Wer zuerst kommt, mahlt zuerst
Den 40-GBit/s-ATCA-Zug nicht verpassen
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
ATCA passt sich an
Während sich die zur Implementierung des 40-GBit/s-Ethernets notwendigen Technologien konkretisieren, findet gleichzeitig auch die Erweiterung der ATCA-Spezifikationen statt, um die Herausforderung zu meistern. Die Normen, die serielle Links für 10-GBit/s-Ethernet auf der Backplane definieren (IEEE 802.3ap, die 10GBase-KR definiert), wurden im Mai 2007 verabschiedet. Im Juni 2009 wurde IEEE 802.3BA veröffentlicht: Es definiert ein Ethernet für eine Backplane, die vier 10GBase-KR-Datenbahnen nutzt, um 40 GBit/s zu erreichen (40GBase-KR4).
In beiden Fällen verwendete das IEEE das ATCA-Konzept als Arbeitsgrundlage. Im ursprünglichen ATCA-Standard hatte die PICMG bereits Fabric-Links definiert, die bidirektional mit einer 10-GBit/s-Datenrate mit den Knoten-Boards kommunizierten, indem sie vier serielle Bahnen zu je 2,5 GBit/s nutzten (10GBase-KX4), wie das in der PICMG-3.1-Option-9 für die ATCA-Backplane definiert ist. Architektonisch findet der Umstieg auf die 40-GBit/s-Technologie (entweder durch 4 x 10-GBit/s-Links oder einen einzelnen 40-GBit/s-Link) ähnlich statt und erfolgt durch die Verbesserung der Backplane und der Link-Abschlüsse, um eine entsprechend höhere Bitrate zu ermöglichen. Dank dieser Ähnlichkeit ist ein Upgrade des Standards leicht durchführbar, und die entsprechenden Arbeiten sind bereits im Gange. Die PICMG-3.1-R2-Spezifikation wird diese Geschwindigkeitserhöhung sowie die Steckverbinderverbesserungen und die zusätzlichen Anforderungen an die Knotenkarten beinhalten. Außerdem wird sie auch die benötigten Erweiterungen der Spezifikationen für das Shelf-Management und die FRUs (Field Replaceable Unit) enthalten, die die Vor- und Rückwärtskompatibilität sicherstellen. Es ist zu erwarten, dass diese Spezifikation innerhalb eines halben Jahres verabschiedet wird.
Der Entwurf und der Test der Backplane, die die Signale überträgt, stellten schon früh im Normen-Definitionsprozess einen festen Punkt dar. Die Spezifikationen hinsichtlich Signalintegrität, Übersprechen und Dämpfung sind in der ursprünglichen IEEE-Normung klar definiert, sodass die besondere Backplane, die erforderlich ist, um 40-GBit/s pro Link zu unterstützen, noch vor der Verabschiedung des neuen ATCA-Standards entwickelt werden konnte. Dies war sehr wichtig, da so einige Unternehmen bereits im Vorfeld grundlegende Arbeiten leisten konnten, dank denen ein nahtloser Übergang zu einer höheren Performance möglich ist, wie wir bald sehen werden.
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Die sich in Arbeit befindlichen Erweiterungen der ATCA-Spezifikationen sowie die mit einer höheren Performance ausgestatteten Prozessoren und Hardwarekomponenten, die bereits im Kommen sind, implizieren alle, dass die 40-GBit/s-ATCA-Technologie bald Realität sein wird. Die Realisierung eines ATCA-Systems, das mit solch hohen Geschwindigkeiten arbeitet, ist jedoch keine leichte Aufgabe. Sie erfordert ein akkurates Board-Design unter Einhaltung enger Toleranzen sowie die Verwendung von geeigneten Materialien und verbesserten Entwurfsmethoden, um eine genaue Impedanzanpassung entlang der Signalleitungen sicherzustellen. Sie setzt allerdings auch eine hochgenaue Leiterplattenfertigung voraus sowie effektive Test- und Verifikationsfähigkeiten. Das alles impliziert, dass die vorausgesetzte Design- und Fertigungskompetenz außergewöhnlich hoch ist, aber sie ist mit Sicherheit vorhanden: Sie ermöglicht die Realisierung von neuen Backplanes, die den IEEE-Spezifikationen entsprechen und die 40-GBit/s-Blades unterstützen, die in absehbarer Zeit die Menge der bestehenden 1-GBit/s- und 10-GBit/s-Blades ergänzen werden.
Equipment-Hersteller und ihre Kunden sollten daher bereits jetzt mit der Planung des Übergangs zur unausweichlichen 40-GBit/s-Technologie beginnen. Das richtige Timing ist dabei von entscheidender Bedeutung; dennoch neigen Hersteller und Kunden dazu, sich zurückzuhalten, um die Kosten einer zu frühzeitigen Aufrüstung zu vermeiden. So riskieren sie aber, durch verspätetes Handeln, von der Konkurrenz überholt zu werden, die dann als erste neue Features und Funktionalitäten anbieten kann.
Es war von Anfang an klar, dass nicht alle Komponenten einer 40-GBit/s-Plattform gleichzeitig verfügbar sein würden. Allerdings wussten die meisten Entwickler, die sich früh ans Werk machten, welcher der ideale Pfad zur 40-GBit/s-Technologie war und wie ihr Endprodukt auszusehen hatte.
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- 40-GBit/s-Technologien sind im Kommen
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- Die drei Schritte zum 40-GBit/s-Ziel
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