ATCA學(xué)習(xí)指南.doc

ATCA學(xué)習(xí)指南目 錄第一部分 基礎(chǔ)知識3第一章 模塊化通信平臺（MCP）3第二章 ATCA52.1 ATCA介紹52.2 ATCA技術(shù)亮點62.3 AMC11第三章 面向PCI Express架構(gòu)的高級交換14第四章 電信級操作系統(tǒng)15第五章 服務(wù)可用性論壇中間件接口15第六章 高速互連串行總線16第七章 散熱技術(shù)21第二部分 結(jié)構(gòu)25第一章 Fabric接口26第二章 機箱29第三章 背板30第三部分 電源35第四部分 散熱36第五部分 系統(tǒng)管理42第六部分 系統(tǒng)互連44第七部分 傳輸協(xié)議47第一章 高級交換互連(ASI)47第二章 快速結(jié)構(gòu)49第一部分 基礎(chǔ)知識第一章 模塊化通信平臺（MCP）模塊化通信平臺擁有無可比擬的優(yōu)勢，MCP支持電信設(shè)備制造商（TEM）選擇一流的商業(yè)化（COTS）產(chǎn)品，并把它們集成到平臺解決方案之中。這一方法可縮短總體開發(fā)時間。電信設(shè)備制造商（TEM）可以將其資源投入到那些能讓服務(wù)提供商脫穎而出并獲得最大價值的領(lǐng)域，從而支持其以較低的成本構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施推出新型服務(wù)。提供這些優(yōu)勢需要一個真正的標(biāo)準(zhǔn)化全行業(yè)解決方案架構(gòu)，它應(yīng)：1) 擁有從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商到解決方案廠商的廣泛行業(yè)支持；2) 提供具有出色互操作性和再利用性的模塊化商業(yè)解決方案；3) 其設(shè)計完全以滿足電信行業(yè)的需求為立足點；4) 為硬件平臺、互連、底板交換結(jié)構(gòu)、平臺管理、電信級操作系統(tǒng)和高可用性中間件帶來開放工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢。圖1 模塊化通信平臺的開放標(biāo)準(zhǔn)MCP模式基于主要的開放性全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方案： 高級電信計算體系結(jié)構(gòu)（AdvancedTCA）是一項開放的行業(yè)規(guī)范，設(shè)計用于滿足下一代電信級通信設(shè)備的要求。AdvancedTCA代表了PICMG歷史上最大型的規(guī)范方案。 PICMG針對ATCA所做的擴展工作包括高級夾層卡（AMC）標(biāo)準(zhǔn)。AMC顯著提高了標(biāo)準(zhǔn)AdvancedTCA載板上夾層卡的密度。 基于PCI Express架構(gòu)的高級交換（AS）是一項多點對等層交換互連技術(shù)，它通過封裝所有通信協(xié)議可實現(xiàn)專有底板結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，并同時提供出色的服務(wù)質(zhì)量（QoS）和高可用性特性。高級交換（AS）得到了主要交換結(jié)構(gòu)廠商的支持，是一項高級交換互連SIG（ASI-SIG）方案。 電信級Linux是一種基于2.4 Linux內(nèi)核的開放源代碼操作系統(tǒng)，所具備的增強特性可支持高可用性與可靠性的電信級要求。它由開放源代碼開發(fā)實驗室（OSDL）的電信級Linux工作組提供支持。 服務(wù)可用性論壇中間件接口支持推出基于標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)化硬件平臺、高可用性中間件和服務(wù)應(yīng)用的電信級系統(tǒng)。服務(wù)可用性論壇是一個由領(lǐng)先通信與計算公司組成的聯(lián)盟，致力于制定和推廣開放標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范。MCP為電信設(shè)備制造商（TEM）帶來的一個主要優(yōu)勢就是跨多種網(wǎng)元與應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)模塊組件再利用。例如，電信設(shè)備制造商（TEM）可以將無線接入網(wǎng)的所有網(wǎng)員放置于由標(biāo)準(zhǔn)機箱、線卡和交換結(jié)構(gòu)刀片構(gòu)建的一款平臺上。這種靈活的模塊化架構(gòu)可為整個價值鏈帶來巨大優(yōu)勢。 電信設(shè)備制造商（TEM）可以采用MCP來充分獲取批量生產(chǎn)的成本優(yōu)勢，并通過可跨多種網(wǎng)元使用的靈活構(gòu)建模塊來節(jié)省成本。Yankee集團在其側(cè)重AdvancedTCA刀片的價值定位研究中表示，通過購買ATCA分組處理刀片，一家專門從事電信級解決方案的電信設(shè)備制造商（TEM）可以獲得以下優(yōu)勢：1) 節(jié)省高達85%的硬件工程設(shè)計勞動力成本；2) 節(jié)省高達40%的產(chǎn)品開發(fā)總成本；3) 3至5個月即可推出硬件升級的快速上市優(yōu)勢；4) 3至9個月即可開發(fā)出全新刀片式模塊化通信平臺的快速上市優(yōu)勢；5) 12至18個月即可開發(fā)出全新電信級邊緣系統(tǒng)的快速上市優(yōu)勢；6) 更簡單的成本結(jié)構(gòu)；7) 產(chǎn)品設(shè)計的高度靈活性；8) 可預(yù)測的產(chǎn)品開發(fā)周期；9) 完善的開發(fā)工具套件。第二章 ATCA2.1 ATCA介紹ATCA也叫AdvancedTCA，是Advanced Telecom Computing Architecture的縮寫。AdvancedTCA在核心標(biāo)準(zhǔn)中定義機械結(jié)構(gòu)、散熱管理、電源分配和系統(tǒng)管理。通過更大的新外形、顯著提高的散熱層（thermal envelope）和更高的性能，它將MCP概念推向了一個全新的高度。ATCA標(biāo)準(zhǔn)的核心思想之一就是利用高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Gbit網(wǎng))替代系統(tǒng)級總線，ATCA的管理模塊(CMM)和交換模塊（Network switch）通過高速網(wǎng)絡(luò)對各刀片進行管理和冗余備份。AdvancedTCA支持電信商和運營商所需要的交換結(jié)構(gòu)架構(gòu)： PICMG 3.1 AdvancedTCA以太網(wǎng)/光纖通道 PICMG 3.2 AdvancedTCA InfiniBand PICMG 3.3 AdvancedTCA StarFabric PICMG 3.4 AdvancedTCA PCI Express PICMG 3.5 AdvancedTCA RapidIO圖2 可重新配置的AdvancedTCA構(gòu)建模塊可用于設(shè)計多種網(wǎng)元提高平臺集成度是下一代網(wǎng)絡(luò)的主要要求。AdvancedTCA支持多種背板配置，基本接口采用雙星BASE-T千兆位以太網(wǎng)，可選交換接口采用全網(wǎng)格、星狀和雙星結(jié)構(gòu)拓?fù)洌抗?jié)點速度高達20Gbps。19英寸機箱中多達14個插槽以及ETSI 600毫米機箱中多達16個插槽?？芍貜?fù)使用構(gòu)建模塊的提供，包括刀片和夾層卡，使設(shè)計人員能夠在各種不同外形和配置中實施可重新配置的標(biāo)準(zhǔn)支架。無論是哪個廠商提供的平臺，各網(wǎng)元都可以使用同一機箱外形。此外，每個網(wǎng)元中的刀片還可以在其它網(wǎng)元中執(zhí)行相同的功能。例如，無線節(jié)點控制器（RNC）中的控制和信令機架與GPRS服務(wù)支持節(jié)點（SGSN）所使用的硬件相同。升級AdvancedTCA刀片最為有效的一種方法就是充分利用標(biāo)準(zhǔn)夾層模塊。這些模塊包括處理器夾層卡（PMC）或高級夾層卡（AMC）。AdvancedTCA PMC和AMC模塊（許多廠商均提供）通過支持電信設(shè)備制造商（TEM）充分利用商業(yè)化（COTS）計算與I/O引擎和外包T1/E1協(xié)議引擎，幫助其顯著縮短了上市時間。AdvancedTCA刀片的大外形為實現(xiàn)最高性能的處理器提供了充足的架構(gòu)擴展空間。MicroTCA可被視為ATCA和AMC的重新包裝的通訊應(yīng)用架構(gòu)。它為所有小尺寸、低功耗、價格敏感的應(yīng)用帶來了福音，并全面支持AMC標(biāo)準(zhǔn)板卡。MicroTCA將在內(nèi)部通過高速備板連接一定數(shù)量的AMC。它支持所有AMC規(guī)格包括半高-單寬、半高-雙寬、全高-單寬、全高-雙寬。MicroTCA將提供的備板拓?fù)浒ㄐ切汀㈦p星型和網(wǎng)狀。同時將穩(wěn)定性從5個9提高到6個9?？値拰⒅С?G到50Gbit/s的范圍。更為優(yōu)越的特性是它具有與AdvancedTCA的雙星拓?fù)渫耆嫒莸哪芰Α?.2 ATCA技術(shù)亮點2.2.1 背板靈活性背板拓?fù)錄Q定著刀片在背板內(nèi)部的連接方式。AdvancedTCA可提供更多交換接口（fabric interface）選擇，支持各種不同網(wǎng)元與AdvancedTCA的靈活集成。AdvancedTCA還支持到背板的基本接口（Base interface）和交換接口（Fabric interface），提供了出色的靈活性。這使TEM能夠采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口提供更高的每端口帶寬，從而使其設(shè)計滿足新用戶需求并符合新的使用要求。 AdvancedTCA支持多種不同的拓?fù)洌?星狀拓?fù)洌╯tar topology）可帶來簡單、經(jīng)濟高效的設(shè)計。 在電信基礎(chǔ)設(shè)施中，網(wǎng)格拓?fù)洌╩esh topology）可提供最高帶寬、路由靈活性和可靠性。 雙星狀拓?fù)洌╠ual-star topology），內(nèi)含兩組星狀接口，用于提供系統(tǒng)冗余、或處理不同類型流量或工作負(fù)載。 兩組雙星拓?fù)淇稍谝粋€機箱中容納4個交換機，并在主板間提高更高帶寬。2.2.2 結(jié)構(gòu)靈活性隨著無線和有線服務(wù)需求不斷增長，電信行業(yè)逐漸意識到應(yīng)該避免專有或半開放刀片式框架成為發(fā)展障礙，因為它們嚴(yán)重限制了選擇范圍。AdvancedTCA支持多種結(jié)構(gòu)和接口，可為下一代網(wǎng)元提供出色的可擴充性和擴展空間。數(shù)據(jù)流量接口為設(shè)計人員提供了廣泛的特定應(yīng)用選擇，包括支持PCI Express架構(gòu)的高級交換（AS）。多點對等交換接口技術(shù)通過封裝任意通信協(xié)議，實現(xiàn)了專有背板結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，并且擴展了服務(wù)質(zhì)量（QoS）和高可用性等特性。AdvancedTCA支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全雙工接口，其中包括： 使用XAUI的10G以太網(wǎng)； 使用1000BASE-BX的4x 1Gbps端口； 使用1000BASE-BX的2x 1Gbps端口和2x 2Gbps光纖通道； 4x PCI Express/高級交換； 4x InfiniBand架構(gòu)； 2x光纖通道。此外，AdvancedTCA還可在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)智能平臺管理接口（IPMI）的基礎(chǔ)上提供機箱級管理，這可使用智能平臺管理總線（IPMB）在輻射拓?fù)浠蚩偩€拓?fù)鋬?nèi)實施。更新端口互連可提供包含10個差分對（differential pairs）的專用接口。該渠道可提供刀片間通信，支持故障切換和集群等應(yīng)用。這種其它架構(gòu)所不具備的能力，進一步擴展了AdvancedTCA可以支持的應(yīng)用范圍。 主板間帶寬是所有平臺的核心：帶寬越高，系統(tǒng)的性能越好。Advanced TCA可在刀片間提供極高的帶寬。 每端口1 Gbps的基礎(chǔ)接口帶寬可為未來的控制面板應(yīng)用提供充足的擴展空間； AdvancedTCA支持廣泛的配置選擇，包括支持每端口2Gbps、4Gbps、8Gbps和10Gbps有效負(fù)荷的系統(tǒng)，以滿足下一代接口的帶寬要求。表3 AdvancedTCA技術(shù)優(yōu)勢概覽2.2.3 最大限度提高平臺密度由于密度決定著單位空間內(nèi)可提供的冗余能力，因此它是核心網(wǎng)元中的關(guān)鍵因素。密度除了受散熱、電源和冷卻等因素的影響之外，還取決于每個機箱的刀片數(shù)量及每格的機箱數(shù)量。AdvancedTCA每個全尺寸機箱容納14個刀片和2個交換機，外形相對較大，可提供更出色的散熱能力，并支持大量插卡。同時因消除了可能阻塞氣流的線纜，可實現(xiàn)前后部順暢的輸入/輸出（如圖4所示）。8U高達型刀片外形支持高性能硬件模塊和高I/O密度，PICMG 3.09規(guī)范還為設(shè)計人員定義了后部轉(zhuǎn)換模塊（RTM）支持后部I/O布線。-48V DC和120/240V AC供電，支持中央辦公室和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。當(dāng)今多數(shù)廠商都已提供全新10U機箱，并在平臺密度上實現(xiàn)了里程碑式的發(fā)展。該配置在標(biāo)準(zhǔn)19英寸機箱中帶有兩個交換機的雙星背板配置中可容納24枚處理器，標(biāo)準(zhǔn)19英寸機架每格帶可安裝多達4個機箱。根據(jù)每刀片200瓦或更低功率的AdvancedTCA規(guī)范規(guī)定，這種高密度配置支持每個機架容納多達96枚處理器。即使應(yīng)用不要求使用機箱/架，10U解決方案所提供的額外機架空間仍可以實現(xiàn)一個、兩個或三個機箱的高密度，同時也會在框架中為外部存儲或布線等其它必要操作留出充足的空間。10U架構(gòu)的靈活性是許多服務(wù)提供商所渴望的，也是許多應(yīng)用的要求。圖4 AdvancedTCA的前后部I/O能力排除了布線障礙，可實現(xiàn)更卓越的上下氣流暢通性2.2.4 出色的可擴充性TEM可輕松在機箱中添加刀片，以支持更多流量和新服務(wù)。同時AdvancedTCA的多協(xié)議靈活性還使其能夠應(yīng)用于多個網(wǎng)絡(luò)。例如，經(jīng)過初步部署的網(wǎng)元可以滿足現(xiàn)有小尺寸、低成本的4插槽AdvancedTCA支架的要求。為了支持更多用戶，可將機箱升級到14插槽或16插槽，并可重復(fù)使用在原4插槽系統(tǒng)中采用的同一AdvancedTCA刀片和支架管理模塊。2.2.5 夾層AdvancedTCA刀片專為在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)夾層基礎(chǔ)上采用全新處理器、內(nèi)存、I/O和管理處理器模塊以進行輕松升級而設(shè)計。外形包括PCI夾層卡（PMC）和新興高級夾層卡（AMC）模塊。AMC的優(yōu)勢包括IPMI可管理性命令支持，比PMC更大的散熱能力，以及熱插拔能力。AdvancedTCA載板支持帶有4個PMC插槽和8個AMC熱插撥插槽的兩種夾層。2.2.6 可管理性具備系統(tǒng)模塊自我發(fā)現(xiàn)功能的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)智能平臺管理接口（IPMI）提供了AdvancedTCA管理基礎(chǔ)。通過ShMC（機框管理控制器），系統(tǒng)管理子系統(tǒng)可以對機箱內(nèi)的單板、電源、風(fēng)扇、溫度傳感器等現(xiàn)場置換單元（Field Replaceable Units，F(xiàn)RUs）進行智能調(diào)節(jié)和管理，而管理子系統(tǒng)的實體承載采用雙IPMB總線，可以確保一條總線失效的情況下系統(tǒng)管理的仍可以穩(wěn)定進行。AdvancedTCA增加專門針對電信應(yīng)用的時鐘總線（Clock Bus）、更新總線（Update Bus）和測試總線（Test bus）。專門的時鐘總線可以滿足電信級應(yīng)用對時鐘的需求；更新總線可以為高可靠的冗余背板（HA redundant Board）提供物理同步時鐘；測試總線則可以為注入DLSLAM之類的特殊需求提供電信測試總線。開放標(biāo)準(zhǔn)針對互操作性進行了詳細(xì)定義，即支持多家廠商提供的機箱和鼓風(fēng)機、計算刀片、交換機和管理解決方案進行無縫互操作。這些解決方案不僅基于標(biāo)準(zhǔn)，而且還通過了AdvancedTCA互操作性研討會（AIW）每年兩次的全面互操作性測試。 AdvancedTCA規(guī)范通過增添冗余、故障切換、以及AdvancedTCA機箱管理模塊間的主要管理信息同步等能力，已得到了進一步加強，足以支持電信應(yīng)用。2.2.7 可靠性AdvancedTCA規(guī)范支持完全冗余吞吐率（電源、背板、管理和刀片），確保無單點故障；抗震；熱插拔刀片，易于維護；高流量垂直冷卻可確保高性能硬件的運行溫度適宜，從而最大限度延長組建使用壽命。確保實現(xiàn)最短的平均故障恢復(fù)時間（MTTR）和最長的平均故障間隔時間（MTBF）。一些專有架構(gòu)要求背板使用有源組件，這可能會導(dǎo)致高昂的現(xiàn)場維修費用。在AdvancedTCA架構(gòu)中，背板上沒有有源組件。此外，所有組件均具備現(xiàn)場熱插撥能力，而且該架構(gòu)還在各層提供了冗余功能。 為了支持電源管理，AdvancedTCA規(guī)范要求詳盡描述將以標(biāo)準(zhǔn)格式存儲到熱插撥支架現(xiàn)場更換單元（FRU）設(shè)備中的機箱輸入功率、電壓饋電和其它變量，以降低由于背板故障而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的可能性。AdvancedTCA規(guī)范支持冗余支架FRU，從而使一臺設(shè)備出現(xiàn)故障不會影響到整個機箱。2.2.8 可維護性AdvancedTCA的設(shè)計旨在支持在前部對所有重要組件進行維護，包括風(fēng)扇、交換結(jié)構(gòu)模塊、管理模塊和FRU等。多數(shù)ATCA機箱廠商在認(rèn)識到這一普遍的行業(yè)實踐后，都相繼實施了前部可維護的風(fēng)扇設(shè)備。AdvancedTCA機箱設(shè)計有模塊化、冗余/熱插撥風(fēng)扇托架，可消除機箱中風(fēng)扇發(fā)生單點故障的可能性。 AdvancedTCA提供了兩種機制來幫助防止刀片、主板和其它機箱級組件被意外插入錯誤的插槽或與其各自的接口相偏離。第一種保護機制被稱為電子鍵控（E-keying）。電子鍵控可以將存儲在機箱數(shù)據(jù)模塊（CDM）支架FRU設(shè)備中的機箱配置數(shù)據(jù)，與來自主板IPMI控制器的數(shù)據(jù)進行比較。當(dāng)主板被插入支架后，其IPMI控制器開始加電，對主板進行識別并確定是否需要對主板加電。此外，AdvancedTCA還指定了四種機械定位針（alignment pins），以確保主板插入一致，以防出現(xiàn)針位置偏移。2.2.9 中間件靈活性管理中間件提供了多種服務(wù)，以幫助監(jiān)視和管理系統(tǒng)組件，進而最大限度地提高服務(wù)可用性。AdvancedTCA支持多個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，包括SA論壇硬件平臺接口（HPI），該接口可與多種不同COTS中間件解決方案相集成。TEM可在其高可用性中間件上使用HPI，以縮短硬件修改和升級的開發(fā)與測試時間。2.2.10 TDM支持雖然向IP網(wǎng)絡(luò)的移植正在如火如荼地展開，但是還有大量現(xiàn)有的電信基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備依然采用時分雙工（TDM）機箱間同步時鐘控制，因此需要采用下一代通信架構(gòu)來滿足這一要求。 AdvancedTCA能夠靈活地支持傳統(tǒng)網(wǎng)元和下一代網(wǎng)元。ATCA規(guī)范全面支持TDM同步時鐘，因此廠商可以采用模塊化方式來實施它們。AdvancedTCA要求所有具有冗余功能的背板必須支持三種同步時鐘信號對，但廠商在使用時可以自由選擇。2.3 AMCAMC模塊采用交換結(jié)構(gòu)，像PCI Express、串行RapidIO和其他產(chǎn)品一樣支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，以太網(wǎng)則作為控制總線。AMC模塊的另一個主要優(yōu)點是熱插拔性能。在系統(tǒng)運行期間，這些AMC模塊可以被從載板（機前側(cè)）上插入或者拔出。載板本身是具有熱插拔特性的，在更換AMC時，它可以保持插入狀態(tài)。從尺寸上來說，最小規(guī)格的系統(tǒng)（73.4 x 173 mm）最多容納8個AMC模塊。AMC另一主要的優(yōu)勢是可以應(yīng)用更多功能強大的部件，這是因為AMC規(guī)范允許更高的功耗。規(guī)格單寬或雙寬 全高；單寬或雙寬 半高尺寸73.4mm181.5mm(173可用)，板后高度最高2.6mm連接器屏蔽的不同部件（20個雙接口）內(nèi)部連接1千兆以太網(wǎng)，光纖通道，PCI-Express，IBX，XAUI，10千兆以太網(wǎng)帶寬1至 N10 Gbits/s管理IPMI熱插拔有電源25W（單寬，半高）；50W（單寬，全高）；60W（雙寬，全高）2.3.1 系統(tǒng)管理ATCA系統(tǒng)支持與熱插拔相關(guān)的多種結(jié)構(gòu)協(xié)議。這意味著，熱插拔過程需要被密切監(jiān)控。舉例來說，假定ATCA系統(tǒng)用來支持PCI Express結(jié)構(gòu)，一個基于RapidIO的AMC模塊插在載卡上。此時，其對功率的要求可能超過載卡功耗分配（200W）而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。這是有害的，無論如何需要阻止其發(fā)生。因此，我們需要保持系統(tǒng)最大的靈活性。基于這個原因，ATCA-AMC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括一個基于智能平臺管理接口（IPMI）的完全自主管理基本架構(gòu)。這意味著，對AMC模塊和載卡的執(zhí)行，使用一個管理結(jié)構(gòu)使配置數(shù)據(jù)的內(nèi)部交換變得非常簡單。這個載卡，借助架構(gòu)管理器，首先需要檢驗的是AMC卡在系統(tǒng)中是否可被接受。也就是說，載卡需要獲得如下的信息：功耗分配、要求的通訊協(xié)議和其它參數(shù)。下圖是ATCA系統(tǒng)管理基本架構(gòu)的圖示。圖5 ATCA系統(tǒng)管理基本架構(gòu)以下是在插入過程中所涉及到的AMC熱插拔主要步驟：1) 載卡通過一個輸入信號檢測到一個AMC模塊將要被插入。此時，模塊的功能還不清楚，因此只有模塊管理控制器是加電的（確保#信號）。2) 模塊激活位于前面板上的藍色LED，并讀取已經(jīng)分配的地址。之后，MMC給載卡IPMI控制器（IPMC）發(fā)送一個IPMI信息，表明熱插拔已經(jīng)發(fā)生。3) 熱插拔交換一旦被激活，模塊就發(fā)送一條信息給載卡，信息是模塊熱插拔處理關(guān)閉。4) 反過來，載卡向模塊發(fā)送信息設(shè)置模塊LED狀態(tài)命令，藍色模塊LED開始閃亮。操作員被告知插入的模塊可能被系統(tǒng)配置。5) 載卡等待從架構(gòu)管理控制器上獲得指令，是否實施配置。6) 載卡接到配置模塊的指令后，征詢模塊有關(guān)其功耗需求和其它參數(shù)（E-Keying）。這條信息被局部存儲器（FRU）上MMC讀取，并被發(fā)送到載卡IPMC上。從載卡IPMC上被發(fā)送到架構(gòu)管理器上。7) 只有架構(gòu)管理器已經(jīng)確認(rèn)并批準(zhǔn)模塊的功耗要求之后，載卡才能夠繼續(xù)配置。如果功耗要求不在載卡系統(tǒng)功耗預(yù)算之內(nèi)，架構(gòu)管理器拒絕此模塊，配置過程終止。8) 載卡IPMC翻譯模塊的E-Keying數(shù)據(jù)并對模塊和載卡的傳輸協(xié)議是否兼容進行核實。這確保PCI Express和PCI Express相配，而不是和串行快速IO或任何其它協(xié)議相配。9) 當(dāng)已經(jīng)建立模塊與載卡的兼容，IPMC發(fā)送一條信息到MMC，信息名稱為設(shè)置模塊LED狀態(tài)命令。之后，模塊關(guān)閉模塊LED，載卡將有效載荷功耗應(yīng)用于此模塊。模塊就已經(jīng)集成到系統(tǒng)并能執(zhí)行其功能。2.3.2 功耗與制冷和PMC相比，AMC規(guī)范允許更高功耗分配。盡管如此，人們必須非常小心的配置處理器AMC，因為新的處理器、芯片、內(nèi)存甚至是板載電源會快速消耗電源功率。制冷很快就會成為問題。ATCA系統(tǒng)的熱管理和AMC模塊是最為重要的。SBS采取可焊接存儲策略，而不是采用插入式存儲模塊。插入式存儲模塊需要一個連接器，連接器放置在氣流通道的中間，給空氣流通造成了障礙。這導(dǎo)致氣流碰撞并產(chǎn)生空氣墊。連接器后面的部件得不到很好地冷卻。另一方面，可焊接的部件對震蕩和振動是不敏感的，模塊的MTBF較高。Telum ASLP10就具有很高的可靠性。第三章 面向PCI Express架構(gòu)的高級交換高級交換是一項新興的技術(shù)，可實現(xiàn)刀片到刀片（blade-to-blade）通信的標(biāo)準(zhǔn)化。它是一種多點、對等交換互連技術(shù)，能夠支持任何協(xié)議、多種數(shù)據(jù)傳輸機制，利用擁塞管理提供可擴展服務(wù)質(zhì)量（QoS），并可提供電信級高可用性特性。高級交換是唯一基于標(biāo)準(zhǔn)的光纖技術(shù)，支持基于數(shù)據(jù)包和單元的流量傳輸，包括PCI Express、以太網(wǎng)、IP、光纖通道、ATM、SONET/SDH、TDM等。通過眾多光纖技術(shù)選擇，如高級交換、萬兆以太網(wǎng)、InfiniBand架構(gòu)、PCI Express架構(gòu)和StarFabric等，ATCA平臺能夠為大量應(yīng)用提供帶寬可擴展性支持。由于高級交換采用了與PCI Express架構(gòu)相同的物理和數(shù)據(jù)鏈路層，因此它能夠充分利用強大的PCI Express開發(fā)商社區(qū)的優(yōu)勢，并獲得領(lǐng)先交換光纖廠商的支持。高級交換的優(yōu)勢包括： 支持采用標(biāo)準(zhǔn)和用戶定義協(xié)議接口的多協(xié)議封裝，使設(shè)計人員能夠簡化設(shè)備設(shè)計并避免成本高昂的協(xié)議轉(zhuǎn)換。 支持來自大型PCI Express價值鏈的重新利用和規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)。 無需協(xié)議或電氣修改便可提供多條帶有多種鏈路尺寸的可擴展串行通道。 支持增強型服務(wù)質(zhì)量（QoS）機制從簡到繁擴展，包括擁塞管理、外出安排（egress scheduling）、多個虛擬通道和多個流量類別。 通過完全冗余、故障識別與隔離、安全性和基于硬件的可靠傳輸來提供電信級高可用性。 部署多種本地數(shù)據(jù)傳輸能力，包括通過加載/存儲或隊列移動模式的基于套接字（sockets）的通信。第四章 電信級操作系統(tǒng)電信級要求極為強大可靠的操作系統(tǒng)，來提供電信級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所需的高級管理能力。隨著網(wǎng)絡(luò)融合的深入，真正的多媒體電信服務(wù)不久將會變?yōu)楝F(xiàn)實。這將帶動對更多容量和優(yōu)化架構(gòu)的需求，以便使這些服務(wù)能夠帶來持久的利潤。模塊化通信平臺提供了多種電信級操作系統(tǒng)選擇，它們在提供開放軟件環(huán)境優(yōu)勢的同時，滿足了這些嚴(yán)格的要求。對于選擇Linux的開發(fā)商而言，電信級Linux（CGL）無疑是AdvancedTCA平臺的首選操作系統(tǒng)。CGL的優(yōu)勢在于，它是由眾多從事AdvancedTCA開發(fā)與規(guī)范制定的同類公司和開發(fā)商開發(fā)而成，從而確保了緊密集成與支持。這十分重要，因為調(diào)整和“強化”電信級操作系統(tǒng)需要對平臺的規(guī)范和要求有一個深入的了解。為滿足運營商的要求，電信級Linux支持多個技術(shù)領(lǐng)域： 高性能和高可擴展性，操作系統(tǒng)平臺可支持?jǐn)?shù)百萬用戶；典型處理：每節(jié)點每秒可進行幾百到幾千次處理； 可靠性，防止任何單點故障的硬件裝置；至少需要達到5個“9” 高可用性，支持在線-待機/在線-在線集群；冗余網(wǎng)絡(luò)和存儲； 在線更新和升級，最大限度縮短停機時間的升級機制；第五章 服務(wù)可用性論壇中間件接口現(xiàn)在的用戶希望在他們需要時能夠不間斷地提供新服務(wù)。為滿足這一需求，通信設(shè)備需要在滿足上市時間和成本限制的同時，集成最高水平的可用性和可靠性。服務(wù)可用性論壇的成員均為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的通信和計算公司，他們致力于共同開發(fā)和推廣高可用性及管理軟件接口規(guī)范，從而支持使用商業(yè)化（COTS）硬件平臺、中間件和服務(wù)應(yīng)用提供具有高可用性的電信級系統(tǒng)。服務(wù)可用性論壇促進并幫助業(yè)界采用這些規(guī)范?；陂_放標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)可用性高可用性中間件API為創(chuàng)建開放編程環(huán)境而設(shè)計，該環(huán)境可用來簡化升級和提供增強的廠商互操作性。為實現(xiàn)這些目標(biāo)，服務(wù)可用性論壇向電信行業(yè)推出了標(biāo)準(zhǔn)的API規(guī)范。使用管理中間件的目的在于為監(jiān)視與管理平臺組件提供服務(wù)，以期達到100%的服務(wù)可用性目標(biāo)。反過來，這還需要一個能提供最大范圍管理中間件產(chǎn)品選擇的強大開發(fā)商群體，為開發(fā)商提供匹配可管理性與特定系統(tǒng)服務(wù)需求的自由性。服務(wù)可用性中間件得到了AdvancedTCA的有效補充，AdvancedTCA能支持多種標(biāo)準(zhǔn)機箱管理接口，包括CLI、SNMP、HTTP、RPC、HPI和RMCP（局域網(wǎng)上的IPMI），并能輕松地集成不同廠商的商業(yè)化（COTS）中間件解決方案。這種高水平的接口標(biāo)準(zhǔn)化和靈活性可避免TEM從頭開發(fā)應(yīng)用，而且也無需將應(yīng)用移植到每個新硬件平臺。第六章 高速互連串行總線在板到板連接中，兩塊板是通過一個背板連接的。在這種情況下，高速串行連接在三個分段上路由。第一分段是在稱為入口板的源上，第二分段是在背板上，第三分段是在目的地或出口板上。連接入口板和出口板到背板的兩個背板連接器，是這個多分段走線的一部分。板與板互連的典型走線長度在20-40英寸之間，在每個入口和出口板上有5-6英寸的走線，背板走線有10-28英寸。XAUI是最流行的背板串行接口標(biāo)準(zhǔn)，而PCI Express、SPI-5和串行RapidIO是面向芯片到與芯片及板到板應(yīng)用的三種前景看好的高速串行接口。 在機架到機架連接中，在幾米和幾公里之間的兩個或兩個以上機架通過光纖或銅軸線纜系在一起。以太網(wǎng)和Infiniband是針對機架到機架連接的最流行標(biāo)準(zhǔn)。6.1 SERDESSERDES是英文SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)的簡稱。它是一種時分多路復(fù)用(TDM)、點對點的通信技術(shù)，即在發(fā)送端多路低速并行信號被轉(zhuǎn)換成高速串行信號，經(jīng)過傳輸媒體(光纜或銅線)，最后在接收端高速串行信號重新轉(zhuǎn)換成低速并行信號。這種點對點的串行通信技術(shù)充分利用傳輸媒體的信道容量，減少所需的傳輸信道和器件引腳數(shù)目，從而大大降低通信成本。SERDES技術(shù)最早應(yīng)用于廣域網(wǎng)(WAN)通信。國際上存在兩種廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：一種是SONET，主要通行于北美；另一種是SDH，主要通行于歐洲。這兩種廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制訂了不同層次的傳輸速率。目前萬兆(OC-192)廣域網(wǎng)已在歐美開始實行，中國大陸已升級到2.5千兆(OC-48)水平。SERDES技術(shù)支持的廣域網(wǎng)構(gòu)成了國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)。SERDES技術(shù)同樣應(yīng)用于局域網(wǎng)(LAN)通信。因為SERDES技術(shù)主要用來實現(xiàn)ISO模型的物理層，SERDES通常被稱之為物理層(PHY)器件。以太網(wǎng)是世界上最流行的局域網(wǎng)，其數(shù)據(jù)傳輸速率不斷演變。IEEE在2002年通過的萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，把局域網(wǎng)傳輸速率提高到了廣域網(wǎng)的水平，并特意制訂了提供局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)無縫聯(lián)接的串行WAN PHY。與此同時，SERDES技術(shù)也廣泛應(yīng)用于不斷升級的存儲區(qū)域網(wǎng)(SAN)，例如光纖信道?；赟ERDES的高速串行接口采用以下措施突破了傳統(tǒng)并行I/O接口的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸：一是采用差分信號傳輸代替單端信號傳輸，從而增強了抗噪聲、抗干擾能力；二是采用時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)代替同時傳輸數(shù)據(jù)和時鐘，從而解決了限制數(shù)據(jù)傳輸速率的信號時鐘偏移問題。圖6 SERDES收發(fā)機一個典型SERDES收發(fā)機由發(fā)送通道和接收通道組成(見圖6)：編碼器、串行器、發(fā)送器以及時鐘產(chǎn)生電路組成發(fā)送通道；解碼器、解串器、接收器以及時鐘恢復(fù)電路組成接收通道。顧名思義，編碼器和解碼器完成編碼和解碼功能，其中8B/10B、64B/66B和不規(guī)則編碼(scrambling)是最常用的編碼方案。串行器和解串器負(fù)責(zé)從并行到串行和從串行到并行的轉(zhuǎn)換。串行器需要時鐘產(chǎn)生電路，時鐘發(fā)生電路通常由鎖相環(huán)(PLL)來實現(xiàn)。解串器需要時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路(CDR)，時鐘恢復(fù)電路通常也由鎖相環(huán)來實現(xiàn)，但有多種實現(xiàn)形式如相位插植、過剩抽樣等。發(fā)送器和接收器完成差分信號的發(fā)送和接收，其中LVDS和CML是最常用的兩種差分信號標(biāo)準(zhǔn)。另外還有一些輔助電路也是必不可少的，例如環(huán)路(loopback)測試、內(nèi)置誤碼率測試等等。通信標(biāo)準(zhǔn)制訂了嚴(yán)格的性能指標(biāo)以確保系統(tǒng)的可靠性和互用性。SERDES芯片的主要性能指標(biāo)包括抖動產(chǎn)生、抖動容忍、抖動轉(zhuǎn)移以及系統(tǒng)誤碼率(BER)等。抖動產(chǎn)生取決于時鐘發(fā)生電路特別是壓控振蕩器(VCO)的相位噪聲；抖動容忍取決于時鐘恢復(fù)電路容忍抖動的能力，而抖動轉(zhuǎn)移是在用作中繼器時必須滿足的指標(biāo)，同時取決于時鐘發(fā)生和時鐘恢復(fù)電路的性能。系統(tǒng)誤碼率(通常要求低于10-12)由時鐘抖動性能、發(fā)送器信號幅度、接收器靈敏度以及鏈路信道特性共同決定。對于普通FR4印刷電路板而言，趨膚效應(yīng)和介質(zhì)損耗導(dǎo)致的碼間(intersymbol)干擾是限制背板傳輸速率和距離的最主要因素。因此，信號均衡甚至自適應(yīng)均衡技術(shù)正在成為SERDES芯片的核心技術(shù)。信號均衡技術(shù)可以在發(fā)送端實現(xiàn)，稱之為預(yù)加重(pre-emphasis)，也可以在接收端實現(xiàn)，例如判決反饋均衡。目前采用先進的均衡技術(shù)可以實現(xiàn)40英寸(1米)距離的10G背板傳輸。SERDES芯片的設(shè)計需要模擬和數(shù)字兩方面即混合信號的設(shè)計經(jīng)驗。例如鎖相環(huán)的設(shè)計，其中壓控振蕩器屬于模擬電路，而檢相器和分頻器屬于數(shù)字電路。SERDES芯片普遍采用低成本、低功耗的CMOS工藝，但CMOS工藝往往達不到高速混合信號的速度要求。因此設(shè)計人員必須采用特殊的高頻寬帶電路設(shè)計技術(shù)，例如螺旋電感可以用來提高電路速度和帶寬。另外，模擬和數(shù)字電路共存于同一硅片上，容易產(chǎn)生電源同步噪聲(SSN)和地反彈以及信號串?dāng)_。因此保持信號的完整性是混合信號設(shè)計人員面臨的一項挑戰(zhàn)。與此同時，芯片封裝和印刷電路板的設(shè)計與仿真也是SERDES設(shè)計不可或缺的一環(huán)。當(dāng)前SERDES設(shè)計逐漸IP(知識產(chǎn)權(quán))化，即SERDES收發(fā)器作為商業(yè)化IP模塊而嵌入到需要高速I/O接口的大規(guī)模集成電路中。SERDES技術(shù)的應(yīng)用從光纖通信發(fā)展到計算機通用I/O接口，其傳輸媒體也由光纖發(fā)展到銅線或背板。InfiniBand是一種采用電纜或背板作為傳輸媒體的高速串行接口，主要用于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和存儲設(shè)備之間的通信。RapidIO是一種面向嵌入式系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，有并行和串行兩種規(guī)范，主要用于嵌入系統(tǒng)的處理器總線，局部I/O總線及背板。光互聯(lián)論壇(OIF)制訂了多種光纖通信芯片之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，其中公共電氣接口(CEI)把背板通信速率提高到6G和11G的水平。作為計算機接口技術(shù)從并行向串行的標(biāo)志性轉(zhuǎn)變，PCI Express將會取代PCI和PCI-X而成為外圍設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)、存儲和視頻)的通用高速接口標(biāo)準(zhǔn)。在此轉(zhuǎn)變過程中，提供向下兼容的 “橋接器件”會率先推向市場，隨后是完全基于PCI Express的外圍設(shè)備板卡。與此同時，PCI Express的應(yīng)用也向通信領(lǐng)域拓展，基于PCI Express架構(gòu)的“先進交換”就是面向通信而提出的。6.2 高速、高密度夾層連接器6.2.1 背板連接器市場上目前已有的高速背板連接器如ERmet ZD連接器，其設(shè)計主要解決信號帶寬、信號損失及電纜處理等方面的挑戰(zhàn)。電信、數(shù)據(jù)通信市場的蓬勃發(fā)展是高速連接器，尤其是背板、板對板和I/O產(chǎn)品走向高速的推動因素。為了滿足高速應(yīng)用的需求，需要對接地、端子?xùn)艠O及屏蔽的時候進行特別設(shè)計，其中最大的挑戰(zhàn)是接地系統(tǒng)。高頻接地可以通過連接器的接地板和信號端子的特殊放置定位來控制。而與高速、高密度連接器同樣流行的是微小型連接器，尤其是在消費及通信類應(yīng)用中。在新的數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及傳輸?shù)乃俾释荚趲讉€千兆比特。因此電路設(shè)計師必須把連接器作為整個傳輸線的一部分考慮進去，包括阻抗、傳播延遲、時滯和串?dāng)_等因素。背板則是互連系統(tǒng)眾多組分的核心。提升系統(tǒng)傳輸速度到千兆比特的解決方案就是夾層連接器和電纜背板互連。因此，設(shè)計工程師在初始設(shè)計階段就必須考慮到背板和夾層連接器。在高速系統(tǒng)中，單端信號被差分信號取代，意味著信號通過一對專用線路的電壓差來表達。因此，每個差分信號需要兩條不同的電線，但是噪音隔離性能（防串?dāng)_和EMI）更好，并且工作電壓更低。為了更好地控制阻抗、降低串?dāng)_并提高差分信號間的耦合作用，高速連接器都演變成完全屏蔽而且像對稱電纜那樣運行。差分信號對必須同時達到傳輸目的地，因此傳導(dǎo)線的長度設(shè)計必須盡可能減少信號對長度的差異和信號時滯。鍍通孔的電容式信號噪音產(chǎn)生及反射的一個主要來源，所以表面貼或通孔回流的端接方式能提供更好的信號完整性。ERmet ZD連接器有以下構(gòu)型：4對型(每片極板上4對信號)共40對差分信號，3對型(每片極板上3對信號)共30對差分信號及2對型(每片極板上2對信號)共20對差分信號。按照IEC 61076-101標(biāo)準(zhǔn)，ERmet ZD的尺寸可與2mm HM ERmet配搭。舉例說，他們的長度都是25mm。取決於模組的寬度，有可能將ERmet ZD 2對型和ERmet A、B、AB和C型組合成3HP寬的模組，或是將ERmet ZD 4對型和ERmet D、E、DE和F型組合成5 HP寬的模組應(yīng)用在PCB上，而不損失任何空間。ZD 3對型則可以使用4 HP寬的模組。如此眾多的構(gòu)型，使得不同的用戶可以各取所需。其中4對型被ATCA選用。母連接器上堅實的預(yù)定位導(dǎo)向彌補了公差並確?？煽康牟迦?。L型遮罩片則給信號端子提供了額外的保護，眾多的優(yōu)化設(shè)計及高效率的遮罩，使得ERmet ZD系統(tǒng)對串音和反射有極強的免疫能力。6.2.2 夾層連接器新型夾層連接器的設(shè)計要求首先就是高速、高密度，以達到10Gbps的速度。其次要能夠同時傳輸單端和差分信號，因此對夾層連接器的端子要特別設(shè)計。為了節(jié)省電路板空間，超薄的設(shè)計及緊湊的線路圖也必不可少。MicroSpeed是一款滿足夾層板應(yīng)用帶寬增加的新型高密度平行板間連接器。模塊化設(shè)計的MicroSPeed連接器系統(tǒng)由兩排信號針組成，并有兩片外布的屏蔽片。此連接器提供5毫米間距的板對板連接，能節(jié)省電路板空間。其應(yīng)用領(lǐng)域包括現(xiàn)代電信、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及測量、醫(yī)療等行業(yè)。此外，表面貼端接方式可以實現(xiàn)全自動的裝配和回流焊接。MicroSpeed連接器的縱向間距是1.0毫米，橫向間距則為1.5毫米（出于阻抗考慮）。差分信號對可以水平排布或豎直排布。在豎直排布時，信號對的豎直構(gòu)型（從縱向到橫向）、信號和屏蔽端子對達到最佳串?dāng)_性能。測量結(jié)果顯示在100ps的上升時間。串?dāng)_小于2%-反射率小于5%（板厚1.6毫米）-眼圖非常理想（FR4板材，100毫米長傳輸線）。不僅如此，MicroSpeed連接器達到了100%的共面性（公差+/-0.05毫米）。ERNI端子系統(tǒng)的杰出公差使得在一塊板上排布多個夾層連接器成為可能，且不會帶來插把或端子的問題。差分信號的阻抗是100歐姆，單端信號則為50歐姆。盡管信號端接方式采用了表面貼，接地端的端接用戶則可以選擇使用表面貼或是通孔回流。接地端子也提供了應(yīng)力消除。連接器模塊的長度是27毫米包括50個信號端子和兩塊屏蔽板。當(dāng)模塊相連接時幾乎不浪費任何空間。這樣的設(shè)計可以在6步上下加入更多針數(shù)。ERNI的MicroStac供電源連接器是很好組合。MicroSpeed公母連接器均采用卷軸包裝（500個/卷）用于全自動裝配，其他一些設(shè)計上的特征包括可快速識別的黑色LCP絕緣體、預(yù)裝配取放墊等。同時也為高速連接設(shè)計工程師準(zhǔn)備了SPICE模型。多塊裝有MicroSpeed連接器的電路板被用于測試表面貼和通孔回流/引腳浸錫膏的焊接質(zhì)量。例如，把MicroSpeed用Sn62/Ph36/Ag2焊料通孔回流焊接在一塊2毫米厚的電路板上（MicroSpeed連接器已符合無鉛要求），觀察到的表面貼和通孔回流都有出色的焊接結(jié)果。信號完整性通過網(wǎng)絡(luò)分析器和專用的測試板（FR4板材，包括200毫米長的微波傳輸線）檢驗。測得的眼圖顯示出非常好的差分阻抗和衰減。在10Gbps速率下，一對結(jié)合的信號對+/-0.5（1.0伏）的縱向差分衰減為640毫伏（64%），其相關(guān)的橫向差分衰減則為680毫伏（68%）。第七章 散熱技術(shù)由于更快的處理器帶來的更高的能耗，ATCA 標(biāo)準(zhǔn)化組織的一個重要任務(wù)就是以一個通用的標(biāo)準(zhǔn)來確保系統(tǒng)的散熱能力。標(biāo)準(zhǔn)中定義了每片ATCA 前插卡（front board）的最大功率耗散為200W。此功率耗散由每片IC 所發(fā)散的熱量來計算。在標(biāo)準(zhǔn)的第一版中，后插卡（RTM）的最大耗散功率規(guī)定為5W 每板。因為，在標(biāo)準(zhǔn)定義時，假設(shè)RTM 上僅僅會布置散熱量極小的被動元件。但是實際上，在RTM 上的散熱常常會達到15W 每板甚至更高。這樣，一個14slot 的ATCA 系統(tǒng)的熱耗散可能會達到3kW。而且這個值是不計風(fēng)扇模塊，系統(tǒng)管理模塊（shelf management）與電源輸入模塊（PEM）的。對于16slot 系統(tǒng)，這個值會是3.4kW。為了冷卻如此高的能耗，我們需要使用更復(fù)雜周密的散熱技術(shù)。不僅需要滿足基本的散熱需求，還要實現(xiàn)更先進的需求。例如：為了滿足高可靠性要求，必須使用冗余的系統(tǒng)。也就是說個別風(fēng)扇的失效不可以影響整個系統(tǒng)的正常運行。為了確保系統(tǒng)應(yīng)用的通用性，系統(tǒng)中的冷卻空氣的流動方向必須是從前下部向系統(tǒng)的后上部流動。不僅如些，NEBS.與ETSI 還嚴(yán)格的限定了系統(tǒng)的噪音水平。進一步的需求還包括更適宜密集安裝要求的ATCA 系統(tǒng)高度，這樣同樣大小的區(qū)域就可以安裝更多的設(shè)備。風(fēng)冷的兩種基本形式：推風(fēng)與抽風(fēng)。推風(fēng)就是風(fēng)扇位于板卡下方的進風(fēng)口，冷卻氣流的上游。反之抽風(fēng)，風(fēng)扇位于板卡的上方。這兩種形式各有其利弊，它們會影響到諸如，風(fēng)扇壽命，氣流體積流量，氣流分布與ATCA 系統(tǒng)的高度等因素。7.1 壽命與流量對于推風(fēng)的方案來說，風(fēng)扇位于冷卻氣流中，對于其壽命具有正面的影響。對于抽風(fēng)方案來說，風(fēng)扇位于冷卻后的熱氣流中。這會影響到風(fēng)扇的機械結(jié)構(gòu)（軸承，潤滑油）與電子器件，因而降低風(fēng)扇的預(yù)期壽命。這種影響也許可以通過合適的手段在某種程度上減少，但是無法完全消除。風(fēng)扇本身也發(fā)熱，這個效應(yīng)不應(yīng)當(dāng)忽略。對一個推風(fēng)系統(tǒng)，這份熱量(大約20 到30W)需要被計入整體的熱量。而對于抽風(fēng)系統(tǒng)，這份熱量不會影響散熱性能。實際上是空氣的質(zhì)量而不是體積來帶走熱量的?？諝庠綗?，相同體積中空氣的質(zhì)量越小。因此，推風(fēng)系統(tǒng)在相同的體積流量下能夠較抽風(fēng)系統(tǒng)帶走更多的熱量。假定在溫升為15 度的情況下，這種性能的領(lǐng)先程度大約是5。7.2 氣流速度抽風(fēng)系統(tǒng)能夠比較容易的實現(xiàn)不同槽位中不同深度位置的板卡上具有均勻的氣流速度。推風(fēng)系統(tǒng)中，不同的風(fēng)扇幾何結(jié)構(gòu)決定氣流的速度。市面上的ATCA 板卡的風(fēng)阻值范圍從10Pa至50Pa 不等。如果你插入一塊插滿板卡的AMC 載卡，風(fēng)阻可以輕易的達到80Pa。如果風(fēng)阻差距較大的板卡比鄰而插的話，抽風(fēng)系統(tǒng)會在板卡間按風(fēng)阻的反比分配氣流。也就是說，風(fēng)阻較小，發(fā)熱較少的板卡反而會有較多的氣流流過，而相鄰的具有較大風(fēng)阻，較大發(fā)熱量的板卡流經(jīng)的氣流較少。推風(fēng)系統(tǒng)中也有這個問題，但是沒有這么顯著，因為風(fēng)扇距板卡較近，氣流來不及分配就已經(jīng)被吹入板卡間。抽風(fēng)系統(tǒng)中經(jīng)常會使用離心風(fēng)扇。這些風(fēng)扇從底部吸入空氣，然后從后面水平將空氣吹出。這樣，空氣可以自然的轉(zhuǎn)彎，這樣氣流具有較推風(fēng)系統(tǒng)較小的壓力損失因而具有較大的流量。而且離心風(fēng)扇具有較高靜壓的特性，對于較大風(fēng)阻的系統(tǒng)來說，這個優(yōu)勢非常重要。7.3 空氣過濾推風(fēng)系統(tǒng)會在系統(tǒng)中產(chǎn)生過剩的壓力。通過無法消除的小間隙，例如插頭周圍，EMC 密封等，這些過剩的氣壓會泄漏出去，不會有什么影響。對于抽風(fēng)系統(tǒng)來說，板卡間會產(chǎn)生低壓區(qū)，因此如果沒有合適的空氣過濾，通過板卡的空氣中的灰塵可能會沉積下來。為了避免灰塵的沉積，完整的ATCA 系統(tǒng)需要一個空氣濾清裝置。由于預(yù)期RTM 的功耗將會增加，必須使用強制對流。因此，流經(jīng)前插卡與RTM 的空氣一定要分隔開。這個由背板上的開口來實現(xiàn)，這個開口可以向RTM 引入特定流量的空氣。對于推風(fēng)系統(tǒng)來說，需要在風(fēng)扇與板卡間布置過濾裝置。這樣可以得到更大的過濾面積與更好的氣流分布。這種方式的劣勢在于導(dǎo)入RTM 板卡的空氣沒有得到過濾。而這在抽風(fēng)系統(tǒng)中可以通過布置好空氣過濾器輕易的實現(xiàn)，而且流向RTM 的空氣也還可以得到過濾。7.4 與背板的連接推風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)扇模塊可以直接連接在背板上。因為此時的背板只是機殼的一個自然的延伸。而對于抽風(fēng)系統(tǒng)來說，ATCA 背板無法延伸整個的機柜高，風(fēng)扇的連接需要更多的費用和努力，而且會降低整體的可靠性。7.5 空間需求由于ATCA 系統(tǒng)的深度(280mm)，需要共享同一進風(fēng)口的串列安裝兩個風(fēng)扇(推風(fēng)系統(tǒng))。離心風(fēng)扇因為可以提供更高的風(fēng)壓，因此可以安裝在較軸流與跨流風(fēng)扇更高的位置。因此推風(fēng)系統(tǒng)可以實現(xiàn)一個12U 的ATCA 系統(tǒng)，而抽風(fēng)系統(tǒng)，為了實現(xiàn)工作在較優(yōu)化的工作點需要更多的空間13U 這多出來的高度在很多場合是關(guān)鍵的區(qū)別，因為它決定了一個機柜可以裝2 個還是3 個機箱。在ATCA 系統(tǒng)中，系統(tǒng)管理模塊根據(jù)系統(tǒng)的散熱需求控制著風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。更準(zhǔn)確的講，系統(tǒng)管理模塊通過處理傳感器采集的信息，據(jù)此控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動。當(dāng)一個ATCA 系統(tǒng)開始工作時，風(fēng)扇被設(shè)置在工作于最低轉(zhuǎn)速。每一塊ATCA 板卡應(yīng)該具有一個或者多個位于板卡溫度最危險處的溫度傳感器，這些傳感器應(yīng)當(dāng)通過IPMB 界面與系統(tǒng)管理板進行通信。傳感器上設(shè)定了三個閾值檔次，第一級就是所謂的無風(fēng)險級。如果溫升高于第一級，傳感器將向系統(tǒng)管理模塊發(fā)送信號，系統(tǒng)管理模塊將風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的速度提高一級。在Schroff 的ATCA 系統(tǒng)上，有16 級。這個過程每30 秒重復(fù)一次，直到溫升降低到這個閾值之下。這時，系統(tǒng)管理模塊再次以每30 秒降低一級來降低噪音水平，并且可以提高風(fēng)扇的預(yù)期壽命。如果溫升高于第二級閾值，所謂的危險閾，風(fēng)扇速度將開到最大，并且系統(tǒng)管理模塊將與ATCA 板通訊，要求它降低性能，且報警狀態(tài)也將被設(shè)定為主要告警（Major）。如果溫升超過第三級，不可恢復(fù)閾，相應(yīng)的板卡將會從系統(tǒng)中斷開以避免對板卡的傷害，甚至更糟的燃燒。與些同時，警報狀態(tài)也被設(shè)定為危急告警（critical）。除了板卡上的溫度傳感器之外，機箱上面也有傳感器。進風(fēng)口處有三個溫度傳感器，它們主要是用來確定環(huán)境溫度是否在適宜的范圍內(nèi)。出風(fēng)口處還有三個傳感器，如果出風(fēng)口傳感器中的一個高于不可恢復(fù)閾值，風(fēng)扇將會全開，系統(tǒng)管理模塊斷開所有的板卡，并設(shè)定Telco報警狀態(tài)為critical。另外所有的FRU 上都有溫度傳感器，例如系統(tǒng)管理模塊，風(fēng)扇控制，還有電源輸入模塊。這些傳感器也會根據(jù)上述的算法來動作。通過這樣一系列的措施來保證ATCA 系統(tǒng)是一個高度安全