ATCA

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ATCA架构服务器发展历程和技术特点
ATCA（Advanced Telecommunications Computing Architecture，高级电信计算架构）是由PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturers Group)于2002年底发布的针对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、并可扩展的硬件构架 ,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。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。
高级电信计算架构（AdvancedTCA）是PCI工业计算机制造商协会（PICMG）制定的新规范，现已为100多家公司所采用。该规范为电信行业提供了一种开放式标准硬件平台，使电信设备制造商（TEM）能够将其技术资源从开发专有硬件转而用于更快地开发新一代应用和服务。 由于AdvancedTCA代表着一种真正的开放式工业标准，并获得了广泛的行业支持，因此它能够为电信设备制造商（TEM）提供来自第三方厂商的广泛可互操作的、成熟的商业化（COTS）软硬件构建模块选择。对于TEM而言，AdvancedTCA标准的主要特点包括：
        ATCA为开放式的标准
        节省材料成本；
        加快产品上市速度；
        降低开发成本。
目前，电信市场不断涌现出其它刀片式架构，但与AdvancedTCA不同的是，它们并非基于开放式工业标准。其中一些架构采用专有设计，最初是专为企业级服务器市场而开发的，后经过调整转而应用于电信行业，而AdvancedTCA是专为电信行业而设计的。
ATCA架构定义了一系列规范,包括PICMG3.0、PICMG3.1、PICMG3.2、PICMG3.3、PICMG3.4、PICMG3.5。其中PICMG3.0为ATCA的核心规范，主要定义了ATCA架构中的机械结构、电源、散热、互联、系统管理等部分的内容；PICMG3.1主要定义了以太网和光纤传输；PICMG3.2 主要定义基于InfiniBand fabric的互联；PICMG3.3主要定义星型网络结构互联；PICMG3.4主要定义PCI – Express*结构互联；PICMG3.5主要定义高级结构互联/串行高速I/O传输，PICMG3.5还在制订中。有关ATCA标准本身的详细内容请查看标准PICMG3.0 — PICMG3.5，www.picmg.org上有完整的资料。
随着服务提供商迫切寻求经济高效的方法来灵活满足融合服务（包括即按即聊和视频点播）的需求，他们逐渐移植到基于标准化可扩充平台的下一代网络。最近下一代多业务网络的出现更迫使电信设备制造商（TEM）为其客户提供更加灵活的解决方案。这些趋势不断推动着电信服务器产品向AdvancedTCA架构转变：
        行业逐渐转向采用标准化电信级操作系统和中间件接口的标准平台。
        为了降低开发成本，加快上市速度，电信设备制造商（TEM） 正在部署支持融合的计算与通信应用的通用平台。
        AdvancedTCA平台的采用使电信设备制造商（TEM）能够将工作重心从硬件开发转向为服务提供商客户提供增值软件和服务。
为了实现支持新服务所需的灵活性，电信行业需要真正的开放式行业范围解决方案架构框架。目前，除AdvancedTCA之外，电信设备厂商还可以使用其它刀片式架构。与AdvancedTCA不同的是，有些架构并非基于工业标准，而采用的是最初应用于企业级服务器的封闭式专有设计。另一些架构可能采用了开放标准，但其系统组件厂商的选择范围非常有限。因此，它们无法实现真正的开放系统模式所带来的主要供应链竞争和创新优势。总的来说，一些专业咨询公司评估分析和预测的结论，即通过购买AdvancedTCA分组处理刀片，专门从事电信级解决方案的电信设备制造商可实现以下优势：
        降低硬件工程劳动力成本；
        降低产品开发总成本；
        硬件升级推出时间缩短到3至5个月；
        全新刀片的开发时间缩短到3至9个月；
        全新电信级系统的开发时间缩短到12至18个月；
        成本结构更加简单；产品设计具有高度灵活性；
        产品开发周期更可预测；
        全面配套的开发工具主要技术及关键技术分析
        可重复利用性
ATCA架构服务器的技术关键
ATCA标准的核心思想之一就是利用高速互联网络(Gbit网)替代系统级总线，ATCA的管理模块(CMM)和交换模块（Network  switch）通过高速网络对各刀片进行管理和冗余备份。ATCA的主要技术要点大致如下：
        Gbps和10Gbps网络端口，专门为宽带密集型电信应用而设计
        可扩充的高密度：每格多达48台服务器/96枚处理器，大大提高了处理能力和空间利用效率
        200瓦/插槽散热能力，意味着高密度的处理能力
        支持多处理器架构，提供了广泛的处理器供应商和开发环境选择，包括x86/PPC/MIPS等
        基于IPMI的电源管理，可以提高系统的可靠性
        工业标准输入/输出模块，可以简化平台的扩展
        前后部布线，可以方便系统安装和维护
        符合NEBS三级标准，为关键网络设备提供最大的可操作性
        TDM时钟控制，支持传统网元，可以采用时分双工实现机箱间的同步控制
        高可靠性和高可用性，其中高可用性可达99.999%
AdvancedTCA规范的一个主要目标就是确保实现最短的平均故障恢复时间（MTTR）和最长的平均故障间隔时间（MTBF）。一些专有架构要求背板使用有源组件，这可能会导致高昂的现场维修费用。在AdvancedTCA架构中，背板上没有有源组件。此外，所有组件均具备现场热插拨能力，而且该架构还在各层提供了冗余功能。 为了支持电源管理，AdvancedTCA规范要求详尽描述将以标准格式存储到热插拨支架现场更换单元（FRU）设备中的机箱输入功率、电压馈电和其它变量，以降低由于背板故障而导致数据丢失的可能性。AdvancedTCA规范支持冗余支架FRU，从而使一台设备出现故障不会影响到整个机箱。
最后对整个ATCA进行一下总结，AdvancedTCA是专门为100多家企业的模块化电信级基础设施而设计。这种多厂商标准现已免费提供，最大限度地增加了TEM的选择范围。AdvancedTCA支持TEM在标准平台上开发多种网元。它通过在与I/O所采用的相同机箱中的服务器刀片上运行电信级操作系统，可支持多家厂商提供的即插即用智能输入/输出刀片，而且所有组件都通过标准交换结构相连接，并作为一组分布式网元进行管理。AdvancedTCA在设计之初就旨在满足不断发展的通信基础设施的需求，其中包括标准刀片外形、背板、机械特性、电源要求、散热特性、以及管理系统。AdvancedTCA的一个主要优势在于它为机箱实施提供了极大的灵活性，以满足多个网元的环境和成本要求。