ATCA：綠色節(jié)能的未來趨勢
加入技術(shù)交流群
4 CP-TA標(biāo)準(zhǔn)熱測試與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
由于其良好的機箱散熱功能，使得ATCA服務(wù)器在同等條件下能集中更多的發(fā)熱芯片，從而在絕對值上，產(chǎn)品具有較高的能耗。此外，優(yōu)良的散熱性能也容易引起過度消費的問題。因此，需要相關(guān)的驗證平臺對其熱性能作標(biāo)準(zhǔn)化的驗證。通信平臺貿(mào)易聯(lián)盟(CP-TA)是由通信平臺和組件供應(yīng)商組成的全球性組織，旨在通過互操作性認(rèn)證來加速部署由SIG管理的、基于開放性規(guī)范的通信平臺。在CP-TA熱測試標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)對板卡和機箱的熱測試作了詳細(xì)規(guī)定。這使得標(biāo)準(zhǔn)化的測試設(shè)備、測試流程和測試結(jié)果衡量方法成為可能。
4．1 CP-TA熱測試
對ATCA產(chǎn)品散熱性能的驗證與分析包括板卡級與機架級。
對于普通的板卡級熱試驗，其主要的測試指標(biāo)為板卡風(fēng)阻。風(fēng)阻是板卡的固有性質(zhì)，與板卡結(jié)構(gòu)和形狀有關(guān)，不受環(huán)境影響，它反映的是板卡對固定風(fēng)流的阻檔能力，即對機柜散熱的影響。風(fēng)阻越大，機柜散熱效果受到的影響越大，散熱越差。對于ATCA標(biāo)準(zhǔn)板卡，使用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)洞設(shè)備創(chuàng)造恒穩(wěn)的、風(fēng)速可控的環(huán)境風(fēng)流，利用設(shè)備自帶的風(fēng)壓傳感器和風(fēng)速信息，計算得到板卡風(fēng)阻值，其計算方法如下：
風(fēng)阻=風(fēng)壓／風(fēng)速
圖3是風(fēng)阻測量裝置搭建方案，將待測板卡插入風(fēng)洞，風(fēng)洞通過數(shù)據(jù)線與計算機相聯(lián)，開啟風(fēng)洞即可輸出相關(guān)數(shù)據(jù)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/155294.htm
(注： Pressure Sensor：風(fēng)壓傳感器；Airflow Sensor：風(fēng)速傳感器；Airflow Q：風(fēng)量；Q-P curve of a board：風(fēng)量-風(fēng)壓曲線；Airflow／Pressure Sensor and Tunnel Controller：風(fēng)速／風(fēng)壓傳感器及信號處理系統(tǒng))
一款經(jīng)過良好熱設(shè)計的板卡，可以在不影響性能的前提下，有效地減少自身風(fēng)阻，從而有利于機箱整體的散熱環(huán)境。
機架級熱測試技術(shù)包括對ATCA機架的風(fēng)速和風(fēng)溫?zé)釡y試。風(fēng)速和風(fēng)溫信息反映機箱的送風(fēng)和散熱能力，它與機箱風(fēng)扇型號、規(guī)格、排放位置、風(fēng)速情況、以及機箱本身的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)。利用標(biāo)準(zhǔn)的測試板卡創(chuàng)造一個標(biāo)準(zhǔn)化的測試環(huán)境，可以得到不同型號機箱的風(fēng)速／風(fēng)溫值，從而對它們的散熱能力進行比較。其過程是將定制的標(biāo)準(zhǔn)參照板和帶有傳感器的測試板插入機箱，模擬一排服務(wù)器插入機箱的情況。從連在測試板上的傳感器中能得到被測槽位的風(fēng)速信息。然后將每個槽位的信息綜合比較得到風(fēng)速的整體分布。圖5為風(fēng)速／風(fēng)溫測量裝置搭建方案。
在設(shè)備更換可更換單元，部分風(fēng)扇失效的情況下，仍可進行上述測試，并與CP-TA標(biāo)準(zhǔn)進行比對。
目前，由于ATCA設(shè)備具有標(biāo)準(zhǔn)化的特點，便于使用標(biāo)準(zhǔn)化測試設(shè)備(如DegreeC Blade Profiler和Chassis Scan)對其進行實驗。然而這些實驗設(shè)備尚不支持非ATCA標(biāo)準(zhǔn)板卡和機箱的熱測試。即便有企業(yè)使用其它的風(fēng)阻／溫度傳感和記錄設(shè)備或風(fēng)洞設(shè)備對非ATCA標(biāo)準(zhǔn)的板卡與機箱進行測量，其結(jié)果也沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來衡量，因而缺乏可靠性與可信度。就這點來說，ATCA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備在節(jié)能熱測試與定性衡量方面本身具有很大的優(yōu)勢，對于非ATCA設(shè)備的節(jié)能熱測試也亟需相關(guān)的規(guī)范化測量設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)。
4．2 結(jié)構(gòu)熱優(yōu)化設(shè)計
在產(chǎn)品投入制造過程之前，以及在標(biāo)準(zhǔn)CP-TA驗證測試過程完成后，都有必要對板卡和機箱的結(jié)構(gòu)進行熱優(yōu)化。
熱優(yōu)化技術(shù)包括對板卡本身的熱模擬，以及對機箱和其中氣流組織環(huán)境的固一流耦合模擬。其過程主要包括：幾何模型建立、力學(xué)模型建立、物理性質(zhì)規(guī)定、初始加載條件和邊界條件規(guī)定、全過程加載條件規(guī)定、數(shù)值運算公式選擇和后處理幾個步驟。
通過實驗測量為計算提供必要參數(shù)，如板卡尺寸、物理材質(zhì)、指定區(qū)域熱性能參數(shù)等，通過數(shù)值計算得到實驗無法測知的信息，如全空間的熱傳遞情況、氣流通路以及改進設(shè)計方法。其實驗與計算結(jié)果應(yīng)互為驗證，從而得到最為優(yōu)化的設(shè)計方案。
5 前景展望
盡管ATCA在性能方面優(yōu)勢顯著，但它同時也有一些有待提升和改良的部分。特別是在節(jié)能減排上，由于ATCA技術(shù)本身是定義為電信級運營服務(wù)的，盡管有良好的散熱系統(tǒng)，但是每個插槽的功耗卻接近200W，而其對外的各接口(電口和光口等)也時刻保持著備用接入，其能耗相當(dāng)高。這里設(shè)想，對于其遍布機架各部分的傳感器，能否實現(xiàn)自適應(yīng)的識別到是否在端口加載其他設(shè)備，來智能地控制端口的使用，以減少相當(dāng)?shù)目蛰d能耗，將會是未來ATCA綠色節(jié)能領(lǐng)域的一個重要的研究方向。此外，如何更為有效地降低電源功耗，一直是高端產(chǎn)品研發(fā)中的關(guān)鍵問題。特別是隨著整個社會都在積極倡導(dǎo)節(jié)能，基于ATCA的最大優(yōu)勢在于，它能夠通過有效的關(guān)鍵點分布設(shè)計原則，在實現(xiàn)整機供電充分的前提下，將功耗保持在最佳策略，使得采用ATCA架構(gòu)的高端產(chǎn)品比其他架構(gòu)的、同檔次的產(chǎn)品，擁有更低的功耗。
評論