HAP: Нов хоризонт за екологични центрове за данни

Не е странно индустрията на центровете за данни да използва иновативни решения за устойчивост. Дълго време природните ресурси на Земята се използват като средство за подобряване на енергийната ефективност, от съоръжения, изградени в по-хладни и по-високи географски ширини, до центрове за данни, изградени директно на дъното на океана, за да се увеличи максимално охлаждането на морската вода. Но какво ще стане, ако се стремим по-високо горе на Земята?

Напоследък сателитните центрове за данни привличат все по-голям интерес като новоопределена компютърна граница. Въпреки това, тази архитектура на центъра за данни има няколко недостатъка, като висока цена, допълнително забавяне и ограничени полезни натоварвания. Интересното е, че платформите за голяма надморска височина (HAP) изглеждат добър компромис между тези комбинирани технологии, тъй като осигуряват по-голяма зона на покритие от подводните системи, поддържат по-значителни полезни товари и гарантират по-лесна поддръжка и по-ниско забавяне от сателитите.

Терминът „HAP (High Altitude Platform)“ обикновено се отнася до платформа, която се рее на голяма надморска височина, като дирижабъл, балон или дрон над атмосферата. Публикувано през октомври 2023 г.,Платформи за висока надморска височина с активиран център за данни: зеленоКомпютърна алтернативаоценява потенциалните енергийни ползи от HAP, концептуална система за център за данни, в която сървърите са разположени в пълен с хелий дирижабъл, подобен на дирижабъл.

Първо, HAP се намира в стратосферата, което спестява енергия за охлаждане поради естествено по-ниската атмосферна температура (между 50 градуса по Целзий и 15 градуса по Целзий). В резултат на това HAP, който поддържа центрове за данни, може да разтовари някои работни натоварвания от наземните центрове за данни, спестявайки свързаната енергия за охлаждане.

В допълнение, поради голямата повърхност на HAP и позицията му над облаците, HAP може да приема големи слънчеви панели, като по този начин получава голямо количество слънчева енергия. HAP доставя на сървъра слънчева енергия, събрана през деня и съхранявана в литиево-серни батерии през нощта. Следователно събраната слънчева енергия може напълно да покрие изчислителната мощност, необходима на сървърите на центъра за данни; В същото време се прилагат ефективно необходимите стратегии за преобразуване и управление на енергията.

Второ, HAP се намира на голяма надморска височина и поради голямото земно покритие и липсата на препятствия на хоризонта са възможни комуникационни връзки LoS с множество приемници. В резултат на това HAP може да установи надеждна директна връзка с голям брой наземни базови станции. Тези предимства позволяват на HAP, който поддържа центрове за данни, да предоставя изобилие от компютърни услуги, вариращи от поддръжка на iot приложения до интелигентни транспортни системи, както е показано на фигура 1.

Забележете, това предложено решение все още е до голяма степен теоретична концепция. Самите изследователи бързат да подчертаят многобройните предизвикателства, които трябва да бъдат преодолени, за да превърнат центровете за данни на висока надморска височина в реалност.

Важно е да се намали енергията, консумирана от наземния център за данни, като се увеличи максимално броят на бордовите сървъри и изчислителните усилия, претоварени към HAP. Въпреки това, приемането на тази технология води до дилема за използване на ресурсите, тъй като потреблението на енергия и използването на ресурсите са силно свързани. От една страна, прекомерното използване на наличните ресурси заплашва физическите възможности на системата и може да доведе до дисфункционални сървъри или небалансиран HAP. Например високото използване на централния процесор (CPU) и/или използването на паметта претоварват сървъра и причиняват спиране на реакцията на системата или блокиране.

От друга страна, недостатъчното използване на наличните ресурси може да доведе до стареене на сървъра и значителна загуба на енергия, тъй като неактивните сървъри могат да консумират до 60% от пиковата си мощност. Следователно е ценно да се използват подходящи техники за управление на ресурси (напр. консолидация, контейнеризация) в HAP, поддържащи центрове за данни, за да се намали количеството консумирана енергия, без да се пренебрегва физическият капацитет на наличните ресурси.

От финансова гледна точка трябва да се вземе предвид икономическата жизнеспособност на HAP, поддържаща центъра за данни. Това включва капиталови разходи, като разходите за HAP платформа и сървъри по въздуха, както и оперативни разходи, като разходи за енергия. По отношение на общата оценка на рентабилността те могат да удължат приемането на HAP. От техническа гледна точка HAP е изправен пред технически предизвикателства, тъй като нестабилните климатични условия в стратосферата поставят по-големи изисквания към електрониката. В допълнение, поддържането на дирижабли и сървъри на голяма надморска височина изисква съображения за балансиране между изчислителното качество на услугата и продължителността на мисията.

Взети заедно, HAP, поддържащ центъра за данни като иновативно решение за устойчивост, може да доведе до преосмисляне на това къде се обработват данните, за да се подобри устойчивостта. Въпреки че някои предизвикателства остават за решаване, тази нова концепция предлага възможност за бъдещо развитие на центрове за данни. Необходими са по-нататъшни изследвания и практика, за да се преодолеят техническите и финансови предизвикателства и да се увеличат максимално неговите потенциални енергийни ползи.