AdvancedTCA

MicroTCA bietet enormes Potenzial für die Industrie

05.10.2006 | Redakteur: Kristin Rinortner

Entstanden aus den Anforderungen der Telekommunikation, ist MicroTCA ein neuer, sehr flexibler Standard. Mit seinem kleinen Formfaktor, der skalierbaren Architektur mit hoher Funktionsdichte

Entstanden aus den Anforderungen der Telekommunikation, ist MicroTCA ein neuer, sehr flexibler Standard. Mit seinem kleinen Formfaktor, der skalierbaren Architektur mit hoher Funktionsdichte und den großen Übertragungsraten auf der Busplatine wird er den hohen Forderungen an heutige und zukünftige Systeme gerecht. Durch seine Flexibilität und Modularität hat die Spezifikation auch in Industrieanwendungen das Potenzial, bisherige Lösungen zu ersetzen und langfristig Applikationskosten zu senken.

Der erste Schritt der Telekomindustrie sich von proprietären Systemen zu lösen und Standardplattformen einzusetzen, war der CompactPCI-Paket-Switching-Standard. Doch die Grenzen der Leistungsfähigkeit waren mit dieser Spezifikation relativ schnell erreicht.

Der nächste und offenbar erfolgreiche Schritt war AdvancedTCA. Dieser Standard ist inzwischen für Telekom-Applikationen anerkannt und große Integratoren und Hersteller ersetzen proprietäre Lösungen durch AdvancedTCA. Einziges Manko: Für die Peripherie sind diese Hochleistungs-AdvancedTCA-Rechner extrem leistungsfähig und damit auch entsprechend teuer.

Im Peripheriebereich der Telekommunikationsnetze laufen weniger Leitungen zusammen, die auf weiterführende Leitungen geschaltet werden müssen, dafür sind aber höhere Rechnerleistungen erforderlich, um zum Beispiel Daten zu verschlüsseln. Gebraucht werden deshalb kleinere Systeme mit hoher Rechenleistung und geringerer Switch-Power.

Die MicroTCA-Spezifikation

Die Lösung für diese Anforderungen heißt MicroTCA. Die MicroTCA-Spezifikation erweitert die Einsatzmöglichkeiten der bei AdvancedTCA auf speziellen Carriern eingesetzten Advanced Mezzanine Cards (AMC) so, dass diese Karten auch als Basis für eigenständige Systeme dienen. Diese AdvancedMC-Module werden in AdvancedTCA-Systemen eingesetzt, um Zusatzfunktionen oder auch Prozessor-Karten auf den großen Blades zu integrieren. Die gleichen AdvancedMC-Module werden bei MicroTCA direkt in spezielle Baugruppenträger mit Busplatine gesteckt.

Man unterscheidet drei AdvancedMC-Modul-Breiten mit jeweils zwei verschiedenen Höhen. Die AdvancedMC-Architektur unterstützt folgende Übertragungsprotokolle: Gigabit Ethernet, PCI-Express, Rapid I/O, serialATA und Advanced-Switching, weitere auch zukünftige Übertragungsprotokolle sind denkbar.

Hohe Applikationsbandbreite

MicroTCA ist eine sehr modulare Plattform. Durch die große Offenheit der Spezifikation, bei der Schroff für das Kapitel Mechanik verantwortlich zeichnet, und die beliebige Kombinierbarkeit der festgelegten AdvancedMC-Modul-Größen in einem MicroTCA-System lassen sich unterschiedliche Ausführungen leicht realisieren. Denkbar sind sehr kleine Systeme (sogenannte Cubes), bei denen z.B. ein AMC-Single-Board-Computer, ein AMC-Festplattenmodul und eine AMC-I/O-Karte mit einem Open-Frame-Netzteil und einer Lüfterkassette kombiniert werden.

Die leistungsfähigsten Systeme im MicroTCA-Spektrum stellen flüssigkeitsgekühlte Systeme dar, die aus mehreren unterschiedlich hohen Kartenkörben mit redundanten MicroTCA Carrier Hub (MCH)-Modulen, redundanten Power-Modulen und dreistufigem Management (Carrier-, Shelf-, und Systemmanagement) bestehen.

Offen für Telekom- und Industrieapplikationen

Im Telekombereich zielt MicroTCA vor allem auf Applikationen im Access-Bereich, in den Basisstationen und in innerbetrieblichen Telekommunikationsnetzen von Firmen mittlerer Größe und Großbetrieben. Typische Applikationen sind z.B. Base Transceiver Stations, VoIP-Gateways, WiMAX-Lösungen oder softwarebasierte IP-Telefonanlagen.

Gerade die Flexibilität und Modularität in Verbindung mit neuesten Übertragungstechniken machen MicroTCA aber auch für Industrieapplikationen interessant. Betrachtet man nur die Mechanik, ist der MicroTCA-Standard quasi eine spezielle Ausführung oder Erweiterung der 19?-Technik.

MicroTCA ist so flexibel, dass die üblichen Größen aus der 19?-Technik, also 19?-Breite oder ETSI- Breite und Tiefe, realisiert werden können. Auch schmalere Einheiten (Cube oder Pico) sind hier erstmals definiert. Diese sind in der 19?-Technik zwar auch möglich, aber nicht üblich.

Da im MicroTCA-Standard nicht nur die Mechanik, wie bei der 19?-Norm, beschrieben wird, sondern alle Komponenten, die für ein komplettes System notwendig sind, erleichtert MicroTCA dem Anwender den Aufbau von Systemen. Gerade die kleinen sogenannte Pico- oder Cube-Systeme konkurrieren mit heutigen IPC- und Embedded Computer-Lösungen und bieten darüber hinaus die Modularität, die viele Anwender derzeit vermissen.

„Skalierbare“ Kosten

Natürlich spielen neben den technologischen Vorteilen des MicroTCA-Standards auch Kostenaspekte eine wichtige Rolle. Genau so groß wie die Applikationsbandbreite ist auch die Preisspanne zwischen Low-Level- und High-End-Lösungen. Im oberen Leistungsbereich sind MicroTCA-Systeme vom Preis her durchaus mit einfachen AdvancedTCA-Systemen vergleichbar.

Preisgünstigere Low-Cost-Lösungen hingegen können in Verbindung mit den technologischen Vorteilen vor allem bei Neuentwicklungen im Industriebereich gängige 19?-Industrie-PC- oder Embedded-Lösungen ersetzen. So werden zukunftssichere Applikationen mit einem kleinen Formfaktor vorangetrieben.

Zukunftsfähige Applikationen

In komplett redundanten Applikationen ermöglicht MicroTCA eine System-Verfügbarkeit von 99,999% und mehr, günstige Preise durch hohe Stückzahlen, Upgradefähigkeit auf modularer Komponentenebene, Skalierbarkeit bei Leistung und Aufbau, neueste und zukunftsfähige serielle Datenübertragungs-Technologie und ein bedarfsgerechtes, also ebenfalls skalierbares, sicheres Systemmanagement (IPMI).

Ein weiterer Vorteil des neuen Standards: bestehende Betriebssysteme und Anwendersoftware können weiter genutzt werden. Inzwischen ist auch eine große Zahl von unterschiedlichen AdvancedMC-Funktionsmodulen am Markt erhältlich, da deren Entwicklung nicht erst mit MicroTCA, sondern bereits mit der Einführung von AdvancedMC Ende 2004 begonnen hat.

Auch dadurch bietet sich gerade bei Neuentwicklungen der Einstieg mit MicroTCA an. Die Entwicklung von MicroTCA wird weiterhin schnell voranschreiten, da dieser Standard nicht nur von wenigen spezialisierten Firmen, sondern besonders von den weltweit agierenden Integratoren im Telekombereich, auch zum Nutzen der Applikationen in Industrieautomatisierung, Bildverarbeitung, Medizin- und Verteidigungstechnik, vorangetrieben wird.

Schroff, Tel. +49(0)7082 7940

*Dipl.-Ing. Christian Ganninger ist Product Management MicroTCA und Backplanes bei der Schroff GmbH in Straubenhardt.

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