作者：Jeff Munch 凌華科技 PICMG 3.0的目標(biāo)： 一系列家族式的規(guī)范： 單板規(guī)格介紹：
2001年9月，PICMG(全球PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造組織)成立了一個委員會起草滿足高吞吐量、高可靠性的下一代計(jì)算機(jī)平臺標(biāo)準(zhǔn)。該委員會由代表了工業(yè)和電信設(shè)備制造商及終端用戶的105個公司組成，其目標(biāo)是建立、修改并計(jì)劃在2002年底發(fā)布新的規(guī)范。經(jīng)過12個月的奮戰(zhàn)，PICMG3.0規(guī)范---先進(jìn)的通訊計(jì)算機(jī)構(gòu)架（ATCA）如期發(fā)布。整個過程中，組織內(nèi)的各個團(tuán)隊(duì)分別負(fù)責(zé)問題的不同方面，為最終達(dá)到一個實(shí)用的解決方案的期望而努力，其中的核心團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)監(jiān)控整個進(jìn)程，發(fā)現(xiàn)并解決過程中出現(xiàn)的潛在的不兼容性和障礙。這個規(guī)范的發(fā)表無疑是工程界的快速有效合作的很好范例。PICMG3.0規(guī)范有460頁長，整個制訂過程花費(fèi)5人年的會議和電話協(xié)商的時(shí)間。本文將對規(guī)范形成背后的動機(jī)作以闡述，同時(shí)對規(guī)范本身做一個全面的介紹.
PICMG標(biāo)準(zhǔn)化組織要求任何新規(guī)范的制訂須以SOW（Statement of Work）的形式開始。SOW提供指導(dǎo)用以確保標(biāo)準(zhǔn)與原始目標(biāo)吻合而不過分背離。PICMG 3.0的SOW是："PICMG3.0標(biāo)準(zhǔn)是為下一代融合通訊及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供一個高性價(jià)比的，基于模塊化結(jié)構(gòu)的、兼容的、并可擴(kuò)展的硬件構(gòu)架,同時(shí)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(yīng)用。在核心標(biāo)準(zhǔn)中定義機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱管理、電源分配和系統(tǒng)管理。PICMG3.0規(guī)范的特色是專注于電信運(yùn)營級需求"可靠性、可用性、適用性（RAS）"的應(yīng)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(guī)范的目標(biāo)更清楚針對那些未能被現(xiàn)存CompactPCI 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或?qū)偌軜?gòu)滿足的應(yīng)用，PICMG 3.0及其輔助規(guī)范將帶給這樣的應(yīng)用市場提供一個良好解決方案。"。事實(shí)上，大多數(shù)PICMG 3.0 委員會成員業(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(yīng)用。其間大家曾嘗試著對2.X標(biāo)準(zhǔn)的修改來滿足電信市場的需求，但只取得了有限的效果，最終不得不承認(rèn)原有的CompactPCI規(guī)范不能滿足電信應(yīng)用對單板空間、功耗、帶寬、系統(tǒng)管理的要求，新的標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)運(yùn)而生。
PICMG 3.0規(guī)范的標(biāo)題為先進(jìn)的通訊計(jì)算機(jī)架構(gòu),簡稱ATCA,但這會帶來一些混淆，因?yàn)?ATCA是指的一系列規(guī)范，PICMG 3.0只是其中一個。事實(shí)上PICMG 3.0 有別于其它PICMG 規(guī)范，它是由一個核心規(guī)范-- PICMG3.0和一系列輔助規(guī)范組成。ATCA家族中的核心規(guī)范定義了ATCA系列規(guī)范中的機(jī)構(gòu)、電源、散熱、互聯(lián)、系統(tǒng)管理部分;輔助規(guī)范內(nèi)容則定義了在核心規(guī)范中互聯(lián)的傳輸方式。實(shí)質(zhì)上，核心規(guī)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(guī)范?，F(xiàn)今，四個輔助協(xié)議已經(jīng)被確認(rèn)通過,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。另一個輔助協(xié)議PICMG3.5---高級結(jié)構(gòu)互聯(lián)/串行高速I/O傳輸正在制訂中。輔助協(xié)議的靈活性帶來了易用性;ATCA產(chǎn)品的整合制造商將需要更多關(guān)注熱門系統(tǒng)平臺中板卡使用的輔助協(xié)議。一個使用PICMG3.1---以太和光纖傳輸?shù)膯伟鍖⒉荒芎鸵粋€使用PICMG3.2---InfiniBand傳輸?shù)膯伟逶诩軜?gòu)中進(jìn)行通訊。
PICMG 3.0機(jī)構(gòu)要求主要來自于對600mm ETSI 和19" EIA標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜空間使用的研究。PICMG3.0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(shí)，機(jī)箱空間能和板子能達(dá)到最大限度的配合和利用。最初的工作是基于歐規(guī)卡的標(biāo)準(zhǔn)，繼而又提升到支持低成本的片狀金屬架構(gòu)(簡單電訊封裝)。對后走線模塊的支持滿足了對后I/O應(yīng)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)過對不同規(guī)格尺寸的單板的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行討論之后，PICMG3.0組織統(tǒng)一規(guī)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(jī)框可以支持14槽，而600mm ETSI的機(jī)框可以支持16槽。下圖所示為600mm ETSI機(jī)架中的ACTA前后單板的側(cè)視圖：
電源介紹：
PICMG 3.0 單板功耗最高200瓦，盡管就當(dāng)今的硅技術(shù)而言，200W看上并不起眼，但是一框有16個200瓦單板的機(jī)框功耗就達(dá)到3200瓦，一個機(jī)架里如果有三框其功耗就達(dá)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)的通訊設(shè)備是48V，200W時(shí)輸出是4A。在多數(shù)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。
傳輸簡介：
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(tǒng)管理層、控制層、資料層等的聯(lián)接。系統(tǒng)管理是基于一條與各槽位都相連的I2C雙串行信號線,系統(tǒng)管理信息則是基于IPMI規(guī)范被擴(kuò)展到在PICMG3.0規(guī)范中使用。系統(tǒng)管理總線也是冗余方式確保在一條總線故障情況下，管理信息仍正常傳遞。在資料層旁邊的控制層稱作Base接口 (Base Interface)，Base接口是一個雙星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(gòu)定義上非常像PICMG 2.16。PICMG 3.0單板的高速數(shù)據(jù)傳輸是通過Fabric接口(Fabric Interface)，F(xiàn)abric接口是基于3.125Gbps SERDES信號，可以在星型和全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中支持10Gb的傳輸速率。正如上面提到的，PICMG3.0核心規(guī)范定義了Fabric接口的信號和互聯(lián)，而輔助規(guī)范定義了用于傳輸?shù)膮f(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(tǒng)管理，如下圖所示：
英特爾公司供稿 摘要：利用英特爾主機(jī)媒體處理軟件和英特爾網(wǎng)擎 MPCBL0001高性能單板計(jì)算機(jī)構(gòu)建經(jīng)濟(jì)適用的語音和數(shù)據(jù)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(xiàn)將媒體處理解決方案迅速投入市場的開發(fā)。英特爾主機(jī)媒體處理（HMP）軟件應(yīng)用于下一代電信平臺、符合AdvancedTCA的基礎(chǔ)模塊。該軟件提供基本媒體服務(wù)，開發(fā)人員可使用這些服務(wù)為語音和數(shù)據(jù)服務(wù)構(gòu)建靈活、可擴(kuò)展和經(jīng)濟(jì)適用的模塊化網(wǎng)絡(luò)元素。在符合AdvancedTCA的高性能單板計(jì)算機(jī)上采用最新、最強(qiáng)大的英特爾處理器可實(shí)現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算平臺上經(jīng)濟(jì)而有效的執(zhí)行媒體處理功能，而先前執(zhí)行這些功能則需要集成的數(shù)字信號處理芯片。 AdvancedTCA規(guī)范 PICMG3.x規(guī)范，或AdvancedTCA（ATCA）標(biāo)準(zhǔn)，是一項(xiàng)業(yè)界倡導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)，旨在為運(yùn)營級電信解決方案創(chuàng)建一種新型的板卡（刀片式）和機(jī)箱外形規(guī)格。ATCA旨在通過為多種標(biāo)準(zhǔn)交換架構(gòu)（包括以太網(wǎng)和PCI Express）提供支持，滿足下一代通信應(yīng)用的要求，并為制造商提供滿足苛刻用戶要求的諸多功能。ATCA提供動態(tài)空間，以實(shí)現(xiàn)新一代模塊化、高性能卻經(jīng)濟(jì)適用的電信解決方案。除了高達(dá)2.4TB/秒的增強(qiáng)架構(gòu)可擴(kuò)展性外，ATCA還支持可擴(kuò)展的多協(xié)議接口，每板卡200W的功率預(yù)算以及大型8U×280mm×1.2"板卡外形規(guī)格。 過渡到標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)有的專有解決方案正在向ATCA遷移，以充分利用基礎(chǔ)模塊解決方案的標(biāo)準(zhǔn)化和不斷提高的可用性。ATCA標(biāo)準(zhǔn)旨在使客戶能夠快速、無縫且低成本轉(zhuǎn)變其電信應(yīng)用。英特爾HMP的一般平臺適用性與ATCA平臺的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)靈活性相結(jié)合為電信提供商提供一個強(qiáng)大的解決方案集。 向基于ATCA標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)模塊的轉(zhuǎn)變帶來了以下重要優(yōu)勢： 英特爾媒體處理基礎(chǔ)模塊 英特爾網(wǎng)擎MPCBL0001單板計(jì)算機(jī)符合ATCA規(guī)范，可達(dá)到更高性能水平，此標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算刀片通過英特爾E7501芯片組提供單或雙低電壓至強(qiáng)處理器（1.6GHz或2.0GHz），ATCA標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)模塊組件提供動態(tài)系統(tǒng)管理（IPMI 1.5），高刀片密度以及符合NEBS-3的設(shè)計(jì)，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(yùn)營級質(zhì)量。 憑借4GB以上的DDR-266內(nèi)存、雙千兆位以太網(wǎng)以及可選的光纖通道，MPCBL001為英特爾HMP軟件提供一個極為強(qiáng)大的平臺。利用HMP軟件，開發(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用板卡遷移到基于標(biāo)準(zhǔn)的開放模型以及標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算平臺。 目前，應(yīng)用開發(fā)人員需要購買板卡和計(jì)算平臺，才能開始開發(fā)新的電信應(yīng)用。利用英特爾HMP軟件，開發(fā)人員在進(jìn)行簡單的軟件安裝后就可以著手新電信應(yīng)用的開發(fā)。如此降低的啟動成本，再加上集成的新興互聯(lián)網(wǎng)電信，旨在新一代經(jīng)濟(jì)適用的創(chuàng)新應(yīng)用。
·降低庫存和啟動成本 － 減少初始資本投資
·降低開發(fā)成本 － 開發(fā)系統(tǒng)不再需要專用硬件
·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(zhí)行多種功能
·降低維護(hù)成本 － 系統(tǒng)配置標(biāo)準(zhǔn)化后，維護(hù)工作更容易進(jìn)行，而且還降低了培訓(xùn)成本
圖1 基于AdvancedTCA的SGSN、GGSN系統(tǒng)演示
在符合ATCA的單板計(jì)算機(jī)上運(yùn)行英特爾HMP軟件，是一種適用于低端部署（利用單個計(jì)算平臺運(yùn)行應(yīng)用程序和進(jìn)行媒體處理）的經(jīng)濟(jì)適用的解決方案。這一基礎(chǔ)模塊的組合還旨在用于需要磁盤存儲和高級媒體處理（如語音識別和文語轉(zhuǎn)換）支持的高密度解決方案。
經(jīng)濟(jì)適用的媒體處理
在英特爾至強(qiáng)處理器上引入DSP功能，是一種部署主機(jī)媒體處理功能的極為經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)。運(yùn)行于英特爾至強(qiáng)處理器上的HMP軟件致力于使單個處理器能夠取代可擴(kuò)展到DS-3甚至OC-3的密度的平臺上的多個DSP。英特爾HMP軟件支持兩項(xiàng)重要功能：語音媒體處理算法和軟件語音交換。具體應(yīng)用包括：
·通告 － 使u律或A律音頻數(shù)據(jù)從硬盤上的文件流出，并通過線性播放器資源轉(zhuǎn)換成電信音頻流
·交互語音應(yīng)答（IVR） － 將通告與雙音多頻（DTMF）或按鍵式信號檢測程序算法結(jié)合起來。此功能包括插入技術(shù)，這是一種檢測到DTMF數(shù)字或監(jiān)測到語音時(shí)就停止通告的功能。
·會議 － 在三向會議中橋接語音流
·譯碼 － 根據(jù)G.729a和G.723.1壓縮算法壓縮語音
·傳真 － 轉(zhuǎn)換T.30/T.17調(diào)制解調(diào)器流，以便用傳真?zhèn)鬏敇?biāo)記圖像文件格式（TIFF）文件
·語音 － 執(zhí)行多種語音技術(shù)功能，包括TTS、語音菜單和大型詞匯表
部署架構(gòu)
模塊化的下一代網(wǎng)絡(luò)將語音和數(shù)據(jù)合并在單個包基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中。這使兩種主要的架構(gòu)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。下圖說明這兩種架構(gòu)。英特爾HMP軟件可在這兩種架構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)的100BaseT和千兆位以太網(wǎng)轉(zhuǎn)移，作為互聯(lián)網(wǎng)主干服務(wù)和電信語音連接的主要接口。服務(wù)提供商正在部署媒體網(wǎng)絡(luò)，以便使用IP語音將電路網(wǎng)絡(luò)語音流轉(zhuǎn)換為基于以太網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)的普遍性使得為標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)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端和基于IP的客戶端提供語音媒體處理。
軟交換應(yīng)用
目前，同一類型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器平臺還用于軟交換應(yīng)用中的呼叫處理功能?？梢酝ㄟ^在與軟交換相同的服務(wù)器平臺上運(yùn)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。這種新類型的部署將取代目前所用的專用媒體處理平臺。
使用同構(gòu)硬件平臺的經(jīng)濟(jì)效益非常誘人。由于降低了備件成本、培訓(xùn)成本以及管理系統(tǒng)的集成成本，因此顯著降低了網(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。此類部署還支持通過軟件升級新功能，從而加快了市場投放，縮短了創(chuàng)新周期。
結(jié)束語
將電信媒體處理功能遷移到基于ATCA的計(jì)算硅芯片和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算平臺，電信設(shè)備供應(yīng)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(jié)合，使開發(fā)人員能夠?qū)⑵潆娦琶襟w處理解決方案從自定義的軟件域和相對昂貴的專用板卡，遷移到適用于大容量計(jì)算平臺的基于標(biāo)準(zhǔn)的開放軟件模型上。采用基于標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)模塊可以顯著減少新興電信服務(wù)的啟動成本和總體擁有成本。
