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ATCA ATCA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ATCA,ATCA=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ATCA,ATCA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ATCA,ATCA為電信級平臺創(chuàng)建了一種硬件規(guī)格模

2、式 標(biāo)準(zhǔn)刀片式板卡+標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱 目標(biāo)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 AC DPI & Traffic Shaping 軟交換&IMS,ATCA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

3、系統(tǒng)之上 軟硬件模塊互不兼容,ATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較,ATCA與傳統(tǒng)電信平臺的比較,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=Periph

4、eral Component Interconnect，外設(shè)組件互連標(biāo)準(zhǔn) 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)

5、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 3.2InfiniBand 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)

6、成,ATCA平臺構(gòu)成,Zone 2 connector (high speed serial),Front Board,Zone 1 connector (power, shelf management),Alignment/ keying,Zone 3 connector (custom specific I/O),ATCA前板連接器,ATCA平臺構(gòu)成,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)狀互連（Full Mesh）,ATCA平臺構(gòu)成,ATCA平臺構(gòu)成,雙星結(jié)構(gòu)在AT

7、CA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)傳輸接口分布（下頁）,Channels in ATC

8、A Backplane,Update Channels (10 diff. pairs each),Sync Clocks (3 x2 diff. 6pair total),Fabric Interface High-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 Lines,Zone2,Zon

9、e1,IPMB-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)

10、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（Update 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

11、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 IPMB=IPM Bus，智能平臺管理總線 FRU=Field Replaceable Units，現(xiàn)場置換單元 IC=I

12、nter-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、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

13、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

14、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) 降低開發(fā)成本（開發(fā)系統(tǒng)