ATCA：綠色節(jié)能的未來趨勢
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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，旨在通過互操作性認證來加速部署由SIG管理的、基于開放性規(guī)范的通信平臺。在CP-TA熱測試標準中，已經對板卡和機箱的熱測試作了詳細規(guī)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阻。風阻是板卡的固有性質，與板卡結構和形狀有關，不受環(huán)境影響，它反映的是板卡對固定風流的阻檔能力，即對機柜散熱的影響。風阻越大，機柜散熱效果受到的影響越大，散熱越差。對于ATCA標準板卡，使用標準化風洞設備創(chuàng)造恒穩(wěn)的、風速可控的環(huán)境風流，利用設備自帶的風壓傳感器和風速信息，計算得到板卡風阻值，其計算方法如下：
風阻=風壓／風速
圖3是風阻測量裝置搭建方案，將待測板卡插入風洞，風洞通過數據線與計算機相聯(lián)，開啟風洞即可輸出相關數據。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/155294.htm
(注： Pressure Sensor：風壓傳感器；Airflow Sensor：風速傳感器；Airflow Q：風量；Q-P curve of a board：風量-風壓曲線；Airflow／Pressure Sensor and Tunnel Controller：風速／風壓傳感器及信號處理系統(tǒng))
一款經過良好熱設計的板卡，可以在不影響性能的前提下，有效地減少自身風阻，從而有利于機箱整體的散熱環(huán)境。
機架級熱測試技術包括對ATCA機架的風速和風溫熱測試。風速和風溫信息反映機箱的送風和散熱能力，它與機箱風扇型號、規(guī)格、排放位置、風速情況、以及機箱本身的物理結構設計有關。利用標準的測試板卡創(chuàng)造一個標準化的測試環(huán)境，可以得到不同型號機箱的風速／風溫值，從而對它們的散熱能力進行比較。其過程是將定制的標準參照板和帶有傳感器的測試板插入機箱，模擬一排服務器插入機箱的情況。從連在測試板上的傳感器中能得到被測槽位的風速信息。然后將每個槽位的信息綜合比較得到風速的整體分布。圖5為風速／風溫測量裝置搭建方案。
在設備更換可更換單元，部分風扇失效的情況下，仍可進行上述測試，并與CP-TA標準進行比對。
目前，由于ATCA設備具有標準化的特點，便于使用標準化測試設備(如DegreeC Blade Profiler和Chassis Scan)對其進行實驗。然而這些實驗設備尚不支持非ATCA標準板卡和機箱的熱測試。即便有企業(yè)使用其它的風阻／溫度傳感和記錄設備或風洞設備對非ATCA標準的板卡與機箱進行測量，其結果也沒有相關的標準來衡量，因而缺乏可靠性與可信度。就這點來說，ATCA標準設備在節(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設備的節(jié)能熱測試也亟需相關的規(guī)范化測量設備與標準。
4．2 結構熱優(yōu)化設計
在產品投入制造過程之前，以及在標準CP-TA驗證測試過程完成后，都有必要對板卡和機箱的結構進行熱優(yōu)化。
熱優(yōu)化技術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、力學模型建立、物理性質規(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，如板卡尺寸、物理材質、指定區(qū)域熱性能參數等，通過數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計方法。其實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，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技術本身是定義為電信級運營服務的，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，其能耗相當高。這里設想，對于其遍布機架各部分的傳感器，能否實現(xiàn)自適應的識別到是否在端口加載其他設備，來智能地控制端口的使用，以減少相當的空載能耗，將會是未來ATCA綠色節(jié)能領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，一直是高端產品研發(fā)中的關鍵問題。特別是隨著整個社會都在積極倡導節(jié)能，基于ATCA的最大優(yōu)勢在于，它能夠通過有效的關鍵點分布設計原則，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架構的高端產品比其他架構的、同檔次的產品，擁有更低的功耗。
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