Design-Spielräume von MicroTCA eröffnen Möglichkeiten für kostengünstige industrielle Systeme
AdvancedMC-Systeme – ein guter Wurf
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Systeme der zweiten Generation
AMCs und MicroTCA haben sich in kurzer Zeit als Standards in der Industrie etabliert. Die Herkunft aus der Telekommunikation garantiert Stabilität und durchdachtes Design. Für die Implementierung des Standards gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Systeme der ersten Generation erkennt man an den im AMC-Format implementierten Power-Modulen zusätzlich zum Netzteil. Das Power-Modul wird vom MCH aus gesteuert und schaltet die Speisespannung der AMCs.
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Systeme der zweiten Generation realisieren diese Funktion deutlich platzsparender und kostengünstiger: Die Backplane schaltet die Speisespannungen und hat für die Ansteuerung durch den MCH ein Steuermodul. Hierdurch lassen sich Standard-Netzteile verwenden.
Bild 6 zeigt eine Übersicht über Systeme der zweiten Generation in unterschiedlichen Bauformen. Das obere System ist ein 2U-Server im 19-Zoll-Format für acht AMCs (Kontron OM5080). Dieses System ist völlig redundant aufgebaut: doppelt vorhanden sind Management, Ethernet-Switches, Lüfter und Stromversorgung. Daher eignet sich dieses System für hochverfügbare Lösungen im Bereich der Telekommunikation und Enterprise-IT. Das System verfügt über ein Alarm-Panel mit externen Management-Schnittstellen auf der Frontseite oben, sowie über Uplinks für 8× GbE bzw. 4× GbE und 2× 10 GbE. Je nach Bestückung mit Prozessor-AMCs, Netzwerkprozessoren oder DSPs lässt sich das System zur Medienverarbeitung, Kommunikation, als Paketfilter oder Web-Server einsetzen.
In der mittleren Reihe darunter dargestellt sind kompakte Systeme für vier bis sechs AMCs. Die Kontron-Systeme OM6040 (vier AMCs) und OM6060 (sechs AMCs) unterstützen PCI-Express, Gigabit-Ethernet und Serial Rapid I/O für alle standardkonformen AMCs. Das System hat hierfür einen vollständigen MCH mit Ethernet-Switch sowie PCI-Express-Switch bzw. SRIO-Switch.
Management
Jedes AMC ist mit einem Manager verbunden, der die Systemkonfiguration überprüft und erst nach erfolgreicher Überprüfung die Stromversorgung des AMC aktiviert. Diese Funktionen lassen sich unter den Stichworten E-Keying und Power-Management zusammenfassen und sind Teil der Funktion des MCH (MicroTCA Carrier Hub). Über das Power Management kann der MCH auch die Speisespannung der AMCs deaktivieren, wenn ein AMC im laufenden Betrieb entfernt oder ausgetauscht werden soll (das so genannte „Hot-Swap“). Außerdem gehören zum Management externe Schnittstellen für das System, z.B. über SNMP.
Netzwerk
AMCs verfügen in aller Regel über einen bis zwei Ethernet-Anschlüsse, die mit einem Ethernet-Switch im System verbunden sind. Der Ethernet-Switch ist ebenfalls Bestandteil des MCH. Somit können AMCs innerhalb des Systems über das Netwerk miteinander kommunizieren sowie mit der Außenwelt über die externen Ethernet-Ports des MCH.
PCI-Express
Wie bei PC-Systemen üblich, können Prozessor-AMCs über PCI-Express mit Peripherie-AMCs verbunden werden. Hierzu definiert der AMC-Standard eine Taktleitung (Clock) zum Betrieb von PCI-Express sowie Datenleitungen für PCI-Express mit ein bis vier seriellen Verbindungen (Lanes). Im einfachsten Fall sind die PCI-Express-Verbindungen direkt als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf der Backplane ausgeführt, wie in Bild 2 oben dargestellt. Als Alternative zur Punkt-zu-Punkt-Verbindung können die PCI-Express-Verbindungen zum MCH geführt und von dort aus weiter zu den AMC-Slots geschaltet werden. Der MCH muss in diesem Fall über einen PCI-Express-Switch verfügen. In beiden Fällen haben einzelne Systemslots aus Sicht von PCI spezielle Funktionen: Prozessor-AMCs (PCI Root oder Upstream) und Peripherie-Geräte (PCI Nodes oder Downstream). Bei Verwendung eines PCI-Express-Switch sind diese Funktionen flexibel konfigurierbar: Jeder Steckplatz kann „Root“ oder „Node“ sein. Außerdem lassen sich durch Verwendung eines PCI-Express-Switch die PCI-Ports eines Prozessor-AMC leicht auf mehrere Peripheriegeräte verteilen.
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