JP6746051B2 - Electronic device housing structure - Google Patents
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Description
本発明は、内部に収納される電子機器間の通信を無線通信により実現することが可能な電子機器の収容構造体に関する。 The present invention relates to a housing structure for an electronic device capable of realizing communication between electronic devices housed inside by wireless communication.
クラウドサービスの進展に伴って、ネットワークを介して大量のデータを蓄積するデータセンタが増加している。データセンタにはサーバ等の多数の機器が使用されている。データセンタは、その性格上、毎日24時間、年間365日、休みなく稼働している必要がある。その結果、各データセンタでは年間を通じて多大な電力が消費される。このため、データセンタ全体の低消費電力化は喫緊の課題である。サーバ自体が電力を消費する上、サーバが過熱してエラーが発生するのを防ぐためにサーバを冷却しなければならない。データセンタで消費される電力の内、サーバ等の機器による消費電力はもちろん、サーバ等を冷却するための空調電力の割合も非常に大きい。 Along with the development of cloud services, the number of data centers that store large amounts of data via networks is increasing. Many devices such as servers are used in data centers. Due to its nature, the data center needs to be operating 24 hours a day, 365 days a year, without any breaks. As a result, each data center consumes a large amount of power throughout the year. Therefore, reducing the power consumption of the entire data center is an urgent issue. The server itself consumes power and must be cooled to prevent the server from overheating and producing errors. Of the power consumed in the data center, not only the power consumed by devices such as servers but also the proportion of air-conditioning power for cooling the servers is very large.
データ・センターの世界的な総エネルギー消費量は、2012年では、グローバルな電力消費の約2%に相当する約270TWhであった。この数値は、毎年、さらに約4.3%ずつ成長すると予言されている。このエネルギー消費の主要な部分は、上述のとおり、空気調和装置に起因する。 The total global energy consumption of the data center was about 270 TWh in 2012, which is equivalent to about 2% of the global electricity consumption. It is predicted that this number will grow by about 4.3% each year. A major part of this energy consumption comes from the air conditioner, as mentioned above.
典型的なデータ・センター・キャビネットの正面側には、総計数十メーターにわたる、カテゴリ6のイーサネット(登録商標)ケーブルが、典型的には、40台のサーバーを中央のL2/L3スイッチに接続しているといわれている。 On the front side of a typical data center cabinet, a Category 6 Ethernet cable spanning a total of ten meters typically connects 40 servers to a central L2/L3 switch. It is said that
このようにケーブルで接続することは、本質的に、適切な気流を妨害し、従って、冷却エネルギーのコストを増加させる。 Such cabling essentially obstructs proper air flow and thus increases the cost of cooling energy.
一方で、広い帯域幅を提供できる60GHz帯の無線通信は、コスト効率の良い代替通信・テクノロジーとして認識されてきた。 On the other hand, 60 GHz band wireless communication, which can provide a wide bandwidth, has been recognized as a cost-effective alternative communication technology.
しかも、ケーブルを無線で置換することは、必要な場合はいつでも、サーバー接続を新しくルーティングするようなことを含むデータセンター・メンテナンスを単純化することになる。 Moreover, replacing the cables wirelessly simplifies data center maintenance, including rerouting server connections whenever needed.
そこで、最近、多くの研究報告は、見通し距離内の60GHzの無線を使用して、データセンター・キャビネット間通信について報告している(例えば、非特許文献1を参照)。 Therefore, recently, many research reports have reported the communication between the data center and the cabinet by using the radio of 60 GHz within the line-of-sight distance (for example, refer to Non-Patent Document 1).
しかしながら、L2/L3スイッチと各サーバーとの間のキャビネット内の通信については、公表された先行する取組はほとんどない。 However, there is little published prior work on intra-cabinet communication between the L2/L3 switch and each server.
一般的なデータセンタでは、効率よくサーバを運用するために、各々が複数のサーバを収容する多数のサーバラックが稠密に設置されている。典型的には、1台のサーバラックは40台程度のサーバを収容する。各サーバラックは冷却装置からの冷却空気が流れるように配置されている。 In a general data center, a large number of server racks each accommodating a plurality of servers are densely installed in order to operate the servers efficiently. Typically, one server rack accommodates about 40 servers. Each server rack is arranged so that the cooling air from the cooling device flows.
しかし、このようなデータセンタでのサーバの運用には以下の様な問題がある。サーバラック内では、通信のために各サーバとスイッチとを接続する必要がある。この接続はイーサネット(登録商標)ケーブル等の通信ケーブルによって行われている。しかし、サーバが多数あると、これらケーブルが錯綜してサーバのメンテナンスが煩雑になる上、ケーブルによって冷却気流が妨げられ、冷却効率が大幅に低下するといわれている。 However, the operation of the server in such a data center has the following problems. In the server rack, it is necessary to connect each server and the switch for communication. This connection is made by a communication cable such as an Ethernet (registered trademark) cable. However, it is said that if there are many servers, these cables will be complicated and maintenance of the server will be complicated, and the cooling air flow will be obstructed by the cables, and the cooling efficiency will be significantly reduced.
こうした問題を解決する1つの方法は、データサーバにおけるサーバとスイッチ間の通信を無線化することである。 One way to solve these problems is to make the communication between the server and the switch in the data server wireless.
サーバラックは通常金属でできているので、電波を閉じ込めることは比較的容易である。しかし、金属で閉じ込められた空間で無線通信を行うと、電波がサーバラック内の壁面等の金属面で多重反射し、無線通信にとっては極めて厳しい環境になる。多重反射が存在すると、主波に加えて多数の遅延波が受信される。その結果、時系列に並んだ変調シンボルの間で遅延波による干渉が発生する。 Since the server rack is usually made of metal, it is relatively easy to trap radio waves. However, when wireless communication is performed in a space confined by metal, radio waves are reflected multiple times on a metal surface such as a wall surface in a server rack, which is an extremely severe environment for wireless communication. In the presence of multiple reflections, many delayed waves are received in addition to the main wave. As a result, interference due to a delayed wave occurs between modulation symbols arranged in time series.
遅延波によるシンボル間の干渉に強い変調方式としてOFDM(直交周波数分割多重)がある。OFDM変調では、各シンボルの先頭にサイクリックプリフィックスを付加しガードインターバル期間を設ける。この結果、この期間内に到着した遅延波の干渉は避けることができる。特に、サーバラック内の通信方式の内、有力な通信方式の一つとして、60GHz帯のIEEE 802.11ad規格のOFDM変調がある。このOFDM変調では、ガードインターバル期間が48.4nsである。したがって、大きなレベルの遅延波が主波に対して48.4ns以内の遅延であればシンボル間干渉を無視して通信できる。しかし、IEEE 802.11adは室内での使用を想定した規格であり、サーバラックのような狭小金属空間内での使用は想定されていない。 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is a modulation method that is strong against interference between symbols due to delayed waves. In OFDM modulation, a cyclic prefix is added to the beginning of each symbol to provide a guard interval period. As a result, it is possible to avoid the interference of delayed waves that arrive within this period. In particular, as one of the influential communication methods among the communication methods in the server rack, there is OFDM modulation of the IEEE 802.11ad standard in the 60 GHz band. In this OFDM modulation, the guard interval period is 48.4 ns. Therefore, if the delay wave of a large level is delayed within 48.4 ns with respect to the main wave, communication can be performed by ignoring intersymbol interference. However, IEEE 802.11ad is a standard that is intended for indoor use, and is not intended for use in a narrow metal space such as a server rack.
この問題を解決する対策としては、サーバラックの内面に電磁波の吸収体を設けることである。 As a measure to solve this problem, an electromagnetic wave absorber is provided on the inner surface of the server rack.
ただし、吸収体を金属面全体を覆うようにくまなく配置することは現実的には極めて困難であり、吸収体で覆えなかった金属面で電波が反射することにより遅延波は依然として残存する。このため、限られた範囲で、吸収体を効果的に配置して、できる限り遅延波を少なくし、伝送特性を改善する必要がある。ところが、サーバラック内では、収納されたサーバの位置や、アンテナの位置、ケーブルその他の物体の位置、温度変化による物体の膨張・収縮によって、サーバーラック内の電波伝搬環境が変わり、ミリ波のような高周波では、特に大きく変わることもあって、吸収体の効果的な配置を筐体の製造時に、固定的に行うことが困難である。 However, it is extremely difficult in practice to arrange the absorber so as to cover the entire metal surface, and the delayed wave still remains because the radio wave is reflected by the metal surface that cannot be covered with the absorber. Therefore, it is necessary to effectively arrange the absorber within a limited range to reduce the delayed wave as much as possible and improve the transmission characteristics. However, in the server rack, the radio wave propagation environment inside the server rack changes due to the position of the stored server, the position of the antenna, the position of cables and other objects, and the expansion and contraction of objects due to temperature changes. In particular, at a high frequency, there is a large change, and it is difficult to effectively arrange the absorber in a fixed manner at the time of manufacturing the housing.
本発明の目的は、サーバーラックのような金属製の筐体内に複数の電子機器が収納される場合に、筐体内面での吸収体の配置を適応的に変更することが可能な電子機器の収容構造体を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electronic device capable of adaptively changing the arrangement of absorbers on the inner surface of the housing when a plurality of electronic devices are housed in a metal housing such as a server rack. It is to provide a containing structure.
この発明の1つの局面に従うと、内部に複数の電子機器を収容する空間を規定する筐体を持つ電子機器の収容構造体であって、開口を持つ前半部と、閉鎖された後半部とを有する筐体を備え、筐体の内部空間は、複数の電子機器を内部に収容することによって、当該複数の電子機器により前半部と後半部とに分離され、複数の電子機器は、背面が後半部側を向く様に配置され、複数の電子機器の各々は、背面側に所定の周波数の無線信号を送受信するための通信モジュールを有し、筐体の内面に設けられた複数領域にそれぞれ設けられる活性領域を備え、各活性領域は、筐体の内側に前面を向けるように設置される可変材料定数部材と可変材料定位数部材の背面側に設けられる吸収部材とを有し、各複数の可変材料定数部材の筐体内部側の表面は、制御部からの制御に応じて、所定の周波数の無線信号に対して、透過体または反射体としての機能を切換え可能であり、制御部は、較正期間において、複数の可変材料定数部材の表面の状態を、透過体または反射体に切り替えた際の通信メトリックに基づいて、適応的に切り替え、通信メトリックは、複数の電子機器の通信の通信容量の中央値であり、制御部は、通信容量の中央値が最大となるように、複数の可変材料定数部材の表面の状態を設定する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a housing structure for an electronic device, which has a housing defining a space for housing a plurality of electronic devices therein, and includes a front half part having an opening and a closed rear half part. The housing has a housing, and the inner space of the housing is divided into a front half and a rear half by accommodating a plurality of electronic devices therein, and the rear of the plurality of electronic devices is a rear half. Each of the plurality of electronic devices has a communication module for transmitting and receiving a radio signal of a predetermined frequency on the back side and is provided in each of a plurality of regions provided on the inner surface of the housing. comprising a are active region, each active region has an absorbent member provided on the back side of the installed that variable material constant member and a variable material stereotactic number member to direct the front inside the housing, each plurality The surface of the variable material constant member on the inside of the housing can switch its function as a transmissive body or a reflective body with respect to a radio signal of a predetermined frequency under the control of the control section. During the calibration period, the state of the surface of the plurality of variable material constant members is adaptively switched based on the communication metric when switching to the transmissive body or the reflective body, and the communication metric is the communication communication of the plurality of electronic devices. The median value of the capacity, and the control unit sets the surface states of the plurality of variable material constant members so that the median value of the communication capacity is maximized.
この発明のさらに他の局面に従うと、内部に複数の電子機器を収容する空間を規定する筐体を持つ電子機器の収容構造体であって、開口を持つ前半部と、閉鎖された後半部とを有する筐体を備え、筐体の内部空間は、複数の電子機器を内部に収容することによって、当該複数の電子機器により前半部と後半部とに分離され、複数の電子機器は、背面が後半部側を向く様に配置され、複数の電子機器の各々は、背面側に所定の周波数の無線信号を送受信するための通信モジュールを有し、筐体の内面に設けられた複数領域にそれぞれ設けられる活性領域を備え、各活性領域は、筐体の内面側に前面を向けるように設置される可変材料定数部材と可変材料定位数部材の背面側に設けられる吸収部材とを有し、各複数の可変材料定数部材の筐体内部側の表面は、制御部からの制御に応じて、所定の周波数の無線信号に対して、透過体または反射体としての機能を切換え可能であり、制御部は、較正期間において、複数の可変材料定数部材の表面の状態を、透過体または反射体に切り替えた際の通信メトリックに基づいて、適応的に切り替え、通信メトリックは、複数の電子機器の通信のコンディションナンバーの中央値であり、制御部は、コンディションナンバーの中央値が最小となるように、複数の可変材料定数部材の表面の状態を設定する。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a housing structure for an electronic device having a housing defining a space for housing a plurality of electronic devices therein, the first half having an opening, and the second half closed. The housing has a housing, and the inner space of the housing is divided into a front half and a rear half by housing the plurality of electronic devices therein, and the plurality of electronic devices have a rear surface. Arranged so as to face the second half side, each of the plurality of electronic devices has a communication module for transmitting and receiving a radio signal of a predetermined frequency on the back side, and each of the plurality of electronic devices is provided in a plurality of regions provided on the inner surface of the housing. An active region is provided, and each active region has a variable material constant member installed so that its front surface faces the inner surface side of the housing and an absorbing member provided on the back surface side of the variable material localization member. The surfaces of the plurality of variable material constant members on the inner side of the housing can switch their functions as a transmissive body or a reflective body with respect to a radio signal of a predetermined frequency under the control of the control section. Is adaptively switched based on the communication metric when the surface state of the plurality of variable material constant members is switched to the transmissive body or the reflective body during the calibration period. It is the median value of the condition number, and the control unit sets the surface states of the plurality of variable material constant members so that the median value of the condition number is minimum .
好ましくは、複数の可変材料定数部材について、それぞれ透過体または反射体とする複数の状態の組が予め定められており、制御部は、複数の状態の組の各々について、通信メトリックを算出して、当該複数の状態の組のうちの最適な状態に、複数の可変材料定数部材の表面の状態を設定する。 Preferably, for each of the plurality of variable material constant members, a plurality of sets of states, each of which is a transmitter or a reflector, is predetermined, and the control unit calculates a communication metric for each of the plurality of sets of states. , The state of the surface of the plurality of variable material constant members is set to the optimum state of the set of the plurality of states.
好ましくは、所定の周波数はミリ波帯であり、電子機器は、サーバである。 Preferably, the predetermined frequency is a millimeter wave band, and the electronic device is a server.
好ましくは、筐体は、天板、底板、2枚の側板、背面板、及び開口が設けられた前面扉からなる直方体形状を有し、複数のサーバは、筐体により規定される内部空間において、背面板とある距離を隔てるように筐体内部に収容固定され、それによって、背面板と、底板及び天板と、2枚の側板と、複数のサーバの背面とによって後半部が規定され、可変材料定数部材は、2枚の側板の内面にそれぞれ設置される。 Preferably, the housing has a rectangular parallelepiped shape including a top plate, a bottom plate, two side plates, a back plate, and a front door provided with an opening, and the plurality of servers are arranged in an internal space defined by the housing. , Is housed and fixed in the housing so as to be separated from the back plate by a certain distance, whereby the back half plate is defined by the back plate, the bottom plate and the top plate, the two side plates, and the back faces of the plurality of servers. The variable material constant members are installed on the inner surfaces of the two side plates, respectively.
本発明によれば、冷却空気の通り道を確保する必要がある筐体内において、無線通信における遅延波の影響を効率的に抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently suppress the influence of delayed waves in wireless communication in a housing that needs to ensure a passage for cooling air.
また、本発明によれば、筐体内面での吸収体の配置を適応的に変更して、遅延波の影響を効率的に抑制することが可能となる。 Further, according to the present invention, it is possible to adaptively change the arrangement of the absorbers on the inner surface of the housing and effectively suppress the influence of the delayed wave.
以下、本発明の実施の形態の電子機器の収容構造体について、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, a housing structure for an electronic device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, components and processing steps given the same reference numerals are the same or equivalent, and the description thereof will not be repeated unless necessary.
以下に説明するとおり、本実施の形態の電子機器の収容構造体については、電子機器がサーバであって、収容構造体はサーバラックである場合を例示として説明し、通信方式としてはOFDM方式を採用するものとする。また、通信周波数はミリ波帯を想定し、例示として、60GHzでの伝送を考えることとする。 As described below, for the housing structure of the electronic device of the present embodiment, the case where the electronic device is a server and the housing structure is a server rack will be described as an example, and the OFDM system is used as the communication system. Shall be adopted. The communication frequency is assumed to be in the millimeter wave band, and transmission at 60 GHz is considered as an example.
図1は、サーバラックとその内部にサーバが収納された状態を説明するための概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a server rack and a state where a server is housed inside the server rack.
図1(a)に示すように、典型的なサーバラック30は、高さ約2.2m、幅約0.7m、奥行き約1.2mの直方体形状になっている。この内部に多数の薄型サーバが収容される。サーバラック30の全体は、いずれも金属製の底板40、天板42、2枚の側板44及び側板46、背面板48並びに前面扉50からなっている。前面扉には開口52が設けられ、多くの場合開口52はメッシュ状になっている。この開口52を通して冷却気流がサーバラック30内に供給される。 As shown in FIG. 1A, a typical server rack 30 has a rectangular parallelepiped shape with a height of about 2.2 m, a width of about 0.7 m, and a depth of about 1.2 m. A large number of thin servers are housed inside this. The entire server rack 30 includes a metal bottom plate 40, a top plate 42, two side plates 44 and side plates 46, a back plate 48, and a front door 50. The front door is provided with an opening 52, and in many cases, the opening 52 has a mesh shape. The cooling airflow is supplied into the server rack 30 through the opening 52.
図1(b)を参照して、サーバラック内部に多数のサーバを収容する場合、サーバ背面とサーバラックの背面部の内面との間に、ほぼ閉鎖された空間54が形成される。サーバラック内で無線通信を行う場合、電波はこの空間内に閉じ込められ、外部にはほぼ漏れ出さないと考えられる。 With reference to FIG. 1B, when a large number of servers are housed inside the server rack, a substantially closed space 54 is formed between the server back surface and the inner surface of the back surface of the server rack. When performing wireless communication in the server rack, it is considered that the radio waves are trapped in this space and do not leak to the outside.
図2は、サーバラック内に複数のサーバが収納された状態および各サーバの外観を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a state in which a plurality of servers are housed in a server rack and the appearance of each server.
図2(a)は、本実施の形態に係るサーバラックの内部を、サーバラックの内面とサーバラック内部に収容された多数のサーバ60の上下中央付近とともに示す。各サーバと接続するL2/L3スイッチ(アクセスポイント)62を、サーバラックの上下中央付近に設置し、サーバ60をその上下に複数隙間なく設置する。サーバ60は、その背面がサーバラックの背面側を向くように、かつある程度の距離が筐体背面の内側表面との間に残るように収容される。こうした配置により、サーバの背面とサーバラック後部の内面との間に空間(後半部)が形成され、この内部で無線通信が行われる。サーバラック30の筐体は金属製であり、その前面には冷却気流が流れるようにメッシュ状の前扉が設けられている。 FIG. 2A shows the inside of the server rack according to the present embodiment, together with the inner surface of the server rack and the vicinity of the upper and lower centers of the multiple servers 60 housed inside the server rack. The L2/L3 switch (access point) 62 connected to each server is installed near the upper and lower center of the server rack, and the servers 60 are installed above and below the server 60 without any gap. The server 60 is housed so that its rear surface faces the rear surface side of the server rack and a certain distance remains between the inner surface of the rear surface of the housing. With this arrangement, a space (second half) is formed between the rear surface of the server and the inner surface of the rear portion of the server rack, and wireless communication is performed inside this space. The housing of the server rack 30 is made of metal, and a mesh-shaped front door is provided on the front surface thereof so that the cooling airflow can flow.
本実施の形態では、使用周波数の電波の漏れが極力少なくなるように、前扉のメッシュの穴の大きさは半波長未満にする。例えば使用周波数が60GHzの場合、メッシュの穴の大きさは2.5mm未満となる。 In this embodiment, the size of the holes in the mesh of the front door is set to less than half a wavelength so that the leakage of radio waves of the used frequency is minimized. For example, when the frequency used is 60 GHz, the size of the holes in the mesh is less than 2.5 mm.
このようにサーバ及びL2/L3スイッチ62をサーバラック内部に収容することにより、サーバラックの内部空間は、開口側の前半部と、背面側の閉鎖された後半部とに分離される。後半部の空間は、サーバラックの底板、天板、2枚の側板及び背面板により画定される。 By thus accommodating the server and the L2/L3 switch 62 inside the server rack, the internal space of the server rack is separated into a front half on the opening side and a closed rear half on the back side. The rear half space is defined by the bottom plate, the top plate, the two side plates, and the back plate of the server rack.
後述するように、サーバ60及びL2/L3スイッチ62の背面には、無線通信を行う通信モジュールの装着端子が設けられる。 As will be described later, mounting terminals for a communication module that performs wireless communication are provided on the back surfaces of the server 60 and the L2/L3 switch 62.
底板40及び天板42の内面(サーバラック内部を向く面)であって、サーバ背面とサーバラック後部の内面との間の領域の底板部分を領域80と呼び、天板部分を領域82と呼ぶことにする。なお、底板部分については、サーバラック30の底板がなく、コンクリートの床が見えている場合もあり得る。以下のシミュレーションでは、このような底板のない構成であるものとして説明する。 An inner surface of the bottom plate 40 and the top plate 42 (a surface facing the inside of the server rack), which is a region between the back surface of the server and the inner surface of the rear portion of the server rack is referred to as a region 80, and the top plate portion is referred to as a region 82. I will decide. Regarding the bottom plate part, there is a case where the bottom plate of the server rack 30 is not provided and the concrete floor is visible. In the following simulations, description will be given assuming that such a configuration does not have a bottom plate.
図2(b)を参照して、通信モジュール94はUSBインターフェイスを持つ。サーバ60の背面90にはUSB端子92が設けられ、通信モジュール94が装着される。L2/L3スイッチ62の背面にも同様のUSB端子が設けられる。サーバ60の各々のUSB端子にそれぞれ通信モジュール94が装着され、L2/L3スイッチ62のUSB端子にも通信モジュール94が装着される。 Referring to FIG. 2B, the communication module 94 has a USB interface. A USB terminal 92 is provided on the back surface 90 of the server 60, and a communication module 94 is attached to it. A similar USB terminal is also provided on the back surface of the L2/L3 switch 62. The communication module 94 is attached to each USB terminal of the server 60, and the communication module 94 is also attached to the USB terminal of the L2/L3 switch 62.
図3は、通信モジュール94の送信の構成を説明するための機能ブロック図である。 FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the transmission configuration of the communication module 94.
送信側では、スクランブル部102は、送信データ信号を受け取り、データ部分の情報ビット・ストリームをスクランブルして1または0の長いシーケンスの発生を低減させる。FEC部104は、入力情報ビットをエンコードして対応するエンコード済みストリームを生成する。FEC部104は、たとえば、BCC(バイナリ畳み込みコード)エンコーダである。 On the transmit side, scrambler 102 receives the transmitted data signal and scrambles the information bit stream of the data portion to reduce the occurrence of long sequences of 1s or 0s. The FEC unit 104 encodes the input information bits to generate a corresponding encoded stream. The FEC unit 104 is, for example, a BCC (binary convolutional code) encoder.
パンクチャ部106は、所望の符号化率の符号を生成する。生成された符号語はパーサー108により各ストリームに振り分けられる。各ストリームは、各インタリーバ110.1〜110.4によりインタリーブされ、各マッパ112.1〜112.4によりコンステレーション・ポイントへのマッピングが実行される。マッパ112.1〜112.4からの信号は、送信ビーム形成部114により、重み係数が積算されることで送信MIMO処理がされた後に、IFFT部116.1〜116.4により逆フーリエ変換されてGI(ガードインターバル)が付加されてOFDM変調され、図示しないアナログフロントエンドを介してアンテナ120.1〜120.4から送信される。 The puncturing unit 106 generates a code having a desired coding rate. The generated codeword is distributed to each stream by the parser 108. Each stream is interleaved by each interleaver 110.1-110.4, and mapping to each constellation point is performed by each mapper 112.1-112.4. The signals from the mappers 112.1 to 112.4 are subjected to transmission MIMO processing by integrating the weighting factors by the transmission beam forming unit 114, and then inverse Fourier transformed by the IFFT units 116.1 to 116.4. GI (guard interval) is added, OFDM modulation is performed, and the signals are transmitted from antennas 120.1 to 120.4 via an analog front end (not shown).
図4は、通信モジュール94の受信の構成を説明するための機能ブロック図である。 FIG. 4 is a functional block diagram for explaining the reception configuration of the communication module 94.
受信側では、アンテナ202.1〜202.4および図示しないアナログフロントエンドを介してアンテナ毎の受信信号を受け取り、タイミング粗調部204.1〜204.4およびタイミング微調部206.1〜206.4により、送信装置側の周波数と受信装置側の周波数との間に偏差を除去する。 On the reception side, the reception signals of the respective antennas are received via the antennas 202.1 to 202.4 and an analog front end (not shown), and the timing coarse adjustment units 204.1 to 204.4 and the timing fine adjustment units 206.1 to 206. By 4, the deviation is removed between the frequency on the transmitter side and the frequency on the receiver side.
FFT部208.1〜208.4は、GI除去をし、OFDM復調する。CSI評価部210.1〜210.4は、アクセスポイントからのチャネル状態情報(CSI)に基づいて、受信状態を含むCSIを生成する。CSIは、アクセスポイントにCSIフィードバックとして返される。アクセスポイントでは、それを元に伝達関数を導くことで、より精度の高いビームフォーミングを実行する。 The FFT units 208.1 to 208.4 remove GI and perform OFDM demodulation. The CSI evaluation units 210.1 to 210.4 generate CSI including the reception state based on the channel state information (CSI) from the access point. The CSI is returned to the access point as CSI feedback. At the access point, the transfer function is derived based on it, thereby performing more accurate beamforming.
ビームフォーミング部212は、受信側でZF(Zero-Forcing)アルゴリズム等によりビームフォーミング処理を実行して、受信MIMO処理を行う。受信MIMO処理後の信号は、デマッパ214.1〜214.4により、復調処理を行い、デインタリーバ216.1〜216.4でデインタリーブし、デパーサ218で1ストリームに併合し、デパンクチャ部220、ビタビ復号部222に送られ誤り訂正されて、デスクランブル部224により、受信データ信号に変換される。 The beam forming unit 212 executes a beam forming process by a ZF (Zero-Forcing) algorithm or the like on the receiving side to perform a receiving MIMO process. The signal after the reception MIMO process is demodulated by demappers 214.1 to 214.4, deinterleaved by deinterleavers 216.1 to 216.4, merged into one stream by deparser 218, and depunctured section 220, The error is corrected by being sent to the Viterbi decoding unit 222, and converted by the descrambling unit 224 into a received data signal.
なお、アンテナ202.1〜202.4は、図3のアンテナ120.1〜120.4と共用する構成として、送受信を時分割で行って、適宜、高周波スイッチにより送信と受信を切換える構成とすることができる。 Note that the antennas 202.1 to 202.4 are configured to be shared with the antennas 120.1 to 120.4 of FIG. be able to.
図2(a)のような構成において、サーバラック30の内面への吸収材量の使用は、遅延広がりを縮小し、従って直交周波数分割多重(OFDM)変調が使用される際に必要なガードインターバル(周期的プレフィックス期間)の長さを縮小することができる。 In an arrangement like that of FIG. 2(a), the use of an amount of absorber on the inner surface of the server rack 30 reduces the delay spread, and thus the guard interval required when orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation is used. The length of the (periodic prefix period) can be reduced.
60GHz帯の通信は、酸素の吸収によって引き起こされる高い伝送損失が特徴であり、低い送信電力を使用して、通信は一般にショートレンジである。キャビネットの金属の構造は、多数の遅延反射の生成を促進し、周波数選択性フェージングのあるチャネルを生成する。 Communication in the 60 GHz band is characterized by high transmission loss caused by absorption of oxygen, using low transmit power, and communication is generally short range. The metal structure of the cabinet facilitates the production of multiple delayed reflections, creating channels with frequency selective fading.
通常動作で、正面のアクセス・ドアが閉じられる場合、温度変動および材料膨張によって引き起こされる時間的に小さなチャネル変動があるものの、無線チャンネルは本質的に静的である。 In normal operation, the radio channel is essentially static when the front access door is closed, with small channel variations in time caused by temperature variations and material expansion.
そして、通信容量は、各サーバー60のアンテナの正確な場所に依存するフェージングの影響を受ける。しかしながら、フェージングを回避するための素子の正確な配置は、ミリ波の短い波長のためにサーバラック30のキャビネットの設計時点において考慮することは実際的ではなく、むしろ、サーバラック30内にサーバ60を収納した後に、実地で考慮して適応的に調整することが現実的である。 Then, the communication capacity is affected by fading depending on the exact location of the antenna of each server 60. However, the exact placement of the elements to avoid fading is not practical to consider at the time of designing the cabinet of the server rack 30 due to the short wavelengths of the millimeter waves, rather the servers 60 within the server rack 30 are not considered. After storing, it is realistic to consider it and adjust adaptively.
そこで、本実施の形態では、吸収材(アブソーバー)と反射材(リフレクタ)とに選択的に切り替わることができるアクティブ材料を使用して、ダイバーシチを生成し、複数の通信パスを生成する構成とする。 Therefore, in the present embodiment, an active material that can be selectively switched between an absorber (absorber) and a reflector (reflector) is used to generate diversity and generate a plurality of communication paths. ..
図5は、サーバラックの大きさおよびアクセス・ポイント(AP)のアンテナ方位を説明するための概念図である。 FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the size of the server rack and the antenna direction of the access point (AP).
以下では、シミュレーションにより、本実施の形態の有効性を検証するために、サーバーラックの大きさを図5のように仮定する。 In the following, in order to verify the effectiveness of the present embodiment by simulation, the size of the server rack is assumed as shown in FIG.
図5(a)に描かれるように、サーバラック30のバックプレーン・スペース(図1における領域54)は、0.35×0.7×2.2mの大きさであるものとする。 As illustrated in FIG. 5A, the backplane space (area 54 in FIG. 1) of the server rack 30 is assumed to have a size of 0.35×0.7×2.2 m.
厚さ10.0cmのコンクリート床が最下段の一部を形成している一方、キャビネット筐体のラックおよび後部はスチール製である。 A 10.0 cm thick concrete floor forms part of the bottom tier, while the rack and rear of the cabinet enclosure are made of steel.
送信機Txと受信機Rxのダイポールアンテナは、サーバー60から通信モジュール94の長さに相当して4.0cm分だけ離れて後方に位置するものとする。 It is assumed that the dipole antennas of the transmitter Tx and the receiver Rx are located rearward from the server 60 by a distance of 4.0 cm corresponding to the length of the communication module 94.
4本のRxダイポールアンテナがキャビネット中の40個のサーバー60の各々に装着される一方、Txアクセス・ポイント(AP)の4本のアンテナは中央に配置される。 Four Rx dipole antennas are mounted on each of the 40 servers 60 in the cabinet, while the four Tx access point (AP) antennas are centrally located.
図5(b)に示すように、電波吸収体を設置した状態でダイポールアンテナの軸の向きを変えたときの遅延スプレッドへの影響をシミュレーションする際には、ダイポールアンテナの軸の向きをx軸方向、y軸方向、及びz軸方向とする。 As shown in FIG. 5B, when simulating the effect on the delay spread when the axis of the dipole antenna is changed with the electromagnetic wave absorber installed, the axis direction of the dipole antenna is set to the x-axis. Direction, y-axis direction, and z-axis direction.
なお、アンテナは、ダイポールアンテナに限定されるものではなく、たとえば、モノポールアンテナでもよい。 The antenna is not limited to the dipole antenna, and may be, for example, a monopole antenna.
以上のようなサーバラックの大きさ等の前提の下に、以下では、バックプレーン・スペース内の通信のシミュレーションについて、さらに説明する。
[チャンネル特性]
まず最初に、必ずしも限定されないが、物理層(PHY層)は、IEEE802.11ad標準と同じチャネル帯域幅、変調および送信電力を持っていると想定する。
Under the assumption of the size of the server rack as described above, the simulation of communication in the backplane space will be further described below.
[Channel characteristics]
First, but not necessarily, it is assumed that the physical layer (PHY layer) has the same channel bandwidth, modulation and transmission power as the IEEE 802.11ad standard.
この標準では、OFDMモードを使用することができる4つの2.16GHzのチャネルがある。 In this standard, there are four 2.16 GHz channels that can use the OFDM mode.
低密度パリティ検査符号(LDPC)(レート=13/16)を備えたOFDMモードで64QAM変調を使用することによって、6.75Gbpsリンクを達成することができる。 A 6.75 Gbps link can be achieved by using 64QAM modulation in OFDM mode with Low Density Parity Check Code (LDPC) (rate=13/16).
IEEE802.11adスキームでは、多入力多出力(MIMO)オプションを含んでいないものの、通信容量を増加させるために、本実施の形態のスキームでは、多数のアンテナが存在するものと改定する。 The IEEE802.11ad scheme does not include a multiple input multiple output (MIMO) option, but in order to increase communication capacity, the scheme of the present embodiment is revised to include multiple antennas.
4×4空間多重化スキームの使用によって、理論的な最大値である27Gbps/ラックあるいは2.7Gbps/サーバー(時分割多重モード:TDDモード)が可能である、もっとも、この値は、例えば、相関チャネルの存在、ハンドシェークおよびガードインターバルにより、実際は、より低い値となる。 The theoretical maximum value of 27 Gbps/rack or 2.7 Gbps/server (time division multiplexing mode: TDD mode) is possible by using a 4×4 spatial multiplexing scheme, although this value is, for example, correlated. Due to the presence of the channel, the handshake and the guard interval, it is actually a lower value.
以上のようなチャネル特性については、あくまで、例示であり、状況に応じて別の特性を仮定してもよい。
(遅延広がりおよび伝送損失)
電波吸収体の配置は、ダイポールアンテナの方向とともに、遅延広がりおよび伝播特性に影響する。
(アブソーバーおよびリフレクタ)
図6は、サーバーラックのバックプレーン・スペースのキャビネット内に配置される活性領域を示す図である。
The above channel characteristics are merely examples, and different characteristics may be assumed depending on the situation.
(Delay spread and transmission loss)
The arrangement of the radio wave absorber affects the delay spread and the propagation characteristics as well as the direction of the dipole antenna.
(Absorber and reflector)
FIG. 6 is a diagram showing an active area arranged in a cabinet of a backplane space of a server rack.
図6(a)に示されるように、キャビネット内面の両側に、各々が66×35cmの大きさの3つの活性領域が、それぞれ、設けられる。 As shown in FIG. 6A, three active regions each having a size of 66×35 cm are provided on both sides of the inner surface of the cabinet.
図6(b)に示すように、底板の代わりに、サーバラック30の底部はコンクリート製となっているものとし、天板から底部に至る左側面の内側に活性領域1〜3が設けられる。右側側面の内側にも同様にして、活性領域4〜6が設けられる。 As shown in FIG. 6B, the bottom portion of the server rack 30 is made of concrete instead of the bottom plate, and the active regions 1 to 3 are provided inside the left side surface from the top plate to the bottom portion. Similarly, the active regions 4 to 6 are provided inside the right side surface.
なお、一方の側面に設けられる活性領域の個数は、3個に限られるものではなく、より多くの個数に分けられた領域であってもよい。 Note that the number of active regions provided on one side surface is not limited to three, and may be a region divided into a larger number.
そして、このような活性領域の各々は、以下に説明するような可変材料定数部材である可変メタマテリアルにより、反射材または吸収材として選択的に機能する。なお、可変材料定数部材としては、以下に説明するような可変メタマテリアル材料を利用するだけでなく、電磁波に対する誘電率・透磁率を可変な材料であれば、他の部材を用いてもよい。 Then, each of such active regions selectively functions as a reflector or an absorber by a variable metamaterial that is a variable material constant member as described below. As the variable material constant member, not only a variable metamaterial material as described below is used, but also another member may be used as long as it has a variable dielectric constant/permeability with respect to electromagnetic waves.
すなわち、印加する電圧に応じて、ある特定の周波数の電磁波に対する透過率、あるいは、反射率を変化させることが可能なメタマテリアルによる表面構造については、たとえば、以下の文献に開示がある。 That is, the surface structure of a metamaterial capable of changing the transmittance or the reflectance of an electromagnetic wave having a specific frequency according to the applied voltage is disclosed in the following document, for example.
公知文献1:B. Zhu, K. Chen, N. Jia, L. Sun, et al., ”Dynamic Control of Electromagnetic Wave Propagation with the Equivalent Principle Inspired Tunable Metasurface,” Nature - Scientific Reports, pp .1-7, May 2014.
ここでは、簡単に、公知文献1に開示されたメタマテリアルの構成について説明する。
Known Document 1: B. Zhu, K. Chen, N. Jia, L. Sun, et al., "Dynamic Control of Electromagnetic Wave Propagation with the Equivalent Principle Inspired Tunable Metasurface," Nature-Scientific Reports, pp .1-7 , May 2014.
Here, the configuration of the metamaterial disclosed in the known document 1 will be briefly described.
図7は、公知文献1に記載した可変メタマテリアルの構成を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of the variable metamaterial described in the known document 1.
図7に示した2次元的な周期構造のメタマテリアルの構成では、印加する電圧に応じて、メタマテリアルの表面(以下、「メタ表面」と呼ぶ)は、所定周波数の電磁波を、選択的に反射または透過させることができる。 In the configuration of the two-dimensional periodic structure metamaterial shown in FIG. 7, the surface of the metamaterial (hereinafter, referred to as “meta surface”) selectively selects an electromagnetic wave of a predetermined frequency according to the applied voltage. It can be reflected or transmitted.
2次元的な周期構造の各々は、並列的なLC共振タンクと、金属製の小さなループから構成されており、必要とされる電磁的なリアクタンスを提供する。バラクタ(可変容量キャパシタ)は、ユニットセルにおいて、メタマテリアルによるメタ表面の表面インピーダンスが、動的に調整可能なように集積されている。 Each of the two-dimensional periodic structures consists of a parallel LC resonant tank and a small loop of metal to provide the required electromagnetic reactance. The varactor (variable capacitance capacitor) is integrated in the unit cell so that the surface impedance of the meta surface of the metamaterial can be dynamically adjusted.
高抵抗線と記載されているものは、バラクタにバイアス電圧を供給するための高抵抗バイアス線である。このような構造は、高周波の電磁波について、基本的には、透過性を有する。 What is described as a high resistance wire is a high resistance bias wire for supplying a bias voltage to the varactor. Such a structure is basically transparent to high frequency electromagnetic waves.
また、バラクタと並行に配置される定容量のキャパシタは、それが含まれるループの共鳴周波数を調整し、また、バラクタへの直流バイアスをデカップルする機能を有する。 Further, the constant-capacity capacitor arranged in parallel with the varactor has a function of adjusting the resonance frequency of the loop including the varactor and of decoupling the DC bias to the varactor.
図7のような構成では、表面の電気的リアクタンスは、以下の式で表される。 In the configuration as shown in FIG. 7, the surface electric reactance is expressed by the following equation.
一方で、表面の磁気的インピーダンスは、以下の式で表される。 On the other hand, the magnetic impedance of the surface is expressed by the following formula.
LC共振タンクと金属製のループを適切に設計することにより、メタ表面は、任意の周波数の電磁波に対して、透過または反射のために必要とされる電磁的な表面インピーダンスを有するようにすることができる。そして、バラクタ容量を制御することにより、LC共振タンクと金属製のループの共鳴周波数を動的に調節することができる。 By properly designing the LC resonant tank and the metal loop, the metasurface should have the electromagnetic surface impedance required for transmission or reflection of electromagnetic waves of any frequency. You can Then, by controlling the varactor capacity, the resonance frequency of the LC resonance tank and the metal loop can be dynamically adjusted.
図7に示したようなメタマテリアルによる表面構造の背面に吸収体を設けておく構造とすることにより、各活性領域は、透過率の高い状態では吸収体として機能し、反射率の高い状態では反射体として機能することになる。 By adopting a structure in which an absorber is provided on the back surface of the surface structure made of a metamaterial as shown in FIG. 7, each active region functions as an absorber in a high transmittance state and in a high reflectance state. It will function as a reflector.
そのような材料の使用によって、反射率および従ってマルチパス伝送の特性は適応的にコントロールすることができる。 By using such materials, the reflectivity and thus the properties of multipath transmission can be adaptively controlled.
したがって、図6に示した活性領域のうちのいくつかは、図示しない制御部からの制御により、選択的に、不活性状態(吸収体の状態)に設定され、残りの領域は状態活性(反射体の状態)に設定されるものとする。 Therefore, some of the active regions shown in FIG. 6 are selectively set to the inactive state (state of the absorber) under the control of the control unit (not shown), and the remaining regions are activated to the active state (reflection). Body condition).
このような制御を行う制御部の機能は、L2/L3スイッチ62の内部に、演算処理装置を設けて、この演算処理装置が実現してもよいし、あるいは、サーバーラック30の外部において、複数のサーバーラック30について共通に、このような制御を行うコンピュータが別個に設けられていてもよい。 The function of the control unit that performs such control may be realized by providing an arithmetic processing unit inside the L2/L3 switch 62, or by implementing the arithmetic processing unit outside the server rack 30. A computer for performing such control may be separately provided in common for the server rack 30 of FIG.
以下、このように、各活性領域に配置される材料が、吸収体としての機能と反射体としての機能とを切換え可能である場合に、その切替を行うためのメトリックについて、シミュレーションにより検討する。 Hereinafter, in the case where the material arranged in each active region is capable of switching between the function as an absorber and the function as a reflector in this way, a metric for performing the switching will be examined by simulation.
このシミュレーションでは、活性領域が活性状態で反射材である場合、特性は1mm厚さの鋼鉄であるものとしてモデル化され、活性領域が不活性状態である場合、特性は、−23dBの反射係数を有する散逸的な/損失のある誘電体(吸収体)としてモデル化される。 In this simulation, the characteristic is modeled as being 1 mm thick steel when the active region is the reflector in the active state, and the characteristic has a reflection coefficient of -23 dB when the active region is inactive. Modeled as a dissipative/lossy dielectric (absorber) with.
正面パネルは、上述のとおり、熱がキャビネットから抜けていくことは可能であるが、EM放射はセキュリティの理由から後ろ方向に反射されるような大きさの孔を備えた鋼メッシュからできている。 The front panel is made of steel mesh with holes sized to allow heat to escape from the cabinet as described above, but EM radiation is reflected backwards for security reasons. ..
ここでは、遅延広がりを縮小するために、吸収材(アブソーバー)が、表面エリアの15%をカバーする正面の一部に置かれるものとする。ただし、正面側の吸収材については、より面積を拡大または縮小してもよく、この面積に限定されるものではない。 Here, it is assumed that an absorber is placed on a part of the front surface which covers 15% of the surface area in order to reduce the delay spread. However, the area of the absorbent material on the front side may be enlarged or reduced, and is not limited to this area.
活性領域の影響は、信号の到来方向(DoA)のプロットから見積もることができ、無線レイ・トレーシング・ソフトウェアを使用して評価する。 The effect of the active area can be estimated from the signal direction of arrival (DoA) plot and is evaluated using wireless ray tracing software.
図8は、このような無線レイ・トレーシングのシミュレーション結果を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a simulation result of such wireless ray tracing.
図8(a)は、活性領域{2,6}が活性なとき({A,B}は、図6(a)の活性領域において、活性状態(反射状態)となっている位置を表す)のRxの位置(1,5)((X,Y)は単位長さを4.4cmとしたときのXZ座標であり、たとえば、(1,5)は、左下から4.4cm、22.0cm、)のアンテナ位置(以下、PA)での到来方向を示す。上段は、φ方向の角度に対する到来電波の受信電力であり、下段はθ方向の角度に対する到来電波の受信電力を示す。 FIG. 8A shows a case where the active region {2, 6} is active ({A, B} represents a position in the active state (reflection state) in the active region of FIG. 6A). Rx position (1,5) ((X,Y) is the XZ coordinate when the unit length is 4.4 cm. For example, (1,5) is 4.4 cm or 22.0 cm from the lower left. ,) at the antenna position (hereinafter, PA). The upper row shows the received power of the incoming radio wave with respect to the angle in the φ direction, and the lower row shows the received power of the incoming radio wave with respect to the angle in the θ direction.
ここで、図5(b)に示したXYZ軸において、θは、Z軸(キャビネット深さ方向と平行)に対する角度であり、φが、X軸(キャビネット幅方向と平行)に対するxy面内の角度ある。 Here, in the XYZ axes shown in FIG. 5B, θ is an angle with respect to the Z axis (parallel to the cabinet depth direction), and φ is within the xy plane with respect to the X axis (parallel to the cabinet width direction). There is an angle.
図8(b)は、活性領域{3,4}が活性なときのRxの位置(1,5)(左下から4.4cm、22.0cm)での到来方向。上段は、φ方向の角度に対する到来電波の受信電力であり、下段はθ方向の角度に対する到来電波の受信電力を示す。 FIG. 8B shows the arrival direction at the position (1, 5) of Rx (4.4 cm from the lower left, 22.0 cm) when the active region {3, 4} is active. The upper row shows the received power of the incoming radio wave with respect to the angle in the φ direction, and the lower row shows the received power of the incoming radio wave with respect to the angle in the θ direction.
任意に選ばれた受信機Rxの座標(1,5)でのDoAは、図8(a)および図8(b)の中でそれぞれ示されるように、位置{2,6}および{3,4}において活性な2つの領域に対してプロットされる。 The DoA at arbitrarily chosen receiver Rx coordinates (1,5) are shown in positions {2,6} and {3, as shown in FIGS. 8(a) and 8(b), respectively. 4} are plotted against the two active regions.
両方のグラフでは、支配的なLOS(Line Of Sight:見通し線)パスは存在すものの、反射されたマルチパスは、異なる方向からやってくることがわかる。 In both graphs, it can be seen that the dominant LOS (Line Of Sight) line is present, but the reflected multipath comes from different directions.
図9は、対応する無線レイ・トレーシング・ソフトウェアのプロットである。 FIG. 9 is a plot of the corresponding wireless ray tracing software.
図において、図9(a)は、側面の底面側右の活性領域が活性状態(反射体)の場合のLOSおよび反射波の経路を示し、図9(b)は、側面の底面側右の活性領域が不活性状態(吸収体)の場合のLOSおよび反射波の経路を示す。 In the figure, FIG. 9A shows the paths of the LOS and the reflected wave when the active region on the right side of the bottom surface of the side surface is in the active state (reflector), and FIG. The path of LOS and a reflected wave when an active region is inactive (absorber) is shown.
位置座標(1,5)(図中PAで示す)において、中心TX1からRxまでLOSおよび最も強い反射パスを示す。 At the position coordinate (1, 5) (indicated by PA in the figure), the LOS and the strongest reflection path are shown from the center TX1 to Rx.
活性領域が、活性状態または不活性状態であることに応じて、サーバ60側で受信する電波の経路が大きく変化することがわかる。
[ソフトウェア・シミュレーション]
上述したような制御部は、後に説明するように、各サーバラックについて、活性領域の活性状態の組を変えながら、その時点でのサーバの配置、環境条件等に応じて、最適な活性領域の活性状態の組を探索して、そのような最適な活性状態の組に設定する。このような探索と設定は、たとえば、データセンター内に、サーバラックおよびサーバーの設置作業が完了した後の較正作業の際に実行される。なお、サーバラック内の状況の変化(温度の変化、メンテナンス作業等によるラック内のサーバの位置の変化、サーバラック内の物体の配置の変化など)があるために、適宜、たとえば、一定期間ごとに、上述したような探索と設定による較正を実行することとしてもよい。
It can be seen that the route of the radio wave received by the server 60 changes greatly depending on whether the active region is in the active state or the inactive state.
[Software simulation]
As will be described later, the control unit as described above changes the optimum active area for each server rack while changing the set of active statuses of active areas, according to the server placement, environmental conditions, etc. at that time. A set of active states is searched and set to such an optimum set of active states. Such searching and setting are performed, for example, in the data center during the calibration work after the installation work of the server rack and the server is completed. It should be noted that due to changes in the conditions inside the server rack (changes in temperature, changes in the position of servers in the rack due to maintenance work, changes in the placement of objects in the server rack, etc.), for example, at regular intervals. Alternatively, the calibration by the search and setting as described above may be executed.
以下では、このような探索と設定が、サーバの通信容量に与える影響を評価するために、レイトレース・データのシミュレーション・セット・アップおよびポストプロッセシングによる通信容量の計算結果について説明する。
(レイ・トレーシング・モデル)
図10は、シミュレーションに使用したRxアンテナおよびTxアンテナの配置を説明するための平面図である。
In the following, in order to evaluate the effect of such search and setting on the communication capacity of the server, the simulation capacity setup of the ray trace data and the calculation result of the communication capacity by the post-processing will be described.
(Ray tracing model)
FIG. 10 is a plan view for explaining the arrangement of Rx antennas and Tx antennas used in the simulation.
無線チャネルは、4.4cmの一定間隔で垂直方向に49個および水平方向に15個の受信機(Rx)の位置において観測されるものとし、シミュレーションでは合計735個の観測場所を与えるものとする。 The radio channels shall be observed at 49 vertical and 15 horizontal receiver (Rx) positions at regular intervals of 4.4 cm, and the simulation shall give a total of 735 observation locations. ..
サーバーは最下段からスタートして、Sv1〜Sv40と番号付けられる。 The servers start at the bottom and are numbered Sv1 to Sv40.
40個のサーバーは、連続する行として、4.4cmすなわち8.8λの間隔で積み重ねられる。また、余分な行間隔が、10個のサーバーを支持する4個のラックごとの間に挿入される。 Forty servers are stacked in consecutive rows with a spacing of 4.4 cm or 8.8λ. Also, extra row spacing is inserted between every four racks supporting ten servers.
各サーバ60に設けられる4本の受信(Rx)アンテナのリニア・アレイは8.8λの素子間隔を持ち、横方向に一列に配列される。 The linear array of four receiving (Rx) antennas provided in each server 60 has an element spacing of 8.8λ and is arranged in a row in the lateral direction.
また、L2/L3スイッチ62に設けられる送信(Tx)アンテナは、縦方向が4.4λで横方向が8.8λの長方形の各頂点にアンテナ素子が配置される。 Further, in the transmitting (Tx) antenna provided in the L2/L3 switch 62, antenna elements are arranged at respective apexes of a rectangle having a longitudinal direction of 4.4λ and a lateral direction of 8.8λ.
また、シミュレーションにおいて、「活性領域の活性状態の組」は、以下のような合計23個の異なる組合せが考慮するものとする。 In addition, in the simulation, a total of 23 different combinations such as the following are considered as the “set of active states of the active region”.
i)セット1〜15は、6つの位置から活性な2つの領域を指定する15個の置換を含む。 i) Sets 1-15 contain 15 permutations that specify two active regions from six positions.
ii)セット16は活性領域がすべて活性である。 ii) Set 16 has all active regions active.
iii)セット17は活性領域のどれも不活性である。 iii) Set 17 has none of the active regions inactive.
iv)セット18〜23は1つの領域が活性な場所である。 iv) Sets 18-23 are where one region is active.
より一般には、キャビネットの両側に合計2n個の活性領域があり、そのうちの0個、1個、…m個の領域および2n個の全てを活性状態(反射体の状態)とする場合の組合せの数Nは、以下のとおりとなる。 More generally, there are a total of 2n active regions on both sides of the cabinet, of which 0, 1,... M regions and 2n are all in the active state (reflector state). The number N is as follows.
チャネルインパルス応答についても、シミュレーションにより算出する。
(固有モード送信)
各サブキャリアの4×4チャネルは、特異値分解(SVD)を使用する2つのユニタリ行列VおよびUへ分解される。
The channel impulse response is also calculated by simulation.
(Send unique mode)
The 4x4 channel of each subcarrier is decomposed into two unitary matrices V and U using singular value decomposition (SVD).
最初の固有値は、合計受信電力およびLOS信号に強く依存する。 The first eigenvalue depends strongly on the total received power and the LOS signal.
その値は、アクティブレフレクタの存在の有無にかかわらずほとんど同じである。 Its value is almost the same with or without an active reflector.
反射信号はより低い力を持っており、最初の固有値に対して小さな貢献だけをしている。個別の反射の数が増加するとともに、第2の固有値の相対値は一般に増加する。
(通信容量)
各リンクの通信容量は、Rxアレイ・エレメントに入射する信号の空間相関に依存する。
したがって、いくつかのサーバーがより比較的高い値を持ち、他のサーバは低いものがあるという条件で、通信容量の範囲は位置に依存する。
The reflected signal has a lower power and makes only a small contribution to the first eigenvalue. As the number of individual reflections increases, the relative value of the second eigenvalue generally increases.
(Communication capacity)
The communication capacity of each link depends on the spatial correlation of the signals incident on the Rx array element.
Therefore, the range of communication capacities is location-dependent, provided that some servers have relatively higher values and others have lower values.
高いSNRでは、通信容量は式(4)により与えられる。 At high SNR, the communication capacity is given by equation (4).
各固有モードでの電力の最適化された分布は、サブストリームのSNRに依存して、注水定理アルゴリズム(Water-filling algorithm)によって決定される。 The optimized distribution of power in each eigenmode depends on the SNR of the substream and is determined by the Water-filling algorithm.
ここで、注水定理アルゴリズムについては、以下の文献に開示がある。 Here, the water injection theorem algorithm is disclosed in the following documents.
公知文献2:C. Oestges and B. Clerckx, ”MIMO Wireless Communications: From Real-World Propagation to Space-Time Code Design”, Academic Press (Elsevier), Oxford, UK, April 2007.
受信SNRは、リンク・バジェット推定に基づいて、20dBにセットされる。
Known Document 2: C. Oestges and B. Clerckx, “MIMO Wireless Communications: From Real-World Propagation to Space-Time Code Design”, Academic Press (Elsevier), Oxford, UK, April 2007.
The received SNR is set to 20 dB based on the link budget estimate.
ここで、「リンク・バジェット」とは、通信システムの送信端と受信端の間の経路(リンク)に存在する利得要因(アンテナ、アンプ、コード化などによる利得)と損失要因(ケーブル、自由空間、フェージング、熱雑音などによる損失)をすべてdB値で加算/減算して、リンク全体の収支(許容伝搬損失)を計算することである。この計算から、送信元から受信端までの電波の到達距離がわかる。 Here, "link budget" means gain factors (gain due to antenna, amplifier, coding, etc.) existing in a path (link) between a transmission end and a reception end of a communication system and loss factors (cable, free space). , Fading, loss due to thermal noise, etc.) are all added/subtracted in dB value to calculate the balance (allowable propagation loss) of the entire link. From this calculation, the arrival distance of the radio wave from the transmission source to the reception end can be known.
通信容量は各サブキャリアについて上位4個のアクティブなサブストリームについて合計される。 The capacity is summed for the top four active substreams for each subcarrier.
40個のサーバー各々に対して、通信容量は、各サブキャリアごとに記録され、このプロセスは、Rx配列を1−12の位置でシフトしつつ繰り返される。 For each of the 40 servers, the capacity is recorded for each subcarrier and the process is repeated, shifting the Rx array at positions 1-12.
シミュレーションは、23個の活性領域の組の各々に対して繰り返される。 The simulation is repeated for each of the 23 active area sets.
図12は、図10に示すようにアンテナが配置された場合の通信容量の分布を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a distribution of communication capacities when antennas are arranged as shown in FIG.
活性領域の組に応じて、相当な変動性が、キャビネットの最下段の側および最上段の側のサーバーSV1−SV15およびサーバーSV30−40に対して存在している。 Depending on the set of active areas, considerable variability exists for servers SV1-SV15 and servers SV30-40 on the bottom and top side of the cabinet.
通信容量は、中央サーバSV15−25についてはより相関があり、またマルチパス伝送の寄与に支配的な、比較的により強いLOSのライス(Rician)成分により考慮される。 The capacity is more correlated for the central servers SV15-25 and is taken into account by the relatively stronger Lician component of the LOS, which dominates the contribution of multipath transmission.
例えば、サーバー18に対する通信容量は、活性領域の組4を使用する14.4ビット/s/Hzから、活性領域の組21を使用することにより、23.2ビット/s/Hzに増加する。 For example, the communication capacity for the server 18 is increased from 14.4 bits/s/Hz using the active area set 4 to 23.2 bits/s/Hz by using the active area set 21.
図13は、活性領域の組の各々に対する通信容量の累積分布関数(CDF)を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing a cumulative distribution function (CDF) of the communication capacity for each of the sets of active areas.
中央値(50%CDFレベル)では、20dBのSNRで、最良の組(セット13)では、活性領域の組12に対するよりも高い2.32ビット/送信の通信容量となる。 At the median (50% CDF level), an SNR of 20 dB gives the best set (set 13) a higher 2.32 bits/transmission capacity than for the active region set 12.
したがって、活性領域の組13は、シミュレーションにおいて、TxおよびRxの特に正確な配置に対して最適の組と考えられる。 Therefore, the set 13 of active regions is considered to be the optimum set for a particularly accurate arrangement of Tx and Rx in the simulation.
しかしながら、60GHzで、ちょうど0.125mmのアンテナ変位は、9.0度の位相差に相当する。 However, at 60 GHz, an antenna displacement of just 0.125 mm corresponds to a phase difference of 9.0 degrees.
したがって、そのような正確な配置は、製造または設置作業段階における1回の配置としては、実際的ではなく、最良の組を見つけるためには、制御部により、少なくとも、設置が完了した時点で活性領域の活性状態および不活性状態の切換えを制御することが必要である。 Therefore, such an exact placement is not practical as a single placement in the manufacturing or installation stage, and in order to find the best set, the controller activates it at least once the installation is complete. It is necessary to control the switching of active and inactive regions.
さらに、望ましくは、サーバの運用時間に従って、たとえば、一定期間ごとに、動的に、活性領域の活性状態および不活性状態の切換えを制御することが望ましいことになる。これは、活性領域の少しの移動、異物の導入、金属の熱膨張などは、すべて、最適な組の変化に寄与することになるからである。 Further, it is desirable to dynamically control switching between the active state and the inactive state of the active region in accordance with the operating time of the server, for example, at regular intervals. This is because a small amount of movement of the active region, introduction of foreign matter, thermal expansion of the metal, etc. all contribute to the optimum set change.
各サーバーのトラフィックの要求のために、適応的に、活性領域を設定し、最適化することができる。
(コンディションナンバー(条件数))
理想的状態では、サブストリームの固有値は、通信容量が最大限にされるための値と同じ値を持つ。
The active area can be adaptively set and optimized for the traffic demand of each server.
(Condition number (number of conditions))
In the ideal state, the eigenvalue of the substream has the same value for maximizing the communication capacity.
コンディションナンバー(条件数(CN:Condition Number))は、最小の固有値に対する最大の固有値の比率であり、チャネル行列がどの程度よく条件づけられているかについての有用な指標である。 The condition number (CN: Condition Number) is the ratio of the largest eigenvalue to the smallest eigenvalue and is a useful indicator of how well the channel matrix is conditioned.
それは、各サブキャリアiにおいて、以下の式(5)のように表される。 It is represented by the following equation (5) in each subcarrier i.
図14は、活性領域の組の各々についての条件数に対するCDFのシミュレーション結果を示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing CDF simulation results with respect to the condition number for each of the sets of active regions.
図14に示すようなCDFの結果は、チャネルの59%が10dB未満の条件数を持っていることを示す。 The CDF results, as shown in FIG. 14, show that 59% of the channels have a condition number less than 10 dB.
条件数の増加とともに、与えられたパフォーマンスのレベルを維持するために必要なSNRも増加する。 As the number of conditions increases, so does the SNR required to maintain a given level of performance.
CNの計算は、CSIが既に計算されており、活性領域の切換えをコントロールするためにCN値を使用する実用システムにおいては、計算の複雑さを、ほとんど増加させることなく実行できる。 The calculation of CN can be performed with almost no increase in calculation complexity in practical systems where CSI has already been calculated and CN value is used to control the switching of the active area.
例えば、CNが10dBのしきい値未満である場合、活性領域の組は良好であると考えられ、その条件が満たされない場合は、代わりの構成を試みることができる。
[制御部の制御方法]
(通信容量の中央値が最も高くなるように制御)
図15は、制御部の制御手順のうち、あるサーバラックについて、最適な活性領域の活性化の組を探索する第1の手続きを示すフローチャートである。
For example, if CN is below the 10 dB threshold, the active region set is considered good, and if that condition is not met, an alternative configuration can be tried.
[Control method of control unit]
(Control so that the median value of communication capacity is the highest)
FIG. 15 is a flowchart showing a first procedure of the control procedure of the control unit, which searches for an optimum activation group of the active area for a certain server rack.
制御部は、図15のようなシミュレーションを各サーバラックについて行い、実際に、各サーバラックについて活性領域の活性状態および不活性状態を切換える制御を行う。 The control unit performs the simulation as shown in FIG. 15 for each server rack, and actually controls each server rack to switch the active state and the inactive state of the active area.
なお、以下では、活性領域の活性状態の組の個数は、NS個であるものとする。 In the following, it is assumed that the number of sets of active states of the active region is N S.
図15を参照して、処理が開始されると、制御部の演算装置は、まず、以下のような初期化処理を行う(S100)。 With reference to FIG. 15, when the process is started, the arithmetic unit of the control unit first performs the following initialization process (S100).
i)活性領域の活性状態の組(1〜NS)について、記憶装置に格納されている情報から、活性状態とする活性領域をそれぞれ特定する。 i) With respect to the set of active states (1 to N S ) of the active areas, the active areas to be activated are specified from the information stored in the storage device.
ii)最適な組を表す変数best_setを初期値1に設定する。 ii) The variable best_set representing the optimum set is set to the initial value 1.
iii)処理対象となる活性領域の活性状態の組を指定する変数sを初期値1に設定する。 iii) A variable s designating a set of active states of active regions to be processed is set to an initial value 1.
iv)通信容量の評価しきい値CAPthrを初期値0ビット/s/Hzに設定する。 iv) The communication capacity evaluation threshold value CAP thr is set to an initial value of 0 bits/s/Hz.
続いて、制御部の演算装置は、受信アンテナ本数NRX、送信アンテナNTXのNRX×NTXのチャネルついて、周知の方法に従って受信データからチャネル行列Hを評価する(S102)。 Subsequently, the arithmetic unit of the control unit evaluates the channel matrix H from the received data according to a known method for the number of reception antennas N RX and the channels of N RX ×N TX of the transmission antennas N TX (S102).
ここで、チャネル行列Hの評価は、全ての、活性領域の活性状態の組s、サーバν、サブキャリアiについて実行する。 Here, the evaluation of the channel matrix H is performed for all the sets s of active states of the active region, the server ν, and the subcarrier i.
次に、制御部の演算装置は、式(3)と同様にして、評価されたチャネル行列Hを、特異値分解する(S104)。 Next, the arithmetic unit of the control unit decomposes the evaluated channel matrix H into singular values in the same manner as in the equation (3) (S104).
制御部の演算装置は、式(4)と同様にして算出された通信容量を、各サーバ(ν)および、各サブキャリア(i)について集積し、通信容量の累積分布関数(CDF)の値CDF Cap(s)を算出する(S106)。 The arithmetic unit of the control unit accumulates the communication capacities calculated in the same manner as in Expression (4) for each server (ν) and each subcarrier (i), and calculates the cumulative distribution function (CDF) value of the communication capacities. The CDF Cap(s) is calculated (S106).
続いて、制御部の演算装置は、CDF Cap(s)の中央値Cap50%(s)と、評価しきい値CAPthrとを比較し、中央値Cap50%(s)の方が大きい場合(S108でY)、変数best_setを現在の変数sの値に設定し、評価しきい値CAPthrを中央値Cap50%(s)に設定し(S110)、処理は、ステップS112に移行する。 Subsequently, the arithmetic unit of the control unit, CDF median Cap 50% of Cap (s) and (s), compares the evaluation threshold CAP thr, if towards the median Cap 50% (s) is greater (Y in S108), the variable best_set is set to the current value of the variable s, the evaluation threshold value CAP thr is set to the median value Cap 50% (s) (S110), and the process proceeds to step S112.
一方、中央値Cap50%(s)が評価しきい値CAPthr以下の場合(S108でN)、処理は、ステップS112に移行する。 On the other hand, when the median value Cap 50% (s) is equal to or smaller than the evaluation threshold value CAP thr (N in S108), the process proceeds to step S112.
ステップS112においては、制御部の演算装置は、活性領域の活性状態の組sが、最大数Nsに達しているかを判断し、最大数に達していない場合(S112でN)、変数sを1だけインクリメントして(S114)、処理をステップS106に復帰させる。 In step S112, the arithmetic unit of the control unit determines whether the number s of active states of the active region has reached the maximum number N s , and when the number has not reached the maximum number (N in S112), the variable s is set. It is incremented by 1 (S114) and the process is returned to step S106.
一方、制御部の演算装置は、最大数に達している場合(S112でY)、処理を終了する。 On the other hand, the arithmetic unit of the control unit ends the process when the maximum number is reached (Y in S112).
このような処理を実行することで、変数best_setには、通信容量の中央値が最も高くなることを基準として、最適な活性領域の活性状態の組sが設定されることになる。
(通信容量の条件数が最も低くなるように制御)
図16は、制御部の制御手順のうち、あるサーバラックについて、最適な活性領域の活性化の組を探索する第2の手続きを示すフローチャートである。
By executing such processing, the variable best_set is set to the optimum active area set s based on the highest median communication capacity.
(Control so that the number of communication capacity conditions is the lowest)
FIG. 16 is a flowchart showing a second procedure of the control procedure of the control unit, which searches for an optimum activation group of the active area for a certain server rack.
制御部は、図16のようなシミュレーションを各サーバラックについて行い、実際に、各サーバラックについて活性領域の活性状態および不活性状態を切換える制御を行う。 The control unit performs a simulation as shown in FIG. 16 for each server rack, and actually performs control for switching the active state and the inactive state of the active area for each server rack.
なお、以下でも、活性領域の活性状態の組の個数は、NS個であるものとする。 In the following, the number of active state pairs in the active region is N S.
図16を参照して、処理が開始されると、制御部の演算装置は、まず、以下のような初期化処理を行う(S200)。 With reference to FIG. 16, when the process is started, the arithmetic unit of the control unit first performs the following initialization process (S200).
i)活性領域の活性状態の組(1〜NS)について、記憶装置に格納されている情報から、活性状態とする活性領域をそれぞれ特定する。 i) With respect to the set of active states (1 to N S ) of the active areas, the active areas to be activated are specified from the information stored in the storage device.
ii)最適な組を表す変数best_setを初期値1に設定する。 ii) The variable best_set representing the optimum set is set to the initial value 1.
iii)処理対象となる活性領域の活性状態の組を指定する変数sを初期値1に設定する。 iii) A variable s designating a set of active states of active regions to be processed is set to an initial value 1.
iv)条件数の評価しきい値CNthrを初期値1000dBに設定する。 iv) The condition number evaluation threshold CN thr is set to an initial value of 1000 dB.
続いて、制御部の演算装置は、受信アンテナ本数NRX、送信アンテナNTXのNRX×NTXのチャネルついて、周知の方法に従って受信データからチャネル行列Hを評価する(S202)。 Next, the arithmetic unit of the control unit evaluates the channel matrix H from the received data according to a known method for the number of reception antennas N RX and the channels of N RX ×N TX of the transmission antennas N TX (S202).
ここで、チャネル行列Hの評価は、全ての、活性領域の活性状態の組s、サーバν、サブキャリアiについて実行する。 Here, the evaluation of the channel matrix H is performed for all the sets s of active states of the active region, the server ν, and the subcarrier i.
次に、制御部の演算装置は、式(3)と同様にして、評価されたチャネル行列Hを、特異値分解する(S204)。 Next, the arithmetic unit of the control unit performs singular value decomposition on the evaluated channel matrix H in the same manner as in Expression (3) (S204).
制御部の演算装置は、式(5)と同様にして条件数CNを、各サーバ(ν)および各サブキャリア(i)について集積し、条件数CNの累積分布関数(CDF)の値CDF CN(s)を算出する(S206)。 The arithmetic unit of the control unit accumulates the condition number CN for each server (ν) and each subcarrier (i) in the same manner as the equation (5), and calculates the cumulative distribution function (CDF) value CDF CN of the condition number CN. (S) is calculated (S206).
続いて、制御部の演算装置は、CDF CN(s)の中央値CN50%(s)と、評価しきい値CNthrとを比較し、中央値CN50%(s)の方が小さい場合(S208でY)、変数best_setを現在の変数sの値に設定し、評価しきい値CNthrを中央値CN50%(s)に設定し(S210)、処理は、ステップS212に移行する。 Subsequently, the arithmetic unit of the control unit, the median CN 50% of CDF CN (s) and (s), evaluated by comparing the threshold value CN thr, if towards the median CN 50% (s) is less (Y in S208), the variable best_set is set to the current value of the variable s, the evaluation threshold CN thr is set to the median value CN 50% (s) (S210), and the process proceeds to step S212.
一方、中央値CN50%(s)が評価しきい値CNthr以上の場合(S208でN)、処理は、ステップS212に移行する。 On the other hand, when the median value CN 50% (s) is equal to or larger than the evaluation threshold value CN thr (N in S208), the process proceeds to step S212.
ステップS212においては、制御部の演算装置は、活性領域の活性状態の組sが、最大数Nsに達しているかを判断し、最大数に達していない場合(S212でN)、変数sを1だけインクリメントして(S214)、処理をステップS206に復帰させる。 In step S212, the arithmetic unit of the control unit determines whether the number s of active states of the active regions has reached the maximum number N s , and when the number has not reached the maximum number (N in S212), the variable s is set to It is incremented by 1 (S214) and the process is returned to step S206.
一方、制御部の演算装置は、最大数に達している場合(S212でY)、処理を終了する。 On the other hand, if the arithmetic unit of the control unit has reached the maximum number (Y in S212), the processing ends.
このような処理を実行することで、変数best_setには、条件数の中央値が最も低くなることを基準として、最適な活性領域の活性状態の組sが設定されることになる。 By executing such a process, the variable best_set is set to the optimum active region set s based on the median of the condition numbers being the lowest.
なお、図15および図16では、通信容量の中央値や条件数(コンディションナンバー)の中央値を基準として、最適な活性領域の活性状態の組sを設定したが、たとえば、ビットエラーレートの中央値が最も低くなることや、通信容量の最小値が最も大きくなることや、受信電力の中央値が最も大きくなることなど、他の条件を基準として、最適な活性領域の活性状態の組sを探索し、設定してもよい。 In FIGS. 15 and 16, the optimum active area set s is set based on the median of the communication capacity and the median of the condition number (condition number). Based on other conditions such as the lowest value, the lowest communication capacity, the highest median received power, and the like, the optimum active region set s is determined. You may search and set.
したがって、本実施の形態においては、以上説明したように、最適な活性領域の活性状態の組sを探索する際に基準となる、通信状態を代表する値を「通信メトリック」と呼ぶことにする。 Therefore, in the present embodiment, as described above, the value representative of the communication state, which is the reference when searching for the set s of the active states of the optimum active region, is referred to as a “communication metric”. ..
以上説明したとおり、本実施の形態に係るサーバラック、サーバ、及び通信モジュールにより、サーバラック内の金属閉鎖空間内でも、効率的に遅延波の影響を低減でき、通信品質の劣化を防ぐことができる。サーバラック内のケーブル類の殆どを取り除くことができ、その結果、サーバラック内のサーバの冷却効率が高くなり、冷却のための電力消費を削減できる。 As described above, with the server rack, the server, and the communication module according to the present embodiment, it is possible to efficiently reduce the influence of delayed waves even in a metal enclosed space in the server rack, and prevent deterioration of communication quality. it can. Most of the cables in the server rack can be removed, and as a result, the cooling efficiency of the server in the server rack can be improved and the power consumption for cooling can be reduced.
また、ミリ波のように短い波長の電磁波によりサーバラック内の通信を行う際には、実際に、サーバラック内にサーバを多数収納したような場合でも、収納時のサーバやアンテナの位置の微妙なずれの影響、温度変化の影響、メンテナンス時のサーバの位置ずれおよび新たに物品がサーバラック内に設置された場合の影響などを、較正により吸収して、上記の効果を達成することができる。 In addition, when communicating in a server rack with electromagnetic waves having a short wavelength such as millimeter waves, even if a large number of servers are actually stored in the server rack, the position of the server and antenna during storage may be subtle. The above effects can be achieved by calibrating to absorb the effects of misalignment, temperature changes, server misalignment during maintenance, and the effects of newly installed items in the server rack. ..
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is an exemplification of a configuration for specifically carrying out the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. The technical scope of the present invention is shown not by the description of the embodiments but by the scope of the claims, and includes modifications within the literal scope of the claims and the scope of equivalent meaning. Is intended.
1−6 活性領域、30 サーバラック、40 底板、42 天板、44,46 側板、48 背面板、50 前面扉、52 開口、60 サーバ、62 L2/L3スイッチ、92 USB端子、94 通信モジュール。 1-6 active area, 30 server rack, 40 bottom plate, 42 top plate, 44, 46 side plate, 48 back plate, 50 front door, 52 opening, 60 server, 62 L2/L3 switch, 92 USB terminal, 94 communication module.
Claims (5)
開口を持つ前半部と、閉鎖された後半部とを有する筐体を備え、
前記筐体の内部空間は、複数の電子機器を内部に収容することによって、当該複数の電子機器により前記前半部と前記後半部とに分離され、前記複数の電子機器は、背面が前記後半部側を向く様に配置され、前記複数の電子機器の各々は、背面側に所定の周波数の無線信号を送受信するための通信モジュールを有し、
前記筐体の内面に設けられた複数領域にそれぞれ設けられる活性領域を備え、
各前記活性領域は、前記筐体の内側に前面を向けるように設置される可変材料定数部材と前記可変材料定位数部材の背面側に設けられる吸収部材とを有し、
各前記複数の可変材料定数部材の前記筐体内部側の表面は、制御部からの制御に応じて、前記所定の周波数の無線信号に対して、透過体または反射体としての機能を切換え可能であり、
前記制御部は、較正期間において、前記複数の可変材料定数部材の表面の状態を、透過体または反射体に切り替えた際の通信メトリックに基づいて、適応的に切り替え、
前記通信メトリックは、前記複数の電子機器の通信の通信容量の中央値であり、
前記制御部は、前記通信容量の中央値が最大となるように、前記複数の可変材料定数部材の表面の状態を設定する、電子機器の収容構造体。 A housing structure for an electronic device having a housing that defines a space for housing a plurality of electronic devices,
A housing having a front half having an opening and a closed rear half;
The internal space of the housing is divided into the front half section and the latter half section by accommodating a plurality of electronic devices therein, and the rear surface of the plurality of electronic apparatuses is the latter half section. Arranged to face the side, each of the plurality of electronic devices has a communication module on the back side for transmitting and receiving radio signals of a predetermined frequency,
An active region provided in each of a plurality of regions provided on the inner surface of the housing;
Each said active region has an absorbent member provided on the rear side of the the installed that variable material constant member to direct the front inside the housing variable material stereotactic number member,
The surface of each of the plurality of variable material constant members on the inner side of the housing can switch the function as a transmissive body or a reflective body with respect to a radio signal of the predetermined frequency under the control of the control unit. Yes,
In the calibration period, the control unit adaptively switches the surface states of the plurality of variable material constant members based on a communication metric when switching to a transmissive body or a reflective body ,
The communication metric is a median value of communication capacities of communication of the plurality of electronic devices,
The control unit sets the surface state of the plurality of variable material constant members so that the median value of the communication capacity is maximized .
開口を持つ前半部と、閉鎖された後半部とを有する筐体を備え、
前記筐体の内部空間は、複数の電子機器を内部に収容することによって、当該複数の電子機器により前記前半部と前記後半部とに分離され、前記複数の電子機器は、背面が前記後半部側を向く様に配置され、前記複数の電子機器の各々は、背面側に所定の周波数の無線信号を送受信するための通信モジュールを有し、
前記筐体の内面に設けられた複数領域にそれぞれ設けられる活性領域を備え、
各前記活性領域は、前記筐体の内面側に前面を向けるように設置される可変材料定数部材と前記可変材料定位数部材の背面側に設けられる吸収部材とを有し、
各前記複数の可変材料定数部材の前記筐体内部側の表面は、制御部からの制御に応じて、前記所定の周波数の無線信号に対して、透過体または反射体としての機能を切換え可能であり、
前記制御部は、較正期間において、前記複数の可変材料定数部材の表面の状態を、透過体または反射体に切り替えた際の通信メトリックに基づいて、適応的に切り替え、
前記通信メトリックは、前記複数の電子機器の通信のコンディションナンバーの中央値であり、
前記制御部は、前記コンディションナンバーの中央値が最小となるように、前記複数の可変材料定数部材の表面の状態を設定する、電子機器の収容構造体。 A housing structure for an electronic device having a housing that defines a space for housing a plurality of electronic devices,
A housing having a front half having an opening and a closed rear half;
The internal space of the housing is divided into the front half section and the latter half section by accommodating a plurality of electronic devices therein, and the rear surface of the plurality of electronic apparatuses is the latter half section. Arranged to face the side, each of the plurality of electronic devices has a communication module on the back side for transmitting and receiving radio signals of a predetermined frequency,
An active region provided in each of a plurality of regions provided on the inner surface of the housing;
Each of the active regions has a variable material constant member installed so that its front surface faces the inner surface side of the housing, and an absorbing member provided on the back surface side of the variable material localization member.
The surface of each of the plurality of variable material constant members on the inner side of the housing can switch the function as a transmissive body or a reflective body with respect to a radio signal of the predetermined frequency under the control of the control unit. Yes,
In the calibration period, the control unit adaptively switches the surface states of the plurality of variable material constant members based on a communication metric when switching to a transmissive body or a reflective body,
The communication metric is a median of condition numbers of communication of the plurality of electronic devices,
The control unit sets the surface condition of the plurality of variable material constant members so that the median value of the condition numbers is minimized .
前記制御部は、前記複数の状態の組の各々について、前記通信メトリックを算出して、当該複数の状態の組のうちの最適な状態に、前記複数の可変材料定数部材の表面の状態を設定する、請求項1または2記載の電子機器の収容構造体。 For each of the plurality of variable material constant members, a set of a plurality of states to be a transmitter or a reflector is predetermined,
The control unit calculates the communication metric for each of the plurality of state sets, and sets the surface state of the plurality of variable material constant members to an optimum state of the plurality of state sets. The housing structure for an electronic device according to claim 1 or 2 .
前記電子機器は、サーバである、請求項1〜3のいずれかに記載の電子機器の収容構造体。 The predetermined frequency is a millimeter wave band,
The electronic device is a server, receiving structure of the electronic device according to any one of claims 1-3.
複数のサーバは、前記筐体により規定される内部空間において、前記背面板とある距離を隔てるように前記筐体内部に収容固定され、それによって、前記背面板と、前記底板及び天板と、前記2枚の側板と、前記複数のサーバの背面とによって前記後半部が規定され、
前記可変材料定数部材は、前記2枚の側板の内面にそれぞれ設置される、請求項4に記載の電子機器の収容構造体。 The housing has a rectangular parallelepiped shape including a top plate, a bottom plate, two side plates, a back plate, and a front door provided with an opening,
The plurality of servers are housed and fixed inside the housing so as to be separated from the back plate by a certain distance in an internal space defined by the housing, whereby the back plate, the bottom plate, and the top plate, The latter half is defined by the two side plates and the back surfaces of the plurality of servers,
The housing structure for an electronic device according to claim 4 , wherein the variable material constant members are respectively installed on the inner surfaces of the two side plates.
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