هل يمكن تخفيف معايير الموثوقية للوحدات/الأجهزة الضوئية لمراكز البيانات؟
Dec 11, 2025|
◆متطلبات استهلاك الطاقة للوحدة الضوئية لمركز البيانات
الاختلافات في بيئات عمل الوحدات الضوئية في الاتصالات ومراكز البيانات
هناك ثلاثة اختلافات رئيسية:
درجات حرارة التشغيل المختلفة
تواجه تطبيقات الاتصالات تغيرات يومية في درجات الحرارة بسبب الاختلافات في درجات الحرارة النهارية، بالإضافة إلى التغيرات الموسمية في درجات الحرارة بسبب تغير الفصول. تحتاج الوحدات البصرية إلى التكيف مع هذه الاختلافات. تنقسم تطبيقات فئة الاتصالات -إلى بيئات داخلية وخارجية. البيئات الداخلية هي 0 ~ 70 درجة، والمعروفة باسم الدرجة التجارية؛ تتطلب البيئات الخارجية عمومًا -40 إلى 85 درجة، والمعروفة باسم الدرجة الصناعية.
مراكز البيانات مختلفة؛ هُمالوحدات البصريةتحتاج فقط إلى الخضوع لدورة درجة حرارة 10 درجات، وهي مستقرة للغاية.
هل يمكننا خفض متطلبات اختبارات الموثوقية لدرجات الحرارة المرتفعة والرطوبة العالية-والعمر الافتراضي-التي نطلبها كل يوم في مراكز البيانات؟
دورات حياة المنتج المختلفة
من المتوقع أن تستمر تطبيقات تصنيف الاتصالات-بعد نشرها لعقود من الزمن؛ يتم تصميم دورات حياة الموثوقية النموذجية وتقييمها على أساس 20 عامًا.
يتم عادةً استبدال تطبيقات مركز البيانات كل سنتين إلى ثلاث سنوات.
حسنًا، أصنع شيئًا لن يتحلل لمدة 50 عامًا، لكنك تستخدمه لمدة عامين ثم ترميه بعيدًا؟ هل يمكننا خفض متطلبات العمر قليلاً؟
تصاميم التكرار المختلفة
تحتوي تطبيقات الاتصالات على تصميمات لتكرار الخطوط، لكن التكرار ليس كبيرًا. يتم استخدام تبديل الاتصالات الاحتياطية على الخطوط الحرجة. ومع ذلك، فإننا كثيرًا ما نسمع تقارير إخبارية عن تأثر عشرات الآلاف من المستخدمين بفشل جهاز رئيسي واحد، مما يؤثر على مكالماتهم الهاتفية ووصولهم إلى الإنترنت. باختصار، يعد عدم قدرة الوحدات الضوئية على العمل مشكلة حرجة. تتمتع مراكز البيانات بتكرار أوسع بكثير، خاصة وأن أكثر من 90% من الخوادم هي خوادم سحابية. ولذلك، فإن المستخدمين لا يدركون تقريبًا أي فشل في الوحدة الضوئية. بالنسبة للموردين، حتى لو تعطلت بعض الوحدات الضوئية بشكل عشوائي، فيمكن استبدالها ببساطة.
إذن، هل يمكن تخفيف متطلبات الموثوقية للوحدات الضوئية؟ من منظور التطبيق، فإن تخفيف متطلبات الموثوقية ليس له تأثير يذكر على العملاء. السؤال التالي هو: ما الذي يجب الاسترخاء؟ كيف ينبغي الاسترخاء؟ ولماذا يجب الاسترخاء؟
مكونات الفشل الرئيسية وأسباب الفشل في الوحدات الضوئية
أصدر Facebook إحصائيات الفشل لـوحدة بصرية 100G، مما يوضح أن 97% من حالات الفشل كانت مرتبطة بالليزر-، وتحدث معظمها خلال ثلاثة أشهر من التشغيل الأولي بالليزر. إذا حدثت غالبية حالات الفشل في غضون ثلاثة أشهر، فهل يجب تعديل تعريف الفشل المبكر؟ من بين أجهزة الليزر الفاشلة، يكون معدل فشل DFBs (المصابيح الرقمية) أعلى بكثير من معدل فشل EMLs (الصفائح الكهرومغناطيسية) (أكبر بعدة مئات المرات). وهذا يثير التساؤل حول ما إذا كان الدكتور تسنغ من فيسبوك يعتقد أن DFBs في وضع التعديل المباشر أكثر عرضة للفشل من DFBs التي ينبعث منها الضوء بشكل مستمر (تمامًا كما يمكن أن يستمر السلك الثابت لفترة طويلة، ولكن الانحناء المتكرر سيؤدي إلى كسره بسهولة).
لذلك، بالنسبة لأشعة الليزر، والتي تعد أهداف الفشل الأساسية، هل يجب زيادة اختبار الموثوقية على مستوى رقاقة الليزر؟ إذا كان الأمر متعلقًا بوضع التعديل، فهل يجب-أن يتضمن الاختبار مدى الحياة على المدى الطويل التحقق ضمن وضع التعديل؟
استرخاء متطلبات الموثوقية
إذا أردنا تخفيف متطلبات الموثوقية، على وجه التحديد، هل يجب علينا تقليل عدد عناصر الاختبار، أو خفض شروط الاختبار، أو تقصير وقت الاختبار، أو تقليل عدد عينات الاختبار؟
تقليل عدد عناصر الاختبار؟
في الواقع، لا يوجد الكثير من عناصر اختبار الموثوقية. حتى لو تمت إزالة واحد أو اثنين، فإنهما لا يمثلان اختبارًا لارتفاع درجة الحرارة والرطوبة العالية الذي يهتم به مصنعو أجهزة الوحدات الضوئية. بل هي بعض العناصر الأقل أهمية. إن تقليل عدد عناصر الاختبار أمر مفيد، ولكنه ليس مهمًا جدًا.
تقليل شروط الاختبار؟
وهذا أمر ممكن، ولكن مقدار التخفيض يتطلب تحليل البيانات للعثور على ظروف الاختبار المناسبة.
ضغط وقت الاختبار؟
ماذا عن 500 ساعة، وليس 5000 ساعة، وليس 2000 ساعة، وليس 1000 ساعة، بل 500 ساعة فقط؟ بهذه الطريقة، لن يتسبب اختبار الموثوقية في دورة إطلاق منتج طويلة.
أعطت إنتل إجابة مثيرة للاهتمام: استنادًا إلى عامل تسارع GR468، يمكن اختبار عمر 10 سنوات في 6 أسابيع، باستخدام عامل تسارع 100x.
ثم، إذا قمنا بزيادة درجة حرارة اختبار الموثوقية إلى 130 درجة، يصبح عامل التسارع 1000x، ويمكن اختبار عمر 17 عامًا في أسبوع واحد.
يبدو أن هذا يضغط الوقت أكثر، أليس كذلك؟
هل يمكننا تقليل مدة الاختبار الطويلة من خلال زيادة حجم العينة، على سبيل المثال، 500 عينة لمدة 500 ساعة من الحرارة والرطوبة العالية؟
تقليل حجم العينة لاختبار الموثوقية؟
لدى Broadcom تحليل إحصائي للانحراف في التنبؤ بالعمر الناجم عن اختلاف أحجام العينات. الاستنتاج هو أنه "بغض النظر عن التكنولوجيا المستخدمة، لا يمكن للمرء أن يتوقع تقليل عدد العينات لتحقيق هدف تقليل متطلبات الموثوقية"، لأن حجم العينة الصغير بحد ذاته يؤدي إلى التحيز.
إذا كان سيتم تخفيف متطلبات الموثوقية، فكيف ينبغي تحديد المعيار؟
منذ 20 عامًا، كان GR468 معيارًا في صناعة الاتصالات البصرية. في الواقع، كان هناك معيار موثوقية يسمى GR3013 لدورات الحياة القصيرة في وقت مبكر من عام 2004.
ومع ذلك، فإن هذا المعيار الجديد مع متطلبات الموثوقية المخففة غير معروف كثيرًا، على الأقل سمعت عنه.
بعد ظهر اليوم، كانت الشركات المصنعة الكبرى لا تزال تستخدم GR468 للتحليل.
لذا، هل يجب أن يكون معيار الموثوقية المخفف عبارة عن سلسلة قياسية جديدة تمامًا؟ وهذا ينطوي على خطر حدوث شيء مشابه لـ GR3013 - حيث تقضي الصناعة وقتًا طويلاً في تطوير المعايير، ومن ثم تظل مجهولة...
الخيار الثاني: تعديل GR3013 وتنفيذه، ثم الترويج له.
الخيار الثالث: تطوير نسخة أكثر تساهلاً من CR468 مناسبة لمراكز البيانات.
هذه مشكلة محددة جدًا في سلسلة الصناعة-كيف يمكن تنفيذها؟
والسؤال الأساسي هو: "إذا تم تخفيف معايير الموثوقية، فهل ستنخفض التكاليف؟"
بالنسبة لمشغلي مراكز البيانات، ما الذي يكسبونه من خلال تخفيف متطلبات الموثوقية؟ التكلفة المنخفضة هي هدفهم الأساسي. الليزر لديه أعلى معدل الفشل. ومع ذلك، فإن الشركات المصنعة مثل سوميتومو وبرودكوم، التي تنتج أجهزة الليزر، تستخدم النصوص والصيغ والرسوم البيانية لتوصيل رسالة مفادها أن تخفيف متطلبات الموثوقية لا يقلل من التكاليف. وفي الواقع، فإنه يزيد التكاليف إذا تم تعديل عملية التحقق من موثوقية رقائق الليزر.
بالنسبة لأجهزة الليزر، تعتمد الموثوقية على التحسين التكنولوجي المستمر. إن تخفيف متطلبات الموثوقية ليس وسيلة لخفض التكاليف. وكما جاء في إحدى الجمل في عرض Broadcom: "فكر في طرق أخرى لخفض التكاليف..."