ATCA基础知识

ATCA基础知识什么是ATCAATCA与传统电信平台比较ATCA规范标准ATCA平台构成ATCA性能与优势第一页，共53页。什么是ATCAATCA=AdvancedTelecomComputingArchitecture，先进电信计算架构PICMG=PCIIndustryComputerManufacturerGroup，PCI工业计算机制造组织第二页，共53页。什么是ATCAATCA是开放式、标准化的硬件标准ATCA是PICMG制定的ATCA是电信级硬件平台的开放式标准架构第三页，共53页。什么是ATCA第四页，共53页。什么是ATCAATCA为电信级平台创建了一种硬件规格模式标准刀片式板卡+标准机箱目标是为电信级平台解决高带宽、高可用性、低成本、易于升级维护、可扩展性、可管理性以及可互操作性问题第五页，共53页。什么是ATCA电信级硬件平台FemtoCell（毫微微蜂窝基站）网关无线安全网关WLANACDPI&TrafficShaping软交换&IMS第六页，共53页。ATCA与传统电信平台的比较COTS=Commercial-Off-The-Shelf，商用现成品或技术，是指可以采购到的具有开放式标准化接口的产品TEM=TelcomEquipmentManufacturer，电信设备制造商第七页，共53页。ATCA与传统电信平台的比较传统电信平台建立在各家厂商封闭、专有的系统之上软硬件模块互不兼容第八页，共53页。ATCA与传统电信平台的比较第九页，共53页。ATCA与传统电信平台的比较ATCA架构开放式、标准化、模块化的硬件平台架构不同厂商的产品可以相互兼容第十页，共53页。ATCA与传统电信平台的比较第十一页，共53页。ATCA与传统电信平台的比较电信设备制造商（TEM）在构建业务系统时可以有众多的选择众多的第三方厂商提供的成熟商业化（COTS）的软硬件构建模块采用这些标准软硬件模块，TEM可以快速开发新的业务平台，加快新产品上市时间，显著降低采购和系统开发成本第十二页，共53页。ATCA与传统电信平台的比较第十三页，共53页。ATCA与传统电信平台的比较第十四页，共53页。ATCA规范标准PICMG1.xPCI/ISA无源背板规范PCI=PeripheralComponentInterconnect，外设组件互连标准ISA=IndustrialStandardArchitecture，工业标准结构总线PICMG2.xCompactPCI规范（cPCI）第十五页，共53页。ATCA规范标准PICMG3.XATCA规范ATCA在PICMG规范中的标准描述是：ATCA是为下一代融合通信及数据网络应用提供一个高性价比的、基于模块化结构的、兼容的、并可扩展的硬件架构，同时以模块结构的形式呈现以支持符合现代传输需求的科技或应用第十六页，共53页。ATCA规范标准核心规范PICMG3.0定义了机械结构电源分配散热系统系统管理数据传输第十七页，共53页。ATCA规范标准辅助规范定义了数据传输的、规范PICMG3.1以太和光纤通道传输PICMG3.2InfiniBand传输PICMG3.3星型传输PICMG3.4PCIExpress传输PICMG3.5RapidI/O传输第十八页，共53页。ATCA平台构成ATCA平台的构成：机框刀片式板卡背板电源分配系统散热系统机框管理系统第十九页，共53页。ATCA平台构成刀片式板卡可以简单按位置分为前插单板和后插单板前插单板就是通常说的ATCA单板，可以分为业务单板和交换单板后插单板就是后端转换模块（RTM），为前插单板提供接口扩展第二十页，共53页。ATCA平台构成第二十一页，共53页。ATCA平台构成第二十二页，共53页。ATCA平台构成第二十三页，共53页。ATCA平台构成BackplaneRTM(RearTransitionModule)FrontBoard第二十四页，共53页。ATCA平台构成Zone2connector(highspeedserial)FrontBoardZone1connector(power,shelfmanagement)Alignment/keyingZone3connector(customspecificI/O)ATCA前板连接器第二十五页，共53页。ATCA平台构成背板第二十六页，共53页。ATCA平台构成第二十七页，共53页。ATCA平台构成背板拓扑结构ATCA架构的背板拓扑结构主要有：双星（DualStar）双双星（Dual－DualStar）全网状互连（FullMesh）第二十八页，共53页。ATCA平台构成第二十九页，共53页。ATCA平台构成双星结构在ATCA机框内有两块交换单板，每块交换单板与机框内其他的每一块单板都有一条独立通道互连双双星结构在机框内有四块交换单板，每块交换单板与机框内其他的每一块单板都有一条独立通道互连。第三十页，共53页。ATCA平台构成全网状互连结构机框内的每块单板与其他的每一块单板都有一条独立的通道互连。全网状互连结构不需要中心交换结构，每块单板都可以做数据转发和数据处理。全网状互连结构具有很大的灵活性，比较适合机框槽位较少的系统。第三十一页，共53页。ATCA平台构成背板数据传输ATCA的背板数据传输包括业务平面（交换接口、更新通道）和控制平面（基本接口、同步时钟接口）背板连接器的数据传输接口分布（下页）第三十二页，共53页。第三十三页，共53页。ChannelsinATCABackplaneUpdateChannels(10diff.pairseach)SyncClocks(3x2diff.6pairtotal)FabricInterface[High-speedStar](8diff.pairseach,120pairs)BaseInterface[EthernetStar](4diff.pairseach,64pairs)IPMBStar(2traceseach)-48VDCPower(2feedsof–48V,RTN)8Ring/TestLinesCMMCMMSwitch(Fabric)Blades14Slots:6HP(1.2")BoardPitchNodeBladeZone2Zone1IPMB-管理层；BaseInterface-控制层；Fabric-数据层第三十四页，共53页。ATCA平台构成基本接口（BaseInterface）BaseInterface可以理解为ATCA架构的管理控制平面总线，一般在系统中用来传输控制面信息支持10/100/1000BAST-T以太网通道双星型拓扑结构交换单板的BaseInterface提供以太网通道与其他单板相连，每条通道是以4对差分线的形式在背板传输其他单板有两条通道，分别与两块交换单板相连第三十五页，共53页。ATCA平台构成第三十六页，共53页。ATCA平台构成交换接口（FabricInterface）FabricInterface是ATCA架构的业务平面的数据通道，为ATCA单板提供高速数据传输FabricInterface提供以太网通道以供机框内单板互连FabricInterface的每个通道（Channel）由8对差分线（4对接收、4对发送）构成，每两对差分线（1对接收，1对发送）构成一个端口（Port）FabricInterface支持ATCA架构的多种拓扑结构FabricInterface支持多种传输协议（见ATCA辅助规范）第三十七页，共53页。ATCA平台构成第三十八页，共53页。ATCA平台构成更新通路（UpdateChannel）更新通路可以理解为相临两块单板之间的专属内部链接通路，提供状态信息共享例如在热备份系统中提供互锁信号，如备份板在规定时间内收不到主系统有效信号，备份板将接管系统同步时钟接口（SynchronizationClockInterface）同步时钟接口采用冗余总线连接方式，提供6对/3种时钟信号第三十九页，共53页。ATCA平台构成机框管理系统ShMC=ShelfManagementController，机框管理控制器IPMI=IntelligentPlatformManagementInterface，智能平台管理接口IPMC=IPMController，智能平台管理控制器IPMB=IPMBus，智能平台管理总线FRU=FieldReplaceableUnits，现场置换单元I²C=Inter-IntegratedCircuit总线第四十页，共53页。ATCA平台构成IPMI：Intel、DELL、HP及NEC等公司共同提出的开放标准的硬件管理接口规格，定义了嵌入式管理子系统进行通信的特定标准I²C总线：由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备第四十一页，共53页。ATCA平台构成ATCA机框管理系统由两个独立互为热备份的ShMC和位于各个业务板卡上的IPMC组成ShMC是系统管理模块，完成机框设备管理、传感器/事件管理、风扇框/电源框管理、用户管理、IPMI协议处理、远程维护等功能第四十二页，共53页。ATCA平台构成IPMC位于ATCA架构的单板和其他机框组件上，完成其上各种关键硬件资源的监视、控制及管理，如热插拔处理、电源管理、风扇管理等第四十三页，共53页。ATCA平台构成IPMB总线是整个ATCA系统的系统管理总线，由两条I²C总线组成，通过背板连接器连接ShMC与各单板、配电框、风扇框的IPMC，完成监控命令的下发和告警信息的上报。IPMB总线提供双总线或双星型配置，以冗余架构保证系统可靠性第四十四页，共53页。第四十五页，共53页。ATCA平台构成电源分配系统ATCA电源主要是为了满足电信级应用对大功率的需求单板最大功率可达200W~300W供电方式：-48V电源直接引入单板在电源供给上采用双冗余电源以防止电源供给异常引发单点故障第四十六页，共53页。ATCA平台构成散热系统第四十七页，共53页。ATCA平台构成第四十八页，共53页。ATCA的先进性能高性能网络通信设备的要求：足够强的数据处理能力足够高的数据传输速度足够多的外部连接接口安全而高效的系统管理机制标准而可靠的系统连接方式易于维护的系统结构良好的开放性和可扩展性抗恶劣环境容错性强第四十九页，共53页。ATCA的先进性能背板高速传输，总带宽可达2.5Tbps；全冗余架构（板卡、背板、管理及电源），提供高可靠性；点对点交换结构，支持双星型、全网状等多种网络拓扑；支持热插拔，确保系统运行不中断，易于升级维护；高可用性，系统设计支持99.999%可用性；每单板200W的散热功率，支持高性能CPU、网络处理器；大尺寸刀片式板卡，支持高性能硬件模块和高I/O密度；系统规模灵活，可扩展，可以满足多种网元的需求；AMC高级夹层卡，支持出色的刀片级模块化和可扩展性；后端转换模块（RTM）支持后部I/O扩展；支持智能平台管理接口（IPMI），可提供远程系统管理能力第五十页，共53页。ATCA的优势ATCA的最大优势是：标准化、模块化缩短开发时间，快速部署新应用业务降低开发成本（开发系统不再需要专用硬件，有多厂商选择）产品开发周期更可预测，产品上市时间加快支持客户自由选择最佳的COTS构建模块，产品设计具有高度灵活性第五十一页，共53页。ATCA的优势融合通信的目标构建一个能够支撑各种电信业务的开放式通信平台，在这个平台之上可以整合计算机技术、通信技术、业务服务等各种差异化应用ATCA是业界公认的满足这种需求的先进的、开放式的电信级平台第五十二页，共53页。ATCA的优势面向电信级应用，电信设备厂商在ATCA平台基础上进行二次开发，可以快速创建多种专用业务系统第五十三页，共53页。