La Arquitectura de Computación de Telecomunicaciones Avanzada [1] ( ATCA o AdvancedTCA ) es el mayor esfuerzo de especificación en la historia del PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG), con la participación de más de 100 empresas. Conocida como AdvancedTCA, la designación de especificación oficial PICMG 3. x (ver más abajo) fue ratificada por la organización PICMG en diciembre de 2002. [2] AdvancedTCA está dirigido principalmente a requisitos para equipos de comunicaciones de " grado de operador ", pero recientemente ha ampliado su alcance a aplicaciones más robustas orientadas también a las industrias militar y 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 (cuchilla) tiene 280 mm de profundidad y 322 mm de altura. Las placas tienen un panel frontal metálico y una cubierta metálica en la parte inferior de la placa de circuito impreso para limitar las interferencias electromagnéticas y limitar la propagación del fuego. La manija (palanca) de bloqueo del inyector-expulsor acciona un microinterruptor para que el Controlador de gestión de plataforma inteligente (IPMC) sepa que un operador desea quitar una placa o que la placa acaba de instalarse, activando así el procedimiento de intercambio en caliente. Las placas AdvancedTCA admiten el uso de tarjetas intermedias de expansión PCI Mezzanine Card (PMC) o Advanced Mezzanine Card (AMC).
El estante admite RTM (módulos de transición trasera). Los RTM se conectan a la parte posterior del estante en ubicaciones de ranura que coinciden con las placas frontales. El RTM y la placa frontal están interconectados a través de un conector Zona-3. El conector Zona-3 no está definido por la especificación AdvancedTCA.
Cada ranura para 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 de AdvancedTCA están destinados al mercado de las telecomunicaciones , por lo que el flujo de aire pasa por la parte frontal 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.
Los estantes pequeños y medianos de AdvancedTCA están dirigidos al mercado de las telecomunicaciones; Para las operaciones de investigación de laboratorio, algunos estantes tienen una tapa abierta para facilitar las pruebas.
El backplane 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 de la Zona 1 proporcionan alimentación redundante de −48 VCC y señales de gestión de estantes a las placas. Los conectores de la Zona 2 proporcionan las conexiones a la interfaz base y a la interfaz Fabric. Todas las conexiones Fabric utilizan señales diferenciales de 100 Ω punto a punto. La Zona 2 se denomina "Fabric Ingnóstica", lo que significa que cualquier Fabric que pueda usar señales diferenciales de 100 Ω se puede usar con un backplane AdvancedTCA. [4]
Los conectores en la Zona 3 están definidos por el usuario y generalmente se usan 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 placas con señales que no están definidas en la especificación AdvancedTCA.
La especificación AdvancedTCA Fabric utiliza ranuras lógicas para describir las interconexiones. Las placas de conmutación 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 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 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 de Zona-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 un 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 Fabric en el backplane admite muchos Fabrics diferentes y se puede conectar como arquitectura Dual-Star, Dual-Dual-Star, Mesh, Replicated-Mesh 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 mover datos entre las placas y la red exterior.
La interfaz de reloj de sincronización enruta señales de reloj MLVDS (señalización diferencial multipunto de bajo voltaje) 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 están interconectadas dependen del diseño particular del backplane. Estas son señales comúnmente utilizadas para interconectar dos placas concentradoras o placas de procesador redundantes.
La interfaz base solo puede ser 10BASE-T, 100BASE-TX o 1000BASE-T Ethernet . Dado que todas las placas y concentradores deben admitir una de estas interfaces, siempre hay una conexión de red a las placas.
La estructura suele ser SerDes Gigabit Ethernet, pero también puede ser Fibre Channel , XAUI 10-Gigabit Ethernet , InfiniBand , PCI Express o Serial RapidIO . Cualquier Fabric que pueda utilizar señales diferenciales de 100 Ω punto a punto se puede utilizar con un backplane 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 existentes .
Los blades AdvancedTCA pueden ser procesadores, conmutadores, portadores 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 recibe alimentación de los −48 V redundantes del backplane. 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 es así, 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 el blade. Luego mira la información de interconexión de la estructura para el backplane para descubrir qué puertos de la estructura están en el otro extremo de las conexiones de la estructura. Si los puertos de estructura en ambos extremos de los cables del backplane coinciden, envía un comando IPMI a ambos blades para habilitar los puertos coincidentes.
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, el 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 hojas en un estante.
Shelf Manager monitorea y controla las placas (blades) y la FRU en el estante. Si algún sensor informa un problema, el administrador de estantería 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 tabla. Cada placa y FRU contiene información de inventario (datos de FRU) que puede recuperar el 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 la 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 contienen un controlador de gestión 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 administradas 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 gestión 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 radiales generalmente incluyen la capacidad de aislar conexiones IPMB individuales para mejorar la confiabilidad en caso de una falla de IPMC.
Shelf Manager se comunica con entidades externas con RMCP (IPMI sobre TCP/IP), HTTP , SNMP a través de una red Ethernet . Algunos Shelf Managers admiten la interfaz de plataforma de hardware , una especificación técnica definida por el Foro de disponibilidad de servicios .
Se han iniciado dos nuevos grupos de trabajo para adaptar ATCA a los requisitos específicos de la investigación en física.
El WG1 definirá las E/S traseras 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 las E/S traseras de AMC para un RTM portador ATCA. Las líneas de señal se identificarán para su uso como relojes, puertas y activadores que se utilizan 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 y el tiempo de desarrollo necesarios para construir experimentos y sistemas. usando esa plataforma.
Se formó un grupo de trabajo para extender ATCA a mercados no relacionados con las telecomunicaciones.
Los objetivos de este nuevo grupo de trabajo son definir características mejoradas para admitir tableros de doble ancho; agregue mejoras para admitir placas de una sola ranura de 600 W y placas de doble ranura de 800 W; agregue soporte para estantes de doble cara con tablas de tamaño completo conectadas tanto en la parte delantera como en la trasera del estante; y agregue soporte para señalización de 10 Gbs en la interfaz base.