HAP: um novo horizonte para a computação verde em data centers

Não é estranho que a indústria de data centers aproveite soluções inovadoras de sustentabilidade. Durante muito tempo, os recursos naturais da Terra foram utilizados como um meio para melhorar a eficiência energética, desde instalações construídas em latitudes mais frias e mais altas até centros de dados construídos diretamente no fundo do oceano para maximizar o arrefecimento da água do mar. na Terra?

Recentemente, os data centers de satélite têm atraído interesse crescente como uma fronteira computacional recém-definida. No entanto, esta arquitetura de data center tem várias desvantagens, como alto custo, latência adicional e cargas úteis limitadas. Curiosamente, as plataformas de alta altitude (HAP) parecem ser um bom compromisso entre estas tecnologias combinadas, uma vez que proporcionam uma área de cobertura maior do que os sistemas subaquáticos, suportam cargas úteis mais significativas e garantem uma manutenção mais fácil e menor latência do que os satélites.

O termo "HAP (Plataforma de Alta Altitude)" geralmente se refere a uma plataforma pairando em grande altitude, como um dirigível, balão ou drone acima da atmosfera. Publicado em outubro de 2023,Plataformas de alta altitude habilitadas para data center: um ambiente verdeAlternativa de computaçãoavalia os potenciais benefícios energéticos do HAP, um sistema conceitual de data center no qual os servidores são alojados em uma aeronave semelhante a um dirigível cheio de hélio.

Primeiro, o HAP está localizado na estratosfera, o que economiza energia de resfriamento devido à temperatura atmosférica naturalmente mais baixa (entre 50 graus Celsius e 15 graus Celsius). Como resultado, o HAP que suporta data centers pode descarregar algumas cargas de trabalho dos data centers terrestres, economizando a energia de resfriamento associada.

Além disso, devido à grande superfície do HAP e à sua posição acima das nuvens, o HAP pode hospedar grandes painéis solares, obtendo assim uma grande quantidade de energia solar. O HAP fornece ao servidor energia solar coletada durante o dia e armazenada em baterias de lítio-enxofre à noite. Portanto, a energia solar coletada pode cobrir totalmente a potência computacional exigida pelos servidores do data center; Ao mesmo tempo, as estratégias necessárias de conversão e gestão de energia são aplicadas de forma eficaz.

Em segundo lugar, o HAP está localizado a uma altitude elevada e, devido à grande cobertura do solo e à ausência de obstáculos no horizonte, são possíveis ligações de comunicação LoS ​​com múltiplos receptores. Como resultado, o HAP pode estabelecer um link direto confiável com um grande número de estações base terrestres. Essas vantagens permitem que o HAP, que oferece suporte a data centers, forneça uma variedade de serviços de computação que vão desde o suporte a aplicações IoT até sistemas de transporte inteligentes, conforme mostrado na Figura 1.

Observe que esta solução proposta ainda é em grande parte um conceito teórico. Os próprios pesquisadores são rápidos em destacar os inúmeros desafios que precisam ser superados para tornar realidade os data centers de plataformas de alta altitude.

É importante reduzir a energia consumida pelo data center terrestre, maximizando o número de servidores integrados e o esforço de computação transferido para o HAP. No entanto, a adoção desta tecnologia leva a um dilema de utilização de recursos porque o consumo de energia e a utilização de recursos estão fortemente acoplados. Por um lado, a utilização excessiva dos recursos disponíveis ameaça as capacidades físicas do sistema e pode produzir servidores disfuncionais ou HAP desequilibrados. Por exemplo, a alta utilização da unidade de processamento central (CPU) e/ou utilização da memória sobrecarrega o servidor e faz com que o sistema pare de responder ou congele.

Por outro lado, a subutilização dos recursos disponíveis pode levar ao envelhecimento dos servidores e ao desperdício significativo de energia, uma vez que servidores ociosos podem consumir até 60% da sua energia de pico. Portanto, é valioso empregar técnicas apropriadas de gestão de recursos (por exemplo, consolidação, contentorização) em centros de dados de apoio à HAP para reduzir a quantidade de energia consumida sem negligenciar a capacidade física dos recursos disponíveis.

Do ponto de vista financeiro, a viabilidade económica do HAP que apoia o centro de dados precisa de ser considerada. Isto envolve despesas de capital, tais como o custo da plataforma HAP e servidores over-the-air, bem como despesas operacionais, tais como custos de energia. Na avaliação global da rentabilidade, poderão prolongar a adopção da PRH. Do ponto de vista técnico, o HAP enfrenta desafios técnicos, uma vez que as condições climáticas instáveis ​​na estratosfera impõem maiores exigências à eletrónica. Além disso, a manutenção de dirigíveis e servidores de alta altitude requer considerações de equilíbrio entre a qualidade computacional do serviço e a duração da missão.

No seu conjunto, o HAP que apoia o data center como uma solução inovadora de sustentabilidade pode levar a repensar o local onde os dados são processados ​​para melhorar a sustentabilidade. Embora alguns desafios ainda precisem ser resolvidos, este novo conceito oferece uma possibilidade para o desenvolvimento futuro de data centers. É necessária mais investigação e prática para superar os desafios técnicos e financeiros e maximizar os seus potenciais benefícios energéticos.