HAP: Cakrawala Baru untuk Komputasi Pusat Data Ramah Lingkungan

Bukan hal yang aneh jika industri pusat data memanfaatkan solusi keberlanjutan yang inovatif. Sejak lama, sumber daya alam bumi telah digunakan sebagai sarana untuk meningkatkan efisiensi energi, mulai dari fasilitas yang dibangun di wilayah yang lebih dingin dan lebih tinggi hingga pusat data yang dibangun langsung di dasar laut untuk memaksimalkan pendinginan air laut. Namun bagaimana jika kita menetapkan tujuan yang lebih tinggi? di Bumi?

Baru-baru ini, pusat data satelit telah menarik semakin banyak minat sebagai batasan komputasi yang baru. Namun arsitektur pusat data ini memiliki beberapa kelemahan, seperti biaya tinggi, latensi tambahan, dan muatan terbatas. Menariknya, platform ketinggian tinggi (HAP) tampaknya menjadi trade-off yang baik antara gabungan teknologi ini, karena menyediakan area cakupan yang lebih luas dibandingkan sistem bawah air, mendukung muatan yang lebih signifikan, dan menjamin pemeliharaan yang lebih mudah serta latensi yang lebih rendah dibandingkan satelit.

Istilah "HAP (High Altitude Platform)" biasanya mengacu pada platform yang melayang di ketinggian, seperti balon udara, balon, atau drone di atas atmosfer. Diterbitkan pada Oktober 2023,Platform Ketinggian Tinggi yang Mendukung Pusat Data: HijauAlternatif Komputasimengevaluasi potensi manfaat energi dari HAP, sebuah sistem pusat data konseptual di mana server ditempatkan di pesawat mirip balon udara berisi helium.

Pertama, HAP terletak di stratosfer, yang menghemat energi pendinginan karena suhu atmosfer yang lebih rendah secara alami (antara 50 derajat Celcius hingga 15 derajat Celcius). Hasilnya, HAP yang mendukung pusat data dapat melepaskan beberapa beban kerja dari pusat data di darat, sehingga menghemat energi pendinginan yang terkait.

Selain itu, karena permukaan HAP yang besar dan posisinya di atas awan, HAP dapat menampung panel surya berukuran besar, sehingga memperoleh energi matahari dalam jumlah besar. HAP memasok server dengan energi matahari yang dikumpulkan pada siang hari dan disimpan dalam baterai lithium-sulfur pada malam hari. Oleh karena itu, energi matahari yang dikumpulkan dapat sepenuhnya menutupi daya komputasi yang dibutuhkan oleh server pusat data; Pada saat yang sama, strategi konversi dan pengelolaan energi yang diperlukan diterapkan secara efektif.

Kedua, HAP terletak di ketinggian, dan karena cakupan daratan yang luas dan tidak adanya hambatan di cakrawala, hubungan komunikasi LoS dengan banyak penerima dapat dilakukan. Hasilnya, HAP dapat menjalin hubungan langsung yang dapat diandalkan dengan sejumlah besar stasiun pangkalan darat. Keunggulan ini memungkinkan HAP, yang mendukung pusat data, menyediakan banyak layanan komputasi mulai dari mendukung aplikasi IoT hingga sistem transportasi cerdas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Perhatikan, solusi yang diusulkan ini sebagian besar masih merupakan konsep teoritis. Para peneliti sendiri dengan cepat menyoroti berbagai tantangan yang perlu diatasi untuk mewujudkan pusat data platform dataran tinggi menjadi kenyataan.

Penting untuk mengurangi energi yang dikonsumsi oleh pusat data darat dengan memaksimalkan jumlah server yang terpasang dan upaya komputasi yang dipindahkan ke HAP. Namun penerapan teknologi ini menimbulkan dilema pemanfaatan sumber daya karena konsumsi energi dan pemanfaatan sumber daya sangat berkaitan. Di satu sisi, pemanfaatan sumber daya yang tersedia secara berlebihan mengancam kemampuan fisik sistem dan dapat menghasilkan server yang tidak berfungsi atau HAP yang tidak seimbang. Misalnya, penggunaan unit pemrosesan pusat (CPU) dan/atau penggunaan memori yang tinggi membebani server dan menyebabkan sistem menjadi tidak responsif atau terhenti.

Di sisi lain, kurangnya pemanfaatan sumber daya yang tersedia dapat menyebabkan penuaan server dan pemborosan energi yang signifikan, karena server yang menganggur dapat menghabiskan hingga 60% daya puncaknya. Oleh karena itu, sangatlah penting untuk menerapkan teknik pengelolaan sumber daya yang tepat (misalnya konsolidasi, containerisasi) di pusat data pendukung HAP untuk mengurangi jumlah energi yang dikonsumsi tanpa mengabaikan kapasitas fisik sumber daya yang tersedia.

Dari sudut pandang finansial, kelayakan ekonomi HAP yang mendukung pusat data perlu dipertimbangkan. Hal ini melibatkan belanja modal, seperti biaya platform HAP dan server over-the-air, serta belanja operasional, seperti biaya energi. Berdasarkan penilaian profitabilitas secara keseluruhan, mereka mungkin memperpanjang penerapan HAP. Dari sudut pandang teknis, HAP menghadapi tantangan teknis karena kondisi cuaca yang tidak stabil di stratosfer menyebabkan tuntutan yang lebih besar terhadap perangkat elektronik. Selain itu, mempertahankan kapal udara dan server di ketinggian memerlukan pertimbangan keseimbangan antara kualitas komputasi layanan dan durasi misi.

Secara keseluruhan, dukungan HAP terhadap pusat data sebagai solusi keberlanjutan yang inovatif dapat mendorong pemikiran ulang mengenai di mana data diproses untuk meningkatkan keberlanjutan. Meskipun beberapa tantangan masih harus dipecahkan, konsep baru ini menawarkan kemungkinan pengembangan pusat data di masa depan. Penelitian dan praktik lebih lanjut diperlukan untuk mengatasi tantangan teknis dan finansial serta memaksimalkan potensi manfaat energinya.