Системная архитектура MicroTCA унаследовала достоинства технологии AdvancedTCA — высокую производительность, пропускную способность и готовность к эксплуатации, но имеет при этом значительно более низкую цену. Поэтому стандарт MicroTCA становится все более и более востребованным не только в телекоммуникационных приложениях, но также в автоматизации, обороне, при проведении научно-исследовательских работ, в промышленности и медицине. Цель настоящей статьи — показать выгоды от ускорения внедрения инноваций в этих областях.
Несмотря на новизну стандарта MicroTCA, быстрое его признание рынком очевидно. Причиной такого успеха являются растущие требования различных отраслей, ориентированные на будущее. Сегодня существует объективная необходимость в быстром выводе на рынок продукции и услуг при условии широких возможностей масштабирования, сокращения стоимости жизненного цикла, использования одних и тех же компонентов в различных приложениях с целью снижения стоимости разработки и эксплуатации систем.
С технической точки зрения, спецификация MicroTCA отлично подходит для решения этих задач. Стандарт базируется на новейших высокоскоростных интерфейсах. В нем заложены достаточно мощные возможности для построения систем, к которым предъявляются требования высокоскоростной обработки информации и высокой пропускной способности. Использование MicroTCA упрощает сервис и техническое обслуживание, в том числе и удаленное. Для индустриальных приложений основным критерием при выборе архитектуры систем является гибкость и возможность модульного наращивания (масштабируемость).
Стандарт MicroTCA был разработан как имеющая более низкую цену версия стандарта AdvancedTCA (см. PICMG). Благодаря такой преемственности, сохраняются все очевидные преимущества использования MicroTCA в области телекоммуникаций.
Общей частью у обеих версий стандарта является модуль AMC (Advanced Mezzanine
Module). В системе AdvancedTCA возможно использовать до 4 полноразмерных модулей, поддерживающих «горячую замену» или до 9 компактных модулей, интегрированных на одной несущей ATCA-плате. Те же самые модули могут быть также вставлены непосредственно в объединительную панель MicroTCA-системы. В системе допускается использовать от 1 до 12 функциональных AMC-модулей, благодаря чему возможно наращивание от очень маленьких 2-слотовых до 12-слотовых MicroTCA-систем и далее — от 2-х слотовых ATCA-AMC «корзинных» систем к 5-слотовым, вплоть до 14-слотовых ATCA-систем.
Современные требования в области промышленной автоматики, медицины и обороны состоят в быстром выходе на рынок в сочетании с уменьшенной общей ценой жизненного цикла системы. Для сокращения времени разработки гибкие системы основываются на необходимых стандартных «строительных блоках», которые должны быть использованы как в маленьких, так и в среднего размера и больших системах.
Самостоятельные же разработки высокопроизводительных систем, базирующихся на различных технологиях, оказываются слишком дороги для будущих проектов.
В MicroTCA-системах сочетаются преимущества ПК (низкая цена, высокая скорость освоения новых приложений) с преимуществами систем, основанных на VME/CPCI-шинах (лучший механизм охлаждения, лучшее техническое обслуживание, больший жизненный цикл). Из-за малого формфактора эти системы теперь могут быть использованы там, где раньше заказчик применял, специфические решения на модулях PMC (PCI Mezzanine Card (стандарт IEEE 1386.1) мезонинная плата на основе шины PCI или CPCI). Основой MicroTCA-системы является архитектура на базе объединительной панели, обеспечивающая гибкость и масштабируемость. Благодаря тенденции перехода от параллельных шин к последовательным, в такой объединительной панели необходимо лишь предусмотреть множество последовательных дифференциальных линий низковольтной передачи данных (медная витая пара), поддерживающих общепринятые стандарты LVDS. На их основе могут быть реализованы PCIexpress, 1 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit-Ethernet, Serial Rapid IO (SRIO), а также оригинальные последовательные интерфейсы, такие как Infi niband (пока не являющиеся стандартом). Благодаря такой гибкости становится возможным строить системы различного размера — от совсем маленьких 2-слотовых до 5-слотовых и даже 12-слотовых.
Если необходимо дальнейшее наращивание системы, то применяются одинаковые AMC-модули на ATCA-AMC-несущей плате. В 14-слотовом шасси это будет конструкция из 56 полноразмерных модулей или из 112 компактных AMC-модулей в стойке.
Ключевым компонентом, который обеспечивает гибкость MicroTCA-системы является контроллер-концентратор MCH (MicroTCA Carrier Hub), показанный на рис. 1.
 |
|
рис. 1. Ключевой компонент, обеспечивающий гибкость в MicroTCA-систем — MCH (MicroTCA Carrier Hub)
|
В очень простой и недорогой системе концентратор MCH используется только как управляющий контроллер. Он может также обеспечивать посредством Ethernet и/или последовательного интерфейса связь с «внешним миром». Кроме того, NAT-MCH гарантирует посредством функции E-Keying, что ни на какой AMC модуль не будет подано питание, если этот модуль не соответствует кросс-плате (объединительная панель), или не предназначен для данной конфигурации. Дополнительно, может быть установлен местный или наружный сигнализатор тревоги или событий, реагирующий на превышение заданной температуры, или выдающий запрос на горячую замену.
Модуль NAT-MCH был специально разработан для того, чтобы иметь возможность предложить заказчику оптимальную цену при соответствии системы нуждам проекта. В высокопроизводительной системе NAT-MCH может быть доработан до большей функциональности. В таких системах модуль NAT-MCH является становым хребтом для всех внутренних каналов данных и содержит коммутаторы для гигабитного и/или 10 гигабитного Ethernet, последовательный быстрый порт ввода вывода Rapid IO (SRIO) или PCIexpress.
Как полезное дополнение для MicroTCA и ATCA-систем компания N.A.T. предлагает модули ввода-вывода для рынков телекоммуникации, промавтоматизации, обороны, аэрокосмических приложений, исследовательских работ и медицины.
Платы серии NAMC-8560-xxx имеют на борту процессор PowerQUICC III, гигабитный Ehernet, порт PCIexpress, IPMI, и определенные заказчиком специфические H.110-подобные шины для связи с другими устройствами. Что касается модульного подхода к выбору драйверов, как и пакета аппаратной поддержки (BSP), а также пакета поддержки ввода-вывода (Telecom support package — TSP), то адаптация системы к специфическим требованиям может быть также выполнена заказчиком.
Одним из примеров этой серии является плата NAMC-8560-8E1/T1/J1 (см. рис. 2). Она содержит процессор PowerQUICC III с восемью E1/T1/J1-интерфейсами и гигабитный Ethernet. Комбинация интерфейса E1и гигабитного Ethernet на одном модуле делает последний пригодным для применений в IP-телефонии (VoIP), медиа-шлюзах (Media Gateway) и программных коммутаторах (Softswitch).
 |
|
рис. 2. NAMC-8560-8E1/T1J1-IO имеет на борту процессор PowerQUICC III с интеллектуальными последовательными интерфейсами
|
Если необходимо более высокое сжатие канала, то применяются модули NAMC-STM1 и NAMCSTM4. Эти AMC-модули не содержат процессор, а все регистры доступны через драйвер и TSP (Telecom Support Package), который поддерживает Add/drop-мультиплексирование для SDH.
Все N.A.T. Telecom-IO-AMC-модули можно использовать как оконечные устройства WAN-инфраструктуры или для слежения за трафиком для QoS-целей.
Для рынков, где требуется гибкость систем ввода-вывода данных N.A.T. предлагает помимо модулей NAMC-8560-IO также AMC-PMC-носитель NAMC-PMC для того, чтобы была возможность использовать PMC и PTMC-модули в MicroTCA системе.
Такой модуль дополняет AMC-IP-носитель.
Для измерительных целей AMC-модуль комплектуется AMC-расширителем NAMC-EXT, который может быть использован и в автономном режиме. В последнем случае требуется обеспечить его питающим напряжением 12 В. Управляющее напряжение 3,3 В генерируется на плате.
В модуле NAMC-8560-IO установлен процессор PowerQUICC III, имеющий интеллектуальные последовательные интерфейсы.
Компания N.A.T. предлагает быстрое вхождение в мир MicroTCA с помощью своих NATIVE-систем. Название NATIVE является сокращением от NAT Innovation Enabler. Это законченные системы, состоящие из шасси, объединительной платы, силового модуля и модуля NAT-MCH (выбирается опционально), который осуществляет коммутацию и работает как Carrier Manager и дополнительно как Shelf & System Manager.
Из линейки продукции NATIVE заказчик сможет выбрать любые модули AMC-CPU, AMC-IO с любыми операционными системами.
В настоящее время доступны три версии NATIVE систем:
S: 5 Slot-AC-System
M: 8 Slot-AC- or DC-System
L: 12 Slot-DC-System (поддерживает избыточную архитектуру).
N.A.T. специализируется на высокопроизводительных взаимосвязанных продуктах, предназначенных для передачи данных и телекоммуникационных решений.
Продуктовое портфолио, ориентированное на рынок встраиваемых систем, перекрывает диапазон применений от локальных (LAN) до глобальных (WAN) сетей.
Продуктовый набор включают модули со стандартными интерфейсами для локальных и глобальных сетей, базирующиеся на общепринятых аппаратных стандартах, таких как AMC, MicroTCA, VME, compact PCI, PMC, PCI и других.
Модульная концепция на основе NAT-MCH, все возможные шинные топологии, предусмотренные в кросс-плате, масштабируемость, и различные форматы шасси являются основой широкого использования MicroTCA-систем в телекоммуникационных, индустриальных, оборонных, аэрокосмических, научных и медицинских приложениях.