MicroTCA (abreviatura de Micro Telecommunications Computing Architecture , también: μTCA ) es un estándar abierto y modular creado y mantenido por el PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG). Proporciona las especificaciones eléctricas, mecánicas, térmicas y de gestión para crear un sistema informático de red conmutada , utilizando tarjetas mezzanine avanzadas (AMC), conectadas directamente a una placa base . MicroTCA es un descendiente del estándar AdvancedTCA . [1]
La rápida expansión de las telecomunicaciones móviles y sus servicios asociados (como los mensajes de texto) a principios del milenio aumentó la demanda de potencia de procesamiento en los sistemas de telecomunicaciones. Las arquitecturas informáticas de "nivel de operador" (véase RAS ) existentes no eran aptas para albergar los procesadores de alto rendimiento de la época. [2] Para responder a esas demandas, unas 100 empresas trabajaron juntas en PICMG, lo que dio como resultado la Arquitectura de Telecomunicaciones Avanzada (AdvancedTCA, ATCA), publicada en 2002.
Tras la introducción de AdvancedTCA, se desarrolló un estándar para sistemas de telecomunicaciones más pequeños en el borde de la red. [1] Este estándar estaba orientado a sistemas más compactos y menos costosos, sin reducir la confiabilidad ni el rendimiento de los datos. Este estándar, llamado MicroTCA, fue ratificado en 2006.
Los sistemas MicroTCA migraron después de su lanzamiento a sectores no relacionados con las telecomunicaciones, como la defensa, la aviónica y la ciencia. Esto dio lugar a extensiones del estándar básico, llamadas módulos.
La especificación base para propiedades comunes a todos los demás módulos, ratificada el 6 de julio de 2006. [3] Esto incluye:
El 16 de enero de 2020 se ratificó una segunda revisión de las especificaciones base, que contiene algunas correcciones, así como alteraciones, necesarias para implementar estructuras Ethernet de mayor velocidad , como 10GBASE-KR y 40GBASE-KR4 . [4]
Este módulo agrega especificaciones para sistemas reforzados que utilizan aire forzado para refrigeración. Los posibles escenarios para los sistemas basados en MicroTCA.1 incluyen entornos de telecomunicaciones, industriales y aeroespaciales de planta externa [5]
Este módulo añade especificaciones para requisitos más estrictos en lo que respecta a temperatura, golpes, vibraciones y otras condiciones ambientales. Estas especificaciones están orientadas al uso en plantas externas de telecomunicaciones, maquinaria y transporte, así como en equipos móviles militares aéreos, a bordo de barcos y terrestres. [6] MicroTCA.2 permite el uso de módulos AMC refrigerados por aire y por conducción.
Este módulo añade especificaciones para requisitos aún más estrictos en lo que respecta a temperatura, golpes, vibraciones y otras condiciones ambientales. Estas especificaciones están orientadas al uso en plantas externas de telecomunicaciones, maquinaria y transporte, así como en equipos móviles militares aéreos, a bordo de barcos y terrestres. [7] MicroTCA.3 requiere el uso de módulos AMC refrigerados por conducción.
Este módulo amplía el AMC con un módulo de transición trasera (RTM), lo que aumenta el espacio de la PCB y la modularidad. El AMC y el RTM están conectados con un conector, ubicado en la zona 3, definido en MicroTCA.0. [8] Estas especificaciones están orientadas al uso en dispositivos científicos de gran escala, como aceleradores de partículas o telescopios .
La jaula de la tarjeta (también: estante, caja) alberga todos los demás componentes y, como tal, tiene dos funciones principales:
Existe una amplia gama de cajas para cartas. Generalmente se diferencian en:
La placa base es una placa de circuito impreso montada directamente en la carcasa de la tarjeta. Conecta entre sí todos los demás componentes de un sistema MicroTCA y les proporciona alimentación, acceso a los datos y acceso a la gestión.
Se distribuyen dos tipos de energía a través de la placa base: la energía de administración (+3,3 V) y la energía de carga útil (+12 V). A diferencia de las placas base típicas, donde la energía se distribuye a todos los componentes a través de una "placa de alimentación" común en la PCB, en una placa base MicroTCA, la energía de administración y la energía de carga útil se distribuyen a cada componente individualmente. Mientras que la energía de administración se proporciona a cada módulo conectado a una placa base alimentada, la energía de carga útil debe ser otorgada por el concentrador portador MicroTCA (MCH), después de asegurarse de que el módulo sea compatible con MicroTCA.
La norma define varios buses de comunicación que el backplane puede/debe proporcionar:
La unidad de enfriamiento (UC) proporciona un flujo de aire controlado en las jaulas de tarjetas refrigeradas por flujo de aire. Por lo general, consta de una serie de ventiladores y un controlador, que está conectado a la placa base. El concentrador portador MicroTCA (MCH) puede leer los sensores de temperatura (si están presentes) y la velocidad del ventilador, así como cambiar la velocidad del ventilador a través de IPMI. La unidad de enfriamiento generalmente se instala en una jaula de tarjetas específica. Algunas UC se pueden desmontar fácilmente (es decir, para limpiarlas o reemplazarlas), mientras que otras jaulas de tarjetas vienen con UC integradas que no se pueden desmontar.
El módulo de potencia (PM, también: fuente de alimentación) convierte la corriente alterna de la línea de alimentación en corriente de gestión (MP) de +3,3 V y en corriente de carga útil (PP) de +12 V, ambas de CC . Existe una variedad de módulos de potencia que se diferencian en:
El módulo de potencia detecta la presencia de un módulo en una ranura a través de un pin específico en el conector del módulo y proporciona inmediatamente a ese módulo la alimentación de gestión. La alimentación de la carga útil es administrada por el concentrador portador MicroTCA (MCH), que se comunica con el módulo de potencia a través de IPMI.
El módulo de alimentación utiliza su propio tipo de conector y, por lo tanto, solo se puede instalar en ranuras designadas, que a su vez no pueden alojar ningún otro tipo de módulo. Algunas ranuras para tarjetas proporcionan una ranura adicional para el módulo de alimentación a modo de redundancia. En tal caso, una ranura es la principal, que proporcionará alimentación de forma predeterminada, y la otra es la secundaria, que proporciona alimentación únicamente, si la principal no lo hace.
El concentrador de portadora MicroTCA (MCH) es el dispositivo de administración central de una caja de tarjetas MicroTCA. Gestiona la distribución de energía y la refrigeración. Por lo general, también proporciona conmutación Gigabit Ethernet y/o PCIe/Serial RapidIO. Algunos MCH también proporcionan sincronización. Como indica el nombre, son el concentrador de varias topologías en estrella (es decir, para Ethernet, PCIe) en la placa base y, por lo tanto, requieren ranuras dedicadas. Algunas placas base admiten dos MCH para redundancia. En este caso, hay dos ranuras MCH, una designada como principal y otra secundaria.
Advanced Mezzanine Card (AMC) es un estándar para PCB conectables en caliente. Originalmente se desarrolló para usarse en sistemas AdvancedTCA . El estándar especifica:
Existe una gran variedad de funcionalidades que un AMC puede cumplir:
El módulo de transición trasera (RTM) se agregó en el estándar MicroTCA.4. Se conecta directamente a un AMC a través de un conector, ubicado en la zona 3, que requiere un AMC y un RTM de ancho doble. Un RTM tiene aproximadamente las mismas dimensiones que un AMC, duplicando básicamente el espacio disponible en la PCB por ranura en una caja de tarjetas MTCA.4. Su alimentación la proporciona el AMC. Por lo tanto, un RTM no puede funcionar por sí solo, sino que requiere un AMC emparejado.
El conector de la zona 3 se puede configurar eléctricamente de forma libre, lo que hace posible que un par AMC-RTM que se ajusta mecánicamente sea eléctricamente incompatible. Para evitar daños debido a esa incompatibilidad, se agregó un pin de código mecánico a los AMC y RTM compatibles con MTCA.4, lo que evita mecánicamente la instalación de un RTM eléctricamente incompatible en un AMC.
La funcionalidad de los RTM incluye, entre otras cosas: