基于ATCA的高性能測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)研究

　　ATCA組織由代表工業(yè)和電信設(shè)備制造商及終端用戶的105個(gè)公司組成，大多數(shù)委員會(huì)成員業(yè)已根生于CompactPCI生態(tài)環(huán)境，并搜索新的平臺(tái)用以承載下一代通信和資料應(yīng)用。期間大家曾嘗試對(duì)2.X標(biāo)準(zhǔn)的修改來滿足電信市場(chǎng)的需求，但只取得了有限的效果，最終不得不承認(rèn)原有的CompactPCI規(guī)范不能滿足電信應(yīng)用對(duì)單板空間、功耗、帶寬、系統(tǒng)管理的要求，新的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。 ATCA代表著全開放、模塊化的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它可以使設(shè)備制造商采用第三方廠商的可互操作性、成熟的商業(yè)化（COTS）軟硬件組件。ATCA體現(xiàn)了開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可擴(kuò)展、可重構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，ATCA的靈活性、穩(wěn)定性、互操作性、可管理性以及計(jì)算性能都有不同等級(jí)的得到提升。標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)備很容易大規(guī)模生產(chǎn)，從而降低產(chǎn)品的價(jià)格，標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化可使產(chǎn)品快速進(jìn)入市場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)、外部接口和開放式的平臺(tái)，使得只要處理板或刀片服務(wù)器遵循 ATCA接口規(guī)范就可以插入到平臺(tái)中，在快速實(shí)現(xiàn)集成或升級(jí)換代的同時(shí)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體兼容性。ATCA的諸多優(yōu)勢(shì)能夠很好的滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求。

　　一、高端測(cè)試應(yīng)用需求

　　未來的測(cè)試領(lǐng)域?qū)TCA也存在很大的應(yīng)用需求。測(cè)試總線技術(shù)如VXI、PXI總線是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。VXI、PXI總線都是基于共享總線技術(shù)，即多個(gè)模塊共享該總線帶寬，當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)的模塊增多時(shí)，每個(gè)模塊只能分配一定的帶寬。近幾年來，隨著通信、雷達(dá)等系統(tǒng)帶寬不斷的增加，為了完成對(duì)這些系統(tǒng)的測(cè)試，現(xiàn)有的基于共享總線的測(cè)試總線技術(shù)有限的信息交換能力越來越難以滿足應(yīng)用需求。正是在應(yīng)用需求的牽引下，近幾年來陸續(xù)出現(xiàn)了多種高速串行總線技術(shù)，如PCI-E、RapidIO、Gigbe、Infiniband、 StaRFabric，這些總線可構(gòu)成先進(jìn)的交換架構(gòu)，數(shù)據(jù)吞吐量相對(duì)于早期的VXI、PXI總線提高了幾十上百倍。

　　基于這些高速串行總線的交換架構(gòu)可成功的解決測(cè)試系統(tǒng)的瓶頸問題，提供了一種最佳的、理想的解決方案。下面舉幾個(gè)ATCA在測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。

　　軟件無線電技術(shù)是統(tǒng)一的通信信號(hào)處理平臺(tái)，即用軟件實(shí)現(xiàn)無線電信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，軟件無線電由前端信號(hào)調(diào)理、高速A/D和通信信號(hào)處理3大部分組成，其中通信信號(hào)處理是其關(guān)鍵和核心所在。目前軍用的無線電信號(hào)正在向?qū)拵Щ虺瑢拵Оl(fā)展，為了處理這樣的通信信號(hào)，A/D采集速率通常為幾GHz或幾十GHz,為了處理多種通信信號(hào)格式如TH-CDMA、FH-CDMA、DS-CDMA、 OFDM，則需要多塊通信信號(hào)處理板，另外還需要系統(tǒng)協(xié)調(diào)和控制板、應(yīng)用板卡，軟件無線電平臺(tái)中板卡和板卡之間數(shù)據(jù)交互量是驚人的，ATCA無疑為該類應(yīng)用提供了一個(gè)良好的解決方案。

　　雷達(dá)信號(hào)處理平臺(tái)和軟件無線電平臺(tái)有著相似的構(gòu)成，包括微波/射頻組件、高速A /D采集組件、多塊雷達(dá)信號(hào)處理板卡、系統(tǒng)協(xié)調(diào)與控制板卡、應(yīng)用板卡。多塊雷達(dá)信號(hào)處理板卡負(fù)責(zé)處理各類雷達(dá)信號(hào)，包括常規(guī)雷達(dá)、參差雷達(dá)、抖動(dòng)雷達(dá)、捷變頻雷達(dá)、線性調(diào)頻雷達(dá)及其多種參數(shù)組合的雷達(dá)。將數(shù)字處理手段提升到雷達(dá)信號(hào)處理的前端（和軟件無線電類似，將數(shù)字化部分延伸到射頻部分）將獲得更佳的性能和更佳的可靠性，這就對(duì)高速數(shù)字傳輸提出了更高的要求。ATCA核心規(guī)范及其輔助規(guī)范為通用雷達(dá)信號(hào)處理平臺(tái)提供了良好的解決方案。

　　多媒體測(cè)試涉及多路流媒體信號(hào)的處理和分析，信號(hào)處理的運(yùn)算量是巨大的，中間的測(cè)試信息需要存儲(chǔ)，這樣必涉及到多個(gè)模塊之間的高速數(shù)據(jù)交換。近幾年來，通信技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展，其中一個(gè)最大的推動(dòng)便是多媒體業(yè)務(wù)需求。兩大網(wǎng)絡(luò)，即移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)的帶寬不斷提升，如移動(dòng)通信終端已經(jīng)歷了2G、2.5G的歷程，現(xiàn)正進(jìn)入3G通信時(shí)代，終端能夠提供的信息速率也從十幾 KHz至幾百KHz，Internet網(wǎng)絡(luò)終端也經(jīng)歷了十兆、百兆至千兆以太網(wǎng)，兩大網(wǎng)絡(luò)性能提升都和多媒體應(yīng)用需求有著密切的關(guān)系。對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和 Internet網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)絡(luò)的多媒體測(cè)試是重要的，容易看出，核心網(wǎng)絡(luò)的流媒體數(shù)據(jù)量是巨大的。無疑，ATCA的高級(jí)交換框架結(jié)構(gòu)為多媒體測(cè)試提供了理想的平臺(tái)。

　　分布式測(cè)試與故障診斷系統(tǒng)。為了完成測(cè)試與故障診斷需求，需要采集多路視頻、語音或其它傳感器信號(hào)，某些信號(hào)需要傳遞到多個(gè)遠(yuǎn)程控制終端，某些信號(hào)還要按一定的要求存儲(chǔ)備份一段時(shí)間。由于涉及到多路視頻、語音和其它傳感器信號(hào)，對(duì)中心交換單元的數(shù)據(jù)吞吐量有著很高的要求，對(duì)于中心交換單元的延遲也有不同等級(jí)的要求，如對(duì)視頻和語音信號(hào)要求中心交換單元能夠高質(zhì)量的服務(wù)等級(jí)，而對(duì)于某些傳感器信號(hào)服務(wù)等級(jí)要求不是很高?；赑CI-E協(xié)議規(guī)范的ATCA的高級(jí)交換框架結(jié)構(gòu)能夠拓展到2.5Tbps的超高速數(shù)據(jù)交換及其不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量，解決了遠(yuǎn)程分布式測(cè)試與故障診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換瓶頸，并為該系統(tǒng)未來二十多年的擴(kuò)展升級(jí)作了預(yù)留。

　　幾年前，VXI、PXI測(cè)試總線技術(shù)只能提供有限的數(shù)據(jù)交換能力，因此一些模塊插卡只能交換一些運(yùn)算結(jié)果信息，而舍棄一些中間運(yùn)算結(jié)果信息，ATCA的高級(jí)框架結(jié)構(gòu)能夠提供更高的數(shù)據(jù)交換能力，基于這一特性，未來的測(cè)試系統(tǒng)具備最佳的模塊化結(jié)構(gòu)、更佳的易擴(kuò)展性、更高的性能、更低的價(jià)格。ATCA高級(jí)交換帶來的全方位的信息互通將是未來先進(jìn)測(cè)試系統(tǒng)革新的源動(dòng)力和技術(shù)保障。