ПРЕСС-ЦЕНТР

Спецификация MicroTCA – новый системный стандарт широкого профиля

МКА: мир ВКТ, 2/2008

Л. Акиншин, В.В. Бретман, Ю.Н. Якшин

Появившись как ответвление телекоммуникационного стандарта AdvancedTCA, спецификация MicroTCA быстро «прибрала к рукам» телеком-периферию и стала распространять свое влияние на другие сектора компьютерной индустрии. Более низкая цена, компактность, гибкость и удобство технологии MicroTCA являются залогом ее успеха на самых различных рынках, в том числе и весьма далеких от телекома. Стандарт MicroTCA приобретает все большую популярность у разработчиков передовой медицинской техники, а также разнообразных промышленных, мобильных, аэрокосмических и оборонных систем.

Как известно, технология AdvancedTCA ориентирована на «сверхтяжелые» приложения операторского класса, предполагающие работу с чрезвычайно интенсивными потоками данных на высочайших скоростях и требующие готовности оборудования на уровне пяти-шести девяток (доступности сервисов на протяжении 99,999% или 99,9999% всего времени). Своей гигантской пропускной способностью системы стандарта AdvancedTCA обязаны, главным образом, быстрым последовательными соединениям, благодаря которым обмен данными между различными функциональными платами внутри одного крейта может осуществляться на многогигабитных скоростях. Высокая готовность оборудования AdvancedTCA является следствием модульности одноименной архитектуры, а также таких предусмотренных в стандарте AdvancedTCA вещей, как поддержка режима «горячей замены», поддержка резервирования критических подсистем и поддержка функций интеллектуального системного управления IPMI. Технология AdvancedTCA востребована везде, где нужна высочайшая пропускная способность, высочайшая производительность и высочайшая готовность, что в первую очередь относится к телекоммуникационным приложениям, для которых она и создавалась. Главным фактором, ограничивающим сферу применения оборудования AdvancedTCA рамками телекома, является его сравнительно высокая стоимость.

Архитектура MicroTCA дополняет и расширяет технологию AdvancedTCA, позволяя использовать быстрые внутрисистемные последовательные каналы, высокопроизводительные модули AdvancedMC и интеллектуальное управление IPMI не только в ядре телеком-сети, но и на периферии телекоммуникаций инфраструктуры, а также во множестве других приложений, не имеющих к телекоммуникациям никакого отношения (см. Рис.1). Выход за пределы телекома обусловлен как чисто эксплуатационными параметрами оборудования MicroTCA, так и его гораздо более демократичной ценой при сохранении всех основных технологических достоинств AdvancedTCA.


Рис.1. Вертикальные рынки технологии MicroTCA в 2006 (слева) и 2008 гг (справа) по данным аналитического агентства Venture Development Corporation.

На Рис.2 показано позиционирование архитектуры MicroTCA в секторе беспроводных и телекоммуникаций. Ядро сети и уровень агрегирования находятся в практически безраздельном владении AdvancedTCA. Оборудование этого стандарта обеспечивает производительность и пропускную способность того уровня, который необходим для построения терабитных маршрутизаторов, SONET-коммутаторов и мощных мультиплексоров ADM. По мере приближения к границе уровней агрегирования и доступа на смену AdvancedTCA приходят стандарты CompactPCI и MicroTCA. Спецификация MicroTCA, в частности, уже позволяет создавать DSL-мультиплексоры, голосовые IP-шлюзы и базовые станции BTS/Node B. Уровень доступа принадлежит MicroTCA. Аппаратные средства MicroTCA хорошо подходят для построения маршрутизаторов мобильных сетей, точек доступа к сетям WiMAX, концентраторов доступа MTU NGDLC, и корпоративных станций IP-телефонии.


Рис.2. Место MicroTCA в развитой иерархической инфраструктуре на примере телекома.

Таблица 1. Расшифровка сокращений к Рис.2

MTU NGDLC
Multi-Tenant Unit Next-Generation Digital Loop Carrier
Концентратор доступа для цифровых линий следующего поколения
WCDMA
Wide Code Division Multiple Access
Широкополосный многостанционный доступ с кодовым разделением каналов
TD-SCDMA
Time Division Synchronous Code Division Multiple Access
Многостанционный доступ с синхронизированными режимами временного и кодового разделения каналов
VoIP
Voice over IP
Передача голоса по IP-сетям
COSwitch
Central Office Switch
Коммутатор ядра сети
CMTS
Cable Modem Termination System
Головная станция кабельных модемов
RAS
RemoteAccessServer
Сервер удаленного доступа
VoIPGW
Voice over IPGateway
Голосовой IP-шлюз
DSLAM
Digital Subscriber Line Access Multiplexer
Мультиплексор доступа цифровой абонентской линии
MPLS
MultiprotocolLabelSwitching
Многопротокольная коммутация по меткам
FR
Frame Relay
Ретрансляция кадров
SSW
Softswitch
Программный коммутатор
BRAS
Broadband Remote Access Server
Удаленный сервер широкополосного доступа
BSC/RNC
Base Station Controller / Radio Network Controller
Контроллер базовой станции / радиосети
G2
Generation 2
Связь второго поколения
G3
Generation3
Связь третьего поколения
MRFC
Multimedia Resource Function Controller
Контроллер ресурсов мультимедиа
MRFP
Multimedia Resource Function Processor
Процессор ресурсов мультимедиа
BTS
Base Transceiver Station / Node B
Базовая приемопередающая станция / Базовая станция NodeB
HSS
Home Subscriber Server
Сервер домашних абонентов
SGW
Signaling Gateway
Шлюз сигнализации
CSCF
Call Session Control Function
Сервер управления вызовами и сеансами
ATM Switch
Asynchronous Transfer Mode
Коммутатор каналов с асинхронным режимом передачи
APP Server
Application Server
Сервер приложений
MGCF
Media Gateway Control Function
Контроллер медиа-шлюзов
Add/DropMux
Add/DropMultiplexer
Мультиплексор ввода-вывода
GGSN
Gateway GPRS Support Node
Шлюзовой узелподдержки GPRS
SGSN
Serving GPRS Support Node
Узел обслуживания абонентов GPRS
SONET Switch
Synchronous Optical Network
Коммутатор синхронной оптической сети
Каналы SONET/SDH
Synchronous Optical Network / Synchronous Digital Hierarchy
Синхронная оптическая сеть / синхронная цифровая иерархия
IM-MGW
IP Multimedia Media Gateway
Шлюз среды IP-мультимедиа
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplexing
Плотное мультиплексирование с разделением по длинам волн

Изображенная на Рис.2 картина является универсальной в том смысле, что на месте сети доступа, сети агрегирования и ядра телекоммуникационной сети могут быть соответствующие уровни любой другой развитой иерархической инфраструктуры. На крупном промышленном предприятии, например, аппаратные средства AdvancedTCA также неизбежно окажутся в центре, а аппаратные средства MicroTCA – на периферии, при этом в системах обоих типов будут применяться одни и те же модули AdvancedMC, что существенно упростит все мероприятия, связанные с организацией технического обслуживания, ремонта и модернизации компьютерного оборудования в масштабах всей компании.

Обманчивая легкость

Технология MicroTCA – это, вне всякого сомнения, одна из наиболее дружественных к пользователю стандартизованных системных архитектур. В данном отношении MicroTCA близка к CompactPCI – эталону простоты, удобства и эффективности. Вместе с тем, для многих пользователей освоение архитектуры MicroTCA «с нуля» может быть сопряжено с определенными трудностями как психологического, так и технического плана. Последовательные внутрисистемные соединения с коммутацией, новые формфакторы, функции интеллектуального управления IPMI... Чтобы эффективно манипулировать всем этим, желательно иметь специальные знания, а по возможности и опыт их реального применения.

Одним из наиболее быстрых и экономичных путей освоения любой новой системной архитектуры являются готовые интегрированные платформы. Такие платформы обычно рассчитаны на решение определенных категорий задач и состоят из тщательно подобранных компонентов, сконфигурированных, настроенных и протестированных на предмет корректности их совместной работы.

Чтобы понять преимущества данного подхода применительно к MicroTCA, вспомним, как устроена типовая система этого стандарта. Одиночная система MicroTCA оформляется как полка (крейт), содержащая одну или несколько объединительных панелей (или плат-носителей) с разъемами для подключения модулей AdvancedMC. Архитектура MicroTCA, таким образом, предполагает наличие трех структурных уровней: системы/полки, объединительных панелей и съемных блоков. Съемными блоками (Field Replaceable Unit – FRU) в случае MicroTCA являются не только модули AdvancedMC, но также вентиляторы и блоки питания.

Модули AdvancedMC в системах MicroTCA обычно играют роль процессорных плат, контроллеров MCH, плат ввода-вывода и средств хранения данных (модули с бортовыми жесткими дисками или флэш-накопителями). Возможно совмещение вышеуказанных функций одним модулем AdvancedMC в различных комбинациях. Контроллеры MCH реализуют на объединительной панели базовую связную структуру с той или иной топологией, позволяющей модулям AdvancedMC взаимодействовать друг с другом по быстрым последовательным каналам. Интеллектуальные функции IPMI нужны для регулирования энергопотребления системы MicroTCA и ее отдельных узлов, мониторинга температур и напряжений, управления скоростями вращения вентиляторов, обеспечения поддержки «горячего» подключения и отключения сменных блоков, контроля совместимости портов AdvancedMC и обработки отказов. Изменение регулируемых системных параметров может быть поручено как оператору, так и специальному ПО, которое будет осуществлять администрирование системы в автоматическом режиме и требовать внимания технического персонала лишь при необходимости физической замены вышедшего из строя модуля. Функции системного управления MicroTCA распределены между менеджером объединительной панели, менеджером полки и менеджером системы.

Принципиальное значение в контексте системной интеграции имеет то обстоятельство, что иерархия управления в типовой системе MicroTCA довольно слабо соотносится с ее функциональной и структурной иерархиями. Гибкость, заложенная в стандарт MicroTCA, такова, что функции контроллера MCH вполне могут быть реализованы на модуле AdvancedMC (процессорном или любом другом), а функции менеджера объединительной панели и менеджера полки – на контроллере MCH. С одной стороны, такая гибкость дает разработчикам огромную свободу действий в плане «затачивания» создаваемой системы под специфические требования конкретных приложений; с другой стороны, неподготовленного человека обилие доступных опций может сбить с толку.

Интегрированные платформы избавляют пользователей от головной боли, связанной с выработкой оптимальной архитектурной стратегии, оценкой различных вариантов функциональной, структурной и логической организации системы и подбором базовых аппаратных средств. Когда все низкоуровневые вопросы подобного рода уже решены, разработчик получает возможность сосредоточить свои усилия на тех направлениях, которые должны принести ему наибольшую отдачу (оптимизация в соответствии с конкретными узкоспециальными требованиями, разработка инновационных сервисов, внедрение уникальных наработок и ноу-хау и т.п.). Будучи «почти» законченными системами, интегрированные платформы изначально ориентированы на совершенно конкретные группы приложений, но оставляют разработчику в границах этой ориентации большое пространство для маневра, вполне достаточное для творческого самовыражения и достижения поставленных целей. Разработчик волен выбирать те или иные интегрированные платформы, те или иные базовые конфигурации конкретной платформы, те или иные модули из числа рекомендованных, покупать необходимые модули у третьих фирм или проектировать их самостоятельно; при этом создаваемая разработчиком конечная система может быть рассчитана на использование в самых разнообразных приложениях. Так или иначе, поскольку большая часть работы по интеграции оборудования уже выполнена поставщиком платформы, пользователю остается лишь сделать последний штрих, чтобы превратить ее в готовую специализированную систему собственной разработки.

Характеристики реальных интегрированных платформ

Рассмотрим интегрированные платформы MicroTCA на примере какого-нибудь крупного производителя, например, международного холдинга Kontron. Будучи одним из лидеров мирового рынка ВКТ (встраиваемых компьютерных технологий), холдинг Kontron уделяет архитектуре MicroTCA большое внимание, рассматривая одноименный стандарт как весьма перспективное направление для долгосрочных инвестиций в широком диапазоне секторов. Специалисты холдинга делают акцент на интегрированные платформы, позволяющие клиентам осваивать технологию MicroTCA в кратчайшие сроки и повышающие привлекательность MicroTCA-линеек Kontron для конечных пользователей.

Интегрированные платформы стандарта MicroTCA, предлагаемые холдингом Kontron, имеют от 2U до 5U в высоту и охватывают весьма широкий диапазон потенциальных приложений уже по своим массогабаритным характеристикам (см. Таблицу 2). Благодаря наличию от 2 до 6 свободных слотов AdvancedMC, эти платформы подходят для использования в задачах с самыми различными требованиями к расширяемости и производительности, а конфигурируемый ввод-вывод позволяет легко «вписать» системы на их основе в практически любое аппаратное окружение. MicroTCA-платформы серии Kontron OM (Open Modular) отгружаются заказчику с уже установленной операционной системой и программным обеспечением, реализующим поддержку функций интеллектуального управления IPMI. Чтобы создать на основе той или иной модели Kontron OM законченное аппаратно-программное решение, пользователю достаточно установить в свободные AdvancedMC-слоты модули с нужными ему характеристиками и развернуть на получившейся конфигурации свое прикладное ПО.

Таблица 2. Интегрированные MicroTCA-платформы серии Kontron OM

Платформа
OM6040 Compact
OM6060
OM6062
OM5080
Высота
3U
3U
5U
2U
Последовательные каналы на объединительной панели
Gigabit Ethernet, PCI Express, Serial RapidIO
Gigabit Ethernet, PCI Express
Gigabit Ethernet, PCI Express
Gigabit Ethernet, PCI Express
Опциональные модули
Линейные платы, платы ввода-вывода, DSP-модули
Линейные платы, платы ввода-вывода, DSP-модули
Линейные платы, платы ввода-вывода
Линейные платы, платы ввода-вывода, DSP-модули
Полное число слотов AdvancedMC
4
6
6 под модули удвоенной ширины
8
Программное обеспечение
Предустановленная ОС Linux с ядром 2.6, ПО поддержки функций IPMI на контроллере MCH
Предустановленная ОС Linux с ядром 2.6, ПО поддержки функций IPMI на контроллере MCH
Предустановленная ОС Linux с ядром 2.6, ПО поддержки функций IPMI на контроллере MCH или на процессорном модуле
Предустановленная ОС Linux с ядром 2.6, ПО поддержки функций IPMI на объединительной панели
Коммутируемые внутрисистемные соединения
Базовые каналы с топологией «одинарная звезда»
Базовые каналы с топологией «одинарная звезда»
Базовые каналы с топологией «одинарная звезда»
Базовые каналы с топологией «одинарная звезда» и связная структура
Накопители
Опциональные модули AdvancedMC с жесткими дисками SAS или SerialATA
Опциональные модули AdvancedMC с жесткими дисками SAS или SerialATA
Процессорный модуль AdvancedMC с жестким диском SerialATA
Опциональные модули AdvancedMC с жесткими дисками SAS или SerialATA
Фронтальный ввод-вывод
Порты GigabitEthernet у контроллеров MCH и процессорных модулей
Порты GigabitEthernet у контроллеров MCH и процессорных модулей
Порты GigabitEthernet у контроллеров MCH и процессорных модулей
8 портов GigabitEthernetили 4 порта GigabitEthernetплюс 2 порта 10 GigabitEthernet
Число свободных слотов AdvancedMC
2
4
5
6
Функции MCH
В виде отдельного контроллера
В виде отдельного контроллера
В виде отдельного контроллера
Реализованы на объединительной панели (поддерживаются каналы GigabitEthernet, PCIExpress и двухточечные соединения через интерфейсы SAS)
Базовая аппаратная конфигурация
Вариант поставки 1: один слот AdvancedMCзанят процессорным модулем, еще один – модулем жесткого диска, два AdvancedMC-слота оставлены свободными, в наличии один контроллер MCH с коммутатором каналов PCIExpress
Вариант поставки 2: два слота AdvancedMC заняты процессорными модулями, два слота оставлены свободными, в наличии один контроллер MCH с коммутатором каналов SerialRapidIO
Один слот AdvancedMC занят процессорным модулем, еще один – модулем жесткого диска, четыре AdvancedMC-слота оставлены свободными, в наличии один базовый контроллер MCH (каналы PCIExpress на объединительной панели)
Один слот AdvancedMC занят процессорным модулем, пять AdvancedMC-слотов оставлены свободными, в наличии один базовый контроллер MCH (каналы PCIExpress на объединительной панели)
Вариант поставки 1: два слота AdvancedMC заняты процессорными модулями, шесть AdvancedMC-слотов оставлены свободными, на каждый слот приходится по два канала GigabitEthernet, доступно восемь восходящих каналов GigabitEthernet
Вариант поставки 2: два слота AdvancedMC заняты процессорными модулями, шесть AdvancedMC-слотов оставлены свободными, на каждый слот приходится по пять каналов GigabitEthernet, доступно четыре восходящих канала GigabitEthernet и два восходящих канала 10 GigabitEthernet
Процессорный модуль в базовой конфигурации
AM4010 в варианте поставки 1, KontronAM4100 в варианте поставки 2
AM4010
AM5010
AM4010
Модуль жесткого диска в базовой конфигурации
AM4500 в варианте поставки 1
AM4500
Создание специализированных конфигураций силами поставщика
По желанию клиента
По желанию клиента
По желанию клиента
По желанию клиента
Позиционирование
Медицина, контрольно-измерительные приложения, промышленность, беспроводные сети, авиационные и оборонные коммуникации
Промышленность, медицина, беспроводные сети, авиационные и оборонные коммуникации
Промышленность, медицина, беспроводные сети, авиационные и оборонные коммуникации
Телекоммуникации, корпоративные коммуникации, различные корпоративные и информационно-развлекательные приложения

Выберем для более детального изучения какую-нибудь конкретную интегрированную платформу серии Kontron OM, например, OM6062 (Рис.3). Производитель позиционирует данную модель как промышленное решение, хорошо оптимизированное по цене и позволяющее клиентам экономить до 30 и более процентов стоимости оборудования из расчета на один AdvancedMC-слот. Интегрированная платформа OM6062 рассчитана на установку модулей AdvancedMC средней толщины и одинарной или удвоенной ширины общим числом до шести штук. Годятся любые стандартные модули AdvancedMC, удовлетворяющие данным габаритным требованиям.


Рис.3. Интегрированная платформа Kontron OM6062 оптимизирована для построения MicroTCA-систем промышленного класса.

Главным отличием OM6062 от других интегрированных платформ стандарта MicroTCA, на которое упирает производитель, является ее существенно более низкая цена, обусловленная конструктивной оптимизацией данной модели с учетом специфики индустриальных приложений. Эта оптимизация включает отказ от дорогостоящего резервирования, кубическую форму корпуса, способствующую более эффективному охлаждению, применение особых съемных блоков питания и реализацию функций системного управления на объединительной панели. Свой вклад в снижение стоимости конечной системы дает и формфактор удвоенной ширины: на модуле AdvancedMC большей площади можно разместить больше высокопроизводительных активных компонентов, а увеличенная передняя панель предоставляет больше места для реализации различных физических интерфейсов. На рынке существуют модули AdvancedMC удвоенной ширины, представляющие собой полноценные одноплатные компьютеры с быстрыми центральными процессорами, мощной интегрированной графикой и собственными дисковыми накопителями.

Когда внутрисистемная Ethernet-коммутация не нужна, платформа OM6062 позволяет обойтись без отдельного контроллера MCH и дополнительно снизить стоимость конечной системы. В подобных конфигурациях объединительная панель обеспечивает системное управление и тактирование шины PCI Express и предоставляет четыре канала PCI Express x1 для прямого подключения одного процессорного модуля AdvancedMC к четырем свободным AdvancedMC-слотам.

В более общем случае в системе на базе OM6062 присутствует контроллер MCH, связанный посредством двух реализованных на объединительной панели каналов Gigabit Ethernet с шестью слотами AdvancedMC. Данный вариант системной организации позволяет использовать несколько процессорных модулей и/или несколько интеллектуальных плат ввода-вывода, взаимодействующих друг с другом по протоколу Gigabit Ethernet. Платформа OM6062 поддерживает «горячую» замену всех модулей AdvancedMC.

Базовые варианты поставки интегрированной платформы OM6062 включают блок питания AC. Стандартные конфигурации включают также процессорный модуль AM5010 с полноценной графической подсистемой и бортовым жестким диском Serial ATA. Опционально доступны контроллер MCH и различные дополнительные модули AdvancedMC. Платформа OM6062 поставляется клиенту в полностью собранном и протестированном виде с уже установленной ОС. Базовые варианты OM6062 комплектуются операционной системой Linux компании Red Hat или WindRiver; дополнительно доступны ОС Windows и операционная система реального времени VxWorks.

Наибольший эффект от применения модульной платформы OM6062 можно получить в тех бюджетных приложениях, где нужна высокая процессорная производительность, большая пропускная способность и малые задержки. Данное интегрированное решение может с успехом применяться, например, в промышленном и медицинском секторах для построения систем обработки изображений, контроля перемещений и управления технологическими процессами.

Комплектующие

В интегрированные платформы стандарта MicroTCA можно устанавливать самые различные модули AdvancedTCA, оснащенные мощными процессорами, быстрыми интерфейсами ввода-вывода и высокопроизводительными накопителями большой емкости. Чтобы лучше понять, как сегодня обстоят дела с комплектующими для систем MicroTCA, вновь обратимся к продуктовому предложению холдинга Kontron.

Самым универсальным продуктом среди всех процессорных модулей AdvancedMC марки Kontron является AM4010 (Рис.4а). Данное изделие поддерживает внутрисистемные коммуникации по каналам Gigabit Ethernet и PCI Express и востребовано, в частности, во многих сегодняшних мультисервисных приложениях, где оборудование должно обладать большой пропускной способностью и обеспечивать высокую скорость обработки данных.

Модуль Kontron AM4010 поставляется с различными низковольтными и ультранизковольтными процессорами серий Intel Core Duo и Intel Core2 Duo, которые характеризуются очень высокой производительностью на ватт потребляемой мощности. Данный продукт адресован разработчикам разнообразных коммуникационных решений, информационно-развлекательных систем мобильного базирования и передовой медицинской техники. В системах с высокой интенсивностью транзакций и малыми задержками модуль AM4010 может играть роль главного контроллера, сервера данных, узла обработки трафика или процессора медиаданных.

У модуля AM4010 есть 400-мегагерцовое локальное ОЗУ типа DDR2 с коррекцией ошибок ECC объемом 2 Гбайт. Интегрированный флэш-контроллер с интерфейсом USB 2.0 обеспечивает поддержку до 4 Гбайт флэш-памяти. Взаимодействие с объединительной панелью обеспечивается интерфейсом PCI Express x4 и четырьмя портами Gigabit Ethernet (один порт Gigabit Ethernet может быть выведен на переднюю панель). Модуль поддерживает до четырех каналов Serial ATA, что имеет большое значение в задачах, предполагающих интенсивный обмен с дисковой подсистемой (обработка медиаданных и др.).

Наиболее современные процессоры серии Intel Core2 Duo из числа тех, что устанавливаются на модуль AM4010, поддерживают 64-разрядную технологию EM64T и производятся по технологическим нормам 65 нм. Серверный набор микросхем Intel 3100 позволяет в полной мере раскрыть потенциал двуядерных ЦП марки Intel. Данный чипсет поддерживает 533/667-мегагерцовую системную шину и является компактным решением типа «два в одном», содержащим в одной упаковке сразу и контроллер памяти Intel E7320/E7520, и контроллер ввода-вывода Intel 6300ESB.

Продукт AM4010 удовлетворяет требованиям спецификаций PICMG AMC.1, .2 и .3, поддерживает режим «горячей» замены и функции интеллектуального управления IPMI, что способствует быстрому обнаружению и эффективной обработке отказов на уровне модулей. Функции IPMI повышают коэффициент готовности систем, построенных с использованием AM4010, снижают расходы на их обслуживание и увеличивают среднее время их безотказной работы.

В линейке процессорных модулей AdvancedMC, предлагаемых холдингом Kontron, представлены не только ЦП марки Intel, но и архитектура PowerPC. Изделие Kontron AM4100, например, оснащается двуядерным процессором PowerPC MPC8641D компании Freescale, работающим на частоте 1,5 ГГц и имеющим 128-разрядный блок обработки векторов AltiVec (Рис.4б).



Рис.4. Модули AM4010 и AM4010, устанавливающиеся в интегрированные MicroTCA-платформы марки Kontron, имеют ОЗУ объемом до 2 Гбайт и оснащаются высокопроизводительными процессорами Intel Core2 Duo и Freescale PowerPC.

Обладая удельной производительностью в 2,3 MIPS на 1 МГц и высочайшей пропускной способностью, модуль AM4100 потребляет сравнительно мало электроэнергии, что позволяет использовать его даже в самых «высокоплотных» многопроцессорных системах стандарта MicroTCA.

Имеющиеся у AM4100 порты Gigabit Ethernet поддерживают самые передовые коммуникационные функции. Объем запаянной бортовой памяти типа DDR2 достигает 2 Гбайт; объем флэш-памяти – 4 Гбайт. Два из четырех интерфейсов Gigabit Ethernet могут быть выведены либо в коннектор AdvancedMC, либо во фронтальный разъем RJ45. Помимо Gigabit Ethernet модуль AM4100 поддерживает внутрисистемные каналы PCI Express x4 и Serial RapidIO x4. Это обстоятельство, а также наличие у процессора Freescale PowerPC MPC8641D функций DSP добавляет продукту AM4100 привлекательности в глазах производителей телекоммуникационного оборудования и разработчиков корпоративных систем передачи данных. За пределами телекома данный модуль может использоваться в медицинском, промышленном, оборонном и аэрокосмическом секторах.

Практическое применение

Как уже говорилось выше, архитектура MicroTCA позволяет создавать из готовых стандартизованных модулей недорогие конечные системы самого различного назначения. Возьмем в качестве примера голосовой IP-шлюз (VoIP Gateway). Решения данного типа относятся к периферии телекоммуникационной структуры (см. Рис.2) и используются для подключения сетей IP-телефонии к сетям более высокого уровня. При помощи голосовых IP-шлюзов можно создавать единые распределенные коммуникационные структуры в масштабах целого предприятия и/или компании (Рис.5).


Рис.5. Применение интегрированных платформ стандарта MicroTCA на примере голосового IP-шлюза.

Аппаратная конфигурация, обеспечивающая выполнение функций VoIP Gateway, должна предусматривать наличие модулей ввода-вывода для подключения голосовых TDM-каналов, DSP-модулей для обработки голосового трафика, модулей для работы с голосовыми пакетами RTP и модулей системного управления. Чтобы обеспечить необходимые уровни производительности и пропускной способности, а также в целях резервирования, все вышеперечисленные структурные единицы должны присутствовать в системе как минимум в двух экземплярах. Кроме того, для коммутации внутрисистемных соединений потребуются контроллеры MCH.

Конфигурации такого рода могут быть легко созданы на базе интегрированных платформ OM6040 Compact, OM6060 и OM5080. Для вышеуказанных платформ холдинг Kontron предлагает DSP-модули (по запросу) и широкий ассортимент плат ввода-вывода, что позволяет пользователю приобрести полный комплект всех необходимых аппаратных средств из рук одного поставщика.

Заключение

На сегодняшний день MicroTCA является едва ли не единственной стандартизованной архитектурой, способной обеспечивать высочайшую производительность и пропускную способность на системном уровне за небольшие деньги. Кроме того, будучи одной из самых динамично развивающихся технологий, MicroTCA имеет отличные рыночные перспективы: если по результатам 2006 года продажи оборудования MicroTCA во всем мире составили лишь 250 тысяч долларов, то уже в 2008 г. объем данного рынка должен превысить 45 миллионов долларов, а продажи 2011 года оцениваются аналитиками на уровне 1,1 миллиарда долларов (Рис.6).


Рис.6. Рост рынка MicroTCA на период с 2006 по 2011 годы по данным аналитического агентства Venture Development Corporation.

Сохраняя совместимость с AdvancedTCA на уровне модулей AdvancedMC, архитектура MicroTCA позволяет быстро осваивать новые принципы организации внутрисистемных соединений и обеспечивает надежную защиту пользовательских инвестиций. Стоя примерно столько же, сколько и аппаратные средства CompactPCI, оборудование стандарта MicroTCA дает возможность выйти на новые уровни производительности и пропускной способности во всех традиционных CompactPCI-приложениях; при этом дополнительные сложности, связанные с наличием у MicroTCA тех функций, что отсутствуют у CompactPCI, можно устранить путем использования предварительно интегрированных платформ.

Очевидные преимущества технологии MicroTCA, а также свидетельствующие в ее пользу рыночные тенденции и прогнозы аналитиков позволяют рекомендовать данную архитектуру для создания современных высокопроизводительных систем самых различных типов.