工業級交換機的可(kě)靠性指标與溫度的關系

2017-6-27 15:33:53

工業級交換機的可(kě)靠性常見指标主要包括：可(kě)靠性R（t）、平均維修時間MTTR、失效率λ（t）。工業級交換機的可(kě)靠性又與溫度有何關系。

一、衡量可(kě)靠性的常見指标有以下幾種：
1．可(kě)靠度R（t），即産品在規定條件下、規定時間内完成規定功能(néng)的概率，亦稱平均無故障時間MTBF（meantimebetweenfailure）；
2．平均維修時間MTTR是指産品從發現故障到恢複規定功能(néng)所需要的時間；
3．失效率λ（t），是指産品在規定的使用(yòng)條件下使用(yòng)到時刻t後，産品失效的概率。産品的可(kě)靠性變化一般都有一定的規律，其特征曲線(xiàn)形狀像浴盆，通常稱之為(wèi)“浴盆曲線(xiàn)”。在實驗和設計初期，由于産品設計制造中的錯誤、軟件不完善以及元器件篩選不夠等原因而造成早期失效率高；通過修正設計、改進工藝、老化元器件、以及整機試驗等，使産品進入穩定的偶然失效期；使用(yòng)一般時間後，由于器件耗損、整機老化以及維護等原因，産品進入了耗損失效期。這就是可(kě)靠性特征曲線(xiàn)呈“浴盆曲線(xiàn)”型的原因。衡量一個電(diàn)子産品、尤其是工業類産品最常用(yòng)的是MTBF，也就是平均無故障時間。
二、溫度和MTBF的關系
由于現代電(diàn)子設備所用(yòng)的電(diàn)子元器件的密度越來越高，這将使元器件之間通過傳導、輻射和對流産生熱耦合。因此，熱應力已經成為(wèi)影響電(diàn)子元器件失效率的一個最重要的因素。對于某些電(diàn)路來說，可(kě)靠性幾乎完全取決于熱環境。所以，為(wèi)了達到預期的可(kě)靠性目的，必須将元器件的溫度降低到實際可(kě)以達到的最低水平。有資料表明：環境溫度每提高10℃，元器件壽命約降低1/2。這就是有名的“10℃法則”。
MTBF測試：目前國(guó)外廣泛采用(yòng)Bellcore的RPP（ReliabilityPredictionProcedure）來測量設備的MTBF，這其中包括晶體(tǐ)管數量、功率衰減以及環境參數。我們分(fēn)析其中用(yòng)風扇散熱的24口工業級交換機的檢測報告，在環境溫度為(wèi)30℃，40℃，50℃時，無風扇工業級交換機和工業級有風扇交換機的測試結果為(wèi)：
30℃40℃50℃
無風扇散熱10年9.5年8年
有風扇散熱8年7.5年7年
另外，我們通過TSC實驗室的溫度測試中還發現了兩個結果：
1．如果不采用(yòng)任何散熱措施，一台24口工業級交換機（不含光口）正常工作(zuò)4小(xiǎo)時後，它的機内溫度要比周圍的環境溫度高約40℃；而采用(yòng)風扇降溫的同樣的交換機的機内溫度隻比周圍的環境溫度高約15℃。
2．機内溫度達到85℃時，實際上溫度已經開始影響到了機内主闆很(hěn)多(duō)芯片器件的壽命，也就是說，如果不采用(yòng)很(hěn)好的散熱措施，在外部環境溫度為(wèi)45～50℃時，交換機的MTBF會大大下降。
由此可(kě)見，溫度對于工業網絡産品的影響是非常大的，如果像商業級交換機一樣采用(yòng)風扇降溫，能(néng)夠有效降低機内溫度而延長(cháng)設備的MTBF，但風扇本身的壽命又非常有限（2.28年）（由SANYOFANDATASHEET給出的數據）。
工業級交換機不同于商用(yòng)設備，往往是一開機就常年運行，而且運行的環境也往往較惡劣，沙塵、昆蟲、潮濕都會直接影響風扇的運行。一個質(zhì)量好的工業級交換機，風扇使用(yòng)壽命一般在20000小(xiǎo)時，風扇到了年限以後，檢測并更換就變得非常重要。因為(wèi)主動散熱性工業級交換機在設計時散熱主要就是靠風扇散熱，一旦風扇失效而不及時更換，“10℃法則”将會起作(zuò)用(yòng)：機内環境溫度每提高10℃，元器件壽命就降低1/2。工業級交換機的機内積熱将會快速導緻工業級交換機性能(néng)的下降，直至工業級交換機崩潰。因此，工業級交換機的散熱系統設計，也就是熱設計就顯得尤為(wèi)重要了。

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