幕顯示告警內容及同步語音提示，再將告警信息發送到管理平臺。管理平臺會通過圖、文、短信、E-mail等多種直觀形式完整地顯示所有告警信息，提示管理員及時處理。同樣，當其他異常發生時，系統也會逐級告警，并最終幫助管理員及時發現網絡錯誤，保證網絡正常運行。

（9）檢測跳線半插入

iNETS RFID電子配線架不僅能夠識別每一根跳線，定位每一根跳線，還可以判別每一根跳線離配線架在垂直面上的距離遠近。LED燈引導跳線時，跳線雖然插入到配線架的某個端口，但是未完全插入（即半插入），RFID電子配線架可以判斷出來，并發出告警，提示用戶繼續插入，直到完全插入為止。

（10）支持跨控制器、跨區域跳線操作

iNETS RFID電子配線架系統建立在iNETS平臺基礎上，且鏈路本身是利用RFID技術實現，所以不存在其他實現技術所帶來的跨控制器跳線困難的問題。無論跳線的兩端是發生在多個配線架間的端口，或發生在多個控制器間的端口，甚至發生在異地的兩個對應端口之間的跳線，對于iNETS RFID電子配線架系統來說都是一回事，并不需要做額外的處理。

（11）易于平滑升級

RFID電子配線架的非接觸式的特性決定了其適應范圍非常廣，可以對現有的普通配線架系統提供升級，將其升級到RFID電子配線架。有兩種方式，一種是普通配線架，在需要的時候在其內部增加一個模塊就變成電子配線架；另一種是任意的第三方普通配線架，在需要的時候在普通配線架上外掛一個RFID采集器就可升級為電子配線架。這種方式還適用于普通的交換機和路由器，使其也能識別和定位連接到它們的電子跳線上。