ATCA基礎(chǔ)知識

1、北京思安華勝科技有限公司 ATCA基礎(chǔ)知識 ATCA基礎(chǔ)知識什么是ATCAATCA與傳統(tǒng)電信平臺比較ATCA規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)ATCA平臺構(gòu)成ATCA性能與優(yōu)勢什么是ATCAATCA=Advanced Telecom Computing Architecture，先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)PICMG=PCI Industry Computer Manufacturer Group，PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造組織什么是ATCAATCA是開放式、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件標(biāo)準(zhǔn)ATCA是PICMG制定的ATCA是電信級硬件平臺的開放式標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)什么是ATCA什么是ATCAATCA為電信級平臺創(chuàng)建了一種硬件規(guī)格模式標(biāo)準(zhǔn)刀片式板卡+標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱目標(biāo)

2、是為電信級平臺解決高帶寬、高可用性、低成本、易于升級維護(hù)、可擴(kuò)展性、可管理性以及可互操作性問題什么是ATCA電信級硬件平臺FemtoCell（毫微微蜂窩基站）網(wǎng)關(guān)無線安全網(wǎng)關(guān)WLAN ACDPI & Traffic Shaping軟交換&IMSATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較COTS=Commercial-Off-The-Shelf，商用現(xiàn)成品或技術(shù)，是指可以采購到的具有開放式標(biāo)準(zhǔn)化接口的產(chǎn)品TEM=Telcom Equipment Manufacturer，電信設(shè)備制造商ATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較傳統(tǒng)電信平臺建立在各家廠商封閉、專有的系統(tǒng)之上軟硬件模塊互不兼容ATCA與傳統(tǒng)電信

3、平臺的比較ATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較ATCA架構(gòu)開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件平臺架構(gòu)不同廠商的產(chǎn)品可以相互兼容ATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較ATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較電信設(shè)備制造商（TEM）在構(gòu)建業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)可以有眾多的選擇眾多的第三方廠商提供的成熟商業(yè)化（COTS）的軟硬件構(gòu)建模塊采用這些標(biāo)準(zhǔn)軟硬件模塊，TEM可以快速開發(fā)新的業(yè)務(wù)平臺，加快新產(chǎn)品上市時(shí)間，顯著降低采購和系統(tǒng)開發(fā)成本ATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較ATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較ATCA規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)PICMG 1.x PCI/ISA無源背板規(guī)范 PCI=Peripheral Component Interconnect，外設(shè)組件互連標(biāo)準(zhǔn)

4、ISA=Industrial Standard Architecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線PICMG 2.x CompactPCI規(guī)范（cPCI）ATCA規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)PICMG 3.X ATCA規(guī)范ATCA在PICMG規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)描述是：ATCA是為下一代融合通信及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供一個(gè)高性價(jià)比的、基于模塊化結(jié)構(gòu)的、兼容的、并可擴(kuò)展的硬件架構(gòu)，同時(shí)以模塊結(jié)構(gòu)的形式呈現(xiàn)以支持符合現(xiàn)代傳輸需求的科技或應(yīng)用ATCA規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)核心規(guī)范PICMG 3.0定義了機(jī)械結(jié)構(gòu)電源分配散熱系統(tǒng)系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)傳輸ATCA規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)輔助規(guī)范定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議、規(guī)范 PICMG 3.1以太和光纖通道傳輸PICMG 3.2Infi

5、niBand 傳輸PICMG 3.3星型傳輸PICMG 3.4PCI Express傳輸PICMG 3.5Rapid I/O傳輸ATCA平臺構(gòu)成ATCA平臺的構(gòu)成：機(jī)框刀片式板卡背板電源分配系統(tǒng)散熱系統(tǒng)機(jī)框管理系統(tǒng)ATCA平臺構(gòu)成刀片式板卡可以簡單按位置分為前插單板和后插單板前插單板就是通常說的ATCA單板，可以分為業(yè)務(wù)單板和交換單板后插單板就是后端轉(zhuǎn)換模塊（RTM），為前插單板提供接口擴(kuò)展ATCA平臺構(gòu)成ATCA平臺構(gòu)成ATCA平臺構(gòu)成ATCA平臺構(gòu)成Front Board280 x 322mm9,0dmBackplaneRTM70 x 322mm2,2dmRTM (Rear Transit

6、ion Module)Front BoardATCA平臺構(gòu)成Zone 2 connector (high speed serial)Front BoardZone 1 connector (power, shelf management)Front Board280 x 322mm9,0dmAlignment/ keyingZone 3 connector (custom specific I/O)ATCA前板連接器前板連接器ATCA平臺構(gòu)成背板背板ATCA平臺構(gòu)成ATCA平臺構(gòu)成背板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ATCA架構(gòu)的背板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有：雙星（Dual Star）雙雙星（DualDual Star）全網(wǎng)狀

7、互連（Full Mesh）ATCA平臺構(gòu)成ATCA平臺構(gòu)成雙星結(jié)構(gòu)在ATCA機(jī)框內(nèi)有兩塊交換單板，每塊交換單板與機(jī)框內(nèi)其他的每一塊單板都有一條獨(dú)立通道互連雙雙星結(jié)構(gòu)在機(jī)框內(nèi)有四塊交換單板，每塊交換單板與機(jī)框內(nèi)其他的每一塊單板都有一條獨(dú)立通道互連。ATCA平臺構(gòu)成全網(wǎng)狀互連結(jié)構(gòu)機(jī)框內(nèi)的每塊單板與其他的每一塊單板都有一條獨(dú)立的通道互連。全網(wǎng)狀互連結(jié)構(gòu)不需要中心交換結(jié)構(gòu)，每塊單板都可以做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)處理。全網(wǎng)狀互連結(jié)構(gòu)具有很大的靈活性，比較適合機(jī)框槽位較少的系統(tǒng)。ATCA平臺構(gòu)成背板數(shù)據(jù)傳輸ATCA的背板數(shù)據(jù)傳輸包括業(yè)務(wù)平面（交換接口、更新通道）和控制平面（基本接口、同步時(shí)鐘接口）背板連接器的數(shù)據(jù)

8、傳輸接口分布（下頁）.Channels in ATCA BackplaneUpdate Channels(10 diff. pairs each)Sync Clocks(3 x2 diff. 6pair total)Fabric InterfaceHigh-speed Star(8 diff. pairs each, 120 pairs)Base Interface Ethernet Star(4 diff. pairs each, 64 pairs)IPMB Star(2 traces each)-48VDC Power(2 feeds of 48V, RTN)8 Ring/Test Lin

9、esCMMCMMSwitch (Fabric) Blades14 Slots : 6HP (1.2) Board PitchNode Blade Zone2Zone1IPMB-管理層；Base Interface-控制層；Fabric-數(shù)據(jù)層ATCA平臺構(gòu)成基本接口（Base Interface）Base Interface可以理解為ATCA架構(gòu)的管理控制平面總線，一般在系統(tǒng)中用來傳輸控制面信息支持10/100/1000 BAST-T以太網(wǎng)通道雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)交換單板的Base Interface提供以太網(wǎng)通道與其他單板相連，每條通道是以4對差分線的形式在背板傳輸其他單板有兩條通道，分別與兩塊交

10、換單板相連ATCA平臺構(gòu)成ATCA平臺構(gòu)成交換接口（Fabric Interface） Fabric Interface是ATCA架構(gòu)的業(yè)務(wù)平面的數(shù)據(jù)通道，為ATCA單板提供高速數(shù)據(jù)傳輸 Fabric Interface提供以太網(wǎng)通道以供機(jī)框內(nèi)單板互連 Fabric Interface的每個(gè)通道（Channel）由8對差分線（4對接收、4對發(fā)送）構(gòu)成，每兩對差分線（1對接收，1對發(fā)送）構(gòu)成一個(gè)端口（Port） Fabric Interface支持ATCA架構(gòu)的多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) Fabric Interface 支持多種傳輸協(xié)議（見ATCA輔助規(guī)范）ATCA平臺構(gòu)成ATCA平臺構(gòu)成更新通路（Upda

11、te Channel） 更新通路可以理解為相臨兩塊單板之間的專屬內(nèi)部鏈接通路，提供狀態(tài)信息共享 例如在熱備份系統(tǒng)中提供互鎖信號，如備份板在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收不到主系統(tǒng)有效信號，備份板將接管系統(tǒng)同步時(shí)鐘接口（Synchronization Clock Interface） 同步時(shí)鐘接口采用冗余總線連接方式，提供6對/3種時(shí)鐘信號ATCA平臺構(gòu)成機(jī)框管理系統(tǒng)ShMC=Shelf Management Controller，機(jī)框管理控制器IPMI=Intelligent Platform Management Interface，智能平臺管理接口IPMC=IPM Controller，智能平臺管理控制器I

12、PMB=IPM Bus，智能平臺管理總線FRU=Field Replaceable Units，現(xiàn)場置換單元IC=Inter-Integrated Circuit 總線ATCA平臺構(gòu)成IPMI：Intel、DELL、HP及NEC等公司共同提出的開放標(biāo)準(zhǔn)的硬件管理接口規(guī)格，定義了嵌入式管理子系統(tǒng)進(jìn)行通信的特定標(biāo)準(zhǔn)IC 總線：由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備ATCA平臺構(gòu)成ATCA機(jī)框管理系統(tǒng)由兩個(gè)獨(dú)立互為熱備份的ShMC和位于各個(gè)業(yè)務(wù)板卡上的IPMC組成ShMC是系統(tǒng)管理模塊，完成機(jī)框設(shè)備管理、傳感器/事件管理、風(fēng)扇框/電源框管理、用戶管理、IPMI協(xié)議處理

13、、遠(yuǎn)程維護(hù)等功能ATCA平臺構(gòu)成IPMC位于ATCA架構(gòu)的單板和其他機(jī)框組件上，完成其上各種關(guān)鍵硬件資源的監(jiān)視、控制及管理，如熱插拔處理、電源管理、風(fēng)扇管理等ATCA平臺構(gòu)成IPMB總線是整個(gè)ATCA系統(tǒng)的系統(tǒng)管理總線，由兩條IC總線組成，通過背板連接器連接ShMC與各單板、配電框、風(fēng)扇框的IPMC，完成監(jiān)控命令的下發(fā)和告警信息的上報(bào)。IPMB總線提供雙總線或雙星型配置，以冗余架構(gòu)保證系統(tǒng)可靠性ATCA平臺構(gòu)成電源分配系統(tǒng) ATCA電源主要是為了滿足電信級應(yīng)用對大功率的需求 單板最大功率可達(dá)200W300W 供電方式：-48V電源直接引入單板 在電源供給上采用雙冗余電源以防止電源供給異常引發(fā)單

14、點(diǎn)故障ATCA平臺構(gòu)成散熱系統(tǒng)ATCA平臺構(gòu)成ATCA的先進(jìn)性能高性能網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的要求：高性能網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的要求： 足夠強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力 足夠高的數(shù)據(jù)傳輸速度 足夠多的外部連接接口 安全而高效的系統(tǒng)管理機(jī)制 標(biāo)準(zhǔn)而可靠的系統(tǒng)連接方式 易于維護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 良好的開放性和可擴(kuò)展性 抗惡劣環(huán)境 容錯(cuò)性強(qiáng)ATCA的先進(jìn)性能 背板高速傳輸，總帶寬可達(dá)2.5Tbps； 全冗余架構(gòu)（板卡、背板、管理及電源），提供高可靠性； 點(diǎn)對點(diǎn)交換結(jié)構(gòu)，支持雙星型、全網(wǎng)狀等多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?支持熱插拔，確保系統(tǒng)運(yùn)行不中斷，易于升級維護(hù)； 高可用性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持99.999%可用性； 每單板200W的散熱功率，支持高性能CPU、網(wǎng)絡(luò)處理器； 大尺寸刀片式板卡，支持高性能硬件模塊和高I/O密度； 系統(tǒng)規(guī)模靈活，可擴(kuò)展，可以滿足多種網(wǎng)元的需求； AMC高級夾層卡，支持出色的刀片級模塊化和可擴(kuò)展性； 后端轉(zhuǎn)換模塊（RTM）支持后部I/O擴(kuò)展； 支持智能平臺管理接口（IPMI），可提供遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理能力ATCA的優(yōu)勢ATCA的最大優(yōu)勢是：標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化縮短開發(fā)時(shí)間，快速部署新應(yīng)用業(yè)務(wù)