AdvancedTCA

Mit einem modularen Konzept zu einem kostenoptimierten System

| Autor / Redakteur: Christian Ganninger * / Kristin Rinortner

Bild 1: Schroff AdvancedTCA ECO Modular System, Frontansicht
Bild 1: Schroff AdvancedTCA ECO Modular System, Frontansicht (Bild: Pentair)

Neue Marktanforderung an AdvancedTCA-Systeme stellen die Systemhersteller vor Herausforderungen: die Anpassung an die Bedürfnisse des Anwenders. Kosteneffizienz ist dabei ein entscheidendes Kriterium.

Im Jahr 2002 wurde von der PICMG (PCI Industrial Computers Manufacturing Group) die AdvancedTCA-Spezifikation veröffentlicht und definierte eine Leistung von maximal 200 W pro Blade und 15 W für das RTM (Rear Transition Module). Schon damals stellte es für Hersteller von Systemlösungen eine Herausforderung dar, einen ausreichenden Luftstrom durch den Kartenkorb für eine angemessene Kühlung bereitzustellen. Seitdem nahmen die Leistungsanforderungen an die Blades erheblich zu.

Die nächste Systemgeneration bot eine Kühlung von etwa 250 W pro Blade. Im Laufe der Zeit stiegen die Anforderungen weiter und ab 2010 waren bereits ATCA-Systeme mit 300 W Kühlleistung auf dem Markt erhältlich.

Board-Hersteller installierten aktive Komponenten auf den RTM-Boards, die bis zu 30 W pro RTM-Board benötigten. Bei heutigen Datenübertragungen von Board zu Board von 40 GBit/s verbrauchen Blades üblicherweise bis zu 450 W, aufgeteilt auf 400 W im vorderen Bereich und 50 W im RTM-Bereich. Hierzu sind leistungsstarke Systeme auf dem Markt erhältlich. Doch die Anforderungen hinsichtlich einer hohen Datenrate und Kühlung steigen weiter. Schon jetzt sind Boards mit doppelter Kapazität im Gespräch, die eine Wärmeabfuhr von mehr als 1 kW erfordern.

In der Vergangenheit wurden AdvancedTCA Systeme nur in Hochleistungsapplikationen, wie in der Telekommunikations- und Datacom-Branche als OEM-Anwendung eingesetzt. Im Vordergrund standen hier die Erfüllung aller Merkmale von AdvancedTCA, wie etwa die hohe Verfügbarkeit von 99,999 %. Inzwischen wurde der Markt immer breiter und neue Anwender nutzen die AdvancedTCA-Technologie als zukünftige Plattform. Dabei reichen die Anforderungen von 150 W bei Anwendungen mit geringerer Leistung bis hin zu 500 W bei Anwendungen für höchste Ansprüche. Zudem besteht je nach Applikation der Bedarf nach einem System mit beschränktem, optimiertem Funktionsaufwand, um das beste Preis-Leistungsverhältnis zu erreichen. Für den Systemhersteller bringen diese neuen Anforderungen neue Herausforderun-
gen mit sich.

Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, hat Pentair das Schroff-System AdvancedTCA ECO Modular entwickelt (Bild 1). Das 14-HE-AdvancedTCA-System mit 14 Slots setzt auf ein modulares Konzept mit kostenoptimiertem Funktionsumfang. Alle Funktionen können je nach Bedarf reduziert oder erweitert und die Kühlung und Stromversorgung mühelos angepasst werden. Bei der Entwicklung lag der Fokus auf Anwenderfreundlichkeit und Kostenoptimierung.

Die Kühlung: einfach und effizient

Das erste AdvancedTCA-System mit 200 W bis 250 W pro Blade war 12 HE hoch. Um 300 W pro Blade zu erreichen, musste die Systemhöhe auf 13 HE vergrößert werden. Heute werden für 450 W pro Slot 14 HE benötigt.

Wie kommt es zu einer Zunahme in der Höhe? Leistungsstärkere Blades erfordern auch einen größeren Kühlluftstrom zur Wärmeabfuhr. Dies kann durch den Einsatz stärkerer Lüfter, in der Regel mit einer höheren Drehzahl, erreicht werden. Je stärker die erforderliche Kühlung, umso größer muss das Luftvolumen sein. Lufteinlass und -auslass müssen vergrößert werden, damit mehr Luft durch das Chassis strömen kann. Heutige Systeme mit 450 W pro Slot sind mindestens 14 HE hoch und basieren auf einem Push-/Pull-Kühlkonzept.

Ergänzendes zum Thema
 
Moderne ATCA-Systeme müssen an die Bedürfnisse des Kunden angepasst sein – Ein Interview mit Christian Ganninger, Pentair.
 
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Im Chassis befinden sich zwei Lüftereinschübe: einer unter und einer über dem Kartenkorb. Diese beiden Lüftereinschübe sorgen zusammen für einen hohen Luftdruck in den Slots, um dem extrem hohen Luftwiderstand der Blades entgegenzuwirken. Der größte herausfordernde Faktor dieser Einschübe ist die Höhe. Ein relativ kleiner Lufteinlass- und -auslassbereich sorgt für einen hohen Luftwiderstand, der von den Lüftern überwunden werden muss. Daher sind extrem leistungsstarke Lüfter erforderlich, die dem System genügend Luft zuführen.

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