Abgespeckt

Auch der Telecom-Computer- Standard MicroTCA ist für die Industrie noch überdimensioniert. Die Lösung des Problems sieht Powerbridge in einer abgespeckten Spezifikation: Simple-MicroTCA.

Auch der Telecom-Computer- Standard MicroTCA ist für die Industrie noch überdimensioniert. Die Lösung des Problems sieht Powerbridge in einer abgespeckten Spezifikation: Simple-MicroTCA.

Speziell für die Telecom-Branche hat die PICMG die Standards AdvancedTCA (Telecom Computing Architecture) und der kompaktere Bruder MicroTCA definiert. Spezifiziert sind Systemumgebung und Gehäuselösungen sowie die Steckplätze für AMC-Module (Advanced Mezzanine-Card). Deren Spezifikation wurde wiederum ohne eine spezielle Branchenausrichtung entwickelt. Der Zielsetzung entsprechend beschreiben AdvancedTCA und MicroTCA einen Funktions- und Leistungsumfang, der auf Telekommunikationsanwendungen zugeschnitten ist. MicroTCA und AMC definieren aber auch Eigenschaften, die darauf basierende Komponenten für Industrieapplikationen interessant machen. Dazu zählen

  • kompakte Bauform,
  • hohe zulässige Verlustleistung im Modulträger,
  • große Zahl serieller High-Speed-Links (PCIexpress),
  • System-Management
  • und die robuste Mechanik.

Maßgeschneidert für die Industrie

Durch die Fokussierung auf Telekom-Anwendungen hat MicroTCA eine Reihe von Eigenschaften, die in vielen industriellen Applikationen nicht notwendig oder nutzbar sind - aber nicht zu vernachlässigende Kosten verursachen, beispielsweise Switched Fabrics (programmierbare und bei Bedarf redundante Verbindungen), das aufwendige Power-Modul und das Redundanzkonzept.

MicroTCA-Systeme haben bis zu zwölf Steckplätze für AMC-Module und erfordern mindestens einen, bei redundantem Aufbau sogar zwei MCHs (MicroTCA Carrier Hub). Diese Komponenten beinhalten Funktionen, die für den Betrieb eines Systems notwendig sind, beispielsweise das Switching der Verbindungen zwischen den AMC-Modulen, das System- Management und die Taktgenerierung. Der Funktionsumfang eines MCH lässt sich jedoch nur in gewissem Rahmen variieren. Hinzu kommen noch bis zu vier Power-Module (PM). Insgesamt führt das zu Systemkosten und Chassis-Abmessungen, die den Kostenrahmen industrieller Applikationen sprengen.

Beschränkung aufs Wesentliche

Simple MicroTCA (SMTCA) beschreibt dagegen Gehäusesysteme mit AMC-Steckplätzen, die ohne Carrier-Hubs und Power-Module auskommen. Das reduziert die Kosten eines SMTCA-Aufbaus mit Prozessor-Modul auf etwa ein Drittel eines MicroTCA-Systems, konkret: 3000 Euro. Damit liegen die Systeme im Bereich klassischer Industrie-PCs, bieten aber die Modularität eines MicroTCA-Aufbaus. Voraussetzung dafür ist die Reduzierung und eindeutige Definition der MicroTCA- Funktion:

  • dedizierte Definition der AMC-Steckplätze für das CPU-Modul und die I/OModule,
  • maximal acht I/O-Steckplätze,
  • Beschränkung auf Typ-1-Verbindungen, das heisst PCIexpress x1 zu den I/OSteckplätzen,
  • feste Verbindungen der AMC-Ports zwischen den Steckplätzen untereinander,
  • Entfall der Switched Fabrics,
  • Ersatz des Power-Moduls durch einfache Netzteile, DC/DC-Konverter oder externe 12-V-Stromversorgungen,
  • Ersatz der MCH- und PM-Funktionen durch ein SMTCA-Support-Modul (SSM),
  • Verzicht auf Redundanz,
  • optionale Leistungsreduzierung der Stromversorgung.

Die Analyse der möglichen Interfaces zu den I/O-Modulen ergab, dass unter den Gesichtspunkten von Kosten, Leistungsfähigkeit und langfristiger Verfügbarkeit PCIexpress (PCIe) das optimale Interface ist. Für Standard-I/O-Funktionen in Industrie- Anwendungen reichen PCIe-×1-Verbindungen aus, da selbst eine Gigabit- Ethernet-Schnittstelle kaum mehr Bandbreite nutzen kann.