Rambler's Top100
Статьи ИКС № 06 2011
Леонид АКИНШИН  Владимир БРЕТМАН  14 июня 2011

MicroTCA готовит вторжение на рынок защищенных систем и спецприменений

Сегодня стандарт MicroTCA стремительно набирает популярность не только в телекоме, но и во многих смежных отраслях: медицине, транспорте, промышленности, оборонной сфере. Наиболее захватывающих событий следует ждать в оборонно-аэрокосмическом сегменте, где MicroTCA начинает конкурировать как с унаследованными системными архитектурами CompactPCI и VME, так и с новым стандартом VPX.

С п р а в к а

По данным аналитического агентства Venture Development Corporation, за период с 2007 по 2010 гг. объемы продаж оборудования AdvancedTCA/AdvancedMC/MicroTCA увеличились в 2,5 раза.  

Стандарт MicroTCA в свое время возник как попытка производителей оборудования, стремящихся на новые рынки, преодолеть изначальную ограниченность системной архитектуры AdvancedTCA/AdvancedMC рамками телекоммуникационных и близких к ним приложений класса high-end (подробнее см., например, «ИКС» № 9'2008, с. 86).

В архитектурном отношении работа над стандартом MicroTCA свелась к устранению промежуточного звена между объединительной панелью и модулями AdvancedMC. Избавив пользователей от необходимости иметь дело с громоздкими платами AdvancedTCA, ко-торые с большим шагом устанавливаются перпендикулярно объединительной панели, стандарт MicroTCA позволил создавать компактные AdvancedTCA-подобные системы, не уступающие своим крупногабаритным собратьям практически ни в чем, кроме размеров (см. рисунок). В MicroTCA-системах высотой 3U или 4U с одной объединительной панелью и 12 процессорными модулями можно разместить 24 процессорных ядра в весьма небольшом пространстве уже в случае двухъядерных ЦП. При использовании же процессоров с четырьмя и более ядрами и/или многопроцессорных модулей плотность размещения обрабатывающих элементов увеличивается еще в несколько раз.

Таким образом, технология MicroTCA дает возможность реализовывать практически все преимущества архитектуры AdvancedTCA/AdvancedMC в корпусах меньших размеров и создавать гибкие высокопроизводительные системы с быстрыми последовательными соединениями между платами вместо параллельных шин. При этом модули AdvancedMC, имея компромиссные габариты, оказались очень хороши для построения компактных мультипроцессорных комплексов с повышенной механической прочностью. Применение высококачественных разъемов и компактных печатных плат весьма благотворно сказалось на механических свойствах конечных решений, в результате чего рынок AdvancedMC/MicroTCA начал тяготеть к системам повышенной надежности в целом и к защищенным системам в частности.

Актуальные тренды на рынке MicroTCA

В настоящее время в сегменте MicroTCA прослеживаются три основных тренда, обусловленных как эволюцией самого стандарта, так и меняющимися требованиями рынка. Во-первых, акцент с модулей одинарной ширины постепенно смещается на модули AdvancedMC двойной ширины, которые благодаря большей площади способны нести компоненты больших размеров и имеют более развитую функциональность. Например, холдинг Kontron выпускает в формфакторе AdvancedMC двойной ширины множество различных продуктов – от коммутаторов и сетевых плат с интерфейсами 10 Gigabit Ethernet до процессорных модулей.

Во-вторых, базовые аппаратные средства для построения систем MicroTCA, которые по-прежнему ориентированы на построение высокопроизводительных систем, работающих с интенсивными потоками данных, вслед за ростом процессорных мощностей и скоростей обработки данных активно обзаводятся быстрыми каналами 10 Gigabit Ethernet. Таков, в частности, модуль Kontron AM5030, выполненный на базе четырехъ-ядерного серверного процессора Intel Xeon LC5518.

Третий и, пожалуй, самый важный тренд – это проникновение MicroTCA на рынок жестких специальных применений. Именно такую цель преследует создание спецификаций MTCA.1 (Air Cooled Rugged MicroTCA – защищенное оборудование MicroTCA с воздушным охлаждением), MTCA.2 (Hardened Air Cooled MicroTCA – оборудование MicroTCA повышенной защищенности с воздушным охлаждением) и MTCA.3 (Hardened Conduction Cooled MicroTCA – оборудование MicroTCA повышенной защищенности с кондуктивным охлаждением). Первая спецификация, учитывающая требования мобильных решений и систем наружного базирования с охлаждением за счет конвекции, была принята консорциумом PICMG в 2010 г. и уже взята на вооружение ведущими производителями оборудования, третья принята в конце февраля 2011 г., в ближайшее время к ним должна присоединиться вторая. Спецификация MTCA.1 включает в зону ответственности MicroTCA оборонные приложения с классом окружающей среды EAC6 и классом вибрации V2 в терминологии ANSI/VITA 47. Спецификация MTCA.3 определяет интерфейс кондуктивного охлаждения, благодаря которому по своим термальным характеристикам, а также по устойчивости к ударам и вибрации оборудование MicroTCA сможет соответствовать самым «тяжелым» профилям стандарта ANSI/VITA 47 (иными словами, станет пригодным для создания герметичных систем с кондуктивным охлаждением, которые используются, в частности, на беспилотных летательных аппаратах и на других платформах с ограниченным свободным пространством). Переход плодов деятельности комитетов MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3 в статус утвержденных официальных документов консорциума PICMG – это мощнейший толчок к началу массового применения оборудования AdvancedMC/MicroTCA в некоторых очень интересных рыночных сегментах, включая аэрокосмический и оборонный.

Проникнуть на оборонно-аэрокосмический рынок мечтает любой производитель. А коли так, то вся многолетняя работа комитетов PICMG MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3 есть не что иное, как планомерная подготовка плацдарма для наступления на стандарт VPX – официально назначенный преемник системной архитектуры VMEbus, более трех десятилетий являвшейся для оборонно-аэрокосмической отрасли «своей». Разумеется, высоконадежное оборудование для жестких условий эксплуатации нужно не только космосу, авиации и оборонке: защищенные аппаратные средства с радостью принимают во многих других сегментах. Однако ценность приза, который получает поставщик, сумевший закрепиться в оборонно-аэрокосмическом сегменте, несопоставима с дивидендами от медицины и транспорта, которые, впрочем, в любом случае будут кстати.

Сильные стороны MicroTCA

Основное достоинство стандарта MicroTCA с точки зрения оборонных и аэрокосмических применений состоит в том, что он принадлежит к семейству стандартов нового поколения, исповедующих полный отказ от параллельных шин в пользу быстрых последовательных соединений между платами. Такие соединения могут реализовываться на базе Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, PCI Express, Serial RapidIO и некоторых других коммуникационных технологий. Топологически систему MicroTCA можно представить как сеть, узлами которой являются модули AdvancedMC, а роль коммутатора играет так называемый контроллер MCH, который реализуется либо как отдельный модуль AdvancedMC, либо как часть функций объединительной панели. Взаимодействие между слотами AdvancedMC по коммутируемым последовательным каналам создает условия для быстрого и беспроблемного наращивания производительности простым увеличением числа процессорных модулей.

Для разработчиков систем специального назначения представляют интерес и развитые функции системного управления MicroTCA, и поддержка «горячей» замены модулей. Специалистам, выбравшим стандарт MicroTCA, доступны широкий спектр изделий AdvancedMC на базе высокопроизводительных процессоров Intel Core Duo, Core 2 Duo и Core i7, передовых многоядерных ЦП с архитектурой PowerPC и сетевых процессоров, коммуникационные модули и модули накопителей, а также интегрированные платформы MicroTCA разных форм и размеров. При этом, как уже упоминалось, доля оборудования AdvancedMC/MicroTCA с поддержкой 10-гигабитных каналов постоянно растет.

Еще одно достоинство MicroTCA – его направленность на завоевание других рынков. Экспансия, расширение сферы применимости системной архитектуры AdvancedTCA/AdvancedMC – исходная цель стандарта MicroTCA и главный смысл его существования. Поэтому использование оборудования MicroTCA за пределами телекома с заходом в область высокопроизводительных промышленных, медицинских и оборонных приложений носит не спорадический, как в случае AdvancedTCA, а закономерный и ожидаемый характер. Диапазон текущих и будущих свойств оборудования AdvancedMC/MicroTCA в значительной мере пересекается с требованиями рынка спецприменений. Стандарт MicroTCA в своем исходном виде уже позволял решать довольно большой круг задач в оборонно-аэрокосмическом сегменте, спецификации же MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3 способны превратить MicroTCA в полноценного конкурента системной архитектуры VPX.

Фоном ко всему этому служит неуклонное увеличение числа поддерживающих технологию MicroTCA производителей и рост интереса к ней в нетелекоммуникационных секторах.

Весьма удачным следует признать и выбор момента для начала наступления стандарта MicroTCA на оборонно-аэрокосмический сегмент. При грамотных, в меру агрессивных действиях сил, продвигающих технологию MicroTCA на рынок систем спецназначения, ситуация «пересменки» между системными архитектурами VME и VPX позволит оборудованию MicroTCA захватить большую долю этого рынка, чем VME и VPX были бы готовы уступить ему при иных обстоятельствах.

Взвесим шансы на успех

Однако перечисленные выше преимущества стандарта MicroTCA в равной степени свойственны и системной архитектуре VPX, с которой он начинает воевать за сегмент оборонных и аэрокосмических приложений. Архитектура VPX точно так же не обременена тяжелым наследием параллельных шин, позволяет использовать тот же набор коммуникационных технологий для организации взаимодействия между платами, поддерживает «горячую» замену, тыльный ввод-вывод и т.д., вплоть до наличия спецификаций, определяющих требования к защищенным решениям с кондуктивным и даже жидкостным охлаждением (стандарт VPX REDI, спецификация VITA 48).

На что же рассчитывают создатели спецификаций MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3, адресуя их рынку оборудования для систем спецназначения? Скорее всего, они полагаются на фактор массовости: поскольку стандарт MicroTCA родом с открытого и динамичного телекоммуникационного рынка, где работает много активно конкурирующих друг с другом независимых производителей, цена оборудования MicroTCA не может быть слишком высокой, чего нельзя сказать об аппаратных средствах VPX/VMEbus, существующих на значительно менее конкурентном рынке. Таким образом, аппаратные средства MicroTCA вправе претендовать на роль недорогой альтернативы сверхзащищенному оборудованию VPX. Альтернативы, способной обеспечивать высокую производительность, высокую готовность и чрезвычайно высокую пропускную способность при сравнительно малых размерах.

Под таким углом зрения затея с защищенными системами MicroTCA для оборонных приложений выглядит не столь уж безумной. Ведь ситуации, когда массовая технология вторгается в специальную прикладную область и противостоит там технологии эксклюзивной, глубоко в этой области укорененной, не так уж редки. Примерами могут служить конкуренция между системными архитектурами VME и CompactPCI и соперничество между процессорами x86 и PowerPC. Что-то подобное, на наш взгляд, должно произойти и с защищенными системами MicroTCA: со временем они займут на рынке спецприменений некоторую устойчивую нишу. VPX придется потесниться, и средняя стоимость решений на оборонно-аэрокосмическом рынке в результате снизится, равно как и порог вхождения на этот рынок для поставщиков оборудования. Еще более любопытных результатов можно ожидать от прихода защищенного оборудования MicroTCA на некоторые другие рынки (промышленный, медицинский), где нет ни безоговорочного доминирования каких-либо привилегированных системных архитектур, ни многолетних традиций, консервирующих исторически сложившееся положение вещей. В таких отраслях массовые недорогие аппаратные средства MicroTCA вполне способны устроить настоящий переворот и даже революцию, поскольку там переход на MicroTCA будет, по сути, эквивалентен движению в общем русле перехода с параллельных шин на быстрые последовательные соединения.

Беспроигрышная лотерея

Каковы могут быть итоги деятельного противостояния стандартов MicroTCA и VPX на рынке спецприменений? Спектр вариантов широк: от символического обозначения присутствия MicroTCA в исконных владениях VPX до почти равноправной конкуренции почти равноправных альтернатив. Правда, отход VPX под давлением MicroTCA на вторые роли представляется все же невероятным. Пока трудно сказать, какие аргументы из числа тех, что стандарт MicroTCA готов предъявить участникам оборонно-аэрокосмического рынка, окажутся убедительными, а какие – нет.

Но нужно учитывать и имиджевую составляющую: при любом исходе борьбы MicroTCA и VPX ее побочным результатом неизбежно станет рост авторитета MicroTCA абсолютно во всех сегментах компьютерной отрасли, включая медицинский, транспортный и промышленный, а также телекоммуникационный, с которого все и начиналось. В сущности, атака на рынок спецприменений является для стандарта MicroTCA этакой беспроигрышной лотереей с призом в виде роста продаж. Что, на наш взгляд, будет вполне справедливо. Ведь как стандарт весьма прогрессивный, позволяющий упаковывать производительность систем операторского класса в защищенные корпуса размером с обувную коробку, MicroTCA такого приза объективно достоин.

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!