Fabric 接口是PICMG 3.0 AdvancedTCA架構(gòu)中主要的數(shù)據(jù)傳輸，可以承載高達2.1TB/s的資料吞吐量。PICMG 3.0規(guī)范中定義了Fabric 接口的電氣連接特性，但是卻沒有規(guī)定具體的傳輸協(xié)議。這些傳輸協(xié)議在后續(xù)的3.0規(guī)范子集中得到了明確的定義。目前為止已經(jīng)有4個3.0子規(guī)范被最終通過，它們是：3.1以太網(wǎng)和光纖信道傳輸 (Ethernet and Fibre Channel Transport)；3.2 InfiniBand傳輸；3.3星型傳輸 (StarFabric Transport)；3.4 PCI Express傳輸；PICMG 3.5 串行快速I/O傳輸 (Serial Rapid I/O Transport)正在制定中。這些3.0規(guī)范子集所定義的傳輸協(xié)議提供的傳輸?shù)撵`活性帶來的直接好處就是易用性。ATCA產(chǎn)品的集成使用者在享受這種易用性的同時，需要留意平臺中單板使用的傳輸協(xié)議。了解ATCA Fabric接口構(gòu)架體系是充分利用ATCA架構(gòu)所能提供高達2.1Tb/s帶寬的保證。
在制定PICMG3.0規(guī)范的過程中一個費時費力的工作是對承載數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接器的選擇。雖然對連接器的特性需求已經(jīng)被大家很好的理解，但是規(guī)范制定小組希望在現(xiàn)今市場中的性價比較好的連接器中做選擇。經(jīng)過數(shù)月的介紹調(diào)查，并最終以正式的投票表決方式確定了3.0規(guī)范的連接器――ZD。此連接器的制造商是Tyco Electronic Packaging Corporation (Tyco) 和 ERNI Group of Companies (ERNI)。ZD連接器是針對滿足高速差分信號而設計的，針腳外觀視圖是兩根差分信號針位于一鍬狀屏蔽層內(nèi)。
ZD 配對連接器
ZD連接器的一對具有鍬狀屏蔽層的差分針腳有效減小了標準針腳以及針穴互連的相互影響。PICMG的仿真結(jié)果表明ZD可以完全滿足3.125GHz 信號傳輸，甚至將來可以把信號頻率提得更高。另外值得說明的是1個ATCA單板可以依照其連接（雙星型或全網(wǎng)狀）需求使用1到5個ZD連接器。
ATCA Fabric 接口信道是建立在LVDS(低壓差分信號, Low Voltage Differential Signaling )差分對 ( differential pairs) 基礎(chǔ)之上，電氣特性需求是建立在3.125GHz SERDES 信號基礎(chǔ)之上。數(shù)據(jù)編碼使用8b/10b 編碼機制 , 并指定交流電信號對接以防止直流電邏輯層面上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_。ATCA中兩個板子的最小連接單元稱作通路(channel)，一個通路(channel) 由4個埠 (port) 組成，每個埠(port) 又由兩對差分信號(differential pair) 組成，構(gòu)成了ATCA Fabric 接口的最小連接單元。端口的兩對差分信號被映像成一收一發(fā)的傳輸模式。下圖描繪了一個差分對、一個埠、以及一個通路的針腳分布：
ATCA Fabric 接口 差分對(differential pair)、埠(port)、通路(channel)的ZD 針腳映像
在典型的編碼機制下，一個埠可支持5Gb/s全雙工的數(shù)據(jù)傳輸速率，也就是一個通路支持20GB/s全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。
ATCA 規(guī)范制定各個單板之間有一個通路連接，當3.0規(guī)范最初制定時，通路被認為只是支持單一的傳輸協(xié)議如以太網(wǎng)。在這種架構(gòu)中通路只是最小的連接單位。隨著PICMG 3.1的演進，規(guī)范制定組織開始討論在一個通路中使用多種傳輸協(xié)議的可能性，最終大家統(tǒng)一最小的連接單元是端口(port) 而不是通路 (channel) ，此項決定允許PICMG 3.1 組織把光纖信道連接加入到定義以太網(wǎng)連接的章節(jié)中。PICMG 3.1規(guī)范是一個很好的范例描述一個信道中的端口如何被使用來支持不同的傳輸協(xié)議。下表描述了一個信道中的4個端口在PICMG3.1定義的諸多協(xié)議中如何展現(xiàn)支持不同的傳輸協(xié)議配置。
PICMG3.0 以太及光纖信道傳輸
由上表可見，一個PICMG3.1構(gòu)架的機箱可支持9中不同的配置模式，可為各種應用提供定制Fabric 接口通路的選擇。在上面的范例中，PICMG 3.1在一個通路中混合光纖信道和以太網(wǎng)口。AdvancedTCA規(guī)范還允許迥異的協(xié)議共存于一個通路中，超越了PICMG 3.1規(guī)范所定義的內(nèi)容。AdvancedTCA支持OEM自定協(xié)議，允許在一個通路中除了PICMG 3.x協(xié)議之外，可以混合其它多種OEM協(xié)議。下面的例子描述了在一個通路中4個端口分別用于支持PICMG 3.1, PICMG3.2 和 一個 OEM 協(xié)議。
一個通路中包含多種ATCA子規(guī)范
必須了解一個概念―只有兩個單板之間的Fabric接口互聯(lián)才是所謂的通路。需要支持多種協(xié)議的應用要嘛得選擇針對每個槽位分割協(xié)議，要嘛就把多種協(xié)議混合在一個通路中。對于Fabric 接口，一個重要的組件是電子鑰匙(Electronic Keying)，ATCA標準針對Fabric接口定義了電氣特性要求，以便于單板上運行的以太網(wǎng)，InfiniBand，星型結(jié)構(gòu)(StarFabric)，PCI Express 或者其它OEM協(xié)議都可以在電氣上做到兼容。也就是說所有協(xié)議使用的電壓等級都是相同的，這樣的話當一個以太網(wǎng)單板插入機箱時，如果以太網(wǎng)口的另一端跑的是一個OEM 協(xié)議時，這塊單板不會損壞。電子鑰匙的職能是當已經(jīng)確認端口的兩端是相互兼容的協(xié)議時，才允許端口的資料流通。
AdvancedTCA Fabric 接口是針對為下一代計算平臺提供相應流量帶寬而設計的架構(gòu)。全網(wǎng)狀連結(jié)( full mesh) 的AdvancedTCA 機箱可以提供3.125GHz 信號 在 8b/10b 編碼模式下高達2.1Tb/s的數(shù)據(jù)傳輸。同時能夠在一個通路中的多個端口中支持多種不同的傳輸協(xié)議，使得應用架構(gòu)設計者可以針對應用的特定需求自行定制數(shù)據(jù)傳輸方式。加之電子鑰匙使得兩端中具有兼容協(xié)議的端口能開啟并匹配工作，ATCA子系列規(guī)范定義了端口可以使用的傳輸協(xié)議。AdvancedTCA的使用者需要對單板上所使用的Fabric 接口需求給予額外關(guān)注以確保當電源開關(guān)打開時，整個系統(tǒng)能夠工作。了解Fabric接口是成功購買及使用AdvancedTCA的關(guān)鍵。
基于ATCA架構(gòu)的IPTV CDN應用
2005-11-02
CND簡介
CDN 的英文全稱是Content Delivery Network，即互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡。一種新型的網(wǎng)絡構(gòu)建方式，它是為能在傳統(tǒng)的ＩＰ網(wǎng)發(fā)布寬帶豐富媒體而特別優(yōu)化的網(wǎng)絡覆蓋層；而從廣義的角度，CDN代表了一種基于質(zhì)量與秩序的網(wǎng)絡服務模式。簡單地說，內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)（CDN）是一個經(jīng)策略性部署的整體系統(tǒng)，包括分布式存儲、負載均衡、網(wǎng)絡請求的重定向和內(nèi)容管理４個要件，而內(nèi)容管理和全局的網(wǎng)絡流量管理（traffic management）是ＣＤＮ的核心所在。通過用戶就近性和服務器負載的判斷，ＣＤＮ確保內(nèi)容以一種極為高效的方式為用戶的請求提供服務?？偟膩碚f，內(nèi)容服務基于緩存服務器，也稱作代理緩存（Surrogate），它位于網(wǎng)絡的邊緣，距用戶僅有"一跳"（single hop）之遙。同時，代理緩存是內(nèi)容提供商源服務器（通常位于ＣＤＮ服務提供商的數(shù)據(jù)中心）的一個透明鏡像。這樣的架構(gòu)使得CDN服務提供商能夠代表他們客戶，即內(nèi)容供應商，向最終用戶提供盡可能好的體驗，而這些用戶是不能容忍請求響應時間有任何延遲的。與目前現(xiàn)有的其他內(nèi)容發(fā)布模式相比較，CDN強調(diào)了網(wǎng)絡在內(nèi)容發(fā)布中的重要性。通過引入主動的內(nèi)容管理層的和全局負載均衡，CDNＮ從根本上區(qū)別于傳統(tǒng)的內(nèi)容發(fā)布模式。在傳統(tǒng)的內(nèi)容發(fā)布模式中，內(nèi)容的發(fā)布由ICP的應用服務器完成，而網(wǎng)絡只表現(xiàn)為一個透明的數(shù)據(jù)傳輸通道，這種透明性表現(xiàn)在網(wǎng)絡的質(zhì)量保證僅僅停留在數(shù)據(jù)包的層面，而不能根據(jù)內(nèi)容對象的不同區(qū)分服務質(zhì)量。
CDS:內(nèi)容分發(fā)服務器,負責內(nèi)容分發(fā),直接向用戶提供數(shù)據(jù)通常以,以負荷分擔形式工作;
MS: 管理服務器,完成用戶及系統(tǒng)管理,負荷均衡等功能.通常以熱備方式工作;
基于ATCA 架構(gòu)的IPTV CDN中心
用ATCA單板實現(xiàn)內(nèi)容分發(fā)服務器和管理服務器
用ATCA架構(gòu)搭建電信運營級CDN中心
凌華ATCA硬件平臺解決方案 硬件配置 功能
Chassis ADLINK aTCA-8406 或 aTCA-8410，Intel MPCH0001 CDS 內(nèi)容分發(fā)服務器，內(nèi)容管理服務器平臺
SBC 1 ADLINK aTCA-6890 計算單板，外配 PMC 形式的FC接口板 CDS 內(nèi)容分發(fā)服務器
SBC 2 ADLINK aTCA-6890 計算單板 內(nèi)容管理服務器平臺
ADLINK aTCA-6890 產(chǎn)品請參考相關(guān)凌華產(chǎn)品型錄或直接咨詢凌華MCG事業(yè)部；Intel MPCH0001 請參考Intel相關(guān)資料
應用評價:
計算性能
實現(xiàn)CDS和MS的ATCA計算刀片一般采用最新的雙Xeon或四Xeon設計.計算性能完全和單臺主流服務器性能媲美.整個系統(tǒng)實現(xiàn)高密度的并行計算,單個系統(tǒng)最大支持16個并行刀片[包含數(shù)據(jù)交換刀片。
網(wǎng)絡性能
·刀片網(wǎng)口芯片全部為千兆配置
·刀片外置網(wǎng)口兼容光電配置
·內(nèi)部互聯(lián)架構(gòu)在ATCA特有的Base Channel 和Fabric Channel之上,最大實現(xiàn)內(nèi)部2.4TB數(shù)據(jù)交換
·Fabric Channel可承載Ethernet, FC, Infiniband, Star Fabric and PCI Express
·與類似于IP內(nèi)部交換相似,可借助于Fabric Channel 和FC交換刀片實現(xiàn)FC內(nèi)部交換以及FC接口的統(tǒng)一化
外置接口
·ATCA架構(gòu)標準化的I/O接口: PMC,PTMC,AMC
·便于實現(xiàn)E1,ATM,FC,Ethernet等各種電信網(wǎng)絡接入
系統(tǒng)特性
·天生的Carrier Grade 體系架構(gòu)設計
·高可靠度,高可用性,高擴展性
·模塊化架構(gòu)設計的管理接口便于用戶實現(xiàn)本地及遠程管理和升級
經(jīng)濟特性
·全球業(yè)界主流標準設計
·良好的Ecosystem, 高性價比
·模塊化設計, 加快產(chǎn)品推向市場速度
前景展望
在以Intel, Motorola, ADLINK, Rittal, Schroff等為代表的PICMG ATCA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的大力推動下 ,國內(nèi)主流的TEM廠家 華為，中興，UTStarcom, Alcatel已經(jīng)開始嘗試用ATCA構(gòu)架其核心設備和主流應用，特別是在諸如3G, IPTV領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)初步實現(xiàn)商業(yè)部署。不僅如此運營商也十分青睞的ATCA構(gòu)建的設備和應用，其電信級的設計，模塊化開放式的標準構(gòu)架，必將對電信網(wǎng)絡行業(yè)硬件設備的產(chǎn)業(yè)化進程起至關(guān)重要的作用。
標準化、模塊化建構(gòu)電信未來2005-10-13
作者：劉冬冬 凌華科技
電信行業(yè)的競爭日趨激烈，這中間不僅有政府力量逐漸退出、市場自由競爭加劇的原因，更有電信業(yè)務從語音服務為主向數(shù)據(jù)業(yè)務為主轉(zhuǎn)化的緣故。如何才能有效降低成本、快速開發(fā)并導入新的電信增值業(yè)務已經(jīng)成為每個電信運營商不得不面臨的問題，而解決這個問題一個有效的方法就是采用標準化、模塊化的電信設備。 采用標準化、模塊化的電信設備帶來的利益是顯而易見的：
降低成本。標準化、模塊化的設備很容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，而大規(guī)模生產(chǎn)帶來的生產(chǎn)成本的降低可以反映到電信運營商建構(gòu)電信平臺成本支出的降低上；同時，標準化、模塊化則意味電信運營商可以從不同的設備提供商處購買相同的產(chǎn)品，而這也將會大大降低其采購成本。
快速的進入市場時間。由于標準化和模塊化，電信設備開發(fā)商很容易找到需要的模塊和系統(tǒng)，而板卡和系統(tǒng)開發(fā)商都有自己擅長的專業(yè)領(lǐng)域，這樣一來，新的電信設備的開發(fā)周期便大大縮短，新的電信增值業(yè)務推出的周期也相應縮短。電信運營商不僅獲得了寶貴的市場進入時間，更可以利用專業(yè)分工實現(xiàn)利潤最大化。
國際PICMG3.0協(xié)會主席、凌華科技CTO Jeff Munch先生指出：電信設備標準化、模塊化這一趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)出來，按照電信設備5－7年的循環(huán)周期，電信設備標準化的高峰應該為期不遠了，而對于舊設備包袱很小的中國來說，這正是一次直接采用最新的平臺架構(gòu)，縮短和歐美技術(shù)差距的絕佳時機！
易管理?；赑ICMG2.9規(guī)范，使得系統(tǒng)可以實現(xiàn)自我偵錯、自我config等管理功能，降低了系統(tǒng)的管理維護成本。
較短的開發(fā)周期，由于CompactPCI具有和PCI總線相同的電氣性能，使得設備開發(fā)商可以采用基于PCI的解決方案，并得到業(yè)界標準的操作系統(tǒng)和設備開發(fā)商的支持，大大降低了設備開發(fā)的周期。
在國際PICMG協(xié)會的大力推動下，CompactPCI得到全球數(shù)百家硬件設備廠商和軟件廠商的支持，在電信和電信增值領(lǐng)域得到了廣泛的應用，具體如下表所示：
而在電信領(lǐng)域之外，在交通運輸系統(tǒng)、軍事應用、量測儀器、自動化設備等領(lǐng)域，CompactPCI的應用也正呈現(xiàn)加速成長的趨勢。據(jù)國際知名研究機構(gòu)IMS對全世界各地主要的單板嵌入式計算機購買者的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在所有受訪者中有42.9%的人表示于2006年以前采用cPCI單板計算機。而凌華科技CompactPCI產(chǎn)品銷售額成倍增長這一事實也充分印證了同樣的市場趨勢。
AdvancedTCA——下一代電信網(wǎng)絡應用的新寵
據(jù)全球著名的行業(yè)組織UMTS論壇稱，全球使用3G/UMTS標準的WCDMA用戶數(shù)量已經(jīng)超過1000萬，而且這一數(shù)量還在迅速增長。在3G應用中，數(shù)據(jù)業(yè)務被推向了一個全新的層面，而這對于底層的計算平臺也提出了更高的要求——更為強大的計算性能、更為強大的數(shù)據(jù)傳輸能力、與強大計算性能相配套的散熱性能和更為強大的系統(tǒng)管理能力。
設計新一代計算平臺標準的重任又落到了PICMG身上。2001年底，PICMG協(xié)會用戶組織一個專門的委員會起草滿足高吞吐量、高可靠性的新一代計算機平臺標準——AdvancedTCA（先進的通訊計算機架構(gòu)）、也即PICMG3.X標準。在預先制定的SOW（State of Work）中，是這樣描述PICMG3.0規(guī)范（PICMG3.X的主規(guī)范）的：“PICMG3.0標準是為下一代融合通訊及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡應用提供一個高性價比的、基于模塊化結(jié)構(gòu)的、兼容的、并可擴展的硬件架構(gòu)，同時以模塊架構(gòu)的形式呈現(xiàn)以支持符合現(xiàn)代傳輸需求的科技或應用，在核心標準中定義機械結(jié)構(gòu)、散熱管理。電源分配和系統(tǒng)管理。PICMG3.0規(guī)范的特色是專著于電信運營級需求‘可靠性、可用性、使用性（RAS）’的應用，同時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)的應用，是規(guī)范的目標更清楚針對那些未被現(xiàn)存CompactPCI標準規(guī)范或?qū)偌軜?gòu)滿足的應用，PICMG3.0及其輔助規(guī)范將帶給這樣的應用市場一個良好的解決方案?！?div style="height:15px;">
經(jīng)過1年的辛勤勞作，AdvancedTCA即PICMG3.X規(guī)范于2002年底如期推出。和CompactPCI相比，ATCA有如下不同：
從上表中我們可以看出，AdvancedTCA在多個方面的指標有了大幅度的提升：
首先，空間擴大和電源提供能力的加強為系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力的大幅度提升提供了可能。強大的電源提供能力使得采用更高頻次的處理器，AdvancedTCA可以支持主頻高達3.0MHz的Xeon處理器，而空間的擴大一方面為散熱性能的改進提供了余地，另一方面在同一塊背板上可以使用更多的板卡。
其次，數(shù)據(jù)傳輸能力得到巨大提升。在采用全網(wǎng)狀連接的AdvancedTCA機箱中最高數(shù)據(jù)傳輸能力可以達到2.4Tb/s，完全消除了帶寬不足給電信應用帶來的障礙。
第三，基于IPMI（智能平臺管理接口），AdvancedTCA系統(tǒng)的管理性能有了大幅度的提高。通過ShMC（機框管理控制器），系統(tǒng)管理子系統(tǒng)可以對機箱內(nèi)的單板、電源、風扇、溫度傳感器等現(xiàn)場置換單元（Field Replaceable Units，F(xiàn)RUs）進行智能調(diào)節(jié)和管理，而管理子系統(tǒng)的實體承載采用雙IPMB總線，可以確保一條總線失效的情況下系統(tǒng)管理的仍可以穩(wěn)定進行。
最后，AdvancedTCA增加專門針對電信應用的時鐘總線（Clock Bus）、更新總線（Update Bus）和測試總線（Test bus）。專門的時鐘總線可以滿足電信級應用對時鐘的需求；更新總線可以為高可靠的冗余背板（HA redundant Board）提供物理同步時鐘；測試總線則可以為注入DLSLAM之類的特殊需求提供電信測試總線。
在PICMG的大力推動下，越來越多的廠商開始投入到AdvancedTCA產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，而兼容性測試也在PICMG協(xié)會的大力推動下正在不同的會員之間展開。據(jù)IMS調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，AdvancedTCA標準正在被越來越多的電信設備開發(fā)商和電信運營商接受。可以預見的是，在下一代電信網(wǎng)絡中，AdvancedTCA將會得到廣泛的認可和應用。而就目前的情況來看，在未來相當長時間內(nèi)，CompactPCI將會和AdvancedTCA相互補充，共同促進電信行業(yè)乃至信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
基于AdvancedTCA的高性能單板計算機ADLINK ATCA－6890
開發(fā)基于ATCA標準平臺的寬帶遠程接入服務器
2005-07-20
John Fryer
摩托羅拉嵌入通信計算部
隨著電信工業(yè)又一個新需求浪潮的到來，設備制造商正在尋求新的方法來加快上市時間， 降低研發(fā)和生產(chǎn)成本，并通過產(chǎn)品的成功升級來保護技術(shù)投資。制定硬件和軟件的標準依然是一個達到這些目地的成功之道，它有利于利用有限資源來構(gòu)建產(chǎn)品的多樣化，以尋求最大化企業(yè)的利益和競爭力。"應用支持平臺"配備了最新的硬件和軟件標準，正成為一個被廣泛應用的系統(tǒng)，有助于滿足這些商業(yè)需求。這一新的開發(fā)方法能夠成功地應用于寬帶遠程接入服務器(BRAS)。
在DSL 論壇系統(tǒng)規(guī)范TR59 里列出了對BRAS 的需求，用以支持有服務品質(zhì)(QoS) 保證的IP 服務。BRAS 被定義為一個在區(qū)域邊緣或接入網(wǎng)的設備，提供網(wǎng)絡和應用服務。它提供可靈活增加的業(yè)務服務，同時用戶管理是由一個單一的管理網(wǎng)絡來完成而不需要采用用戶和服務提供者一對一的方式。（如圖1）
圖1
在接入側(cè)，BRAS 為范圍廣泛的業(yè)務提供了一個匯聚點。 它包括傳統(tǒng)的基于ATM 的服務和新的更多的基于IP的服務。這包括支持ATM 網(wǎng)點對點傳輸協(xié)議和以太網(wǎng)點對點傳輸協(xié)議，以及基于相應2層傳輸?shù)闹苯覫P服務。
網(wǎng)絡服務提供商（NSP）和應用服務提供商(ASP) 的連接需要支持較為廣泛的高寬帶連接。例如，在物理層里，這可能是從傳統(tǒng)的DS1/E1到DS3/E3， SONET 或SDH 的OC3C/STM1 到OC48c/STM16 以及 10/100/1000 以太網(wǎng)（比如主機寄存或托管服務）。在第2層，或數(shù)據(jù)鏈路層，它必須支持廣泛的選項。它包括ATM（用于和現(xiàn)有系統(tǒng)兼容），以太網(wǎng)，POS 和幀中繼。
關(guān)鍵的匯聚功能主要在IP輸送層進行。根據(jù)注冊的服務不同，這些功能包括簡單的IP傳送，但經(jīng)常需要做的是終結(jié)端對端協(xié)議會話，多播，流量協(xié)商，網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換功能，鑒權(quán)和加密。涵蓋了直接傳送數(shù)據(jù)到IP和基于網(wǎng)絡的虛擬私有網(wǎng)。對這些功能的一個關(guān)鍵點是提供服務質(zhì)量保證。 因特網(wǎng)工程工作小組（IETF）的差分服務規(guī)劃（DiffSev）和利用差別式服務代碼點（DSCP）能夠提供這種保證。它不能定義絕對意義上的QoS，但能夠相對地給出流量的優(yōu)先級機制。在接入側(cè)，特別是在獨立的用戶群內(nèi)，這幾乎相當于QoS能力。這些功能最初能被IPv4支持，但今后必將被IPv6支持。
由于這些服務是以IP基礎(chǔ)為主，BRAS 必須具有基本的IP路由工能。這和邊緣路由器很相似。包括支持開放系統(tǒng)最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP），以及流量工程功能。當流量逐漸匯聚到高速上行鏈路，連接到NSP和ASP時，多協(xié)議標記交換技術(shù)（MPLS）能同時提供流量工程特性，并結(jié)合BGP4，提供供應商開通的VPN。另一點也必須注意，通過使用可路由的2層協(xié)議比如2層隧道協(xié)議（L2TP）匯聚也可能在PPP層工作。在這種情況下，BRAS將作為一個L2TP的接入集中器。
有很多基于標準的技術(shù)可用來研發(fā)BRAS以達到上面描述的廣泛功能。先進電信計算平臺（AdvancedTCA，簡稱ATCA）標準在這些基于標準的技術(shù)中處于核心位置。PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會（PICMG）制定了ATCA。PICMG3.x ATCA標準提供了一個靈活的硬件平臺。它被設計用于滿足電信工業(yè)的要求。其它的選擇包括以基于交換以太網(wǎng)的PICMG 2.16和CompactTCA 規(guī)范。
PICMG 3.0 基本規(guī)劃包括電源要求和機械標準，如帶有支持熱插拔風扇的多路-48V 電源。智能平臺管理接口用來管理這些基本硬件功能。8U 的單板尺寸提供了140 平方英寸面積并允許支持200瓦功耗。這遠遠超出以往任何標準規(guī)范。當ATCA 和一定范圍內(nèi)的網(wǎng)絡互連規(guī)范結(jié)合，ATCA 為新一代電信設備提供了一個強有力 的框架。把這些功能組裝在14 槽19 英寸或16 槽23 英寸12U/13U 外型尺寸的機架中，再加上對網(wǎng)絡設備構(gòu)件系統(tǒng)規(guī)范（NEBS）和國際相應規(guī)范的兼容，就能全面滿足電信業(yè)的需求。
從交換網(wǎng)角度來看，ATCA定義了廣泛的選擇。在基于IPMI的底層的刀片管理功能之外，PICMG3.0定義了一個基本的雙星型千兆以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)。假設兩個刀片作為一個傳統(tǒng)的備份對執(zhí)行網(wǎng)絡交換和核心機箱控制功能。每個槽位1G的帶寬，用于控制平面和機箱管理功能已經(jīng)足夠，但明顯對于需要一個OC48（并有可能在將來是OC192或10GE）的上行鏈路的BRAS來說是不夠的。為了解決這個需求，PICMG已經(jīng)定義了一個數(shù)據(jù)交換網(wǎng)用于支持廣泛的負荷能力。和基本交換網(wǎng)類似，數(shù)據(jù)交換網(wǎng)可以支持一個雙星型的配置，但同時也支持網(wǎng)狀互連的結(jié)構(gòu)，也就是說每一個刀片直接和所有的刀片有連接。雖然這可能從帶寬和吞吐量上看有吸引人的地方，但這種結(jié)構(gòu)也使控制功能復雜化了，由于每個刀片從本質(zhì)看都變成了一個交換刀片從而提高了每個刀片的成本。由于這些原因，雙星型交換結(jié)構(gòu)普遍作為首選方案。數(shù)據(jù)交換網(wǎng)的選擇范圍包括：PICMG3.1支持千兆以太網(wǎng)和光纖通道，PICMG3.2 Infiniband,PICMG3.3 StartFabric,PICMG3.4 PCI Express和PICMG3.5 RAPID IO.其中一些規(guī)范有能力為每個槽位提供10Gbps的數(shù)據(jù)傳送能力，全機框能提供240/280GB/s的交換能力。
ATCA交換網(wǎng)絡的規(guī)范仍然在發(fā)展和標準化，以滿足除了原有的吞吐能力的其他需求，比如內(nèi)部的流量管理功能，隊列和線頭堵塞功能。在一個以數(shù)據(jù)包為基礎(chǔ)的環(huán)境中，傳送10Gbps的數(shù)據(jù)流量一般需要兩倍的超速運行，或者說每個槽位20GB/S，才能最大化利用統(tǒng)計復用。ATCA的規(guī)范制定者預先提供了空閑的背板接口針用于支持增加的功能。這就允許開發(fā)者使用ATCA去實現(xiàn)離架式的應用，或者采用支持部分或全部的前述功能的私有芯片組。
ATCA規(guī)范同時提供了前端和后端接入連接方式。后端接入是通過后傳輸板來支持，在不需要的情況下也可以去掉。在這種模塊上可能需要支持層1的接口處理。在需要的時候，特別的接口功能可以通過傳統(tǒng)的PCI子卡（PMC）來支持，這樣最小化了載板和子卡的開發(fā)。PICMG正在開發(fā)先進子卡規(guī)范（AMC）。它比現(xiàn)有的子卡多提供了30%的元件空間和100%的供電能力。AMC是熱插拔的模塊，最多在ATCA的刀片上可以支持8個。
BRAS需要高度靈活的接口能力。這種廣泛的功能需求很適于網(wǎng)絡處理器技術(shù)。使用同一個卡采用合適的編程就可以達到批量效益。
BRAS的一個主要挑戰(zhàn)就是處理2層及以上的協(xié)議，這時IP的流量管理變得嚴格了。除了基本的信元和包處理功能，使用適當?shù)年犃泄芾淼牧髁勘O(jiān)管和整形以及丟棄功能都變得嚴格起來。接入側(cè)需要同時在用戶設備和BRAS實現(xiàn)流量管理，我們假設BRAS的下行流連接到NSP和ASP。（如圖2）
圖2
在接入側(cè)，目前DSL層是基于ATM上的端對端協(xié)議(PPPOA)，未來將是以太網(wǎng)上的端對端協(xié)議（PPPOE）的封裝。ATM 虛通道是AAL5的PVC支持UBR,UBR+和VBR-rt類的服務。在當前的應用中，流量管理純粹在ATM層執(zhí)行。對以IP為主的應用層而言，除非使用多個ATM 虛通道并進行相應的映射，否則所有的服務將會被同等對待。而每個BRAS的物理連接可以包括上萬個子流。
當流量管理轉(zhuǎn)移到IP層并使用差別服務的功能時，QoS保證能夠支持到每一個流。然而，必須指出層2的傳輸，目前主要還是基于ATM，必須支持足夠的帶寬以及相關(guān)的參數(shù)，比如延時和滯后，才能有效支持IP流量管理。
當全IP的機制被引入后，比如PPPOE，這些問題將會發(fā)生變化。一個基本的假設必須是以太網(wǎng)為所有的應用提供足夠的帶寬，假如多個PPP會話同時工作，它們的總帶寬需求能夠支持IP QoS管理。
在網(wǎng)絡側(cè)，NSP和ASP的連接是高度匯聚的。這些連接可以使用傳統(tǒng)的IP轉(zhuǎn)發(fā)機制，并使用差別代碼服務點（DSCP）實現(xiàn)流量管理。另一種方法是，DSCP可以映射到MPLS的標記交換路徑（LSP）上去。在這些情況下，隊列管理和排序都需要使用加權(quán)隨機早期檢測（WRED）等算法。假如需要將數(shù)據(jù)流映射到使用MPLS標記棧RFC2547bis VPN上時算法可能更為復雜。對于在PPP層匯聚的情況，L2TP是必需的，并由 IP封裝起來。映射PPP會話到L2TP可以通過使用層2的隧道服務器（L2TS）或者通過使用RADIUS服務器（遠程鑒別撥號用戶服務器）。
這套復雜的數(shù)據(jù)平面功能需要一套完整的控制面的功能相配合。首先一個需求是提供一個完整的電信級平臺，它能滿足服務提供商們5個9的可靠性。SAF(服務可用性論壇)正是集中關(guān)注于這個領(lǐng)域，并且已經(jīng)在為中間件軟件開發(fā)全面的規(guī)范，這些中間件將令應用軟件可以在平臺間移植。目前的開發(fā)模式依賴于私有應用程序接口并且經(jīng)常有不一致的高可用性模型，與之相比，在這方面標準化的重要優(yōu)勢就是能夠令大量的高層應用得以發(fā)展，并只需要更少的集成工作。
在底層，硬件平臺接口（HPI）規(guī)范為基礎(chǔ)硬件部件提供了標準的訪問機制。在許多方面它是對CPCI和ATCA的IPMI功能的補充。
更有意思的是SAF的應用程序接口規(guī)范(AIS)，它提供標準的機制以達到運營商所要求的服務可用性等級。這個將要發(fā)表的規(guī)范包括對邏輯服務組的支持（一般稱之為群集管理）消息服務（用于支持分布式系統(tǒng)），鎖定服務，同步檢測點服務（用于復制高可用性應用的信息），事件服務（處理失效和可用性管理以提供高可用性模型和切換選項）?？v觀所有的這些標準都是一個仍在發(fā)展的管理規(guī)范，它們力圖提供對相應信息的一致的訪問。
基于CPCI和ATCA的平臺加上SAF的應用就構(gòu)成了應用支持平臺的核心。這套標準的硬件和軟件服務現(xiàn)在能夠被應用于BRAS的開發(fā)。
對于大多數(shù)電信設備來說，一個關(guān)鍵的需求是可擴展性，BRAS 也不例外。 為了滿足這個要求，在不增加太多的額外負荷的條件下，控制面的模型需要盡可能采用分布式。在主要是基于IP 層提供服務的情況下，BRAS 體現(xiàn)為一個路由設備。它至少需要IGP 協(xié)議（諸如OSPF開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議），很有可能還需要外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP），BGP4，如果NSP 和ASP 網(wǎng)絡是在不同的區(qū)域的話。另外，為了滿足QoS 的需要，在IP 層里需要支持流量工程。通過使用非透明的鏈路狀態(tài)公告（LSA）,IGP路由設備間可以交換信息。從這些信息可以建立流量工程拓撲結(jié)構(gòu)。BGP4和MPLS支持對等機制雖然前者是一種不同類型的協(xié)議（采用距離向量 而不是鏈路狀態(tài) ）而后者是一個信令協(xié)議。
為了達到可擴展性，BRAS的接口卡必須執(zhí)行盡可能多的處理，下面的例子使用了ATCA的結(jié)構(gòu)。由網(wǎng)絡處理器提供的數(shù)據(jù)平面功能必須由通用處理器來補充控制面的功能。尤其是，層2和層3信令、管理和控制面終結(jié)功能必須在接口卡上執(zhí)行。以采用IP為例，基本的存活檢測和路由信息交換必須在接口卡上執(zhí)行。從這些進程收集的路由信息必須通過分布式消息系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)到系統(tǒng)控制功能塊，一般分布在系統(tǒng)控制或交換刀片上。這種分布式消息系統(tǒng)是通過前面提到的雙星型千兆基本交換網(wǎng)運行，并兼容SAF規(guī)范。系統(tǒng)控制和交換卡是路由數(shù)據(jù)庫的集中庫?；谶@個信息，轉(zhuǎn)發(fā)信息庫（FIB）將被創(chuàng)建，它描述了：基于IGP和EGP的路由信息得出的到任何位置的最佳路由。FIB也可以是分布式的，全部或者部分位于到接口卡上。本地可以進行路由判決而不需要連續(xù)訪問中央數(shù)據(jù)庫。很多或全部FIB的路由將被編程到硬件中去。網(wǎng)絡處理器和控制平面的硬件/軟件接口邊界由網(wǎng)絡處理器論壇CSIX規(guī)范和IETF FORCES工作組定義?？刂泼娴男畔⒂删W(wǎng)絡處理器用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流。（見圖3）
圖3
BRAS的流量工程能力采用類似的方法來處理。非透明LSA路由信息被送入流量工程數(shù)據(jù)庫 (TED)，勝于保存在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫 (LSDB)。這個數(shù)據(jù)庫被用于流量控制計算，并支持差分服務映射 和 MPLS 隧道。在MPLS情況下，TED信息被帶約束的最短路徑優(yōu)先算法(CSPF)引擎使用，用于計算網(wǎng)絡最佳路由，并由資源路由協(xié)議-流量工程（RSVP-TE）建立標簽。CSPF計算和MPLS信令可以既可以在核心集中處理，也可以作為本地處理分布到接口卡。這將是設計上的一個選擇――考慮計算量的需求和接口卡上處理器、內(nèi)存的成本。
除了基本的路由功能設置外，還有一些信息必須由BRAS分發(fā)。它涵蓋了系統(tǒng)級的功能：包分類和信息過濾。在這種網(wǎng)絡模式中一個關(guān)鍵的因素是：制定和分發(fā)處理信息的策略。這常常是非常廣泛的需求，在以上提到的一些應用中將需要RADIUS能力?；跇藴实募夹g(shù)（如AdvancedTCA）的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是：通用的刀片服務器可以作為附加選項，用在邊緣數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控制處理。通過配置變化，用戶可以先建立一個功能全面的小系統(tǒng)，再隨時根據(jù)需要擴容。在這種情況下，基于標準軟硬件平臺的應用支持平臺其優(yōu)勢是顯而易見的。
以上BRAS的概念描述已經(jīng)在DSL接入文章中引用了。然而我們很容易發(fā)現(xiàn)這是一種新的服務，例如：音頻/視頻廣播服務，結(jié)合了視頻點播、交互式游戲和基于網(wǎng)絡的安全特性，并伴隨著支持傳統(tǒng)語音服務以及最好的Internet接入，由BRAS支持的特性將覆蓋到接入技術(shù)的各個方面，包括無線接入、wi-fi和wimax。為了迎合降低成本目標，應對市場先機壓力和保護設備更新投資的需求，采用基于標準軟硬件的應用支持平臺正成為一個逐漸取代傳統(tǒng)專有平臺的經(jīng)濟做法。
作者簡介
John Fryer目前是Motorola嵌入通訊計算平臺部的市場總監(jiān)。先前是NetPlane Systems的副總裁。
ATCA及其在B3G移動通信系統(tǒng)設計中的應用2005-07-20
馬靜
清華大學電子工程系 無線與移動通信研究中心
【摘要】
本文介紹了先進的通信計算機架構(gòu)——ATCA的組成和工作原理，提出了將其應用于未來通信系統(tǒng)——B3G移動通信系統(tǒng)的構(gòu)想和系統(tǒng)設計，并且對于ATCA的發(fā)展提出了一些有價值的建議。ATCA以專注于電信運營級需求“可靠性、可用性、適用性（RAS）”的應用為特色，特別支持滿足電信業(yè)飛速發(fā)展的高速率串行數(shù)據(jù)流的需求，因此是B3G移動通信系統(tǒng)之首選。
【關(guān)鍵詞】
ATCA，B3G，PICMG3.x，IPMB，QoS，
1 ATCA（PICMG3.x系列規(guī)范）
PICMG 3.0標準是為下一代融合通訊及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡應用提供一個高性價比的，基于模塊化結(jié)構(gòu)的、兼容的、并可擴展的硬件構(gòu)架 ,同時以模塊結(jié)構(gòu)的形式呈現(xiàn)以支持符合現(xiàn)代傳輸需求的科技或應用。其特色是專注于電信運營級需求"可靠性、可用性、適用性（RAS）"的應用，同時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。
下面簡要介紹ATCA比較PICMG 2.x系列規(guī)范的發(fā)展和優(yōu)勢。
1.1 機箱及單板規(guī)格擴大
PICMG 3.0委員會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，機箱空間能和板子能達到最大限度的配合和利用。比較PICMG 2.x系列所定義的標準6U x 160mm x 8" pitch板卡，ATCA充分考慮了前、后板的進深范圍以供大量電纜束綁空間，定義了更大機箱容量和板卡尺寸并繼承了后面板拓展IO優(yōu)勢，規(guī)范前板8U x 280mm，進深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。
1.2 冗余高功率電源
為順應核心芯片技術(shù)的飛速發(fā)展從而對功耗更苛刻的要求，ATCA將單板最高功耗從PICMG 2.x的50瓦提高到 200瓦。于是給單板引入直流低點壓（3.3V，60A）變得不可行， ATCA通過Zone 1引入-48V雙冗余電源，要求各板自己配置濾波和變壓模塊。電源聯(lián)接頭的針腳包括用來確定PICMG3.0單板正確插入位置的調(diào)整針,以及電源管理針腳。
1.3 系統(tǒng)管理
系統(tǒng)管理是通過機框管理控制器（ShMC）執(zhí)行的，它負責完成對ACTA系統(tǒng)中的FRU（Field Replaceable Units，如單板、電源、風扇、溫度傳感器）的管理，對他們進行監(jiān)測和錯誤匯報，同時提供電子鎖功能。系統(tǒng)管理架構(gòu)的實體承載是基于（具備數(shù)據(jù)和時鐘的雙串行信號線）接口的IPMB(智能平臺管理總線)。ATCA規(guī)范制定要求2個IPMB總線，分別冠以IPMB-A和IPMB-B，兩條總線合一稱之為IPMB-0。IPMB可以以雙總線或雙星型配置方式實現(xiàn)，為了保證系統(tǒng)管理子系統(tǒng)的可靠性。IPMB總線被用作聯(lián)接ShMC與ATCA單板和ATCA機架中FRU的橋梁。
1.4 傳輸系統(tǒng)
在數(shù)據(jù)傳輸上，ATCA徹底摒棄了傳統(tǒng)共享PCI總線的并行傳輸模式（帶寬共享），通過引入點到點的高速串行數(shù)據(jù)流和先進的交換結(jié)構(gòu)，每個設備都擁有專用連接，從而提供了更高的帶寬和更加靈活的拓撲結(jié)構(gòu)，并支持不同通路同時傳輸。
AdvancedTCA PICMG 3.0 規(guī)范涵蓋多種數(shù)據(jù)傳輸：提供系統(tǒng)管理、控制層面、數(shù)據(jù)層面的連接。各自的電氣聯(lián)結(jié)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐負浣Y(jié)構(gòu)因基于特定傳輸?shù)男枨蠖槐M相同。ATCA的所有傳輸模式都是構(gòu)架在高可靠度的系統(tǒng)之上，故不會因為單點故障而導致傳輸?shù)陌c瘓。多傳輸模式的選擇使得控制和數(shù)據(jù)傳輸分離, 而每種傳輸類型又可被區(qū)分為單個獨立的傳輸。
圖1 傳輸系統(tǒng)拓撲
1.4.1 基本接口 (Base Interface)
繼承了PICMG2.16提出的交換以太網(wǎng)傳輸模式，ATCA基本接口以10/100/1000 BAST-T以太網(wǎng)的雙星型結(jié)構(gòu)提供了機框內(nèi)的IP傳輸。兩個交換板互連并與其余節(jié)點板卡和ShMC連接，節(jié)點板卡則只與兩塊交換板連接，每個接口需要4對差分信號提供雙工傳輸。注意到10/100/1000 BAST-T以太網(wǎng)由于幀長可變，傳輸優(yōu)先級無法被理想實現(xiàn)，對傳輸延遲無法準確估計和保證，所以不適合于傳送對QoS要求很高的信息（例如：實時信息）。
1.4.2 交換接口 (Fabric Interface)
交換接口是ATCA機框中的主要數(shù)據(jù)傳輸接口。ATCA協(xié)議在每個板子上定義了多達15個通訊通路。這些通訊通路可以被配置成全網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)或雙星/雙雙星型拓撲結(jié)構(gòu)。在星拓撲結(jié)構(gòu)中每塊板同兩個/四個不同的交換板都有通路，交換板在機框中扮演交換核心的角色。在全網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)中，每一個單板與其它任意單板都保持一個鏈接通路，并且都具備交換單元。下圖描繪了雙星型和全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部互鏈的配置。
圖2 交換接口互聯(lián)拓撲
PICMG 3.0針對互連做了電氣和實體上的定義，PICMG3.x子規(guī)范則定義了用于通路之間的傳輸協(xié)議。每個channel包含8對LVDS信號，組成4個port，每port支持最高3.125GHz信號速率（依據(jù)不同規(guī)范有所差異），用8b/10b進行編碼。當使用典型的編譯碼機制的話，一個channel可支持20Gb/sec半雙工或10Gb/sec全雙工傳輸。
一個channel可以支持以port為基本單位的多種相互兼容的傳輸規(guī)范，電子鑰匙的使用保障了相互聯(lián)接兩板規(guī)范的兼容（電平等）。ATCA當前支持10G Ethernet (XAUI)/Fibre channel)（PICMG3.1）、InfiniBand (PICMG 3.2)、StarFabric (PICMG 3.3)、PCI Express (PICMG 3.4)以及Advanced Fabric Interface/S-RapidIO (PICMG 3.5)構(gòu)架。目前最被看好的是PCI Express技術(shù)的發(fā)展。
1.4.3 更新通路 (Update Channel)
更新通路在兩個相臨的ATCA單板之間提供10對插分信號鏈接，由設計者自定義。更新通路特別適合于兩板間無延遲要求的同步高速互連。電子鑰匙保證只有在相同功能的兩塊單板在通路的兩頭時，更新通路才起作用。
1.4.4 共享時鐘 (Timing Clocks)
ATCA為需要嚴格同步的系統(tǒng)提供雙冗余的三對差分時鐘，分別為8 kHz，19.44 MHz和用戶自定義值。
2 基于ATCA平臺的B3G移動通信系統(tǒng)設計
2.1 Beyond 3G移動通信系統(tǒng)簡介
Beyond 3G移動通信系統(tǒng)（俗稱第四代移動通信系統(tǒng)）作為未來的移動通信系統(tǒng)應當具備如下特點：
（1）很高的傳輸速率和傳輸質(zhì)量。
B3G移動通信系統(tǒng)應該能夠承載大量的多媒體信息， 因此要具備50～100Mbit/s的最大傳輸速率、非對稱的上下行鏈路速率、地區(qū)的連續(xù)覆蓋、QoS 機制、很低的比特開銷等功能；
（2）靈活多樣的業(yè)務功能。
B3G移動通信網(wǎng)絡應能使各類媒體、通信主機及網(wǎng)絡之間進行“無縫”連接，使得用戶能夠自由的在各種網(wǎng)絡環(huán)境間無縫漫游， 并覺察不到業(yè)務質(zhì)量上的變化， 因此新的通信系統(tǒng)要具備媒體轉(zhuǎn)換、網(wǎng)間移動管理及鑒權(quán)、Ad-hoc網(wǎng)絡（自組網(wǎng)）、代理等功能；
（3）開放的平臺。
B3G移動通信系統(tǒng)應在移動終端、業(yè)務節(jié)點及移動網(wǎng)絡機制上具有“開放性”，使得用戶能夠自由的選擇協(xié)議、應用和網(wǎng)絡。讓應用業(yè)務提供商（ASP）及內(nèi)容提供商能夠提供獨立于操作的業(yè)務及內(nèi)容。 使定位信息和計費信息能夠在各個網(wǎng)絡和各類應用之間共享。 改良的安全機制能夠作用于廣泛的功能范圍；
（4）高度智能化的網(wǎng)絡。
B3G移動通信網(wǎng)將是一個高度自治、自適應的網(wǎng)絡，具有很好的重構(gòu)性、可變性、自組織性等，以便于滿足不同用戶在不同環(huán)境下的通信需求；
（5）高度可靠的鑒權(quán)及安全機制。
B3G移動通信網(wǎng)將是一個基于分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡， 如何保證數(shù)據(jù)的安全可靠性將直接影響到整個網(wǎng)絡的生存力， 也會影響到用戶對整個網(wǎng)絡的信任程度。
（6）高數(shù)據(jù)速率和QoS保證。
B3G移動通信不僅是為了適應用戶數(shù)的增加，更重要的是，必須要適應多媒體的傳輸需求，當然還包括通信品質(zhì)（QoS）的要求?？偟膩碚f，必須可以容納龐大的用戶數(shù)、改善現(xiàn)有通信品質(zhì)以及達到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?div style="height:15px;">
因此，B3G移動系統(tǒng)需要一套支持高數(shù)據(jù)吞吐率，高兼容性（兼容各種協(xié)議）并具備高可靠性和智能性的模塊化平臺，ATCA是現(xiàn)今業(yè)界唯一完全滿足要求的選擇。
系統(tǒng)中基站有兩個CU（Computing Unit），每個處理12根天線，兩個CU的多天線基帶發(fā)送板之間互聯(lián)，有雙向各8Gbps的通信速率。每塊板都需要有全局時鐘輸入(10MHz)以及系統(tǒng)時鐘，用于幀起點以確定絕對時間。
移動臺有一個CU，處理4根天線，有4塊數(shù)字基帶接收板和1塊數(shù)據(jù)匯聚板。每個板需要有全局時鐘和系統(tǒng)時鐘輸入。此外還要求全局時鐘可以平滑調(diào)整，根據(jù)下行接收計算得到的增加或減少的脈沖數(shù)來調(diào)整時鐘的頻率，但不能使時鐘相位（占空比）發(fā)生跳變。
通過對ATCA和系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)足夠的了解后，我們認為基站和移動臺系統(tǒng)中各有兩套星形交換結(jié)構(gòu)：以AD/DA預處理板為核心的數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)以及一MCU為核心的控制&數(shù)據(jù)信息交換結(jié)構(gòu)。綜合考慮性能和代價因素，我認為采用雙雙星(Dual-Dual star）或者雙星(Dual star)拓撲的Base & Fabric Interface就可以實現(xiàn)方案。
基站部分（兩個CU合并在一臺機箱內(nèi)）：將兩個CU的兩塊AD&DA預處理板（集成每個CU的兩塊AD與DA于一板之上）分別置于邏輯交換槽1、2位置，它們之間利用Fabric Interface互聯(lián)并且與四塊數(shù)字基帶板高速相聯(lián)。數(shù)字基帶板是并行處理的關(guān)系，其相互之間的同步聯(lián)系通過無延遲的Update Channel實現(xiàn)。MCU（兩個CU共用）放置于邏輯交換槽3或4位置，通過雙星拓撲連接到各個基帶處理板。如果控制數(shù)據(jù)速率及其延遲要求不太高的話，并且可能實現(xiàn)將MCU模塊和預處理模塊集成到一塊板卡上（比較困難），也可以采用雙星結(jié)構(gòu)，控制信號通過Base Interface互聯(lián)。
移動臺部分：如果能夠?qū)D&DA處理板集成在一起，那么就可以用雙星拓撲。AD/DA板和數(shù)據(jù)匯聚板分別置于邏輯槽位1和2，和位于節(jié)點槽位的基帶處理板以及MCU通過Fabric Interface高速連通。如果不能夠?qū)D&DA集成，那么就將AD與DA分別置于邏輯槽位1和2，數(shù)據(jù)匯聚板位于邏輯槽位3或4，即采用雙雙星結(jié)構(gòu)。
如今若要達到帶寬要求，只能在Fabric Interface上使用XAUI規(guī)范(PICMG 3.1)，但是以太網(wǎng)由它本身的缺陷限制不適合應用在高速實時數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。年底和明年初將推出的基于PCI Express的新產(chǎn)品，相信更能符合我們的需求。
另外，一些芯片制造商已經(jīng)結(jié)合ATCA設計了相應內(nèi)嵌有高速差分SERDES接口的芯片，實現(xiàn)交換功能的芯片，甚至交換板卡（用戶只需要將自己的處理板卡附著其上），獨立的管理模塊以及MCU也可以買到，這就在充分發(fā)揮了ATCA優(yōu)勢的基礎(chǔ)上大大簡化了系統(tǒng)設計者花在研究如何將自己的設計與ATCA良好結(jié)合的時間，從而使得設計者能夠更加專注于自己系統(tǒng)的設計。
毋庸置疑，ATCA是B3G通信系統(tǒng)硬件平臺的最佳選擇，然而在結(jié)合我們的項目學習和應用ATCA的過程當中，我們也對ATCA的設計發(fā)展構(gòu)建出了一些想法，下面就此問題進行簡要探討。
由于目前的B3G系統(tǒng)設計正處于探索階段，對于各種數(shù)據(jù)處理運算量的估計還沒有定論（根據(jù)仿真結(jié)果和參數(shù)要求在調(diào)整階段），再加上DSP, FPGA等核心芯片處理能力和功能范圍的飛速拓展（更高的運算處理能力，內(nèi)嵌高速差分數(shù)據(jù)接口或微處理器以實現(xiàn)高度功能集成），因此業(yè)務處理模塊的總硬件規(guī)模需求尚難明確，即需要多少塊處理板并行還是個未知數(shù)。因此，板間數(shù)據(jù)互聯(lián)既需要高速率又需要靈活的可拓展性。
預處理板將接收到的數(shù)據(jù)分為四份（假設現(xiàn)有四塊業(yè)務處理板）分別發(fā)送給四塊板，每塊板進行并行處理。這正是我們目前準備應用的方案，因為這和ATCA數(shù)據(jù)傳輸通道的設計吻合：無論采用星形連接或者網(wǎng)狀連接，每一條數(shù)據(jù)通路（兩板間的連接）都只占用一個channel，而一個channel現(xiàn)能達到最高數(shù)據(jù)速率限制于4 x 3.125Gbps SERDES。因此，如果我們從預處理板上得到大于10Gbps的數(shù)據(jù)，則無法通過一個channel全部廣播給每塊業(yè)務處理板。采用這種將數(shù)據(jù)拆分，分別送給不同業(yè)務處理板處理的方案正是為了解決這個瓶頸。
然而，這就要求在做硬件平臺時就固定好了要分幾塊處理，而且要按最保守的處理能力來設計。實際實現(xiàn)時如果板子處理能力強了，也不允許它執(zhí)行更多的任務，因為它得不到數(shù)據(jù)。這樣設計出來的硬件平臺將會過于死板，與通用平臺的初衷大相徑庭。
解決辦法當然是采用更高速的板間互聯(lián)，以使每個處理板都能獲得全部的數(shù)據(jù)。在這一點上如果基于現(xiàn)有的交換結(jié)構(gòu)，只能寄希望于更高速SERDES和更高質(zhì)量傳輸媒質(zhì)的采用。
如圖2所示，將預處理板的全部數(shù)據(jù)傳送給業(yè)務處理板1，業(yè)務處理板1再將這些數(shù)據(jù)傳送給業(yè)務處理板2……每塊板卡得到了全部的數(shù)據(jù)，它可以選擇自己需要的處理。這種連接保證了可拓展能力，即實際使用板卡數(shù)可以隨時拓展，而且還可以適用于流水線作業(yè)，缺點在于排在后面的板卡在接收數(shù)據(jù)時會有一定延遲。
現(xiàn)在的ATCA規(guī)范并不支持這種背板結(jié)構(gòu)。這需要將Fabric Interface的一些channel專用于菊花鏈格式鏈接：例如將8個channel提出，分配4個給左邊板（雙向）4個給右邊板（雙向），即每塊板卡只與左右兩塊相鄰板卡互聯(lián)，并非基于交換結(jié)構(gòu)。這適合于大量高速信號處理，但沒有很高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交要求的情況。
3. 孫媛. 4G 通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)初探. 電信工程技術(shù)與標準化 (2004.4).
