Введение

Рама стандартной ширины для оборудования C&N

19-дюймовая стойка — это стандартизированная рама или корпус для монтажа нескольких модулей электронного оборудования. Каждый модуль имеет переднюю панель шириной 19 дюймов. Размеры в 19 дюймов включают в себя боковые планки (или "уши"), выступающие с каждой стороны оборудования, что позволяет крепить модуль к раме стойки с помощью винтов или болтов. Обычно используются компьютерные серверы, телекоммуникационное оборудование и сетевое оборудование, аудиовизуальное и музыкальное оборудование, а также научное оборудование.

Обзор и история

Оборудование, предназначенное для размещения в стойке, обычно описывается как стойковое, стойковый прибор, стойковая система, стойковое шасси, подставка, стойковый шкаф, стойкое или иногда просто полка. Высота электронных модулей также стандартизирована как кратное числа или одного стойкового блока или U (реже RU). Стандартный шкаф для стойки имеет высоту 42U. Термин "релейная стойка" впервые появился в мире телефонии. К 1911 году этот термин также использовался в железнодорожной сигнализации. Существует мало свидетельств того, что размеры этих ранних стоек были стандартизированы. 19-дюймовый формат со стойками был установлен как стандарт компанией AT&T около 1922 года, чтобы уменьшить пространство, необходимое для репитеров и оконечного оборудования в центральном офисе телефонной компании. Самые ранние репитеры 1914 года устанавливались в произвольном порядке на полках, в деревянных ящиках и шкафах. После начала серийного производства их стали встраивать в изготовленные на заказ стойки, по одному репитеру на стойку. Однако, в связи с быстрым ростом сети междугородной связи, инженерный отдел AT&T предпринял систематическую переработку конструкции, в результате чего появилась линейка модульных панелей заводской сборки, все "предназначенные для монтажа на вертикальные опоры, расположенные на расстоянии 19 ½ дюймов между центрами. Высота различных панелей может варьироваться, но во всех случаях должна быть целым кратным 1 ¾ дюйма". К 1934 году это был устоявшийся стандарт с отверстиями, подготовленными под винты 12-24 с чередующимися шагами в и . Стандарт EIA был пересмотрен вновь в 1992 году для соответствия федеральному закону 1988 года № 100-418, установившему стандарт U равным + + , что делает каждый U равным .

19-дюймовый формат стойки остался неизменным, в то время как технология, монтируемая в нем, значительно изменилась, и область применения стоек значительно расширилась. Стандартная компоновка стоек широко используется в телекоммуникациях, вычислительной технике, аудио-, видео-, развлекательной и других отраслях, хотя стандарт Western Electric 23 дюйма с отверстиями на расстоянии между центрами все еще используется на устаревших объектах ILEC/CLEC. 19-дюймовые стойки в двух- или четырехстоечном исполнении содержат большую часть оборудования в корпоративных центрах обработки данных, на объектах интернет-провайдеров и в профессионально спроектированных корпоративных серверных комнатах, хотя гипермасштабные вычисления обычно используют более широкие стойки. Они позволяют создавать плотные аппаратные конфигурации, не занимая чрезмерного пространства на полу и не требуя полок. 19-дюймовые стойки также часто используются для размещения профессионального аудио- и видеооборудования, включая усилители, эффекты, интерфейсы, усилители для наушников и даже малогабаритные аудиомикшеры. Третье распространенное применение стойкового оборудования – это промышленное оборудование для питания, управления и автоматизации. Как правило, высота передней панели устанавливаемого оборудования меньше выделенного количества U. Таким образом, 1U-стойковый компьютер имеет высоту не , а . Если n – количество стойковых единиц, то идеальная формула для высоты панели: 1 = h = 1,75n – 0,031 для расчета в дюймах и 1 = h = 44,45n – 0,794 для расчета в миллиметрах. Этот зазор оставляет немного места над и под установленным оборудованием, чтобы его можно было извлечь, не задевая соседнее оборудование.

Закрепление

Изначально монтажные отверстия нарезались резьбой определенного типа. Если рельсы стойки слишком тонкие для нарезания резьбы, можно использовать заклёпочные гайки или другие резьбовые вставки, а если заранее известен тип монтируемого оборудования, некоторые отверстия можно исключить из рельсов. Резьбовые монтажные отверстия в стойках, где оборудование часто меняется, являются проблемными, поскольку резьба может быть повреждена или отломиться крепежный винт; обе эти проблемы делают монтажное отверстие непригодным для использования. Нарезание большого количества отверстий, которые могут никогда не использоваться, обходится дорого; тем не менее, стойки с нарезной резьбой все еще используются, как правило, для оборудования, которое редко меняется. Примеры включают телефонные станции, панели сетевой коммутации, студии радиовещания и некоторые государственные и военные приложения. Стойки с нарезной резьбой были впервые заменены стойками с просветными отверстиями (Round Hole, Round Unthreaded Holes и Versa Rail). Отверстия достаточно велики, чтобы болт свободно проходил без заедания, а болты фиксируются на месте с помощью гаек для клетки. В случае срыва резьбы гайки или облома болта, гайку можно легко снять и заменить новой. Производство стоек с просветными отверстиями обходится дешевле. Следующим нововведением в конструкции стоек стали стойки с квадратными отверстиями. Стойки с квадратными отверстиями позволяют осуществлять монтаж без болтов, при котором монтируемое оборудование просто вставляется в квадратное отверстие и зацепляется за его край. Установка и снятие оборудования в стойке с квадратным отверстием очень просты и не требуют использования болтов, достаточно веса оборудования и небольших фиксирующих зажимов для его удержания. Старое оборудование, предназначенное для стоек с круглыми или нарезной резьбой, все еще можно использовать с помощью гаек для клетки, предназначенных для стоек с квадратными отверстиями.

Структурная поддержка

Оборудование для установки в стойку традиционно монтируется путем крепления его передней панели к стойке с помощью болтов или зажимов. В ИТ-индустрии для сетевого и коммуникационного оборудования обычно предусмотрено несколько вариантов монтажа, включая настольный и настенный, поэтому оборудование для установки в стойку часто оснащается L-образными кронштейнами, которые необходимо прикрутить или закрепить на оборудовании перед установкой в 19-дюймовую стойку. С распространением 23-дюймовых стоек в телекоммуникационной отрасли эта практика также широко распространена, но оборудование поставляется с 19-дюймовыми и 23-дюймовыми кронштейнами, что позволяет устанавливать его в существующие стойки. Ключевой структурной слабостью переднего крепления является изгибающее напряжение, которое возникает на монтажных кронштейнах оборудования и на самой стойке. В результате широкое распространение получили 4-стоечные стойки, оснащенные зеркально расположенной парой задних стоек. Поскольку расстояние между передними и задними стойками может отличаться у разных производителей стоек и/или в зависимости от конфигурации стойки (некоторые стойки могут иметь передние и задние рельсы, которые можно перемещать вперед и назад, например, стойки APC SX), оборудование с 4-стоечными монтажными кронштейнами обычно оснащается регулируемым задним кронштейном. Серверы и глубокое оборудование часто монтируются с помощью рельсов, которые крепятся к передним и задним стойкам (как указано выше, такие рельсы обычно имеют регулируемую глубину), что позволяет поддерживать оборудование четырьмя стойками, а также облегчает его установку и извлечение. Хотя стандартов для глубины оборудования нет, и не определены внешняя ширина и глубина корпуса стойки (включая конструкцию, двери и панели, содержащие монтажные рельсы), 4-стоечные стойки обычно имеют ширину 600 или 800 мм, а глубину 750, 900 или 1050 мм. Конечно, это варьируется в зависимости от производителя, конструкции стойки и ее назначения, но благодаря общим ограничивающим факторам (например, размеры напольных плит) эти размеры стали довольно распространенными. Дополнительная ширина и глубина облегчают прокладку кабелей (а также помогают поддерживать минимальный радиус изгиба для оптоволоконных и медных кабелей) и использование более глубокого оборудования. Распространенной особенностью ИТ-стоек является наличие монтажных позиций для аксессуаров нулевой высоты (0U), таких как блоки распределения питания (PDU) и вертикальные кабель-каналы и лотки, которые используют пространство между задними рельсами и боковой стороной корпуса стойки. Требуемая прочность монтажных стоек означает, что они, как правило, не являются просто плоскими полосами, а представляют собой более широкую согнутую полосу, расположенную вокруг угла стойки. Стойки обычно изготавливаются из стали толщиной около 2 мм (официальный стандарт рекомендует минимум 1,9 мм) или из немного более толстого алюминия. Стойки, особенно двухстоечные, часто крепятся к полу или прилегающей конструкции здания, чтобы предотвратить их опрокидывание. Это обычно требуется местными строительными нормами в сейсмически активных зонах. Согласно документу Telcordia Technologies Generic Requirements GR 63 CORE, во время землетрясения телекоммуникационное оборудование подвергается воздействию движений, которые могут привести к перегрузке каркаса оборудования, печатных плат и разъемов. Величина движения и возникающее напряжение зависят от конструктивных характеристик здания и каркаса, в котором размещено оборудование, и от силы землетрясения. Доступны сейсмостойкие стойки, сертифицированные по стандарту GR 63, NEBS Requirements: Physical Protection, где зона 4 представляет собой наиболее жесткие условия. GR 3108, Generic Requirements for Network Equipment in the Outside Plant (OSP), определяет полезное отверстие сейсмостойких 19-дюймовых стоек.

Рельсы (слайды)

Тяжелое оборудование или оборудование, к которому обычно требуется доступ для обслуживания, и одновременное крепление или отсоединение которого во всех четырех точках затруднено, часто не монтируется непосредственно в стойку, а устанавливается с помощью рельсов (или слайдов). Пара рельсов крепится непосредственно к стойке, а затем оборудование вставляется в стойку вдоль рельсов, которые его поддерживают. После установки оборудование может быть дополнительно закреплено в стойке. Рельсы также могут полностью поддерживать оборудование в выдвинутом положении, что удобно для осмотра или обслуживания, после чего оборудование можно будет задвинуть обратно в стойку. Некоторые слайды оснащены механизмом наклона, обеспечивающим легкий доступ к верхней или нижней части оборудования, установленного в стойку, в полностью выдвинутом положении. Слайды или рельсы для компьютеров и другого оборудования для обработки данных, такого как дисковые массивы или маршрутизаторы, часто необходимо приобретать непосредственно у производителя оборудования, поскольку отсутствует стандартизация по толщине (расстоянию от стороны стойки до оборудования) или способам крепления к рельсам. Комплект рельсов может включать в себя консоль для укладки кабелей (CMA), которая фиксирует кабели, подключенные к серверу, и позволяет им аккуратно разворачиваться при выдвижении сервера, не требуя их отключения.

Типы стойки

19-дюймовые серверные стойки могут различаться по качеству. Стандартный 19-дюймовый шкаф для серверов обычно имеет высоту 42U, а также определенную ширину и глубину. Более новые шкафы для серверов оснащаются регулируемыми монтажными рельсами, позволяющими пользователю устанавливать их на меньшую глубину при необходимости. Существует множество специализированных серверных стоек, включая звукоизолированные, с кондиционированием, соответствующие стандартам NEMA, сейсмостойкие, открытого типа, узкие и даже миниатюрные 19-дюймовые стойки для небольших задач. Шкафы обычно имеют размеры, не превышающие ширину стандартных напольных плиток, используемых в большинстве центров обработки данных. Стойки, предназначенные для телекоммуникационного оборудования, такого как маршрутизаторы и коммутаторы, часто имеют увеличенную ширину для размещения большого количества кабелей по бокам.

Круглые шкафчики

Четыре стойки обеспечивают возможность установки рельсов для крепления оборудования спереди и сзади. Эти стойки могут быть открытого типа, без боковых стенок или дверей, либо закрытого типа, с передними и/или задними дверями, боковыми панелями и крышками. Большинство центров обработки данных используют четырехстоечные стойки.

Релейные стойки с двумя столбами

Две стойки обеспечивают две вертикальные стойки. Эти стойки обычно изготавливаются из металла большой толщины или экструдированного алюминия. Верхняя перекладина и широкое основание соединяют стойки и позволяют надежно закрепить стойку к полу и/или потолку для обеспечения сейсмостойкости. Оборудование может быть установлено либо близко к центру тяжести (для минимизации нагрузки на переднюю панель), либо через отверстия на передней панели оборудования. Название "Relay Racks" происходит от первых двухстоечных стоек, в которых размещалось телефонное релейное и коммутационное оборудование. Двухстоечные стойки чаще всего используются для телекоммуникационных установок.

Рельсы для дорожных чехлов ATA

19-дюймовое оборудование, которое часто необходимо перемещать или защищать от небрежного обращения, можно разместить в дорожный кейс, одобренный Американской ассоциацией воздушного транспорта (ATA), который также иногда называют флайт-кейсом. Дорожные кейсы обычно изготавливаются из фанеры, ламинированной поливинилхлоридом (ПВХ), с экструдированными алюминиевыми профилями, стальными углами, ручками и защелками. Более крупные кейсы обычно оснащены колесами для удобства транспортировки. Дорожные кейсы-стойки выпускаются разной высоты, соответствующей стандарту 1U, и разной глубины. Неизолированные кейсы просто содержат 19-дюймовые монтажные стойки внутри корпуса. Для защиты оборудования от ударов и вибрации в дорожных кейсах-стойках используется внутренняя и внешняя оболочки. Эти кейсы могут быть изолированы толстыми слоями пены или оснащены пружинной системой амортизации. Дорожные кейсы-стойки используются гастролирующими музыкантами, театральными постановками и компаниями, занимающимися звуковым и световым оборудованием.

Рельсы для чехлов из пластмассы, армированные стекловолокном

В 1965 году компанией ECS Composites был запатентован прочный корпус для 19-дюймовой стойки, изготовленный из армированного пластика, и он получил широкое распространение в военных и коммерческих применениях для развертывания и эксплуатации электроники. Корпуса для стоек также изготавливаются из термоформованного композита, углеродного волокна и кевлара DuPont для военных и коммерческих целей.

Раки для чехлов из полиэтилена

Портативные рэковые кейсы с внешним корпусом из полиэтилена, изготовленного методом ротационного формования, являются более доступной альтернативой более прочным кейсам, соответствующим стандарту ATA. Эти кейсы предлагаются музыкантам и артистам для оборудования, которое не подвергается частой транспортировке и не требует бережного обращения. Полиэтиленовый корпус не армирован стекловолокном и не является жестким. Форма небольших кейсов поддерживается исключительно рэковыми направляющими и уплотнительными профилями крышки. Более крупные кейсы дополнительно усиливаются фанерой или листовым металлом. Внешний корпус часто имеет рельефную поверхность с самофиксирующимся рисунком, чтобы предотвратить незначительную деформацию при штабелировании, которая может привести к наклону и соскальзыванию верхнего кейса. Обычно в кейсах используются экструдированные алюминиевые полосы на торцах корпуса с системой "шип-паз" для соединения с аналогичными полосами на крышке. Торцевые крышки обычно фиксируются простым защелкой или поворотным кулачковым замком-бабочкой, названным так из-за формы его поворотной ручки.

Охлаждение

Не существует единого стандарта для организации воздушного потока и охлаждения оборудования, монтируемого в стойки. Встречаются различные схемы воздушного потока, включая забор воздуха спереди и выхлоп сзади, а также забор и выхлоп с боковых сторон. Устройства с низким энергопотреблением могут не использовать активное охлаждение, полагаясь только на пассивное тепловое излучение и конвекцию для рассеивания тепла. Для серверных компьютеров, устанавливаемых в стойки, обычно применяется схема забора воздуха спереди и выхлопа сзади. Это предотвращает образование замкнутых контуров воздушного потока, когда горячий выхлопной воздух попадает в соседнее устройство, вызывая перегрев. Хотя открытые стойки являются наиболее экономичными, они также подвергают воздухоохлаждаемое оборудование воздействию пыли, ворса и других загрязнений окружающей среды. Герметичный шкаф с принудительной вентиляцией позволяет фильтровать воздух, защищая оборудование от пыли. В больших серверных помещениях часто группируют шкафы с оборудованием таким образом, чтобы стойки по обе стороны прохода были ориентированы либо лицевой стороной вперед, либо назад, что упрощает охлаждение за счет подачи холодного воздуха спереди и отвода горячего сзади. Эти проходы могут быть закрыты, образуя туннель для удержания холодного воздуха, чтобы предотвратить его распространение в другие части здания, где он не нужен, или смешивание с горячим воздухом, что снижает эффективность охлаждения. Поднятый пол или фальшпол в серверных помещениях может служить аналогичной цели, обеспечивая подачу охлажденного воздуха к оборудованию через пространство под полом к нижней части закрытых шкафов. Сложность принудительного воздушного охлаждения с помощью вентиляторов в стойковом оборудовании заключается в том, что вентиляторы могут выходить из строя из-за старения или пыли. Замена самих вентиляторов может быть затруднена. В случае сетевого оборудования может потребоваться отключить 50 и более кабелей от устройства, извлечь устройство из стойки, а затем разобрать корпус устройства для замены вентиляторов. Однако некоторые стойки оборудования разработаны с учетом простоты замены вентиляторов, используя быстросъемные кассеты, к которым можно получить доступ без отключения кабелей или извлечения устройства из стойки, а в некоторых случаях и без выключения устройства, чтобы не прерывать его работу во время замены.

Ракетный блок

Раки вертикально разделены на области по высоте. Каждая область имеет три полных пары отверстий с каждой стороны. Отверстия расположены на расстоянии , , и от верхнего или нижнего края области. Такая область обычно называется U (юнит), RU (rack unit) для стойки или, на немецком языке, HE (Höheneinheit). Высота внутри стоек измеряется в этих единицах. Оборудование, предназначенное для монтажа в стойку, обычно рассчитано на использование целого числа U. Например, осциллограф может занимать высоту 4U. Компьютеры и серверы для монтажа в стойку обычно имеют высоту от 1 до 4U. Для корпуса блейд-сервера может потребоваться 10U. Иногда встречаются устройства с дробным значением U, такие как сервер 1,5U, или устройства шириной всего 22,5 или 15 см, позволяющие устанавливать 2 или 3 таких устройства рядом, но они встречаются гораздо реже. Высота стойки может варьироваться от нескольких дюймов, например, в вещательной консоли, до напольной стойки с внутренним пространством высотой 45U. 42U – распространенная конфигурация. Многие настенные корпуса для промышленного оборудования используют 19-дюймовые стойки.

10-дюймовый стеллаж

Некоторые телекоммуникационные и сетевые устройства выпускаются в более узком 10-дюймовом формате, сохраняя высоту юнита, как у стандартной 19-дюймовой стойки.

11-футовая рама

Рамы для размещения оборудования телефонных аппаратов с дисковым набором, таких как пошаговые телефонные переключатели, обычно имели высоту 3,3 метра (11 футов). Серия исследований привела к принятию рамок высотой 2,1 метра (7 футов) с модульной шириной, кратной 0,3 метра (1 футу) – наиболее часто шириной 0,6 метра (2 фута).

Ракетный стенд ETSI

Рак ETSI определяется Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETS 300 119). Расстояние от правого края правой монтажной рейки до левого края левой монтажной рейки составляет 535 мм. Поскольку это значение очень близко к 21 дюйму, такие стойки иногда называют 21-дюймовыми стойками. Зазор между стойками составляет 19 дюймов. Поскольку максимальная ширина 19-дюймового оборудования составляет, его можно легко установить в стойку ETSI с помощью кронштейна ETSI или адаптерной пластины. В отличие от 19-дюймовых стандартов, ETSI также определил размеры корпуса стойки: допускаются четыре ширины и две глубины. Шаг отверстий составляет .

23-дюймовый стеллаж

Рамы используются для размещения телефонного (преимущественно), компьютерного, аудио- и другого оборудования, хотя они менее распространены, чем 19-дюймовые стойки. Размер указывает ширину лицевой панели установленного оборудования. Юнит стойки (U) является мерой вертикального пространства и используется как для 19-, так и для 23-дюймовых стоек. Расстояние между отверстиями может быть по центрам (стандарт Western Electric) или таким же, как для стоек (шаг).

Открытый стеллаж

Open Rack – это система монтажа, разработанная Open Compute Project от Facebook, которая имеет те же внешние габариты, что и стандартные 19-дюймовые стойки (например, ширина 600 мм), но поддерживает более широкие модули оборудования.

ОткрытьVPX

OpenVPX — это отраслевой стандарт для модулей, предназначенных для установки в шасси в оборонных приложениях. Эти модули могут выполнять широкий спектр функций, подобно оборудованию, размещенному в стойке.

Еврорельсовая

Eurorack — это стандарт, обычно используемый в производстве электронной музыки для монтажа компонентов модульного синтезатора, являющегося электронным музыкальным инструментом. Это достигается благодаря системе крепления в стойку, специфичной для данного стандарта.

Еврокарта

Eurocard – это стандарт формата IEEE для печатных плат (PCB), которые можно соединять друг с другом в стандартном шасси, которое, в свою очередь, можно монтировать в 19-дюймовую стойку. Шасси состоит из ряда пазов-направляющих для карт сверху и снизу, в которые карты вставляются вертикально, как книги на полке. На тыльной стороне каждой карты расположены один или несколько разъемов, которые подключаются к соответствующим разъемам на задней панели, закрывающей заднюю часть шасси. Было разработано несколько стандартов, таких как VMEbus (Versa Module Eurocard bus), STEbus, PCI eXtensions for Instrumentation и другие, которые преследуют схожие цели с Eurocard.