AdvancedTCA is een relatief nieuwe industrie standaard voor computerplatformen, initieel toegespitst op gebruik in communicatie applicaties. De snelle ontwikkeling van AdvancedTCA met de focus op redundantie en verwerking van grote hoeveelheden data, heeft juist daardoor ook de interesse gewekt van niet-telecom gebruikers die grote hoeveelheden data betrouwbaar moeten verwerken zoals in defensie en medische applicaties.

AdvancedTCA is nog niet zo bekend bij het grote publiek, vandaar dat we hier een beknopte uitleg geven van het AdvancedTCA platform. AdvancedTCA vindt zijn oorsprong in 2001, toen een groep ontwikkelaars de basis legde voor het nieuwe platform voor de behoeften van communicatie infrastructuur apparatuur voor het komende decennium.

Een andere belangrijke uitdaging was het vergroten van de mogelijkheden voor dataverkeer. Waar de processorkracht maandelijks toenam, bleef de I/O capaciteit ver achter. Als dat probleem opgelost kon worden zou de nieuwe standaard snel geadopteerd worden. Na 11.000 manuur aan vergaderingen, conferencecalls en het opstellen van de specificaties was AdvancedTCA klaar om gelanceerd te worden. De specificatie is vastgelegd in de PICMG 3.0 specificatie, waarvan een uittreksel te downloaden is op http://www.advancedtca.org/.

Het systeem

Een AdvancedTCA systeem bestaat uit een aantal standaard onderdelen.
Ten eerste natuurlijk het chassis, een stabiele basis waarin tussen de 2 en 16 boards kunnen worden geplaatst. In het chassis bevindt zich een ander zeer belangrijk deel van een AdvancedTCA systeem, het backplane. Verbonden met het backplane is de ShelfManager, één van de belangrijkste componenten van het systeem.

Backplane

Het backplane verbindt alle boards binnen het chassis met elkaar op een aantal niveaus ook wel zones genoemd. In de ATCA specificatie herkennen we 3 zones.
Zone 1 is de voedings- en managementruggengraat van het systeem. Een dubbele redundant uitgevoerde spanningsbus voorziet alle boards van spanning. Deze bus is verbonden met een dubbele PEM (Power Entry Module) waar de externe voedingsspanning van -48 Volt wordt aangesloten. Alle aansluitingen zijn tenminste dubbel uitgevoerd zodat uitval op één punt niet direct leidt tot het stoppen van het systeem. Daarnaast is er in zone 1 een dubbele managementbus opgenomen IPMI (Intelligent Platform Management Interface) genaamd. Deze bus vormt samen met de Shelf Manager het managementteam van het systeem. Op deze Shelf Manager komen we later terug.

Zone 2 is het deel waar de communicatie-infrastructuur van het board zich bevindt.
Deze zone is onderverdeeld in 4 segmenten: Base Interface, Fabric Interface, Update Channel Interface en de Synchronization Clock.

• De Base Interface bevat de 10/100/1000BaseT ethernet kanalen en is geconfigureerd als een dubbele ster met een ethernet switch in slot 1 en 2. Via deze switches kan de ethernet buitenwereld aan het chassis gekoppeld worden.
• De Fabric Interface kan op verschillende manieren geconfigureerd zijn. Als ster, netwerk, als dubbel-ster netwerk maar ook als “Mesh” waarbij elk slot op het backplane een verbinding heeft naar elk ander slot op het backplane. Op deze manier kunnen datasnelheden boven 2 terabits per seconde bereikt worden. Welke transportvorm gebruikt wordt is afhankelijk van de in het chassis aanwezige boards. Op dit moment is in de ATCA spec. een aantal specificaties vastgelegd en/of in ontwikkeling (Ethernet/Fiber Channel, Infiniband, StarFabric, PCI Express en RapidIO).
• De Update Channel Interface is een set van signaalparen die een verbinding leggen tussen logisch gekoppelde sloten. Een typische applicatie hiervoor is het coördineren van informatie tussen een actief en een standby board, waarbij het standby board direct de functie van het actieve board overneemt mocht dat in de fout gaan.
• De Clock Interface zorgt voor een stabiele klok verbinding tussen alle boards. Naast een standaard 8kHz en 19,44 MHz signaal is er ook een vrij te definiëren signaalpaar om boards die met elkaar samen moeten werken te kunnen synchroniseren.

Zone 3 is een vrije zone. Hier is ruimte om indien nodig een verbinding te maken naar een rear i/o module om op die manier specifieke signalen naar buiten uit te voeren. In het backplane is Zone 3 een open ruimte waar geen connectoren of andere verbindingen liggen.

Shelf Manager

De Shelf Manager is de baas in het systeem. Deze onderhoudt continu contact met de boards in het systeem op het gebied van stroomvoorziening, temperatuur en dergelijke. Op het moment dat een ATCA board in een systeem geschoven wordt, is het vermogensverbruik beperkt tot 10W. Dit is genoeg om communicatie op te starten met de Shelf Manager. De Shelf Manager vraagt dan de gegevens van het “nieuwe” board op. Hoeveel vermogen heeft het nodig, wat zijn de koelingseisen, maar ook partnummers, revisies etc. Ook wordt bekeken welke communicatiekanalen het board gebruikt, zodat een board met een ethernet interface niet zomaar gaat communiceren op een bus waar op dat moment bijvoorbeeld Infiniband receivers actief zijn. Zijn alle gegevens uitgewisseld en kan het chassis de behoefte aan vermogen en koeling aan en kloppen de coomunicatiekanalen, dan geeft de Shelf Manager toestemming om het board in te schakelen. Het bovenstaande lijkt zeer omslachtig maar in een systeem waar 16 boards met een eigen vermogen van 200 Watt (totaal dus ruim 3kW) is het noodzakelijk om dit goed te regelen. Zonder Shelf Manager gebeurt er dus helemaal niets, er zal geen board ingeschakeld worden. Om die reden is de Shelf Manager dan ook altijd voorzien van een redundante collega, die de zaak overneemt mocht de eerste Shelf Manager uitvallen.

Van de fabrikaten Intel, Kontron, Portwell en Schroff beschikt Koning & Hartman zowel over losse AdvancedTCA board oplossingen alsook geheel geconfigureerde systemen. Het gehele portfolio omvat:

• AdvancedTCA / AdvancedMC
• Processor Boards
• Shelf Managers
• ATCA Base/Fabric Switches
• Platforms

Voor meer gedetailleerde en technische informatie vraag naar onze specialisten!
Direct en eenvoudig een offerte voor een systeem naar uw wens? Klik hier