Pokročilá telekomunikační výpočetní architektura - Advanced Telecommunications Computing Architecture
Advanced Telecommunications Computing Architecture ( ATCA nebo AdvancedTCA ) je největší specifikační úsilí v historii skupiny PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG), které se účastní více než 100 společností. Oficiální označení specifikace PICMG 3. x (viz níže), známé pod názvem AdvancedTCA, bylo ratifikováno organizací PICMG v prosinci 2002. AdvancedTCA je zaměřeno především na požadavky na komunikační zařízení „ třídy nosiče “, ale nedávno rozšířilo svůj dosah na robustnější aplikace zaměřené také na vojenský / letecký průmysl. Tato řada specifikací zahrnuje nejnovější trendy v oblasti vysokorychlostních technologií propojení, procesorů nové generace a vylepšené spolehlivosti, dostupnosti a provozuschopnosti (RAS).
Obsah
Mechanické specifikace
Deska AdvancedTCA (blade) je 280 mm hluboká a 322 mm vysoká. Desky mají kovový přední panel a kovový kryt na spodní straně desky s plošnými spoji, aby se omezilo elektromagnetické rušení a omezilo šíření ohně. Rukojeť (páka) zajišťovacího vstřikovače a vyhazovače aktivuje mikrospínač, aby informovala řadič Intelligent Platform Management Controller (IPMC), že operátor chce odstranit desku nebo že deska byla právě nainstalována, čímž aktivuje postup výměny za provozu. Desky AdvancedTCA podporují použití mezaninů PCI Mezzanine Card (PMC) nebo Advanced Mezzanine Card (AMC).
Police podporuje RTM (zadní přechodové moduly). RTM se zapojují do zadní části police v místech slotů, které odpovídají předním deskám. RTM a přední deska jsou vzájemně propojeny prostřednictvím konektoru Zone-3. Konektor Zone-3 není definován specifikací AdvancedTCA.
Každý slot police je široký 30,48 mm. To umožňuje instalaci šasi se 14 deskami do 19palcového systému s možností montáže do stojanu a 16 desek do systému s možností montáže do ETSI . Typický 14-slotový systém je vysoký 12 nebo 13 rackových jednotek . Velké police AdvancedTCA jsou zaměřeny na telekomunikační trh, takže proudění vzduchu vede v přední části police, napříč deskami zdola nahoru a v zadní části police. Menší police, které se používají v podnikových aplikacích, mají obvykle horizontální proudění vzduchu.
Malé a střední police AdvancedTCA jsou zaměřeny na telekomunikační trh; pro laboratorní výzkumné operace mají některé police otevřený kryt, aby se usnadnilo testování.
Backplane architektura
Backplane AdvancedTCA poskytuje spojení mezi deskami mezi body a nepoužívá datovou sběrnici. Definice backplane je rozdělena do tří částí; Zóna-1, Zóna-2 a Zóna-3. Konektory v zóně 1 poskytují redundantní napájení −48 VDC a signály správy polic do desek. Konektory v zóně 2 poskytují připojení k základnímu rozhraní a rozhraní Fabric. Všechna připojení Fabric používají rozdílové signály 100 Ω bod-bod. Zóna-2 se nazývá „Fabric Agnostic“, což znamená, že s propojovacím modulem AdvancedTCA lze použít jakoukoli látku, která může používat rozdílové signály 100 Ω.
Konektory v zóně 3 jsou definovány uživatelem a obvykle se používají k připojení přední desky k zadnímu přechodovému modulu. Oblast zóny 3 může také obsahovat speciální základní desku pro propojení desek se signály, které nejsou definovány ve specifikaci AdvancedTCA.
Specifikace AdvancedTCA Fabric používá k popisu propojení logické sloty. Fabric Switch Boards go in Logical Slots 1 and 2. Výrobce šasi může svobodně rozhodnout o vztahu mezi logickými a fyzickými sloty v šasi. Data šasi Field Replaceable Units (FRU) zahrnují tabulku adres, která popisuje vztah mezi logickými a fyzickými sloty.
Policejní manažeři komunikují s každou deskou a FRU v šasi pomocí protokolů IPMI ( Intelligent Platform Management Interface ) běžících na redundantních sběrnicích I²C na konektorech Zone-1.
Základní rozhraní je primární Fabric na konektorech Zone-2 a přiděluje 4 diferenciální páry na základní kanál. Je zapojen jako Dual-Star s redundantními sloty pro náboje v jádru. Běžně se používá pro správu mimo pásmo, nahrávání firmwaru, bootování OS atd.
Rozhraní Fabric na základní desce podporuje mnoho různých tkanin a lze jej zapojit jako Dual-Star, Dual-Dual-Star, Mesh, Replicated-Mesh nebo jiné architektury. Přiděluje 8 diferenciálních párů na Fabric Channel a každý kanál lze rozdělit do čtyř 2-párových portů. Rozhraní Fabric se obvykle používá k přenosu dat mezi deskami a vnější sítí.
Rozhraní synchronizačního času směruje hodinové signály MLVDS (vícebodová rozdílová signalizace nízkého napětí) přes více sběrnic 130 Ω. Hodiny se obvykle používají k synchronizaci telekomunikačních rozhraní.
Update Channel Interface je sada 10 párů diferenciálních signálů, které propojují dva sloty. Které sloty jsou vzájemně propojeny, závisí na konkrétním designu backplane. Jedná se o signály běžně používané k propojení dvou rozbočovačů nebo redundantních procesorů.
Tkaniny
Základní rozhraní může být pouze 10BASE-T, 100BASE-TX nebo 1000BASE-T Ethernet . Vzhledem k tomu, že pro podporu jednoho z těchto rozhraní jsou vyžadovány všechny desky a rozbočovače, je k deskám vždy připojeno k síti.
Fabric je běžně SerDes Gigabit Ethernet, ale může to být také Fibre Channel , XAUI 10-Gigabit Ethernet , InfiniBand , PCI Express nebo Serial RapidIO . S backplane AdvancedTCA lze použít jakoukoli látku, která může používat rozdílové signály 100 Ω bod-bod.
Specifikace PICMG 3.1 Ethernet / Fibre Channel byla revidována tak, aby zahrnovala signalizaci IEEE 100GBASE-KR4 pro stávající signalizaci IEEE 40GBASE-KR4 , 10GBASE-KX4 , 10GBASE-KR a XAUI .
Čepele (desky)
Bity AdvancedTCA mohou být procesory, přepínače, nosiče AMC atd. Typická police bude obsahovat jeden nebo více břitů přepínače a několik břitů procesoru.
Při prvním vložení do police je palubní IPMC napájeno z redundantního −48 V na základní desce. IPMC odešle zprávu o události IPMI správci police a oznámí mu, že byla nainstalována. Správce police čte informace z čepele a určuje, zda je k dispozici dostatek energie. Pokud existuje, správce polic odešle příkaz IPMC k zapnutí části užitečného zatížení čepele. Správce police také určuje, které porty tkaniny jsou podporovány čepelí. Poté se podívá na informace o propojení tkaniny pro základní desku, aby zjistil, jaké porty tkaniny jsou na druhém konci připojení tkaniny. Pokud se shodují porty Fabric na obou koncích propojovacích kabelů, odešle příkaz IPMI do obou blade modulů a povolí odpovídající porty.
Jakmile je čepel zapnutá a připojená k látkám, Shelf Manager poslouchá zprávy o událostech ze senzorů na čepeli. Pokud teplotní čidlo hlásí, že je příliš teplé, správce police zvýší rychlost ventilátorů.
Data FRU na desce obsahují popisné informace, jako je výrobce, číslo modelu, sériové číslo, datum výroby, revize atd. Tyto informace lze načíst vzdáleně a provést inventuru nožů v polici.
Správa polic
Správce police sleduje a ovládá desky (nože) a FRU v poličce. Pokud některý senzor nahlásí problém, může správce police provést akci nebo nahlásit problém správci systému. Tato akce by mohla být něco jednoduchého, jako je zrychlení fanoušků nebo drastickější akce, jako je vypnutí desky. Každá deska a FRU obsahuje informace o inventáři (Data FRU), které lze získat správcem police. Data FRU používá správce police k určení, zda je pro desku nebo FRU k dispozici dostatek energie a zda jsou kompatibilní porty Fabric, které propojují desky. Data FRU mohou také odhalit výrobce, datum výroby, číslo modelu, sériové číslo a značku aktiv.
Každá blade, inteligentní FRU a Shelf Manager obsahuje řadič Intelligent Platform Management Controller (IPMC). Shelf Manager komunikuje s deskami a inteligentními FRU pomocí protokolů IPMI běžících na redundantních sběrnicích I²C . Protokoly IPMI obsahují kontrolní součty paketů, aby byl zajištěn spolehlivý přenos dat. Je také možné nechat inteligentní FRU spravovat neinteligentní FRU. Nazývají se Managed FRU a mají stejné schopnosti jako inteligentní FRU.
Propojení mezi správcem polic a deskami je redundantní dvojice sběrnic Intelligent Platform Management Buses (IPMB). Architektura IPMB může být dvojice sběrnic (Bused IPMB) nebo dvojice radiálních připojení (Radial IPMB). Radiální implementace IPMB obvykle zahrnují schopnost izolovat jednotlivá připojení IPMB, aby se zlepšila spolehlivost v případě selhání IPMC.
Správce police komunikuje s vnějšími entitami pomocí RMCP (IPMI přes TCP / IP), HTTP , SNMP přes síť Ethernet . Někteří správci polic podporují rozhraní hardwarové platformy , což je technická specifikace definovaná fórem dostupnosti služeb .
Nová aktivita se specifikacemi
Byly zahájeny dvě nové pracovní skupiny pro přizpůsobení ATCA konkrétním požadavkům fyzikálního výzkumu.
- WG1: Pracovní skupina pro fyziku xTCA I / O, časování a synchronizace
WG1 bude definovat zadní I / O pro AMC moduly a novou komponentu zvanou μRTM. Budou přidány specifikace μTCA Shelf, aby vyhovovaly μRTM, a specifikace ATCA, aby vyhovovaly AMC Rear I / O pro ATCA carrier RTM. Signální čáry lze identifikovat pro použití jako hodiny, brány a spouštěče, které se běžně používají v systémech sběru dat fyziky.
- WG2: Pracovní skupina pro softwarové architektury a protokoly fyziky xTCA
WG2 definuje společnou sadu softwarových architektur a podpůrné infrastruktury pro usnadnění interoperability a přenositelnosti jak hardwarových, tak softwarových modulů mezi různými aplikacemi vyvinutými pro platformu Physics xTCA a která minimalizuje vývojové úsilí a čas potřebný pro konstrukci experimentů a systémů pomocí této platformy.
Byla vytvořena pracovní skupina, která rozšířila ATCA na netelekomunikační trhy.
- PICMG 3.7 ATCA rozšíření pro aplikace mimo telekomunikační ústřednu
Cíle této nové pracovní skupiny jsou definovat rozšířené funkce pro podporu desek s dvojitou šířkou; přidat vylepšení pro podporu 600W desek s jedním slotem a 800W desek se dvěma sloty; přidat podporu pro oboustranné police s deskami plné velikosti zasunutými do přední i zadní části police; a přidat podporu pro signalizaci 10 Gbs na základním rozhraní.
Specifikace PICMG
- 3.0 je „základní“ nebo „základní“ specifikace. Samotná definice AdvancedTCA definuje základní desku agnostického podvozku Fabric, kterou lze použít s jakoukoli z Fabric definovaných v následujících specifikacích:
- 3.1 Ethernet (a Fibre Channel )
- 3.2 InfiniBand
- 3.3 StarFabric
- 3.4 PCI Express (a PCI Express Advanced Switching)
- 3.5 RapidIO
Viz také
- AdvancedMC - rozšiřující karty pro AdvancedTCA; lze také použít samostatně v systémech MicroTCA.
- AXIe - nový standard modulárního přístrojového vybavení formálně uvedený na trh v listopadu 2009, založený na standardu ATCA.
