作為新基建的“數(shù)字底座”，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心自身的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測?

日前，《我國典型地區(qū)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能分析報告(2020年)》正式發(fā)布，再一次將業(yè)界的目光聚焦數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。傳統(tǒng)意義上，數(shù)據(jù)中心是存放計算、存儲及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的機房場所，機房建設(shè)復(fù)雜，后期人工運維又有諸多漏洞，能耗居高不下。而在“新基建”的背景下，數(shù)據(jù)中心也展現(xiàn)出不一樣的內(nèi)涵——是體現(xiàn)創(chuàng)新、綠色等新發(fā)展理念的公共計算設(shè)施的組成部分，是促進5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)發(fā)展的數(shù)據(jù)中樞和算力載體。但是，伴隨著數(shù)據(jù)中心存儲、計算、運營“算力”的不斷提高，數(shù)據(jù)中心的運行能耗及其運行成本也將面臨不斷攀升的可能。

數(shù)據(jù)中心是世界上最大的能源消費者之一。根據(jù)美國研究人員的研究，到2025年，數(shù)據(jù)中心部門可以使用世界上所有可用電力的20%，這是因為以前所未有的速度創(chuàng)造了大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)饑渴的機器和服務(wù)的迅速普及推動了對更多電力的需求。所以，如何降低能耗的能力在數(shù)據(jù)中心中至關(guān)重要。ADI公司處于當(dāng)今數(shù)據(jù)中心行業(yè)轉(zhuǎn)型的最前沿，從專門針對高密度服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行熱學(xué)設(shè)計的業(yè)界頂級電源保護和DC-DC電源轉(zhuǎn)換解決方案，到光網(wǎng)絡(luò)控制解決方案，再到傳感器和連接基礎(chǔ)設(shè)施解決方案，ADI的技術(shù)可提高數(shù)據(jù)中心的效率、密度和可靠性。

適用于數(shù)據(jù)中心環(huán)境監(jiān)測管理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)中心要做好監(jiān)測，需要具備幾個特性：實時性，數(shù)據(jù)中心監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被實時地收集到，以便于數(shù)據(jù)中心及時地控制管理;可擴展性，在整個生命周期中，數(shù)據(jù)中心不可能一成不變，而且隨著業(yè)務(wù)量的擴大，也有不斷擴容的需求。監(jiān)控多種傳感器形態(tài)的能力使得大型無人值守數(shù)據(jù)中心以及邊緣微型數(shù)據(jù)中心成為可能。ADI提供各種傳感器、測量和通信技術(shù)，使這一夢想成為現(xiàn)實。比如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以降低功耗、減少數(shù)據(jù)中心的停機時間、不需要安裝電纜或?qū)Ч?，這些特性可以降低數(shù)據(jù)中心的運營成本、提高可用性、降低與重新接線和重新配置有關(guān)的成本。

ADI公司的SmartMesh® 嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是業(yè)界功耗最低并且最可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之一。SmartMesh產(chǎn)品經(jīng)過現(xiàn)場驗證，已在120個國家/地區(qū)部署了數(shù)以千計的客戶網(wǎng)絡(luò)。SmartMesh無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可在苛刻的射頻環(huán)境中實現(xiàn)>99.999%的數(shù)據(jù)安全性，深受工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商的信任，它可以多年可靠地傳輸關(guān)鍵傳感器和控制數(shù)據(jù)而不需要干預(yù)。

啟用SmartMesh的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠部署在數(shù)據(jù)中心而不需要任何電纜或?qū)Ч堋梢圆渴鹫麄€溫度、壓力和濕度感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)而不會片刻中斷數(shù)據(jù)中心運行，而且不需要進行任何建造。獲取有關(guān)數(shù)據(jù)中心熱狀態(tài)的更準確信息的能力對于管理這一環(huán)境至關(guān)重要，利用這些信息，IT管理人員能夠以比以往更低的總體成本和更高的可用性運營數(shù)據(jù)中心。

滿足數(shù)據(jù)中心監(jiān)測數(shù)據(jù)的對維度需求

SmartMesh網(wǎng)絡(luò)由高度可擴展的自成形多躍點節(jié)點網(wǎng)格和網(wǎng)絡(luò)管理器構(gòu)成，這些節(jié)點稱為智能微塵，用于收集和中繼數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)管理器用于監(jiān)控和管理網(wǎng)絡(luò)性能和安全，并與主機應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。

SmartMesh 智能微塵和管理器是完整的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案。SmartMesh 將時間同步的通道跳躍鏈接層與基于 ADI Eterna 片內(nèi)系統(tǒng)技術(shù)的硬件結(jié)合在一起以實現(xiàn)完整的無線網(wǎng)絡(luò)解決方案：該解決方案在最具挑戰(zhàn)性的射頻環(huán)境中具有 >99.999% 的數(shù)據(jù)可靠性;具有 >10 年電池壽命，可以在成本最低條件下將傳感器放在任何位置;有加密、身份驗證和消息完整性檢查功能，保證網(wǎng)絡(luò)安全;完整的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)解決方案，不需要進行網(wǎng)絡(luò)堆棧開發(fā)。

SmartMesh網(wǎng)絡(luò)使用時間同步通道跳變(TSCH)鏈路層進行通信，這是ADI公司SmartMesh團隊開創(chuàng)的一種技術(shù)，也是WirelessHART(IEC62591)和IEEE802.15.4e等無線Mesh網(wǎng)絡(luò)標準的基本構(gòu)建模塊。在TSCH網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中的所有終端都在數(shù)微秒內(nèi)同步。網(wǎng)絡(luò)通信被組織成時隙，以實現(xiàn)低功耗分組交換、成對通道跳變和全路徑分集。

路徑和頻率分集：如果通信在綠色箭頭處失敗，節(jié)點D將在紅色箭頭處使用另一個通道重試

低功耗分組交換：通過使用TSCH，SmartMesh器件可以在計劃通信之間以超低功耗休眠，從而使占空比通常小于1%。網(wǎng)絡(luò)管理器利用TSCH以確保終端準確地知道何時通信、監(jiān)聽或休眠;網(wǎng)絡(luò)上沒有數(shù)據(jù)包沖突;每個節(jié)點上具有超低功耗，路由節(jié)點消耗通常小于50μA。

成對通道跳變：時間同步支持在每個發(fā)射器-接收器對上進行通道跳變以實現(xiàn)頻率分集。利用SmartMesh網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)每個分組交換通道跳變，以免發(fā)生不可避免的RF干擾;多個傳輸可以同時發(fā)生，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬;網(wǎng)絡(luò)可能較為密集且可擴展，而不產(chǎn)生衰減的RF自干擾。

全路徑和頻率分集：每個器件都有冗余的路徑以克服由于干擾、物理遮擋或多徑衰落導(dǎo)致的通信中斷。如果一個路徑上的數(shù)據(jù)包傳輸失敗，智能微塵會自動在下一個可用路徑和不同射頻通道上重試。與其他網(wǎng)狀技術(shù)不同，不需要進行既耗費功率又耗費時間的路徑再發(fā)現(xiàn)。

另外，SmartMesh網(wǎng)絡(luò)采用128位加密的安全網(wǎng)格，是最安全的可用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)之一，網(wǎng)絡(luò)中的所有流量均通過端到端加密、消息完整性檢查和設(shè)備身份驗證進行保護。

總結(jié)

作為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心正引發(fā)云計算領(lǐng)域的巨頭布局。在《關(guān)于2019年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃執(zhí)行情況與2020年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃草案的報告》中，國家發(fā)展改革委將在2020年制定加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展的意見，并實施全國一體化大數(shù)據(jù)中心建設(shè)重大工程，將在全國布局10個左右區(qū)域級數(shù)據(jù)中心集群和智能計算中心。

互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展使得萬物數(shù)據(jù)化，數(shù)據(jù)量和計算量呈現(xiàn)出指數(shù)爆發(fā)。數(shù)據(jù)資源已成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素，更多的產(chǎn)業(yè)通過利用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、電商等結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源來提取有價值信息，而海量數(shù)據(jù)的處理與分析要求構(gòu)建大數(shù)據(jù)中心。向數(shù)據(jù)中心添加智能感應(yīng)系統(tǒng)可以降低數(shù)據(jù)中心的能耗，使得普通數(shù)據(jù)中心每年可降低幾十萬千瓦時。基于ADI公司SmartMesh的無線解決方案允許將傳感器精確放置在適當(dāng)位置以優(yōu)化能源性能并確保熱環(huán)境的可靠性，同時保持IT設(shè)備升級所需的靈活性。