ATCA：綠色節能的未來(lái)趨勢
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4 CP-TA標準熱測試與結構優(yōu)化設計
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(guò)度消費的問(wèn)題。因此，需要相關(guān)的驗證平臺對其熱性能作標準化的驗證。通信平臺貿易聯(lián)盟(CP-TA)是由通信平臺和組件供應商組成的全球性組織，旨在通過(guò)互操作性認證來(lái)加速部署由SIG管理的、基于開(kāi)放性規范的通信平臺。在CP-TA熱測試標準中，已經(jīng)對板卡和機箱的熱測試作了詳細規定。這使得標準化的測試設備、測試流程和測試結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，其主要的測試指標為板卡風(fēng)阻。風(fēng)阻是板卡的固有性質(zhì)，與板卡結構和形狀有關(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標準板卡，使用標準化風(fēng)洞設備創(chuàng )造恒穩的、風(fēng)速可控的環(huán)境風(fēng)流，利用設備自帶的風(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(guò)數據線(xiàn)與計算機相聯(lián)，開(kāi)啟風(fēng)洞即可輸出相關(guān)數據。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/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(xiàn)；Airflow／Pressure Sensor and Tunnel Controller：風(fēng)速／風(fēng)壓傳感器及信號處理系統)
一款經(jīng)過(guò)良好熱設計的板卡，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)溫熱測試。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、規格、排放位置、風(fēng)速情況、以及機箱本身的物理結構設計有關(guān)。利用標準的測試板卡創(chuàng )造一個(gè)標準化的測試環(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(jìn)行比較。其過(guò)程是將定制的標準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(gè)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。
在設備更換可更換單元，部分風(fēng)扇失效的情況下，仍可進(jìn)行上述測試，并與CP-TA標準進(jìn)行比對。
目前，由于A(yíng)TCA設備具有標準化的特點(diǎn)，便于使用標準化測試設備(如DegreeC Blade Profiler和Chassis Scan)對其進(jìn)行實(shí)驗。然而這些實(shí)驗設備尚不支持非ATCA標準板卡和機箱的熱測試。即便有企業(yè)使用其它的風(fēng)阻／溫度傳感和記錄設備或風(fēng)洞設備對非ATCA標準的板卡與機箱進(jìn)行測量，其結果也沒(méi)有相關(guān)的標準來(lái)衡量，因而缺乏可靠性與可信度。就這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，ATCA標準設備在節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設備的節能熱測試也亟需相關(guān)的規范化測量設備與標準。
4．2 結構熱優(yōu)化設計
在產(chǎn)品投入制造過(guò)程之前，以及在標準CP-TA驗證測試過(guò)程完成后，都有必要對板卡和機箱的結構進(jìn)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(guò)程主要包括：幾何模型建立、力學(xué)模型建立、物理性質(zhì)規定、初始加載條件和邊界條件規定、全過(guò)程加載條件規定、數值運算公式選擇和后處理幾個(gè)步驟。
通過(guò)實(shí)驗測量為計算提供必要參數，如板卡尺寸、物理材質(zhì)、指定區域熱性能參數等，通過(guò)數值計算得到實(shí)驗無(wú)法測知的信息，如全空間的熱傳遞情況、氣流通路以及改進(jìn)設計方法。其實(shí)驗與計算結果應互為驗證，從而得到最為優(yōu)化的設計方案。
5 前景展望
盡管ATCA在性能方面優(yōu)勢顯著(zhù)，但它同時(shí)也有一些有待提升和改良的部分。特別是在節能減排上，由于A(yíng)TCA技術(shù)本身是定義為電信級運營(yíng)服務(wù)的，盡管有良好的散熱系統，但是每個(gè)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(shí)刻保持著(zhù)備用接入，其能耗相當高。這里設想，對于其遍布機架各部分的傳感器，能否實(shí)現自適應的識別到是否在端口加載其他設備，來(lái)智能地控制端口的使用，以減少相當的空載能耗，將會(huì )是未來(lái)ATCA綠色節能領(lǐng)域的一個(gè)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(wèn)題。特別是隨著(zhù)整個(gè)社會(huì )都在積極倡導節能，基于A(yíng)TCA的最大優(yōu)勢在于，它能夠通過(guò)有效的關(guān)鍵點(diǎn)分布設計原則，在實(shí)現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架構的高端產(chǎn)品比其他架構的、同檔次的產(chǎn)品，擁有更低的功耗。
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