Computing on the Edge: Testen des physischen Schutzes

Diese Blog-Serie ist ein Überblick über die Spezifikationen und Designmethoden, die erforderlich sind, um Computerplattformen zu erstellen, die in Edge-Telekommunikationsumgebungen bereitgestellt werden können.

Das Ziel von GR-63-CORE, Physical Protections, ist es, die Netzwerkverfügbarkeit zu erhöhen und die Gesamtkosten für die Installation und Wartung von Netzwerkgeräten zu senken. Es befasst sich hauptsächlich mit Temperatur-, Feuchtigkeits- und Höhenniveaus, Transport und Lagerung, seismischer Aktivität und Vibration, Flammbeständigkeit, Luftfiltration und Lärm.

Es gibt weitere Kriterien im Zusammenhang mit dem physikalischen Design, die unter anderem Abmessungen, Gewicht, Kabelmanagement und Montagemöglichkeiten beschreiben. Dies sind jedoch statische Messungen, die ohne zusätzliche Tests durchgeführt werden.

Darüber hinaus wird auch die Verpackung des Geräts getestet, um sicherzustellen, dass die Verpackung den typischen physischen Stößen und Stürzen standhält, die beim Versand auftreten können.

Thermik, Luftfeuchtigkeit und Höhe

Diese Anforderungen und Tests liefern die normalen und kurzfristigen Betriebsbereiche, in denen die Netzwerkgeräte betrieben werden müssen. Für NEB Level 3 sind die Temperatur- und Feuchtigkeitsanforderungen:

Tabelle 1 – Betriebsumgebungsbereiche

Die Gesamttestzeit für verschiedene Kombinationen von Temperatur und Feuchtigkeit findet über einen zusammenhängenden Zeitraum von sechs Tagen statt. Bestanden/Nicht bestanden für diese Tests, bei denen eine aktive Verarbeitungslast ausgeführt wird, ist ein voll funktionsfähiges Gerät ohne erkennbare Schäden oder Leistungseinbußen.

Transport und Lagerung

Diese Tests versuchen, die Extreme der Transportausrüstung für die Lagerung oder Installation zu simulieren, wobei einige extreme Temperatur- und Feuchtigkeitsbereiche angenommen werden, begleitet von schnellen Temperaturänderungen oder Temperaturschocks. Dies könnte beispielsweise Geräte simulieren, die im Januar ein temperaturgeführtes Lager in Minneapolis oder im Juli in Phoenix verlassen. In beiden Fällen könnte die Ausrüstung in kurzer Zeit von einer relativ komfortablen Umgebung zu extremer Kälte oder Hitze wechseln.

Schwellenwerte für niedrige und hohe Exposition gegenüber Umweltbereichen.
Tabelle 2 – Umgebungsbereiche für den Transport

Ähnliche Tests werden für schnelle Feuchtigkeitsänderungen durchgeführt, von einer Basis von 50 Prozent auf 93 % RH über einen Temperaturbereich von 23 °C (73 °F) bis 40 °C (104 °F) und eingestellte Ratenänderungen und -dauern. Auch diese simulieren die Umweltherausforderungen, die beim Transport elektronischer Geräte von der Fabrik/dem Lager zur Installation auftreten.

Highly Accelerated Life Test (HALT)-Kammer im Einsatz.
Highly Accelerated Life Test (HALT)-Kammer im Einsatz.

Bestanden/Nicht bestanden für diese Tests ist ein voll funktionsfähiges Gerät, sobald das Gerät in den Betriebstemperatur-/Feuchtigkeitsbereich zurückgebracht und eingeschaltet wird.

Für diese ersten beiden Kategorien werden die Tests typischerweise in einer HALT-Kammer (Highly Accelerated Life Test) durchgeführt. Diese Kammer ermöglicht das Testen in einem Bereich von Temperatur, Feuchtigkeit und barometrischem Druck (Höhe). Ihr Zweck besteht darin, die Entdeckung latenter Herstellungsfehler während der Produktionsphasen eines Produktlebenszyklus zu beschleunigen, um damit verbundene Ausfälle zu reduzieren, oder einfacher ausgedrückt, potenzielle Schwachstellen eines Produkts zu entdecken.

Seismik und Vibration

Seismische Tests testen das Gerät auf einem Rütteltisch, der einem simulierten Erdbeben in der X-, Y- und Z-Achse ausgesetzt ist. Die NEBS-Zertifizierung für seismische Zone 4, die in vielen Regionen erforderlich ist, entspricht einem Erdbeben der Stärke 8,3.

Bei Installationen in einem Rack oder Gehäuse wird die Verformung gemessen und ein “Schwingen” über ein bestimmtes Maß hinaus wird den Test nicht bestehen. Physische Beschädigungen des Racks und der eingeschlossenen Hardware werden ebenfalls bewertet. Diese Tests werden mit einer in Betrieb befindlichen Rechen-/Speicher-/Netzwerkeinheit durchgeführt, die eine Testlast ausführt. Resets oder jegliche Ausfälle der zu testenden Betriebshardware würden ebenfalls ein Versagen des seismischen Tests darstellen.

In einem früheren Leben war ich an einem Test der seismischen Zone 4 mit einem vollen Geräterack beteiligt. Die erste Iteration des Tests schlug fehl, da das Rack einer schnellen ungeplanten Demontage unterzogen wurde. Obwohl wir diesen Test nicht bestanden hatten, war es auch eine Lernerfahrung, da Fehlerstellen, Metallermüdung, beeinträchtigte Schweißnähte und Verformungen analysiert, das Rack-Design verbessert und der nächste Test einige Monate später mit Bravour bestanden wurden.

Flammenschutz

Standort des Telefonzentralenbrandes von 1975 in New York
Standort des Telefonzentralenbrandes von 1975 in New York.

Feuerbeständigkeit und die Fähigkeit zur Selbstlöschung sind entscheidende Faktoren bei NEBS-Tests. In der Geschichte der Telekommunikationsbranche gab es mehrere hochkarätige Ausfälle, die auf Feuer oder Rauch zurückzuführen sind. Keiner ist berühmter als der Brand in der New Yorker Telefonzentrale von 1975, der bedeutendste Ausfall des 20th Jahrhundert und wird bis heute im Hinblick auf Ursachen, Reaktion und die heldenhaften Bemühungen, den Dienst nach diesem Ausfall wiederherzustellen, untersucht.

Die zu prüfende Ausrüstung wird sowohl Hochtemperaturbrennern als auch direkter Beflammung ausgesetzt. Während das Gerät Feuer fangen kann, wenn es direkt einer extremen Hitzequelle ausgesetzt wird, sind die Kriterien, dass sich das Feuer nicht über das Gerät hinaus ausbreitet und das Feuer innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls selbst erlischt und aufhört zu rauchen. Natürlich ist dies ein zerstörender Test und nach Abschluss dieser Tests bleibt keine Funktionsanforderung bestehen.

Luftfiltration

Wie aus den vorherigen Tests hervorgeht, werden Telekommunikationsgeräte oft unter nicht idealen Bedingungen eingesetzt. Neben Temperatur, Feuchtigkeit und seismischen Extremen ist das Gerät häufig luftgetragenen Verunreinigungen ausgesetzt, die in Form von Staub oder korrosiven Gasen vorliegen können. Der Nachweis des Schutzes gegen Luftschadstoffe ist erforderlich, um sicherzustellen, dass das Gerät seine vorgesehene Lebensdauer erreicht. Bei Servern kann am Lufteinlass eine Blende mit Filter verwendet werden, um das Eindringen von Staub zu verhindern.

Lärm

Um eine sichere Arbeitsumgebung zu gewährleisten, wird auch das akustische Rauschen des zu testenden Betriebsgeräts gemessen. Normale Betriebsgeräuschpegel bei Raumtemperatur werden angenommen und dürfen festgelegte Werte nicht überschreiten. Diese Werte können unterschiedlich sein, je nachdem, ob das Gerät in einem Telekommunikationsraum (78dB) oder einem Kraftraum (83dB) eingesetzt wird. Der maximale akustische Geräuschpegel wird bei Drehzahlen der Lüfter bei maximaler Drehzahl ebenfalls gemessen, aber es gibt keinen Bestandsfehler bei extremen Betriebsbedingungen, von denen angenommen wird, dass sie vorübergehend sind.

Fazit

GR-63-Core adressiert die physikalischen Anforderungen an ein elektronisches Gerät, das in einer Telekommunikationsumgebung eingesetzt wird. Es soll sowohl die Funktionsfähigkeit des Geräts unter extremen Bedingungen als auch die Sicherheit seiner Umgebung und Bediener gewährleisten.

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