作者：Jeff Munch 凌華科技 PICMG 3.0的目標： 一系列家族式的規范： 單板規格介紹：
2001年9月，PICMG(全球PCI工業(yè)計算機制造組織)成立了一個(gè)委員會(huì )起草滿(mǎn)足高吞吐量、高可靠性的下一代計算機平臺標準。該委員會(huì )由代表了工業(yè)和電信設備制造商及終端用戶(hù)的105個(gè)公司組成，其目標是建立、修改并計劃在2002年底發(fā)布新的規范。經(jīng)過(guò)12個(gè)月的奮戰，PICMG3.0規范---先進(jìn)的通訊計算機構架（ATCA）如期發(fā)布。整個(gè)過(guò)程中，組織內的各個(gè)團隊分別負責問(wèn)題的不同方面，為最終達到一個(gè)實(shí)用的解決方案的期望而努力，其中的核心團隊負責監控整個(gè)進(jìn)程，發(fā)現并解決過(guò)程中出現的潛在的不兼容性和障礙。這個(gè)規范的發(fā)表無(wú)疑是工程界的快速有效合作的很好范例。PICMG3.0規范有460頁(yè)長(cháng)，整個(gè)制訂過(guò)程花費5人年的會(huì )議和電話(huà)協(xié)商的時(shí)間。本文將對規范形成背后的動(dòng)機作以闡述，同時(shí)對規范本身做一個(gè)全面的介紹.
PICMG標準化組織要求任何新規范的制訂須以SOW（Statement of Work）的形式開(kāi)始。SOW提供指導用以確保標準與原始目標吻合而不過(guò)分背離。PICMG 3.0的SOW是："PICMG3.0標準是為下一代融合通訊及數據網(wǎng)絡(luò )應用提供一個(gè)高性?xún)r(jià)比的，基于模塊化結構的、兼容的、并可擴展的硬件構架,同時(shí)以模塊結構的形式呈現以支持符合現代傳輸需求的科技或應用。在核心標準中定義機械結構、散熱管理、電源分配和系統管理。PICMG3.0規范的特色是專(zhuān)注于電信運營(yíng)級需求"可靠性、可用性、適用性（RAS）"的應用，同時(shí)附帶目的則為加速在高可靠度資料中心(HA Data Center)對此技術(shù)的采用.此規范的目標更清楚針對那些未能被現存CompactPCI 標準規范或專(zhuān)屬架構滿(mǎn)足的應用，PICMG 3.0及其輔助規范將帶給這樣的應用市場(chǎng)提供一個(gè)良好解決方案。"。事實(shí)上，大多數PICMG 3.0 委員會(huì )成員業(yè)已根生于CompactPCI生態(tài)環(huán)境，并正在探索新的平臺用以承載下一代通訊和資料應用。其間大家曾嘗試著(zhù)對2.X標準的修改來(lái)滿(mǎn)足電信市場(chǎng)的需求，但只取得了有限的效果，最終不得不承認原有的CompactPCI規范不能滿(mǎn)足電信應用對單板空間、功耗、帶寬、系統管理的要求，新的標準則應運而生。
PICMG 3.0規范的標題為先進(jìn)的通訊計算機架構,簡(jiǎn)稱(chēng)ATCA,但這會(huì )帶來(lái)一些混淆，因為 ATCA是指的一系列規范，PICMG 3.0只是其中一個(gè)。事實(shí)上PICMG 3.0 有別于其它PICMG 規范，它是由一個(gè)核心規范-- PICMG3.0和一系列輔助規范組成。ATCA家族中的核心規范定義了ATCA系列規范中的機構、電源、散熱、互聯(lián)、系統管理部分;輔助規范內容則定義了在核心規范中互聯(lián)的傳輸方式。實(shí)質(zhì)上，核心規范定義了板對板通訊的點(diǎn)對點(diǎn)聯(lián)接，而輔助協(xié)議定義了這些點(diǎn)對點(diǎn)聯(lián)接的協(xié)議、規范?，F今，四個(gè)輔助協(xié)議已經(jīng)被確認通過(guò),它們是：3.1以太和光纖傳輸；3.2 InfiniBand 傳輸；3.3 星形傳輸；3.4 PCI Express傳輸。另一個(gè)輔助協(xié)議PICMG3.5---高級結構互聯(lián)/串行高速I(mǎi)/O傳輸正在制訂中。輔助協(xié)議的靈活性帶來(lái)了易用性;ATCA產(chǎn)品的整合制造商將需要更多關(guān)注熱門(mén)系統平臺中板卡使用的輔助協(xié)議。一個(gè)使用PICMG3.1---以太和光纖傳輸的單板將不能和一個(gè)使用PICMG3.2---InfiniBand傳輸的單板在架構中進(jìn)行通訊。
PICMG 3.0機構要求主要來(lái)自于對600mm ETSI 和19" EIA標準機柜空間使用的研究。PICMG3.0委員會(huì )在考慮單板尺寸能支持下一代元器件對物理和散熱的需求的同時(shí)，機箱空間能和板子能達到最大限度的配合和利用。最初的工作是基于歐規卡的標準，繼而又提升到支持低成本的片狀金屬架構(簡(jiǎn)單電訊封裝)。對后走線(xiàn)模塊的支持滿(mǎn)足了對后I/O應用的需求。在決定可以使用的單板空間時(shí)，也充分考慮了前、后板的進(jìn)深范圍以供大量電纜束綁空間。經(jīng)過(guò)對不同規格尺寸的單板的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行討論之后，PICMG3.0組織統一規格如下：前板 8U x 280mm，進(jìn)深1.2" pitch，選配后板8U x 70mm深?；?.2" pitch，19" EIA機框可以支持14槽，而600mm ETSI的機框可以支持16槽。下圖所示為600mm ETSI機架中的ACTA前后單板的側視圖：
電源介紹：
PICMG 3.0 單板功耗最高200瓦，盡管就當今的硅技術(shù)而言，200W看上并不起眼，但是一框有16個(gè)200瓦單板的機框功耗就達到3200瓦，一個(gè)機架里如果有三框其功耗就達到了10K瓦。板子功耗高于200瓦，寬度就要翻倍,而這些板子就需要借助兩槽寬度用于散熱。當功耗是200W時(shí)，給單板引入直流低點(diǎn)壓（3.3V，60A）變得不可行。標準的通訊設備是48V，200W時(shí)輸出是4A。在多數電信環(huán)境，具備48VDC電源，因而不用提供電源框。在電源供給上引入雙冗余電源用以消除電源供給異常所引發(fā)的單點(diǎn)故障。電源聯(lián)接頭的針腳包括用來(lái)確定PICMG3.0單板正確插入位置的調整針,以及電源管理針腳。
傳輸簡(jiǎn)介：
PICMG3.0包含多種傳輸，這些傳輸模式如圖由下而上依序提供系統管理層、控制層、資料層等的聯(lián)接。系統管理是基于一條與各槽位都相連的I2C雙串行信號線(xiàn),系統管理信息則是基于IPMI規范被擴展到在PICMG3.0規范中使用。系統管理總線(xiàn)也是冗余方式確保在一條總線(xiàn)故障情況下，管理信息仍正常傳遞。在資料層旁邊的控制層稱(chēng)作Base接口 (Base Interface)，Base接口是一個(gè)雙星型的拓撲結構具有冗余的交換刀片和以太網(wǎng)BAST-T信號,在PICMG3.0中提供IP傳輸，這點(diǎn)在架構定義上非常像PICMG 2.16。PICMG 3.0單板的高速數據傳輸是通過(guò)Fabric接口(Fabric Interface)，Fabric接口是基于3.125Gbps SERDES信號，可以在星型和全網(wǎng)狀結構中支持10Gb的傳輸速率。正如上面提到的，PICMG3.0核心規范定義了Fabric接口的信號和互聯(lián)，而輔助規范定義了用于傳輸的協(xié)議。PICMG 3.0背板的互聯(lián)支持全網(wǎng)狀Fabric接口，雙星型Base接口和冗余的系統管理，如下圖所示：
英特爾公司供稿 摘要：利用英特爾主機媒體處理軟件和英特爾網(wǎng)擎 MPCBL0001高性能單板計算機構建經(jīng)濟適用的語(yǔ)音和數據網(wǎng)絡(luò )元素。 介紹新一代媒體處理技術(shù)，該技術(shù)旨在降低總體擁有成本和實(shí)現將媒體處理解決方案迅速投入市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)。英特爾主機媒體處理（HMP）軟件應用于下一代電信平臺、符合AdvancedTCA的基礎模塊。該軟件提供基本媒體服務(wù)，開(kāi)發(fā)人員可使用這些服務(wù)為語(yǔ)音和數據服務(wù)構建靈活、可擴展和經(jīng)濟適用的模塊化網(wǎng)絡(luò )元素。在符合AdvancedTCA的高性能單板計算機上采用最新、最強大的英特爾處理器可實(shí)現在標準計算平臺上經(jīng)濟而有效的執行媒體處理功能，而先前執行這些功能則需要集成的數字信號處理芯片。 AdvancedTCA規范 PICMG3.x規范，或AdvancedTCA（ATCA）標準，是一項業(yè)界倡導的標準，旨在為運營(yíng)級電信解決方案創(chuàng )建一種新型的板卡（刀片式）和機箱外形規格。ATCA旨在通過(guò)為多種標準交換架構（包括以太網(wǎng)和PCI Express）提供支持，滿(mǎn)足下一代通信應用的要求，并為制造商提供滿(mǎn)足苛刻用戶(hù)要求的諸多功能。ATCA提供動(dòng)態(tài)空間，以實(shí)現新一代模塊化、高性能卻經(jīng)濟適用的電信解決方案。除了高達2.4TB/秒的增強架構可擴展性外，ATCA還支持可擴展的多協(xié)議接口，每板卡200W的功率預算以及大型8U×280mm×1.2"板卡外形規格。 過(guò)渡到標準 現有的專(zhuān)有解決方案正在向ATCA遷移，以充分利用基礎模塊解決方案的標準化和不斷提高的可用性。ATCA標準旨在使客戶(hù)能夠快速、無(wú)縫且低成本轉變其電信應用。英特爾HMP的一般平臺適用性與ATCA平臺的模塊化和標準靈活性相結合為電信提供商提供一個(gè)強大的解決方案集。 向基于A(yíng)TCA標準基礎模塊的轉變帶來(lái)了以下重要優(yōu)勢： 英特爾媒體處理基礎模塊 英特爾網(wǎng)擎MPCBL0001單板計算機符合ATCA規范，可達到更高性能水平，此標準計算刀片通過(guò)英特爾E7501芯片組提供單或雙低電壓至強處理器（1.6GHz或2.0GHz），ATCA標準基礎模塊組件提供動(dòng)態(tài)系統管理（IPMI 1.5），高刀片密度以及符合NEBS-3的設計，從而確保ATCA平臺在高可用性電信網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中使用時(shí)具有良好的可靠性和運營(yíng)級質(zhì)量。 憑借4GB以上的DDR-266內存、雙千兆位以太網(wǎng)以及可選的光纖通道，MPCBL001為英特爾HMP軟件提供一個(gè)極為強大的平臺。利用HMP軟件，開(kāi)發(fā)人員能將其媒體處理算法和控制軟件從自定義軟件域和相對昂貴的專(zhuān)用板卡遷移到基于標準的開(kāi)放模型以及標準的計算平臺。 目前，應用開(kāi)發(fā)人員需要購買(mǎi)板卡和計算平臺，才能開(kāi)始開(kāi)發(fā)新的電信應用。利用英特爾HMP軟件，開(kāi)發(fā)人員在進(jìn)行簡(jiǎn)單的軟件安裝后就可以著(zhù)手新電信應用的開(kāi)發(fā)。如此降低的啟動(dòng)成本，再加上集成的新興互聯(lián)網(wǎng)電信，旨在新一代經(jīng)濟適用的創(chuàng )新應用。
·降低庫存和啟動(dòng)成本 － 減少初始資本投資
·降低開(kāi)發(fā)成本 － 開(kāi)發(fā)系統不再需要專(zhuān)用硬件
·降低部署成本 － 軟件安裝和配置成本比硬件低
·降低備件成本 － 硬件可用于執行多種功能
·降低維護成本 － 系統配置標準化后，維護工作更容易進(jìn)行，而且還降低了培訓成本
圖1 基于A(yíng)dvancedTCA的SGSN、GGSN系統演示
在符合ATCA的單板計算機上運行英特爾HMP軟件，是一種適用于低端部署（利用單個(gè)計算平臺運行應用程序和進(jìn)行媒體處理）的經(jīng)濟適用的解決方案。這一基礎模塊的組合還旨在用于需要磁盤(pán)存儲和高級媒體處理（如語(yǔ)音識別和文語(yǔ)轉換）支持的高密度解決方案。
經(jīng)濟適用的媒體處理
在英特爾至強處理器上引入DSP功能，是一種部署主機媒體處理功能的極為經(jīng)濟適用的技術(shù)。運行于英特爾至強處理器上的HMP軟件致力于使單個(gè)處理器能夠取代可擴展到DS-3甚至OC-3的密度的平臺上的多個(gè)DSP。英特爾HMP軟件支持兩項重要功能：語(yǔ)音媒體處理算法和軟件語(yǔ)音交換。具體應用包括：
·通告 － 使u律或A律音頻數據從硬盤(pán)上的文件流出，并通過(guò)線(xiàn)性播放器資源轉換成電信音頻流
·交互語(yǔ)音應答（IVR） － 將通告與雙音多頻（DTMF）或按鍵式信號檢測程序算法結合起來(lái)。此功能包括插入技術(shù)，這是一種檢測到DTMF數字或監測到語(yǔ)音時(shí)就停止通告的功能。
·會(huì )議 － 在三向會(huì )議中橋接語(yǔ)音流
·譯碼 － 根據G.729a和G.723.1壓縮算法壓縮語(yǔ)音
·傳真 － 轉換T.30/T.17調制解調器流，以便用傳真傳輸標記圖像文件格式（TIFF）文件
·語(yǔ)音 － 執行多種語(yǔ)音技術(shù)功能，包括TTS、語(yǔ)音菜單和大型詞匯表
部署架構
模塊化的下一代網(wǎng)絡(luò )將語(yǔ)音和數據合并在單個(gè)包基礎結構中。這使兩種主要的架構可用于媒體服務(wù)：基于直通電路的網(wǎng)絡(luò )接口和基于包的IP網(wǎng)絡(luò )接口。下圖說(shuō)明這兩種架構。英特爾HMP軟件可在這兩種架構中提供媒體處理。
IP網(wǎng)絡(luò )
基于包的IP網(wǎng)絡(luò )部署只需要以太網(wǎng)絡(luò )接口。服務(wù)提供商正在向標準的100BaseT和千兆位以太網(wǎng)轉移，作為互聯(lián)網(wǎng)主干服務(wù)和電信語(yǔ)音連接的主要接口。服務(wù)提供商正在部署媒體網(wǎng)絡(luò )，以便使用IP語(yǔ)音將電路網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音流轉換為基于以太網(wǎng)的基礎結構。以太網(wǎng)的普遍性使得為標準的網(wǎng)絡(luò )計算平臺以及臺式PC和便攜式PC配備以太網(wǎng)接口成為必要。因此，可以在包含HMP軟件的平臺上部署以太網(wǎng)電信媒體服務(wù)器，而不需要其它任何語(yǔ)音處理硬件。這些以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )使基于以太網(wǎng)的電信媒體服務(wù)器可以為舊式電路客戶(hù)端和基于IP的客戶(hù)端提供語(yǔ)音媒體處理。
軟交換應用
目前，同一類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器平臺還用于軟交換應用中的呼叫處理功能?？梢酝ㄟ^(guò)在與軟交換相同的服務(wù)器平臺上運行的HMP，將電信媒體處理服務(wù)輕易的添加到這些網(wǎng)絡(luò )中。這種新類(lèi)型的部署將取代目前所用的專(zhuān)用媒體處理平臺。
使用同構硬件平臺的經(jīng)濟效益非常誘人。由于降低了備件成本、培訓成本以及管理系統的集成成本，因此顯著(zhù)降低了網(wǎng)絡(luò )服務(wù)提供商和企業(yè)服務(wù)提供商的總體擁有成本。此類(lèi)部署還支持通過(guò)軟件升級新功能，從而加快了市場(chǎng)投放，縮短了創(chuàng )新周期。
結束語(yǔ)
將電信媒體處理功能遷移到基于A(yíng)TCA的計算硅芯片和業(yè)界標準的計算平臺，電信設備供應商和企業(yè)渴望極大的提高性能。而英特爾HMP軟件和ATCA平臺的結合，使開(kāi)發(fā)人員能夠將其電信媒體處理解決方案從自定義的軟件域和相對昂貴的專(zhuān)用板卡，遷移到適用于大容量計算平臺的基于標準的開(kāi)放軟件模型上。采用基于標準的基礎模塊可以顯著(zhù)減少新興電信服務(wù)的啟動(dòng)成本和總體擁有成本。
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