उन्नत दूरसंचार कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर

उन्नत दूरसंचार कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर (ATCA या AdvancedTCA) PICMG (PICMG) के इतिहास में सबसे बड़ा विनिर्देश प्रयास है, जिसमें 100 से अधिक कंपनियां भाग ले रही हैं। AdvancedTCA के रूप में जाना जाता है, आधिकारिक विनिर्देश पदनाम PICMG 3.x (नीचे देखें) को दिसंबर 2002 में PICMG संगठन द्वारा अनुमोदित किया गया था। एडवांस्ड टीसीए को मुख्य रूप से वाहक ग्रेड  संचार उपकरणों की आवश्यकताओं के लिए लक्षित किया गया है, लेकिन हाल ही में सैन्य/एयरोस्पेस उद्योगों की ओर भी अधिक कठोर अनुप्रयोगों में अपनी पहुंच का विस्तार किया है। विनिर्देशों की इस श्रृंखला में उच्च गति इंटरकनेक्ट प्रौद्योगिकियों, अगली पीढ़ी के प्रोसेसर, और बेहतर विश्वसनीयता, उपलब्धता और सेवाक्षमता (कंप्यूटर हार्डवेयर)|विश्वसनीयता, उपलब्धता और सेवाक्षमता (आरएएस) में नवीनतम रुझान शामिल हैं।

यांत्रिक विनिर्देश
एक उन्नत टीसीए बोर्ड (ब्लेड) 280 मिमी गहरा और 322 मिमी ऊंचा होता है। विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को सीमित करने और आग के प्रसार को सीमित करने के लिए बोर्डों में एक धातु का फ्रंट पैनल और मुद्रित सर्किट बोर्ड के तल पर एक धातु का आवरण होता है। लॉकिंग इंजेक्टर-इजेक्टर हैंडल (लीवर) इंटेलिजेंट प्लेटफॉर्म मैनेजमेंट कंट्रोलर (IPMC) को यह बताने के लिए एक माइक्रोस्विच को क्रियान्वित करता है कि एक ऑपरेटर एक बोर्ड को हटाना चाहता है, या यह कि बोर्ड अभी स्थापित किया गया है, इस प्रकार हॉट-स्वैप प्रक्रिया को सक्रिय करता है। उन्नत टीसीए बोर्ड पीसीआई मेजेनाइन कार्ड (पीएमसी) या उन्नत मेजेनाइन कार्ड (एएमसी) विस्तार मेजेनाइन के उपयोग का समर्थन करते हैं।

शेल्फ आरटीएम (रियर ट्रांजिशन मॉड्यूल) का समर्थन करता है। आरटीएम सामने वाले बोर्डों से मेल खाने वाले स्लॉट स्थानों में शेल्फ के पीछे प्लग करते हैं। आरटीएम और फ्रंट बोर्ड जोन-3 कनेक्टर के जरिए आपस में जुड़े हुए हैं। जोन-3 कनेक्टर को AdvancedTCA विनिर्देश द्वारा परिभाषित नहीं किया गया है।

प्रत्येक शेल्फ स्लॉट 30.48 मिमी चौड़ा है। यह 14-बोर्ड चेसिस को Rack_unit | में स्थापित करने की अनुमति देता है 19-इंच रैक-माउंटेबल सिस्टम और 23-इंच_रैक में 16 बोर्ड | ETSI रैक-माउंटेबल सिस्टम। एक सामान्य 14-स्लॉट सिस्टम 12 या 13 रैक इकाई  ऊंचा होता है। बड़े उन्नत टीसीए अलमारियों को दूरसंचार बाजार के लिए लक्षित किया जाता है, इसलिए एयरफ्लो शेल्फ के सामने, बोर्ड के नीचे से ऊपर तक और शेल्फ के पीछे से बाहर जाता है। एंटरप्राइज़ अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले छोटे अलमारियों में आमतौर पर क्षैतिज वायु प्रवाह होता है।

छोटे-मध्यम उन्नत टीसीए अलमारियों को दूरसंचार बाजार के लिए लक्षित किया गया है; प्रयोगशाला अनुसंधान संचालन के लिए, परीक्षण को आसान बनाने के लिए कुछ अलमारियों में एक खुला आवरण होता है।

बैकप्लेन आर्किटेक्चर
उन्नत टीसीए बैकप्लेन बोर्डों के बीच पॉइंट-टू-पॉइंट कनेक्शन प्रदान करता है और डेटा बस का उपयोग नहीं करता है। बैकप्लेन परिभाषा को तीन खंडों में विभाजित किया गया है; जोन-1, जोन-2 और जोन-3। जोन-1 में कनेक्टर्स बोर्डों को अनावश्यक -48 वीडीसी पावर और शेल्फ मैनेजमेंट सिग्नल प्रदान करते हैं। जोन-2 में कनेक्टर्स बेस इंटरफेस और फैब्रिक इंटरफेस को कनेक्शन प्रदान करते हैं। सभी फैब्रिक कनेक्शन पॉइंट-टू-पॉइंट 100 Ω डिफरेंशियल सिग्नल का उपयोग करते हैं। जोन-2 को फैब्रिक एग्नॉस्टिक कहा जाता है, जिसका मतलब है कि कोई भी फैब्रिक जो 100 Ω डिफरेंशियल सिग्नल का इस्तेमाल कर सकता है, उसे एडवांस्ड टीसीए बैकप्लेन के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है। जोन -3 में कनेक्टर्स उपयोगकर्ता परिभाषित हैं और आमतौर पर फ्रंट बोर्ड को रीयर ट्रांजिशन मॉड्यूल से जोड़ने के लिए उपयोग किए जाते हैं। जोन-3 क्षेत्र उन्नत टीसीए विनिर्देश में परिभाषित नहीं किए गए संकेतों के साथ बोर्डों को आपस में जोड़ने के लिए एक विशेष बैकप्लेन भी रख सकता है।

उन्नत टीसीए फैब्रिक विनिर्देश इंटरकनेक्शन का वर्णन करने के लिए लॉजिकल स्लॉट का उपयोग करता है। फैब्रिक स्विच बोर्ड लॉजिकल स्लॉट 1 और 2 में चलते हैं। चेसिस निर्माता चेसिस में लॉजिकल और फिजिकल स्लॉट के बीच संबंध तय करने के लिए स्वतंत्र है। चेसिस फील्ड बदली इकाई (FRU) डेटा में एक पता तालिका शामिल होती है जो तार्किक और भौतिक स्लॉट के बीच संबंध का वर्णन करती है।

शेल्फ प्रबंधक प्रत्येक बोर्ड और FRU के साथ हवाई जहाज़ के पहिये में IPMI (बुद्धिमान मंच प्रबंधन इंटरफ़ेस) प्रोटोकॉल के साथ संवाद करते हैं जो ज़ोन -1 कनेक्टर्स पर निरर्थक I²C बसों पर चल रहे हैं।

बेस इंटरफेस जोन-2 कनेक्टर्स पर प्राथमिक फैब्रिक है और प्रति बेस चैनल 4 डिफरेंशियल जोड़े आवंटित करता है। इसे नेटवर्क टोपोलॉजी के रूप में वायर्ड किया गया है। कोर में निरर्थक फैब्रिक हब स्लॉट के साथ डुअल-स्टार। यह आमतौर पर बैंड प्रबंधन, फ़र्मवेयर अपलोडिंग, OS बूट आदि के लिए उपयोग किया जाता है।

बैकप्लेन पर फैब्रिक इंटरफेस कई अलग-अलग फैब्रिक्स को सपोर्ट करता है और इसे नेटवर्क टोपोलॉजी के रूप में वायर्ड किया जा सकता है। डुअल-स्टार, डुअल-डुअल-स्टार, मेश, रेप्लिकेटेड-मेश या अन्य आर्किटेक्चर। यह प्रति फैब्रिक चैनल 8 अंतर जोड़े आवंटित करता है और प्रत्येक चैनल को चार 2-जोड़ी बंदरगाहों में विभाजित किया जा सकता है। फैब्रिक इंटरफेस का उपयोग आमतौर पर बोर्डों और बाहरी नेटवर्क के बीच डेटा को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।

सिंक्रोनाइज़ेशन क्लॉक इंटरफ़ेस MLVDS (मल्टीपॉइंट लो-वोल्टेज डिफरेंशियल सिग्नलिंग) क्लॉक सिग्नल को कई 130 Ω बसों पर रूट करता है। घड़ियों का उपयोग आमतौर पर टेलीकॉम इंटरफेस को सिंक्रोनाइज़ करने के लिए किया जाता है।

अपडेट चैनल इंटरफ़ेस 10 डिफरेंशियल सिग्नल जोड़े का एक सेट है जो दो स्लॉट्स को इंटरकनेक्ट करता है। कौन से स्लॉट आपस में जुड़े हुए हैं यह विशेष बैकप्लेन डिज़ाइन पर निर्भर करता है। ये आमतौर पर दो हब बोर्ड, या निरर्थक प्रोसेसर बोर्ड को आपस में जोड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले सिग्नल हैं।

कपड़ा
बेस इंटरफ़ेस केवल 10BASE-T, 100BASE-TX, या 1000BASE-T ईथरनेट हो सकता है। चूंकि सभी बोर्डों और हबों को इनमें से किसी एक इंटरफेस का समर्थन करने की आवश्यकता होती है, बोर्डों के लिए हमेशा एक नेटवर्क कनेक्शन होता है।

कपड़ा आमतौर पर SerDes गीगाबिट ईथरनेट है, लेकिन यह फाइबर चैनल, XAUI 10-गीगाबिट ईथरनेट, InfiniBand, PCI Express, या सीरियल रैपिडियो भी हो सकता है। कोई भी कपड़ा जो पॉइंट-टू-पॉइंट 100 Ω अंतर संकेतों का उपयोग कर सकता है, उन्नत टीसीए बैकप्लेन के साथ उपयोग किया जा सकता है।

PICMG 3.1 ईथरनेट/फाइबर चैनल विनिर्देश को IEEE 100 गीगाबिट ईथरनेट|100GBASE-KR4 मौजूदा IEEE 100 गीगाबिट ईथरनेट|40GBASE-KR4, 10 गीगाबिट ईथरनेट|10GBASE-KX4, 10 गीगाबिट ईथरनेट|10GBASE-KR, को शामिल करने के लिए संशोधित किया गया है। और XAUI सिग्नलिंग।

ब्लेड (बोर्ड)
उन्नत टीसीए ब्लेड प्रोसेसर, स्विच, एएमसी वाहक आदि हो सकते हैं। एक विशिष्ट शेल्फ में एक या अधिक स्विच ब्लेड और कई प्रोसेसर ब्लेड होंगे।

जब उन्हें पहली बार शेल्फ़ में डाला जाता है तो ऑनबोर्ड IPMC बैकप्लेन पर निरर्थक -48 V से संचालित होता है। IPMC शेल्फ़ मैनेजर को एक इंटेलिजेंट प्लेटफ़ॉर्म मैनेजमेंट इंटरफ़ेस इवेंट संदेश भेजता है ताकि यह पता चल सके कि इसे स्थापित किया गया है। शेल्फ प्रबंधक ब्लेड से जानकारी पढ़ता है और यह निर्धारित करता है कि पर्याप्त बिजली उपलब्ध है या नहीं। यदि वहाँ है, तो शेल्फ मैनेजर ब्लेड के पेलोड भाग को पावर-अप करने के लिए IPMC को एक कमांड भेजता है। शेल्फ मैनेजर यह भी निर्धारित करता है कि ब्लेड द्वारा कौन से फैब्रिक पोर्ट समर्थित हैं। यह तब बैकप्लेन के लिए फैब्रिक इंटरकनेक्ट जानकारी को देखता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि फैब्रिक कनेक्शन के दूसरे छोर पर कौन से फैब्रिक पोर्ट हैं। यदि बैकप्लेन तारों के दोनों सिरों पर कपड़े के बंदरगाह मेल खाते हैं तो यह मेल खाने वाले बंदरगाहों को सक्षम करने के लिए दोनों ब्लेडों को आईपीएमआई कमांड भेजता है।

एक बार जब ब्लेड संचालित हो जाता है और कपड़े से जुड़ा होता है तो शेल्फ मैनेजर ब्लेड पर लगे सेंसर से इवेंट संदेशों को सुनता है। यदि एक तापमान संवेदक रिपोर्ट करता है कि यह बहुत गर्म है तो शेल्फ मैनेजर पंखे की गति बढ़ा देगा।

बोर्ड में फील्ड रिप्लेसेब्ल यूनिट डेटा में निर्माता, मॉडल नंबर, सीरियल नंबर, निर्माण तिथि, संशोधन आदि जैसी वर्णनात्मक जानकारी होती है। शेल्फ में ब्लेड की सूची बनाने के लिए इस जानकारी को दूर से पढ़ा जा सकता है।

शेल्फ प्रबंधन
शेल्फ मैनेजर शेल्फ में बोर्डों (ब्लेड) और फील्ड रिप्लेसेबल यूनिट की निगरानी और नियंत्रण करता है। यदि कोई सेंसर किसी समस्या की रिपोर्ट करता है तो शेल्फ मैनेजर कार्रवाई कर सकता है या सिस्टम मैनेजर को समस्या की रिपोर्ट कर सकता है। यह क्रिया कुछ सरल हो सकती है जैसे कि पंखे को तेज करना, या अधिक कठोर जैसे बोर्ड को बंद करना। प्रत्येक बोर्ड और फील्ड रिप्लेसेब्ल यूनिट में इन्वेंट्री जानकारी (FRU डेटा) होती है जिसे शेल्फ मैनेजर द्वारा पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। FRU डेटा का उपयोग शेल्फ मैनेजर द्वारा यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि बोर्ड या FRU के लिए पर्याप्त शक्ति उपलब्ध है या नहीं और यदि फैब्रिक पोर्ट जो इंटरकनेक्ट बोर्ड संगत हैं। FRU डेटा निर्माता, निर्माण तिथि, मॉडल नंबर, सीरियल नंबर और एसेट टैग को भी प्रकट कर सकता है।

प्रत्येक ब्लेड, इंटेलिजेंट FRU और शेल्फ मैनेजर में एक इंटेलिजेंट प्लेटफॉर्म मैनेजमेंट कंट्रोलर (IPMC) होता है। शेल्फ मैनेजर अनावश्यक I²C बसों पर चलने वाले इंटेलिजेंट प्लेटफॉर्म मैनेजमेंट इंटरफेस प्रोटोकॉल के साथ बोर्डों और बुद्धिमान FRUs के साथ संचार करता है। IPMI प्रोटोकॉल में डेटा ट्रांसमिशन विश्वसनीय है यह सुनिश्चित करने के लिए पैकेट चेकसम शामिल हैं। एक बुद्धिमान FRU द्वारा प्रबंधित गैर-बुद्धिमान FRU का होना भी संभव है। इन्हें प्रबंधित एफआरयू कहा जाता है और एक बुद्धिमान एफआरयू के समान क्षमताएं होती हैं।

शेल्फ प्रबंधक और बोर्डों के बीच इंटरकनेक्शन इंटेलिजेंट प्लेटफार्म मैनेजमेंट बसों (आईपीएमबी) की एक अनावश्यक जोड़ी है। IPMB आर्किटेक्चर बसों की एक जोड़ी (बसयुक्त IPMB) या रेडियल कनेक्शन (रेडियल IPMB) की एक जोड़ी हो सकती है। रेडियल IPMB कार्यान्वयन में आमतौर पर IPMC विफलता की स्थिति में विश्वसनीयता में सुधार के लिए अलग-अलग IPMB कनेक्शन को अलग करने की क्षमता शामिल होती है।

शेल्फ़ प्रबंधक आरएमसीपी (टीसीपी/आईपी पर आईपीएमआई), एचटीटीपी, ईथरनेट संगणक संजाल पर सरल नेटवर्क प्रबंधन प्रोटोकॉल के साथ बाहरी संस्थाओं के साथ संचार करता है। कुछ शेल्फ़ प्रबंधक हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म इंटरफ़ेस का समर्थन करते हैं, जो सेवा उपलब्धता फ़ोरम द्वारा परिभाषित एक तकनीकी विनिर्देश है।

नई विशिष्टता गतिविधि
भौतिकी अनुसंधान की विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए एटीसीए को अनुकूलित करने के लिए दो नए कार्य समूह शुरू किए गए हैं।


 * WG1: भौतिकी xTCA I/O, समय और तुल्यकालन कार्य समूह

WG1 AMC मॉड्यूल के लिए रियर I/O और μRTM नामक एक नए घटक को परिभाषित करेगा। μRTM को समायोजित करने के लिए μTCA शेल्फ विनिर्देश में और ATCA वाहक RTM के लिए AMC रियर I/O को समायोजित करने के लिए ATCA विनिर्देश में परिवर्धन किए जाएंगे। सिग्नल लाइनों की पहचान घड़ियों, गेट्स और ट्रिगर्स के रूप में उपयोग के लिए की जाती है जो आमतौर पर भौतिकी डेटा अधिग्रहण प्रणालियों में उपयोग की जाती हैं।


 * WG2: भौतिकी xTCA सॉफ्टवेयर आर्किटेक्चर और प्रोटोकॉल वर्किंग ग्रुप

WG2 भौतिकी xTCA प्लेटफॉर्म के लिए विकसित विभिन्न अनुप्रयोगों के बीच हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर मॉड्यूल दोनों की अंतर-संचालनीयता और पोर्टेबिलिटी की सुविधा के लिए सॉफ्टवेयर आर्किटेक्चर और सहायक बुनियादी ढांचे के एक सामान्य सेट को परिभाषित करेगा और जो प्रयोगों और प्रणालियों के निर्माण के लिए आवश्यक विकास प्रयास और समय को कम करेगा। उस मंच का उपयोग करना।

गैर-दूरसंचार बाजारों में एटीसीए का विस्तार करने के लिए एक कार्यदल का गठन किया गया था।


 * पीआईसीएमजी 3.7 एटीसीए एक्सटेंशन दूरसंचार केंद्रीय कार्यालय के बाहर अनुप्रयोगों के लिए

इस नए कार्य समूह का लक्ष्य डबल-वाइड बोर्डों का समर्थन करने के लिए उन्नत सुविधाओं को परिभाषित करना है; 600W सिंगल-स्लॉट बोर्ड और 800W डबल-स्लॉट बोर्ड को सपोर्ट करने के लिए एन्हांसमेंट जोड़ें; शेल्फ के सामने और पीछे दोनों में प्लग किए गए पूर्ण आकार के बोर्डों के साथ दो तरफा अलमारियों के लिए समर्थन जोड़ें; और बेस इंटरफेस पर 10Gbs सिग्नलिंग के लिए समर्थन जोड़ें।

पीआईसीएमजी विनिर्देश

 * 3.0 बेस या कोर स्पेसिफिकेशन है। एडवांस्ड टीसीए की परिभाषा अकेले फैब्रिक एग्नॉस्टिक न्याधार बैकप्लेन को परिभाषित करती है जिसका उपयोग निम्नलिखित विनिर्देशों में परिभाषित किसी भी फैब्रिक के साथ किया जा सकता है:
 * 3.1 ईथरनेट (और फाइबर चैनल)
 * 3.2 इन्फिनीबैंड
 * 3.3 StarFabric
 * 3.4 पीसीआई एक्सप्रेस (और पीसीआई एक्सप्रेस उन्नत स्विचिंग)
 * 3.5 रैपिडियो

यह भी देखें

 * उन्नत मेजेनाइन कार्ड - उन्नत टीसीए के लिए विस्तार कार्ड; MicroTCA सिस्टम में स्टैंडअलोन भी इस्तेमाल किया जा सकता है।
 * AXIe - एटीसीए मानक के आधार पर नवंबर 2009 में एक नया मॉड्यूलर इंस्ट्रूमेंटेशन मानक औपचारिक रूप से लॉन्च किया गया।

बाहरी संबंध

 * Official AdvancedTCA Site
 * Official PICMG Site
 * coreIPM Project: Free & Open Source Software for ATCA Platform Management
 * AdvancedTCA Systems Magazine