iNETS RFID电子配线架系统

文│上海互惠信息技术有限公司 欧书云

iNETS RFID电子配线架系统

文│上海互惠信息技术有限公司 欧书云

综合布线已经发展了多年，早期由于规模的限制，管理并不复杂，所以没有智能技术运用到该领域。近年来，网络规模越来越大，网络重要性越来越高，很多企业开始尝试将智能技术运用到综合布线管理领域，对其进行高效的智能管理。比较常见的方式是通过配线架的智能化来实现综合布线链路的智能管理，即我们所说的电子配线架。电子配线架从实现技术上可分为：端口技术、链路技术及刚刚兴起的接触式ID技术及非接触式ID（即RFID）技术。其中，RFID技术的优势最为明显，这得利于RFID技术和物联网的天然联系。本文就互惠科技自主研发的物联网平台——iNETS及在此平台上开发的RFID电子配线架系统作一个简单介绍。

1 iNETS

iNETS全 称 为“Intelligent Networks”，即智慧网络，是互惠研发的一整套软硬件协同工作的系统平台。通过iNETS可以使整个网络从核心到终端节点，每个环节的物理设备、线路和环境都能得到严格的监控和控制。图1是iNETS的一个形象的说明图。图中从主干网到分散的室外交接箱及机柜，再到办公区域网络、移动基站网络、楼宇网络、数据中心网络、小区内网络及其他各种专用网络，每个网络链路、设备、环境都在iNETS下被严格的管理和控制。

2 iNETS与物联网及云计算

iNETS不仅仅作为一个网络智能化的平台，更是作为一个物联网的基础平台；并以网络智能化为前提，对云计算产生巨大的推进和优化作用。

如今，各行各业的物联网应用层出不穷。每个应用都不仅涉及到各种复杂的终端硬件和复杂的软件业务逻辑，更涉及到通信、组网、安全、硬件控制等共同的、工作量大、难度大的基础软件、中间件及系统的开发。这让许多中小企业和非专业的企业望而却步，同时也让很多大公司在这方面有很多的重复或过度的研发。而iNETS可以让这些企业将自己的精力集中在专业的硬件及应用软件业务逻辑的研发上，其他部分都可以由iNETS来实现。物联网“十二五”规划所涉及的智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事等各行各业的具体应用都可以在iNETS上扩展。如：智能交通涉及到的信号灯控制、车辆计数设备，智慧医疗涉及到的血压监测设备、体温检测设备、心电图扫描设备、CT设备等都作为一个网络终端被接入到某个网络。如果在该网络内实施iNETS，这些终端就会变成iNETS可管理和控制的网络终端。此时，iNETS就可以将每一个设备作为一个智能的网络终端进行管理。此时，作为智慧医疗及智能交通的行业方案的提供者，只要在iNETS管理平台内开发具体行业的业务逻辑模块就可以。剩下的界面实现、数据存储、安全、硬件管理和控制、网络、中间层、硬件数据过滤等大量工作都由iNETS平台去自动完成。

iNETS平台的一个最基本的应用就是对分布在各地数据中心内的网络设备、计算设备、存储设备及环境在物理上的监控和管理。利用iNETS针对数据中心物理层管理的特性和云计算平台本身所依赖的虚拟化技术相结合，就能够设计出更加优秀的云计算平台。无论是云平台的资源管理、运营支撑系统还是业务支撑系统，都能结合实时的物理层信息优化资源分配，加强安全处理，也为云平台的物理层的高效扩展及维护提供可靠保障。如当存储设备的物理参数发生变化，或其周围的环境发生变化时，iNETS云平台的资源管理系统会自动将相关数据安全转移或备份到其他物理设备上；要淘汰设备时，可以选择物理参数和环境参数不太好的设备。图2是iNETS与物联网及云计算关系图。

3 iNETS1.0架构

iNETS的体系结构是一个复杂而完善的系统框架。该系统框架借鉴了EPC框架，虽然就开放程度而言不及EPC，但具体实现内容比EPC更为丰富和完善，适合多个应用的集成领域，能够扩展出很多符合ITU所提出的物联网应用（现代的物联网），而不是EPC的应用（早期的物联网）。整个iNETS平台由数据平台、管理平台、内部中间件、边缘中间件、感知层及网络层组成。从数据平台到感知层属于iNETS的基础平台，网络层属于iNETS的基础应用。其基础应用就是对现有的普通的网络在物理层上进行智能化，以此为基础可以扩展出各种物联网和云计算的应用。

目前iNETS的最新版本是1.0，图3描述的是iNET1.0的具体内容。iNET1.0由以下几个部分组成：数据平台处理大量的矢量数据、空间数据、关系数据及文件数据；管理平台定义所有的硬件功能、业务功能、数据处理方式、界面显示方式、安全、通信等核心功能；内部中间件在iNET1.0版本中主要指“网关”，收集一个子网内的所有硬件的监控和指令处理，并通过广域网、Internet和管理平台进行安全数据交互；边缘中间件在iNET1.0版本中主要指“控制器”，实时控制大量感知层设备，并接受网关的指令控制；感知层在iNET1.0版本中主要指“采集器”、“手持机”及“传感器”，根据不同的应用场合，感知层的设备外形和工作方式都不一样，但基本的控制方式/协议是一致的；网络层在iNET1.0版本中主要是利用感知层设备对网络线路、网络设备、网络环境进行管理。网络线路对应的采集器是RFID电子配线架，网络设备主要对应的是RFID电子机柜，网络环境主要是在采集器上集成各种传感器，如温度、湿度、烟雾、流体、电量等。

iNETS1.0虽然在扩展广度上和手段上不及完整的iNETS平台，但在此基础上同样可以扩展出一些行业的局部物联网应用。图3中所示的是将风力发电机组和体能测试的仪器接入到iNETS1.0的网络中，在管理平台就可以增加对这两种设备的定义、控制、图形显示及业务逻辑控制等功能的服务模块。

4 iNETS1.0的基础应用与智能建筑

iNETS1.0的基础应用主要指网络方面的应用，即iNETS1.0平台的网络层应用。目前主要包含智能网络链路、智能网络机柜及智能网络环境。可以应用于企业、楼宇、数据中心、光分配网（ODN）、移动基站等。这三个基本智能应用在智能建筑里同样有非常大的应用空间。由于采用RFID非接触式技术，所以RFID智能网络链路不仅可以应用于楼宇的布线、智能家居的链路，还可以应用于供配电的链路、消防、安全管道及其他链路的智能化管理；智能网络机柜不仅可以在机房内监控网络设备、计算设备和存储设备等IT设备，同样也可以在强电及其他弱电机柜中管理建筑内的各种设备；智能环境不仅可以监控机房及重要机柜内的环境参数，同样适用于智能建筑内的各种系统及环境。不仅如此，iNETS1.0的网关及可扩展的平台还可以使不同厂商生产不同规格、不同控制方式的设备，都能够被统一定义和远程安全控制。智能建筑内的各种智能化设备和系统越来越多，需要一个统一的、集中的可管理并可配置的平台，iNETS平台上可以实现这样的扩展。参照上述iNETS1.0的扩展图，当新的设备和系统增加到一个独立的智能建筑系统中时，只需要将其硬件作为iNETS网络层的一个终端接入就可以了。iNETS的中间层、管理平台、数据平台可以对这个设备进行通信，再在管理平台内设定设备的控制方式、工作方式、显示方式及其他业务功能，就能够将设备完整地容纳到iNETS管理平台内，并被高效管理和控制。下面详细介绍这三种基础应用。

4.1 智能网络链路

图4描述的是智能网络链路的一个典型应用场景。所有连接到设备和终端的链路都作为静态链路直接连接到电子配线架；所有链路的变更都在电子配线架之间通过电子跳线两端连接的插拔变化而变更；所有电子配线架都直接连接到iNETS1.0基础平台；iNETS1.0的管理平台实现了全部的电子配线架和智能布线的业务功能；手持机内部分地实现了电子配线架和智能布线的业务功能。

4.2 智能网络机柜

图5描述的是智能机柜的典型应用。每个安装在机柜内的设备都有唯一的RFID电子标签作为身份证；智能机柜内有采集器可以实时识别和定位每一个安装在其内部的带有RFID电子标签的设备；每个机柜被实时接入到iNETS1.0平台；机柜在机房内的位置及其他信息也被iNETS1.0平台实时收集和管理；iNETS1.0的管理平台实现了智能机柜全部的业务逻辑功能；手持机内部分实现了智能机柜的业务逻辑功能。

4.3 智能网络环境

智能的网络环境主要依据传感器来收集和处理环境参数。图6描述的是iNETS1.0版本中传感器的统一集成方式。目前采用最简单的总线式集成，各种传感器统一遵循Modbus通讯协议；传感器可以分层次地接入到iNETS1.0基础平台；iNETS1.0的管理平台实现了全部传感器的集成和信息读取；iNETS1.0的管理平台实现了传感器和空间信息的对应；iNETS1.0的管理平台可以根据传感器的信息输出相应控制信号。

5 iNETS RFID电子配线架详细说明

5.1 RFID基本原理

RFID的基本原理是利用智能电子标签来标识各种物品，其核心是智能电子标签，这种标签根据无线射频标识原理RFID（Radio Frequency Identification System）而产生，它与读写器（采集器）通过无线射频信号来交换信息。射频识别系统的数据存储在射频标签中，其能量供应以及与采集器之间的数据交换不是通过电流而是通过磁场或电磁场。射频识别系统包括射频标签和采集器两个部分。射频标签贴或安装在产品或物品上，由射频采集器读取存储于标签中的数据。

一个最基本的RFID系统如图7所示，一般包括以下几个部分：一个载有目标物相关信息的RFID标签；一个在读写器及RFID标签之间传输RF（射频）信号的天线；一个接收从RFID标签上返回的RF信号并解码后将数据传输到主机系统以供处理的读写器。电子标签、天线、读写器及主机可局部或全部集成为一个整体，或集成为少数的部件。不同制造商有各自不同的集成方法，当然，更为复杂的数据处理、业务处理及功能处理要依赖于软件的实现。

5.2 iNETS RFID电子配线架系统结构

RFID电子配线架系统由RFID电子跳线、RFID电子配线架、采集器、控制器、网关、手持机、管理平台、数据平台所组成，电子跳线和电子配线架本身是末端的硬件，其他部分都是iNETS1.0平台的组件。就RFID电子配线架系统而言，最主要的部件是RFID电子跳线及RFID电子配线架。RFID电子跳线是在普通跳线两端增加带有唯一身份的RFID电子标签，该标签内含有跳线的类型、速度等数据，因此，RFID电子跳线又可称为智能跳线；RFID电子配线架是在普通配线架上嵌入天线或采集器，既具有普通配线架的功能，又能识别出RFID电子跳线。电子配线架在工作时被作为一个智能终端接入到iNETS1.0平台，被平台控制。电子配线架本身的业务逻辑功能在管理平台作为一个功能模块被实现。手持机中也实现了许多电子配线架的是查询功能，另外也会在一些无源、室外的配线架或者不需要实时监控的配线架管理场合中应用。

由于互惠科技的RFID电子配线架系统和iNETS平台的天然联系，不仅可以管理一个个独立的单位、楼宇、工程、企业的布线，还可以将分布在世界各地的网络统一管理。图8是电子配线架系统的一个典型的应用场景。模拟一个跨国企业分散在各地的部门的所有网络都用RFID电子配线架管理。位于香港信息中心的网络管理员通过公网或私有主干网实时管理美国总部、中国制造中心、东京办公室的网络，并在网络出现故障或人为变更时及时发现。当网络有变更时，网管在香港发送指令就可以控制现场的工作人员按照指示变更网络。

在同样的iNETS平台下，可以将网络链路上的电子标签安放在其他链路、线缆或管道上，再利用采集器去采集线缆的位置信息，就可以实现RFID电子配线在弱电、强电、消防、管道及其他与智能建筑有关的各种应用。

5.3 iNETS RFID电子配线架的功能

iNETS RFID电子配线架系统可以实时监控网络环境中的跳线、链路、交换机、路由器、终端等的变化情况，具有支持断电恢复、工作单管理、现场线路和设备的变更、追踪等一系列功能。并且由于RFID技术具有非接触式识别的特征，可以扩展出很多附加的功能，如：在不断开链路的情况下与手持机的配合做链路和终端的设置及查询不同类型链路的混合管理等。

（1）网络设备及终端的实时监控

iNETS RFID电子配线架系统有着强大的管理平台，在管理平台上每个交换机或路由器都可以作为一种智能终端被管理，配置相应的控制参数（SNMP参数）后，管理平台就能实时获取网络设备及连接到该设备的终端的IP和MAC地址。配合电子配线架对链路物理连接的信息处理，可以对网络设备、终端及其链路进行实时监控。非法的终端一旦接入不该接入的端口会被实时发现，必须接入到某一个特定端口的终端，一旦离线也实时发现。链路中的数据流量、链路的状态也会被实时监测，并可以设定主动告警条件，在超出合理范围后会发出警报，通知管理员。

（2）物理链路的实时监控

对物理链路的实时监控是RFID电子配线架的基本功能。整个链路是由静态部分和动态部分组成，静态链路是指终端或设备连接到电子配线的链路；动态链路是指电子配线架之间的跳线，当然也有单电子配线架的情况，此时动态链路发生在电子配线架和网络设备之间；静态链路在网络布线工程之初就做好，以后不再变化，可以作为不变化的数据录入平台，并在管理平台以图形化的形式展现给用户；动态链路部分的跳线实时地被电子配线架所监控、识别和定位，动态链路的任何变更都会被管理平台及时发现，并报告给管理员。

（3）手持机分散的非实时监控

手持机的使用是RFID电子配线架的一大特色，其他技术的电子配线架都是接触式的，所以跳线插在电子配线架上时，在现场无法对跳线信息、链路信息、终端信息进行管理和查询。而RFID电子配线架是非接触式技术，无论电子配线架读取跳线信息还是手持机读写跳线信息都是非接触式的，所以互不干扰。利用手持机不仅可以查看跳线信息及其相关的链路信息，还可以管理偏远地区的室外的无源状态下的电子配线架。这些配线架平时不上电监控，在需要调整链路或查询链路时，用手持机供电，同样可以扫描链路、执行工作单、引导跳线等。

（4）灯引导跳线

每个RFID电子配线架的每一个端口都有一个对应的LED指示灯，当RFID电子跳线插入网络配线架的某个任意端口时，电子配线架可以精确识别每一根跳线的身份，定位每一根跳线所在的端口位置。当管理员计划在某几个端口增加一个或多个跳线时，其端口对应的LED灯就会依次闪烁，操作人员只要将正确的跳线插入到对应的端口就可以，如果插入其他端口，相应端口的LED灯会连续闪烁，电子配线架发出声音警告，管理平台也会立刻知道，并通知管理员。当在指定的端口内插入错误的跳线时，电子配线架和管理平台也会知道。所以，LED引导操作人员进行跳线，且保证跳线绝对不会出错。

（5）工作单指导跳线

网络在建成后，随着后期的使用会增加设备或终端，此时系统管理员只要根据网络规划发出网络变更事件就可以，系统会自动根据网络结构的变化生成每一根跳线变化的工作单，工作单会被自动或手动发送到相应的控制器，通过LED灯引导现场的每一根跳线变更，从而使网络变更后的拓扑结构与预期一致。

（6）断电恢复

当某种原因出现硬件故障或断电时，在故障排除后或通电后，电子配线架及其配套系统能自动检测当前信息是否与故障前或断电前的信息相一致。如果不一致，现场控制器就会报警提示，同时管理平台会做出实时反应，提示管理员是否将链路信息部分或全部更新到故障或断电之前的状态，获得管理员确认后，就会以工作单的形式指导现场人员将链路恢复到断电前或故障前，确保当前链路信息的准确性和可操作性。

（7）链路追踪

综合布线的现场，一个机柜内往往有成百上千条跳线，如何通过某个跳线的一端快速地找出另一端？对于其他接触式技术电子配线架要解决这个问题非常麻烦，会付出额外的成本，增加系统的复杂性。对于RFID电子配线架却可以轻松做到，且不会增加系统的复杂性。用一张追踪卡放在用户需要查找的端口上，该端口及其连接到的对应端口的LED灯就会同时闪烁，迅速找到当前链路。配合手持机甚至可以将整个链路从路由器到交换机再到多级配线架，最终到面板和终端的链路都能够在手持机上显示出来。

（8）告警功能

RFID电子配线架系统有多级告警功能。首先，当任何一条链路非法变更时，电子配线架都会实时发现，通过LED灯告警，并将告警信息发送给控制器，控制器会用屏幕显示告警内容及同步语音提示，再将告警信息发送到管理平台。管理平台会通过图、文、短信、E-mail等多种直观形式完整地显示所有告警信息，提示管理员及时处理。同样，当其他异常发生时，系统也会逐级告警，并最终帮助管理员及时发现网络错误，保证网络正常运行。

（9）检测跳线半插入

iNETS RFID电子配线架不仅能够识别每一根跳线，定位每一根跳线，还可以判别每一根跳线离配线架在垂直面上的距离远近。LED灯引导跳线时，跳线虽然插入到配线架的某个端口，但是未完全插入（即半插入），RFID电子配线架可以判断出来，并发出告警，提示用户继续插入，直到完全插入为止。

（10）支持跨控制器、跨区域跳线操作

iNETS RFID电子配线架系统建立在iNETS平台基础上，且链路本身是利用RFID技术实现，所以不存在其他实现技术所带来的跨控制器跳线困难的问题。无论跳线的两端是发生在多个配线架间的端口，或发生在多个控制器间的端口，甚至发生在异地的两个对应端口之间的跳线，对于iNETS RFID电子配线架系统来说都是一回事，并不需要做额外的处理。

（11）易于平滑升级

RFID电子配线架的非接触式的特性决定了其适应范围非常广，可以对现有的普通配线架系统提供升级，将其升级到RFID电子配线架。有两种方式，一种是普通配线架，在需要的时候在其内部增加一个模块就变成电子配线架；另一种是任意的第三方普通配线架，在需要的时候在普通配线架上外挂一个RFID采集器就可升级为电子配线架。这种方式还适用于普通的交换机和路由器，使其也能识别和定位连接到它们的电子跳线上。