MicroTCA

1.產生背景

近年來，電信領域對帶寬及信號處理的要求越來越高。但是對大多數基於CPCI、VME總線的處理器系統而言，總線帶寬已經成為制約系統處理能力的瓶頸。VME64X的總線帶寬為320Mb/s，已經不能滿足要求高吞吐量、低延遲的系統。隨着對更高系統帶寬、總線速度、實時性、系統可靠性、温度範圍、散熱、及更小空間等方面越來越高的要求，迫切需要一種新的運算架構來滿足信號處理的需求。PICMG協會在ATCA構架的基礎上提出了MicroTCA構架。

2.MicroTCA 主要標準

兼容ATCA、AMC.0規範；可裁減的成本、尺寸、以及模塊；模塊化的設計；可擴展的背板帶寬，1－40Gb/s；300mm、19英寸可上架機箱，支持高級系統管理；每個AMC模塊20-80W的散熱；支持-40°－+65°的温度範圍；可靠性99. 9%－99. 999%；最低8年的使用壽命；支持星型、雙星型、和全網狀拓撲結構；支持熱插拔。

3.MicroTCA 系統構成 一個個典型的MicroTCA系統包括：12塊AMC模塊、1或2個MCH（MicroTCA Carrier Hub）、互連背板以及電源、散熱等模塊。見圖1。MicroTCA系統支持AMC.0的所有4種規格的板卡。MCH是MicroTCA系統的主要組成部分之一，功能類似於載板，以容納AMC模塊。作為載板集中器，MCH能夠同時進行12個AMC模塊之間的互連和管理。

MicroTCA最初的想法非常簡單，就是把AMC模塊插入到背板上。但最終的MicroTCA延伸了這個概念，它定義了Virtual Carrier，可以支持多達12個的不同形式的AMC模塊，並提供冗餘性。這也是Virtual Carrier另一個優於AMC Carrier的地方。要知道，AMC模塊並不提供冗餘的I/O。這樣，MicroTCA才能達到6個九的高可靠性要求。

1.MicroTCA的一些特性

可靠性能高達99.999%

可選冗餘的配置

支持所有類型的AMC模塊

可選支持熱插拔的Virtual Carrier

支持全高的AMC模塊

2.MicroTCA的優勢

MicroTCA極大的擴大了應用的範圍並有效的降低成本。MicroTCA的機箱接受任意不同形狀的AMC模塊，包括單寬，雙寬，全高，半高任意形式的組合。這樣，應用的範圍更多樣化了。從最開始設想的電信/企業應用，擴展到柵極計算技術，Wi-Fi，Wi-Max，醫療，工業等……這些都是因為AMC模塊及MicroTCA的技術特性所提供與保障的。

降低產品的成本

MicroTCA使用標準化的模塊，都是在功能上可以互換的部件，應用範圍的增大能使AMC模塊的產量增加，從而也有助於成本的降低。並且，與全副武裝的ATCA shelf相比，MicroTCA除去了交換卡和ShMC，還可以根據對系統能力的不同要求而更精確的計算成本，實現更低成本的配置。

更快的Time to market

像樂高積木式的標準模塊化組合極大的減少了研究開發時間，並增大了產品的靈活性。

更低的升級成本

當開發者需要對所有的系統進行升級時，比如，要求處理器能有更強大的計算能力，會發現更換AMC處理板要比更換一整塊的ATCA板卡划算得多！因為ATCA的板卡往往集成了許多其他的不需要的附加功能。

減少宕機帶來的負面影響

一個失效的AMC 線卡會佔用4個T1 channel，而一個ATCA板卡則會佔用36個。

減少備用品供給的成本

在實際應用中，不管到底有多少個channels的需求，所提供的備用模塊可能只需要一到兩個模塊，而不是能提供整整36個channel的ATCA板卡。這個概念不僅僅是應用在備用零部件上，還同樣適用於shelf。

減少了維護和更換的時間

隨着標準化的功能模塊的出現，同樣也會將在線功能的測試方法給標準化。這將有助於減少維護和更換的時間。

3.MicroTCA的主要組成

Virtual Carrier

Virtual Carrier提供：

IPMB系統管理

Fabric Switch

時鐘管理和分配

JTAG 接口和測試

Virtual Carrier Manager（VC Mgr）

VC Mgr的目的是為所有的12個AMC模塊提供支持，它使用Carrier IPMC（類似於AMC規範定義的連接關係）和ShMC接口。這使得單獨的ShMC就不需要用了。

VC Mgr提供多達60lanes至Fabric Switch的連接，這既可以為12個AMC模塊提供Common Option Control Interface和Fat Pipes Interface，也可以設置為為多達60個AMC模塊提供Common Option Control Interface。它支持各種協議，包括PCI Express，Ethernet等。並且，它可以設置port-to-port的協議。

VC Mgr還可以提供Clock Management。Clock1將是一根星型的雙工總線，而Clock2，Clock3則是兩條雙工的並行總線。

VC Mgr也支持JTAG測試。

MicroTCA背板

根據配置的不一樣，MicroTCA的背板形式也將是多樣化的

MicroTCA機箱

和背板一樣，機箱的形式也會根據配置的不同表現出多樣化。

由於MicroTCA結構和性能上的特點，使我們能用它實現一個成本更低，外形更小的系統，使用最新的AMC模塊，依然延續ATCA的高可靠性。

1.無線基站

ATCA的高帶寬、冗餘性，大容量板卡，高功率容量使得其非常適合於大規模，高可靠性的電信系統，如RNC及其他核心設備。而MicroTCA更低廉的成本，更小的物理形式，模塊化和高靈活性，VC Mgr提供的控制能力與AMC模塊強大的處理能力使其成為無線基站的理想選擇。

路由器

MicroTCA背板上強大的數據通信能力與模塊化特性使其非常適合數據包路由應用。VC Mgr提供交換結構與控制，而AMC模塊可支持多種I/O接口並提供強大的包數據處理能力。MicroTCA的冗餘特性更提高了可靠性。

2.VoIP Node

各種各樣的VoIP boxes都可以用MicroTCA實現。VC Mgr提供交換結構與控制，而AMC模塊可以是網絡接口，數字信號處理器，甚至最簡單的處理電話程序的處理器，等等，配置非常靈活。MicroTCA的冗餘性和5個九的高可靠性也保證了其能勝任這種關鍵的電信應用。

MicroTCA的應用還可以擴展到其他諸如Wi-Fi/Wi-Max Radio盒，光纖到路邊光學聯網設備，安全設備等。