MicroTCA – die Industrie-Varianten

Der für hochverfügbare Telecom-Anwendungen entwickelte Computer-Standard MicroTCA ist für Industrie-Applikationen überdimensioniert und zu teuer. Um die Kosten bei den Industrie-Varianten zu drücken, haben Kontron und Powerbridge überflüssige Funktionen über Bord geworfen.

Der für hochverfügbare Telecom-Anwendungen entwickelte Computer-Standard MicroTCA ist für Industrie-Applikationen überdimensioniert und zu teuer. Um die Kosten bei den Industrie-Varianten zu drücken, haben Kontron und Powerbridge überflüssige Funktionen über Bord geworfen.

Die Mitte 2006 von der PICMG verabschiedete MicroTCA-Spezifikation (TCA: Telecom Computing Architecture) wurde mit klarem Focus auf den Telekommunikationsmarkt entwickelt. Trotzdem hatten andere Märkte – vor allem die Industrie – von Anfang an ein großes Interessean der modularen Plattform.

MicroTCA beschreibt nicht nur den mechanischen Aufbau, sondern alle für ein komplettes System notwendigen Komponenten wie Power-Unit, Cooling-Unit, MCH (MicroTCA Carrier Hub) und AMC (Advanced Mezzanin Card). Durch die Offenheit der MicroTCA-Spezifikation und die beliebige Kombinierbarkeit der verschiedenen AdvancedMC-Modul-Größen (Compact, Mid-size und Fullsize, als Single- oder Double-Modul) in einem Systemträger, lassen sich unterschiedlichste Konfigurationen realisieren. Unter mechanischen Gesichtspunkten ist der MicroTCA-Standard eine spezielle Ausführung der 19-Zoll-Technik, mit der auch ETSI-konforme Trägersysteme aufgebaut werden können (ETSI: European Telecommunications Standards Institute). Zudem sind kompaktere Einheiten (Cube oder Pico) für Applikationen mit wenigen AdvancedMC-Modulen definiert.

Die Kostentreiber: MCH und Redundanz

Allerdings unterscheiden sich die Anforderungen an eine Automatisierungshardware grundsätzlich von Telecom-Anwendungen: Beispielsweise wird keine Ausfallsicherheit von 99,999 % benötigt – und damit auch keine vollständige Redundanz.

Auch viele System- und Shelfmanagement-Funktionen werden in der Industrie nicht unbedingt benötigt, zum Beispiel:

  • die Abfrage der benötigten Leistung jedes einzelnen AMC-Moduls,
  • die Überwachung von Spannung, Strom und Temperatur jedes Moduls, sdie Generierung und Anzeige der Telco-Alarme
  • sowie die Auswahl des aktiven und redundanten Power-Moduls, getrennt für jeden einzelnen Spannungspfad zu jedem Modul.

Das Management-Konzept basiert auf dem MCH, der zum einen als Daten-Switch die Kommunikation steuert, zum anderen die einzelnen Systemkomponenten überwacht (Einschalt-Reihenfolge, Temperatur/Strom). Dies geschieht über das Intelligent Platform Management Interface (IPMI), das jede MicroTCA-Komponente benötigt.

Im Hinblick auf den Telecom-Markt wurde auf die Einbaufähigkeit in ETSIRacks mit 300 mm Tiefe geachtet. Daher beträgt die minimale Tiefe eines Systems 197 mm und alle Komponenten sind von vorne steckbar – auch die MCHs und Power-Module. In Industrie-Anwendungen ist die Reglementierung der Bautiefe auf 197 mm nicht gegeben; ebenso sind frontseitige Anschlüsse nicht zwingend vorgeschrieben. Die Systemträger können daher´eine größere Bautiefe haben. Daher liegt es nahe, Systemkomponenten wie Stromversorgung, Daten-Switch und das Management hinter die Backplane zu verlegen, um im vorderen Bereich Platz für die Funktionsmodule zu gewinnen.

Die Aufgabenstellung an einen Hersteller industrie-gerechter MicroTCA-Systeme lautet, das komplexe Management und den mechanischen Aufbau auf die minimal notwendigen Funktionen zu reduzieren und trotzdem die Konformität zum Standard zu erhalten. Schließlich sollen handelsübliche AdvancedMC-Module aus dem Volumenmarkt Telecom unverändert einsetzbar sein.

Flexibilität bei den Funktionen

Die Lösungen von Kontron und Powerbridge zeigen: MicroTCA ist mit einigen Anpassungen für den Industriebereich geeignet. Die Modifikationen beschränken sich auf das Weglassen von Funktionen wie Redundanz und ein komplexes Systemoder Shelf-Management, die im industriellen Umfeld nicht oder nur im geringeren Maße benötigt werden. Auch brauchen die meisten Anwendungen keine so extremen Datenbandbreiten wie eine Telecom-Applikation: 40 GBit/s (4 × 10 Gigabit-Ethernet) zwischen zwei AMC-Modulen sind für eine Maschinensteuerung weit überdimensioniert. Die Beschränkung auf 2,5 GBit/s (1 × PCIe) bei Simple-MicroTCA reicht vollkommen aus.

Weitaus wichtiger ist, dass bei beiden Systemkonzepten größtenteils Standard-AdvancedMC-Module verwendet werden können. Gleichzeitig bleibt die Flexibilität, das System individuell mit Zusatzfeatures auszurüsten. sk

Nähere Informationen:

www.kontron.de

www.powerbridge.de

www.schroff.de

www.picmg.org