La Arquitectura de Computación de Telecomunicaciones Avanzadas [1] ( ATCA o AdvancedTCA ) es el esfuerzo de especificación más grande en la historia del Grupo de Fabricantes de Computadoras Industriales PCI (PICMG), con más de 100 empresas participantes. Conocido como AdvancedTCA, la designación de especificación oficial PICMG 3. x (ver más abajo) fue ratificado por la organización PICMG en diciembre de 2002. [2] AdvancedTCA está dirigido principalmente a los requisitos para equipos de comunicaciones de " calidad de operador ", pero recientemente ha ampliado su alcance a aplicaciones más robustas orientadas también a las industrias militar / aeroespacial. [3]Esta serie de especificaciones incorpora las últimas tendencias en tecnologías de interconexión de alta velocidad, procesadores de próxima generación y confiabilidad, disponibilidad y capacidad de servicio mejoradas (RAS).
Especificaciones mecánicas
Una placa AdvancedTCA (hoja) tiene 280 mm de profundidad y 322 mm de altura. Las placas tienen un panel frontal de metal y una cubierta de metal en la parte inferior de la placa de circuito impreso para limitar la interferencia electromagnética y limitar la propagación del fuego. La manija de bloqueo del inyector-expulsor (palanca) acciona un microinterruptor para que el Controlador de administración de plataforma inteligente (IPMC) sepa que un operador desea quitar una placa, o que la placa se acaba de instalar, activando así el procedimiento de intercambio en caliente. Las placas AdvancedTCA admiten el uso de mezzanines de expansión PCI Mezzanine Card (PMC) o Advanced Mezzanine Card (AMC).
El estante admite RTM (módulos de transición traseros). Los RTM se conectan a la parte posterior del estante en las ubicaciones de las ranuras que coinciden con las placas frontales. El RTM y la placa frontal están interconectados a través de un conector Zone-3. El conector Zone-3 no está definido por la especificación AdvancedTCA.
Cada ranura de estante tiene 30,48 mm de ancho. Esto permite instalar un chasis de 14 placas en un sistema de montaje en bastidor de 19 pulgadas y 16 placas en un sistema de montaje en bastidor ETSI . Un sistema típico de 14 ranuras tiene 12 o 13 unidades de rack de altura. Los estantes grandes AdvancedTCA están destinados al mercado de las telecomunicaciones , por lo que el flujo de aire pasa por el frente del estante, a través de las tablas de abajo hacia arriba y sale por la parte posterior del estante. Los estantes más pequeños que se utilizan en aplicaciones empresariales suelen tener un flujo de aire horizontal.
Las estanterías AdvancedTCA pequeñas y medianas están destinadas al mercado de las telecomunicaciones; Para la operación de investigación de laboratorio, algunos estantes tienen una cubierta abierta para facilitar las pruebas.
Arquitectura de backplane
La placa posterior AdvancedTCA proporciona conexiones punto a punto entre las placas y no utiliza un bus de datos. La definición del backplane se divide en tres secciones; Zona-1, Zona-2 y Zona-3. Los conectores en la Zona-1 proporcionan energía redundante de -48 VCC y señales de administración de estantes a las tarjetas. Los conectores en la Zona-2 proporcionan las conexiones a la Interfaz Base y la Interfaz Fabric. Todas las conexiones de Fabric utilizan señales diferenciales de 100 Ω de punto a punto. La zona 2 se denomina "Fabric Agnostic", lo que significa que cualquier Fabric que pueda utilizar señales diferenciales de 100 Ω se puede utilizar con una placa posterior AdvancedTCA. [4]
Los conectores en la Zona-3 están definidos por el usuario y generalmente se utilizan para conectar una placa frontal a un Módulo de transición posterior. El área de la Zona 3 también puede contener un backplane especial para interconectar tarjetas con señales que no están definidas en la especificación AdvancedTCA.
La especificación AdvancedTCA Fabric utiliza ranuras lógicas para describir las interconexiones. Las placas de conmutador de fabric van en las ranuras lógicas 1 y 2. El fabricante del chasis es libre de decidir la relación entre las ranuras lógicas y físicas en un chasis. Los datos de las unidades reemplazables en campo (FRU) del chasis incluyen una tabla de direcciones que describe la relación entre las ranuras lógicas y físicas.
Los Shelf Managers se comunican con cada placa y FRU en el chasis con protocolos IPMI ( Interfaz de administración de plataforma inteligente ) que se ejecutan en buses I²C redundantes en los conectores Zone-1.
La interfaz base es la estructura principal en los conectores de la zona 2 y asigna 4 pares diferenciales por canal base. Está cableado como Dual-Star con ranuras de concentrador de tela redundantes en el núcleo. Se usa comúnmente para administración fuera de banda, carga de firmware, arranque del sistema operativo, etc.
La interfaz de estructura en el backplane admite muchas estructuras diferentes y se puede conectar como una doble estrella, doble doble estrella, malla, malla replicada u otras arquitecturas. Asigna 8 pares diferenciales por canal de estructura y cada canal se puede dividir en cuatro puertos de 2 pares. La interfaz de tejido se utiliza normalmente para mover datos entre las placas y la red exterior.
La interfaz del reloj de sincronización enruta las señales de reloj MLVDS (señalización diferencial de bajo voltaje multipunto) a través de múltiples buses de 130 Ω. Los relojes se utilizan normalmente para sincronizar interfaces de telecomunicaciones.
Update Channel Interface es un conjunto de 10 pares de señales diferenciales que interconectan dos ranuras. Las ranuras que están interconectadas dependen del diseño particular del backplane. Estas son señales que se utilizan comúnmente para interconectar dos placas de concentrador o placas de procesador redundantes.
Tejidos
La interfaz base solo puede ser Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX o 1000BASE-T . Dado que todas las placas y concentradores deben admitir una de estas interfaces, siempre hay una conexión de red a las placas.
La estructura es comúnmente SerDes Gigabit Ethernet, pero también puede ser Fibre Channel , XAUI 10-Gigabit Ethernet , InfiniBand , PCI Express o Serial RapidIO . Cualquier Fabric que pueda utilizar las señales diferenciales de 100 Ω de punto a punto se puede utilizar con una placa posterior AdvancedTCA.
La especificación PICMG 3.1 Ethernet / Fibre Channel se ha revisado para incluir la señalización IEEE 100GBASE-KR4 a la señalización IEEE 40GBASE-KR4 , 10GBASE-KX4 , 10GBASE-KR y XAUI existente .
Cuchillas (tablas)
Los blades AdvancedTCA pueden ser procesadores, conmutadores, portadoras AMC, etc. Un estante típico contendrá uno o más blades de switch y varios blades de procesador.
Cuando se insertan por primera vez en el estante, el IPMC integrado se alimenta desde los −48 V redundantes en el backplane. El IPMC envía un mensaje de evento de IPMI al Shelf Manager para informarle que se ha instalado. Shelf Manager lee la información del blade y determina si hay suficiente energía disponible. Si lo hay, Shelf Manager envía un comando al IPMC para encender la parte de carga útil del blade. Shelf Manager también determina qué puertos de estructura son compatibles con la hoja. A continuación, examina la información de interconexión de la estructura del plano posterior para averiguar qué puertos de la estructura se encuentran en el otro extremo de las conexiones de la estructura. Si los puertos de fabric en ambos extremos de los cables del backplane coinciden, envía un comando IPMI a ambos blades para habilitar los puertos correspondientes.
Una vez que el blade está encendido y conectado a las estructuras, Shelf Manager escucha los mensajes de eventos de los sensores del blade. Si un sensor de temperatura informa que hace demasiado calor, Shelf Manager aumentará la velocidad de los ventiladores.
Los datos de FRU en la placa contienen información descriptiva como el fabricante, número de modelo, número de serie, fecha de fabricación, revisión, etc. Esta información se puede leer de forma remota para realizar un inventario de las cuchillas en un estante.
Gestión de estanterías
Shelf Manager monitorea y controla las placas (blades) y FRU en el estante. Si algún sensor informa de un problema, Shelf Manager puede tomar medidas o informar el problema a un administrador del sistema. Esta acción podría ser algo simple, como hacer que los ventiladores vayan más rápido, o algo más drástico, como apagar una placa. Cada placa y FRU contiene información de inventario (datos de FRU) que puede recuperar Shelf Manager. Shelf Manager utiliza los datos de FRU para determinar si hay suficiente energía disponible para una placa o FRU y si los puertos Fabric que interconectan las placas son compatibles. Los datos de FRU también pueden revelar el fabricante, la fecha de fabricación, el número de modelo, el número de serie y la etiqueta de activo.
Cada blade, FRU inteligente y Shelf Manager contiene un controlador de administración de plataforma inteligente (IPMC). Shelf Manager se comunica con las placas y las FRU inteligentes con protocolos IPMI que se ejecutan en buses I²C redundantes . Los protocolos IPMI incluyen sumas de verificación de paquetes para garantizar que la transmisión de datos sea confiable. También es posible tener FRU no inteligentes gestionadas por FRU inteligentes. Se denominan FRU administradas y tienen las mismas capacidades que una FRU inteligente.
La interconexión entre Shelf Manager y las placas es un par redundante de buses de administración de plataforma inteligente (IPMB). La arquitectura IPMB puede ser un par de buses (Bused IPMB) o un par de conexiones radiales (Radial IPMB). Las implementaciones de IPMB radial generalmente incluyen la capacidad de aislar conexiones IPMB individuales para mejorar la confiabilidad en caso de falla de IPMC.
Shelf Manager se comunica con entidades externas con RMCP (IPMI sobre TCP / IP), HTTP , SNMP sobre una red Ethernet . Algunos administradores de estanterías admiten la interfaz de plataforma de hardware , una especificación técnica definida por el Foro de disponibilidad de servicios .
Nueva actividad de especificación
Se han creado dos nuevos grupos de trabajo para adaptar ATCA a los requisitos específicos de la investigación en física.
- WG1: Grupo de trabajo de Física xTCA I / O, sincronización y sincronización
WG1 definirá las E / S traseras para los módulos AMC y un nuevo componente llamado μRTM. Se realizarán adiciones a la especificación del estante μTCA para acomodar el μRTM y a la especificación ATCA para acomodar la E / S trasera AMC para un RTM portador ATCA. Las líneas de señal se identifican para su uso como relojes, puertas y disparadores que se utilizan comúnmente en los sistemas de adquisición de datos de física.
- WG2: Grupo de Trabajo de Protocolos y Arquitecturas de Software Física xTCA
WG2 definirá un conjunto común de arquitecturas de software e infraestructura de soporte para facilitar la interoperabilidad y portabilidad de los módulos de hardware y software entre las diversas aplicaciones desarrolladas para la plataforma Physics xTCA y que minimizará el esfuerzo de desarrollo y el tiempo requerido para construir experimentos y sistemas. usando esa plataforma.
Se formó un grupo de trabajo para extender ATCA a los mercados no relacionados con las telecomunicaciones.
- Extensiones PICMG 3.7 ATCA para aplicaciones fuera de la oficina central de telecomunicaciones
Los objetivos de este nuevo grupo de trabajo son definir funciones mejoradas para admitir tableros de doble ancho; agregue mejoras para admitir placas de una ranura de 600 W y placas de doble ranura de 800 W; agregue soporte para estantes de doble cara con tableros de tamaño completo enchufados en la parte delantera y trasera del estante; y agregue soporte para señalización de 10 Gbs en la interfaz base.
Especificaciones de PICMG
- 3.0 es la especificación "base" o "central". La definición de AdvancedTCA por sí sola define un backplane de chasis independiente de Fabric que se puede utilizar con cualquiera de los Fabrics definidos en las siguientes especificaciones:
- 3.1 Ethernet (y canal de fibra )
- 3.2 InfiniBand
- 3.3 StarFabric
- 3.4 PCI Express (y conmutación avanzada PCI Express)
- 3.5 RapidIO
Ver también
- AdvancedMC : tarjetas de expansión para AdvancedTCA; también se puede utilizar de forma independiente en sistemas MicroTCA.
- AXIe : un nuevo estándar de instrumentación modular lanzado formalmente en noviembre de 2009, basado en el estándar ATCA.
Referencias
- ^ PICMG. "Referencia". Especificación básica de PICMG 3.0 Revisión 2.0 AdvancedTCA. http://www.picmg.org
- ^ Pavlat, Joe. "AdvancedTCA cumple 10 años". Sistemas CompactPCI y AdvancedTCA Vol. 15, Edición 5. OpenSystems Media: 2011. http://advancedtca-systems.com/advancedtca-turns-10/ Archivado 2011-06-04 en Wayback Machine.
- ^ McDevitt, Joe. "PICMG para expandir el mercado y las aplicaciones para AdvancedTCA". PICMG - Recursos. [1] Archivado el 23 de mayo de 2010 en la Wayback Machine.
- ↑ Bolaria, Jag (20 de diciembre de 2004). "Comprensión de la tecnología de placa posterior, chip a chip" . EETimes . Consultado el 9 de agosto de 2017 .
enlaces externos
- Sitio oficial de AdvancedTCA
- Sitio oficial de PICMG
- Proyecto coreIPM: Software gratuito y de código abierto para la gestión de la plataforma ATCA
- Revista AdvancedTCA Systems