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标准化、模块化建构电信未来

2004/11/15

　　电信行业的竞争日趋激烈，这中间不仅有政府力量逐渐退出、市场自由竞争加剧的原因，更有电信业务从语音服务为主向数据业务为主转化的缘故。如何才能有效降低成本、快速开发并导入新的电信增值业务已经成为每个电信运营商不得不面临的问题，而解决这个问题一个有效的方法就是采用标准化、模块化的电信设备。

　　采用标准化、模块化的电信设备带来的利益是显而易见的：

　　降低成本。标准化、模块化的设备很容易实现大规模生产，而大规模生产带来的生产成本的降低可以反映到电信运营商建构电信平台成本支出的降低上；同时，标准化、模块化则意味电信运营商可以从不同的设备提供商处购买相同的产品，而这也将会大大降低其采购成本。

　　快速的进入市场时间。由于标准化和模块化，电信设备开发商很容易找到需要的模块和系统，而板卡和系统开发商都有自己擅长的专业领域，这样一来，新的电信设备的开发周期便大大缩短，新的电信增值业务推出的周期也相应缩短。电信运营商不仅获得了宝贵的市场进入时间，更可以利用专业分工实现利润最大化。

　　国际PICMG3.0协会主席、凌华科技CTO Jeff Munch先生指出：电信设备标准化、模块化这一趋势已经显现出来，按照电信设备5－7年的循环周期，电信设备标准化的高峰应该为期不远了，而对于旧设备包袱很小的中国来说，这正是一次直接采用最新的平台架构，缩短和欧美技术差距的绝佳时机！

　　而在电信设备标准化、模块化的趋势中，最受人们关注的技术就是CompactPCI和AdvancedTCA了。

cPCI--应用大行其道

　　1994年，PICMG协会推出了PICMG2.X规范--即CompactPCI。CompactPCI完整融合了计算机和工业设备诸多已经经过广泛验证的标准，不仅具有高性能和专属架构的高可靠性，更可以享受标准化带来的规模经济。CompactPCI有如下优点：

　　标准外观。CompactPCI有两种外观规格--3U和6U，基于欧规卡标准的设计使其很容易和以欧规卡为基础的设备进行整合。

　　高效能。在CompactPCI的基础架构中，最高数据传输速度高达4Gb/s。

　　高可扩展性。通过桥接技术最多可以支持256个PCI 总线同时运作。

　　高可靠性。CompactPCI独特的设计使其具有了坚固的封装、良好的散热性能、良好的抗静电性能、良好的防腐和电磁屏蔽性，同时支持热插拔技术，基于CompactPCI的系统可靠性可以达到99.999%.。

　　易管理。基于PICMG2.9规范，使得系统可以实现自我侦错、自我config等管理功能，降低了系统的管理维护成本。

　　较短的开发周期，由于CompactPCI具有和PCI总线相同的电气性能，使得设备开发商可以采用基于PCI的解决方案，并得到业界标准的操作系统和设备开发商的支持，大大降低了设备开发的周期，
在国际PICMG协会的大力推动下，CompactPCI得到全球数百家硬件设备厂商和软件厂商的支持，在电信和电信增值领域得到了广泛的应用，具体如下表所示：

　　而在电信领域之外，在交通运输系统、军事应用、量测仪器、自动化设备等领域，CompactPCI的应用也正呈现加速成长的趋势。据国际知名研究机构IMS对全世界各地主要的单板嵌入式计算机购买者的调查数据显示，在所有受访者中有42.9%的人表示于2006年以前采用cPCI单板计算机。而凌华科技CompactPCI产品销售额成倍增长这一事实也充分印证了同样的市场趋势。

AdvancedTCA--下一代电信网络应用的新宠

　　据全球著名的行业组织UMTS论坛称，全球使用3G/UMTS标准的WCDMA用户数量已经超过1000万，而且这一数量还在迅速增长。在3G应用中，数据业务被推向了一个全新的层面，而这对于底层的计算平台也提出了更高的要求--更为强大的计算性能、更为强大的数据传输能力、与强大计算性能相配套的散热性能和更为强大的系统管理能力。

　　设计新一代计算平台标准的重任又落到了PICMG身上。2001年底，PICMG协会用户组织一个专门的委员会起草满足高吞吐量、高可靠性的新一代计算机平台标准--AdvancedTCA（先进的通讯计算机架构）、也即PICMG3.X标准。在预先制定的SOW（State of Work）中，是这样描述PICMG3.0规范（PICMG3.X的主规范）的："PICMG3.0标准是为下一代融合通讯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，同时以模块架构的形式呈现以支持符合现代传输需求的科技或应用，在核心标准中定义机械结构、散热管理。电源分配和系统管理。PICMG3.0规范的特色是专著于电信运营级需求'可靠性、可用性、使用性（RAS）'的应用，同时附带目的则为加速在高可靠度资料中心（HA Data Center）对此技术的应用，是规范的目标更清楚针对那些未被现存CompactPCI标准规范或专属架构满足的应用，PICMG3.0及其辅助规范将带给这样的应用市场一个良好的解决方案。"

　　经过1年的辛勤劳作，AdvancedTCA即PICMG3.X规范于2002年底如期推出。和CompactPCI相比，ATCA有如下不同：

特性（Attribute）	CPCI	ATCA
板卡尺寸（Board Size）	6U×160mm×0.8 pitch 57 sq in＋2 Mez	8U×280mm×1.2 pitch 140 sq in＋4Mez
单槽位电压（Power Consumption Per Slot）	35-50W	150-200W
背板带宽（Backplane Bandwidth）	－4Gb/s	－2.4Tb/s
网络带宽（Network Bandwidth）	OC－3/OC－12	OC－192/OC－768
电源系统（Power System）	集中转换器（Central Converters） 5、12、2.3v Backplane	分布转换器（Distributed Conversers） Dual 48v Backplane
机架的功能密度（Functional Density of Shelf）	低	高
是否有时钟、更新和测试总线（Clock、Update、Test Bus）	无	有
管理性能（Management）	有	高级
机架的基础成本（Base Cost of Shelf）	低	高
是否有更多的供货商支持（Mutli-vendor Support）	有	将来会有

　　从上表中我们可以看出，AdvancedTCA在多个方面的指标有了大幅度的提升：

　　首先，空间扩大和电源提供能力的加强为系统数据处理能力的大幅度提升提供了可能。强大的电源提供能力使得采用更高频次的处理器，AdvancedTCA可以支持主频高达3.0MHz的Xeon处理器，而空间的扩大一方面为散热性能的改进提供了余地，另一方面在同一块背板上可以使用更多的板卡。
其次，数据传输能力得到巨大提升。在采用全网状连接的AdvancedTCA机箱中最高数据传输能力可以达到2.4Tb/s，完全消除了带宽不足给电信应用带来的障碍。

　　第三，基于IPMI（智能平台管理接口），AdvancedTCA系统的管理性能有了大幅度的提高。通过ShMC（机框管理控制器），系统管理子系统可以对机箱内的单板、电源、风扇、温度传感器等现场置换单元（Field Replaceable Units，FRUs）进行智能调节和管理，而管理子系统的实体承载采用双IPMB总线，可以确保一条总线失效的情况下系统管理的仍可以稳定进行。

　　最后，AdvancedTCA增加专门针对电信应用的时钟总线（Clock Bus）、更新总线（Update Bus）和测试总线（Test bus）。专门的时钟总线可以满足电信级应用对时钟的需求；更新总线可以为高可靠的冗余背板（HA redundant Board）提供物理同步时钟；测试总线则可以为注入DLSLAM之类的特殊需求提供电信测试总线。

　　在PICMG的大力推动下，越来越多的厂商开始投入到AdvancedTCA产品的研发和生产过程中，而兼容性测试也在PICMG协会的大力推动下正在不同的会员之间展开。据IMS调查数据显示，AdvancedTCA标准正在被越来越多的电信设备开发商和电信运营商接受。可以预见的是，在下一代电信网络中，AdvancedTCA将会得到广泛的认可和应用。而就目前的情况来看，在未来相当长时间内，CompactPCI将会和AdvancedTCA相互补充，共同促进电信行业乃至信息产业的发展。

凌华科技公司供稿 CTI论坛编辑

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