Advanced Telecommunications Computing Architecture [1] ( ATCA o AdvancedTCA ) es el mayor esfuerzo de especificación en la historia del PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG), con más de 100 empresas participantes. Conocida como AdvancedTCA, la designación de especificación oficial PICMG 3. x (ver a continuación) fue ratificada por la organización PICMG en diciembre de 2002. [2] AdvancedTCA está dirigida principalmente a los requisitos de equipos de comunicaciones de " grado 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 (RAS) mejoradas.
Una placa AdvancedTCA (blade) tiene 280 mm de profundidad y 322 mm de alto. 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 (palanca) del inyector-expulsor con bloqueo activa un microinterruptor para avisar al Controlador de gestión de plataforma inteligente (IPMC) que un operador desea retirar una placa o que la placa acaba de ser instalada, activando así el procedimiento de intercambio en caliente. Las placas AdvancedTCA admiten el uso de entrepisos de expansión PCI Mezzanine Card (PMC) o Advanced Mezzanine Card (AMC).
El estante admite módulos de transición trasera (RTM). Los RTM se enchufan en la parte posterior del estante en las ranuras que coinciden con las placas frontales. El RTM y la placa frontal están interconectados a través de un conector de zona 3. El conector de zona 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 una altura de 12 o 13 unidades de bastidor . Los estantes grandes AdvancedTCA están destinados al mercado de las telecomunicaciones , por lo que el flujo de aire entra por la parte delantera del estante, atraviesa las placas de abajo a arriba y sale por la parte trasera del estante. Los estantes más pequeños que se utilizan en aplicaciones empresariales suelen tener un flujo de aire horizontal.
Los estantes AdvancedTCA de tamaño pequeño-mediano están destinados al mercado de telecomunicaciones; para la operación de investigación de laboratorio, algunos estantes tienen una tapa abierta para facilitar las pruebas.
La placa base AdvancedTCA proporciona conexiones punto a punto entre las placas y no utiliza un bus de datos. La definición de la placa base se divide en tres secciones: Zona 1, Zona 2 y Zona 3. Los conectores de la Zona 1 proporcionan alimentación redundante de −48 VCC y señales de gestión de estantería a las placas. Los conectores de la Zona 2 proporcionan las conexiones a la interfaz base y a la interfaz de red. Todas las conexiones de red utilizan señales diferenciales punto a punto de 100 Ω. La Zona 2 se denomina "agnóstica de red", lo que significa que cualquier red que pueda utilizar señales diferenciales de 100 Ω se puede utilizar con una placa base AdvancedTCA. [4]
Los conectores de la Zona 3 están definidos por el usuario y se utilizan generalmente para conectar una placa frontal a un módulo de transición posterior. El área de la Zona 3 también puede albergar una placa posterior especial para interconectar placas con señales que no están definidas en la especificación AdvancedTCA.
La especificación de la red AdvancedTCA utiliza ranuras lógicas para describir las interconexiones. Las placas de conmutación de la red se ubican en las ranuras lógicas 1 y 2. El fabricante del chasis tiene la libertad de decidir la relación entre las ranuras lógicas y físicas de 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 administradores de estantes 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 de la Zona 1.
La interfaz base es la estructura principal de los conectores de la zona 2 y asigna 4 pares diferenciales por canal base. Está conectada como una doble estrella con ranuras de concentrador de estructura redundantes en el núcleo. Se utiliza comúnmente para administración fuera de banda, carga de firmware, arranque del sistema operativo, etc.
La interfaz Fabric en la placa base 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 Fabric y cada canal se puede dividir en cuatro puertos de 2 pares. La interfaz Fabric se utiliza normalmente para transferir datos entre las placas y la red externa.
La interfaz de reloj de sincronización envía 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.
La interfaz de canal de actualización es un conjunto de 10 pares de señales diferenciales que interconectan dos ranuras. Las ranuras que se interconectan dependen del diseño particular de la placa base. Estas son señales que se utilizan comúnmente para interconectar dos placas de concentrador o placas de procesador redundantes.
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 red suele ser Gigabit Ethernet SerDes , pero también puede ser Fibre Channel , XAUI 10-Gigabit Ethernet , InfiniBand , PCI Express o Serial RapidIO . Cualquier red que pueda utilizar señales diferenciales de 100 Ω punto a punto se puede utilizar con una placa base AdvancedTCA.
La especificación Ethernet / Fibre Channel PICMG 3.1 se ha revisado para incluir la señalización IEEE 100GBASE-KR4 en las señales IEEE 40GBASE-KR4 , 10GBASE-KX4 , 10GBASE-KR y XAUI existentes .
Las tarjetas AdvancedTCA pueden ser procesadores, conmutadores, portadores AMC, etc. Un estante típico contendrá una o más tarjetas de conmutadores y varias tarjetas de procesador.
Cuando se insertan por primera vez en el estante, el IPMC integrado se alimenta desde los −48 V redundantes en la placa base. El IPMC envía un mensaje de evento IPMI al Shelf Manager para informarle que se ha instalado. El Shelf Manager lee la información del blade y determina si hay suficiente energía disponible. Si la hay, el Shelf Manager envía un comando al IPMC para encender la parte de carga útil del blade. El Shelf Manager también determina qué puertos de red son compatibles con el blade. Luego, analiza la información de interconexión de red de la placa base para averiguar qué puertos de red se encuentran en el otro extremo de las conexiones de red. Si los puertos de red en ambos extremos de los cables de la placa base coinciden, envía un comando IPMI a ambos blades para habilitar los puertos coincidentes.
Una vez que la hoja se enciende y se conecta a las telas, el Shelf Manager escucha los mensajes de eventos de los sensores de la hoja. Si un sensor de temperatura informa que hace demasiado calor, el Shelf Manager aumentará la velocidad de los ventiladores.
Los datos 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.
Shelf Manager supervisa y controla las placas (blades) y las unidades de repuesto en la estantería. Si algún sensor informa un problema, Shelf Manager puede tomar medidas o informar el problema a un administrador del sistema. Esta acción puede ser algo simple, como hacer que los ventiladores funcionen más rápido, o algo más drástico, como apagar una placa. Cada placa y unidad de repuesto contiene información de inventario (datos de la unidad de repuesto) que Shelf Manager puede recuperar. Shelf Manager utiliza los datos de la unidad de repuesto para determinar si hay suficiente energía disponible para una placa o unidad de repuesto y si los puertos de la red que interconectan las placas son compatibles. Los datos de la unidad de repuesto también pueden revelar el fabricante, la fecha de fabricación, el número de modelo, el número de serie y la etiqueta del activo.
Cada blade, FRU inteligente y Shelf Manager contiene un Controlador de gestión de plataforma inteligente (IPMC). El Shelf Manager se comunica con las placas y las FRU inteligentes mediante protocolos IPMI que se ejecutan en buses I²C redundantes . Los protocolos IPMI incluyen sumas de comprobación de paquetes para garantizar que la transmisión de datos sea confiable. También es posible tener FRU no inteligentes administradas por una FRU inteligente. Estas se denominan FRU administradas y tienen las mismas capacidades que una FRU inteligente.
La interconexión entre el Shelf Manager y las placas es un par redundante de buses de gestión de plataforma inteligente (IPMB). La arquitectura de IPMB puede ser un par de buses (IPMB con bus) o un par de conexiones radiales (IPMB radial). Las implementaciones de IPMB radial suelen incluir la capacidad de aislar conexiones IPMB individuales para mejorar la confiabilidad en caso de una falla de IPMC.
El Shelf Manager se comunica con entidades externas mediante RMCP (IPMI sobre TCP/IP), HTTP y SNMP a través de una red Ethernet . Algunos Shelf Managers admiten la Interfaz de plataforma de hardware , una especificación técnica definida por el Service Availability Forum .
Se han creado dos nuevos grupos de trabajo para adaptar ATCA a los requisitos específicos de la investigación en física.
El WG1 definirá la E/S trasera para los módulos AMC y un nuevo componente llamado μRTM. Se realizarán adiciones a la especificación μTCA Shelf para acomodar el μRTM y a la especificación ATCA para acomodar la E/S trasera de AMC para un RTM portador ATCA. Se identificarán líneas de señal para usarlas como relojes, puertas y disparadores que se usan comúnmente en los sistemas de adquisición de datos de Física.
El 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 necesarios para construir experimentos y sistemas utilizando esa plataforma.
Se formó un grupo de trabajo para extender la ATCA a los mercados no relacionados con las telecomunicaciones.
Los objetivos de este nuevo grupo de trabajo son definir características mejoradas para soportar placas de doble ancho; agregar mejoras para soportar placas de ranura única de 600 W y placas de ranura doble de 800 W; agregar soporte para estantes de doble cara con placas de tamaño completo enchufadas tanto en la parte delantera como en la trasera del estante; y agregar soporte para señalización de 10 Gbs en la interfaz base.