ATCA应用打造新一代电信基础架构

众所周知，今天的电信行业竞争日趋激烈，其中不仅表现在政府力量的逐渐淡出，市场自由竞争的加剧，而且电信业务从语音服务为主向数据业务为主转化也是其重要的原因。如何才能有效地降低成本、加快新业务的开发并引入新的电信增值业务，已经成为每个电信运营商不得不考虑和解决的问题，经验告诉我们，解决这个问题一个有效的方法就是采用标准化、模块化的电信设备。这里，我们将从新一代电信增值服务的角度来探讨AdvancedTCA（ATCA，Advanced Telecom Computing Architecture，先进电信运算架构）在新一代电信网络中的作用、技术先进性和应用前景。 NGN趋势锐不可当 在电信行业，确保系统正常运行至关重要，一个重要的衡量指标就是：99.999%的高可用性。随着电信市场的不断开放，竞争、分工与合作成为运营商不得不谨慎考虑的问题。运营商在选择平台设备时，越来越注重平台的开放性。新一代网络（NGN，Next Generation Network）的优势就是可提供基于标准、开放性的高可用平台来提供丰富的业务。 新一代网络未来趋势是，电信、网络、宽带、移动、无线等各个不同产业划分各有其专精的领域，也各有其专业技术知识。然而，基于各个产业的独立与唯一性，在大架构不变的情况下，通过网关的连接，即可成为各产业之间网络连接的桥梁。宽带、移动、无线电信设备、服务运营商面临着迫在眉睫的考验，他们必须适应变化的需求，更快速地将服务推向市场。 因此，构建一个开放性、透明化的标准电信平台来沟通各个专有的架构规格，让所有的增值服务连成一片，已经成为电信服务运营商在市场扩张中的制胜法宝。而ATCA恰恰可以根据需求，本着容易结合语音与数据的特性，建设开放性的电信等级的宽带网络架构，不但适合整合传统语音网络及IP数据网络，还会逐渐取代传统商用服务器在电信应用中的地位。它可以应用于各种控制系统、无线网络控制系统、软交换、多媒体IP网关器、远程访问、SS7网关、信号传送端点系统、CTI、IP电话、VoIP、WAN/MAN跨接连线、光纤交换解决方案、统一消息、计费系统、地址服务、Internet存取服务等。不仅可以降低网络建设及运行维护成本，而且能快速提供新的增值服务，抢占新的市场，满足用户不断变化的需求。 采用标准化、模块化的电信设备带来的利益是显而易见的。首选是降低成本，标准化、模块化的设备很容易实现大规模生产，所降低的生产成本可以实现电信运营商构建电信平台成本支出的降低；同时，标准化、模块化意味着电信运营商可以从不同的设备提供商处购买相同的产品，而这也将会大大降低其采购成本。 由于标准化和模块化，电信设备开发商很容易找到需要的模块和系统，而板卡和系统开发商都有自己擅长的专业领域。这样，新的电信设备的开发周期将大大缩短，新的电信增值业务推出的周期也相应缩短。电信运营商不仅获得了宝贵的进入市场时间，更可以利用专业分工实现利润的最大化。 国际PICMG3.0协会主席、凌华科技CTO Jeff Munch先生认为：新一代网络的电信设备标准化、模块化这一趋势已经显现出来，按照电信设备5－7年的循环周期，电信设备标准化的高峰即将开始，而对于旧设备包袱很小的中国来说，这正是一次直接采用最新的平台架构，缩短和欧美技术差距的绝佳时机。现在，ATCA已从小范围的应用走向大家都普遍认可，2006年ATCA将会得到大规模的应用。 电信网络平台正转向ATCA架构 近两年来，新一代电信网络成为了最热门的话题之一，而在电信设备标准化、模块化的趋势中，最受人们关注的技术就是ATCA。从去年由中国计算机行业协会PICMG/P.R.C与凌华科技集团共同主办的中国第三届PICMG技术年会到今年在上海举行的第四届技术年会，都把ATCA作为了一个重要的议题。作为新一代的开放式工业标准，ATCA在2002年推出后，就受到了业界瞩目。在英特尔、摩托罗拉、凌华科技等公司的大力推进下，目前已经逐渐被业界接受。许多主要的电信设备制造商已经采用ATCA设计新产品。 ATCA又称为PICMG3.x，是由PCI工业计算机制造商组织（PICMG）于2001年底制定的满足高吞吐量、高可靠性的新一代计算平台标准，也是该组织有史以来最大的规范项目，共有100多家公司参与其中。它由以前的PICMG2.x演进而来，但又有了根本性的变化。ATCA规范考虑到电信运营商不断增长的需求，采用了全新的设计；特别是这一新标准有助于电信设备制造商满足运营商日益苛刻的要求，包括硬件可靠性、高可用性、可扩展性和I/O带宽，以及增强的可管理性和互操作性。ATCA支持基于数据包的多种交换背板，包括以太网、Star Fabric、光纤通道、InfiniBand和PCIExpress等背板规范。该系列规范体现了高速互连技术、新一代处理器、增强可靠性、可管理性和可服务性方面的最新趋势。 ATCA的另一个重要特点是集中系统管理，具有基于智能平台管理接口（IPMI）1.5和每节点双IPMI/IPMB连接的集中冗余平台管理能力，可以通过冗余机箱管理控制器、连接每个刀片式服务器的冗余电源插槽，以及交换机拓朴结构本身所支持的内部冗余特性。相对于CompactPCI，ATCA具有更多的优势，首先，扩大了空间和加强了电源提供能力，为系统数据处理能力的大幅度提升提供了可能。其次，数据传输能力得到巨大提升，在采用全网状连接的ATCA机箱的最高数据传输能力可达2.4Tbps，完全消除了带宽不足给电信应用带来的障碍。第三，基于IPMI（智能平台管理接口），ATCA系统的管理性能有了大幅度的提高；利用ShMC（机架管理控制器）系统管理子系统可以对机箱内的单板、电源、风扇、温度传感器等现场置换单元进行智能调节和管理，而管理子系统的实体承载采用双IPMB总线，可以确保一条总线失效的情况下系统管理的仍可以稳定进行。最后，AdvancedTCA增加专门针对电信应用的时钟总线、更新总线和测试总线。分别满足电信级应用对时钟的需求、为高可靠的冗余背板提供物理同步时钟，以及为注入DLSLAM之类的特殊需求提供电信测试总线。 由于ATCA代表着一种全开放、可互操作的电信工业标准。它是专门用于电信领域的、具有广泛价值链支持的多种机箱尺寸与配置的重复利用而设计的，可以满足接入、边缘和服务器市场的广泛需求。电信设备制造商可以采用来自第三方厂商的可互操作和成熟的商业化（COTS）软硬件组件，从而为设备厂商缩短了开发时间；同时，采用开放性的平台后，设备厂商可以将工作重心从硬件开发转向为服务提供商设计多样化的中间件和软件，真正体现出设备厂商之间的差异化，以提供更多的增值服务。 更重要的是，基于开放性的电信架构为运营商带来了非常灵活的业务特性，有助于运营商快速地开发和增加新的业务，而且可使运营商系统集成的时间缩短一半以上，降低开发成本可达40%。这些正是一些电信运营商率先在其3G网的核心网中采用ATCA架构的意义所在。 ATCA应用渐入佳境 全球著名的行业组织UMTS论坛的调查表明，全球使用3G/UMTS标准的WCDMA用户数量已经超过1000万，而且这一数量还在迅速增长。在3G应用方面，数据业务已推进到一个全新的层面，这对于底层的计算平台也提出了更高的要求——更为强大的计算性能、更为强大的数据传输能力、与强大计算性能相配套的散热性能和更为强大的系统管理能力。 起草ATCA亦即PICMG3.X标准之初，在预先制定的SOW（State of Work）中，就对PICMG3.0规范（PICMG3.X的主规范）进行了这样的描述：“PICMG3.0标准是为新一代融合电信及数据网络应用提供一个高性价比的、基于模块化结构的、兼容的、并可扩展的硬件架构，同时以模块架构的形式呈现以支持符合现代传输需求的科技或应用，在核心标准中定义机械结构、散热管理。电源分配和系统管理。PICMG3.0规范的特色是专著于电信运营级需求‘可靠性、可用性、使用性’的应用，同时附带的目的则为加速在高可靠性数据中心（HA Data Center）对该技术的应用，是规范的目标更清楚针对那些未被现有CompactPCI标准规范或专属架构满足的应用，PICMG3.0及其辅助规范将带给这样的应用市场一个良好的解决方案。 今年6月，英特尔公司推出了其第二代专为IMS（IP多媒体子系统）优化的ATCA产品，新产品包括三款刀片和相关技术，能够帮助制造商和服务提供商构建更加灵活、可扩展的IMS设备和服务。凌华科技也推出了基于AdvancedTCA的高性能单板计算机ADLINK ATCA－6890，还在6U机架的ATCA子系统基础上推出了10U的ATCA子系统。这些能提供可立即商用化硬件与软件模块的组件厂商使电信系统厂商有了更多的选择，他们可以在新一代网络设备中迅速采用ATCA系统。这充分显示了这些厂商在简化标准电信设备构建工作方面所做的不懈努力。随着这些组件厂商的增加和ATCA技术在实际应用中的日臻成熟，未来的一年将会是ATCA大行其道的一年。 在PICMG的大力推动下，越来越多的厂商开始投入到ATCA产品的研发和生产过程中，而兼容性测试也在PICMG协会的大力推动下正在不同的会员之间展开。RHK咨询公司预计，到2007年ATCA的市场规模将达到37亿美元，而另一家咨询公司甚至认为这一数字应该是200亿美元。调查也显示，目前有90%的电信OEM都在开发基于ATCA的系统。目前华为、阿尔卡特、摩托罗拉、凌华科技、Force、Kontron、Portwell、RadiSys等都已推出了基于ATCA刀片组件、单板机等。今天，可为电信设备制造商带来战略优势的ATCA标准正在被越来越多的电信设备开发商和电信运营商接受。许多著名设备厂商的NGN网络中，有不少设备采用了开放性的ATCA平台。可以预期，在新的电信设备中，ATCA架构正在取代传统的电信架构成为运营商的新宠，它与CompactPCI相互补充，共同促进着电信行业乃至整个信息产业的发展。