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CompactPCI蓄勢待發(fā)—技術(shù)標準、產(chǎn)業(yè)未來(lái)

2003/11/26

　　CompactPCI簡(jiǎn)稱(chēng)cPCI，中文又稱(chēng)緊湊型PCI，是國際PICMG協(xié)會(huì )于1994提出來(lái)的一種總線(xiàn)接口標準。它的出現解決多年來(lái)電信系統工程師與設備制造商面臨的棘手問(wèn)題，將VME密集堅固的封裝和大型設備的極佳冷卻效果以及PC廉價(jià)、易采用最新處理能力的芯片結合在一起，既保證了99.999%的高可靠度，極大降低了硬件和軟件開(kāi)發(fā)成本。

　　CompactPCI所具有的開(kāi)放性、高可靠性、可熱插拔（Hot Swap），使該技術(shù)除了可以廣泛應用在通訊、網(wǎng)絡(luò )、計算機電話(huà)整和（Computer Telephony），也適合實(shí)時(shí)系統控制（Real Time Machine Control）、產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)數據采集（Real-Time Data Acquisition）、軍事系統等需要高速運算、智能交通、航空航天、醫療器械、水利等模塊化及高可靠度、可長(cháng)期使用的應用領(lǐng)域。

　　根據國際知名研究機構IMS在今年七月的分析預估指出，CompactPCI 未來(lái)五年在歐洲將會(huì )有持續穩定的成長(cháng)。IMS訪(fǎng)問(wèn)世界各地主要的嵌入式單板計算機購買(mǎi)者發(fā)現，在所有受訪(fǎng)者當中有 42.9% 的人有意在2006年之前采用CompactPCI 單板計算機于其系統，這個(gè)使用比例比目前的39.3% 高出許多。IMS研究報告強調，即使新的AdvancedTCA(PICMG 3.X) 規格被廣泛接受, 這些公司對于正在主流地位的CompactPCI(PICMG 2.X) 的需求仍不會(huì )有絲毫減少。IMS 研究預告電信業(yè)的逐漸復蘇，結合新應用將使 CompactPCI 銷(xiāo)售從今年到 2007年期間維持9.7% CAGR（年復合平均成長(cháng)率）的高度成長(cháng)。

　　相對CompactPCI技術(shù)在歐美等國家的日漸普及，結合我們在中國相應行業(yè)技術(shù)及市場(chǎng)的的了解與掌握，我們發(fā)現目前中國國內的CompactPCI技術(shù)的實(shí)際應用的確還存在一定的差距，但同時(shí)我們也欣喜地看到中國作為世界經(jīng)濟發(fā)展速度最為迅速的地區，對先進(jìn)技術(shù)、技術(shù)標準、理念的接納能力也另人十分振奮，CompactPCI技術(shù)也在近年內從為人們所認識、了解到逐漸的接受、應用，我們有理由相信隨著(zhù)中國基礎設施的進(jìn)一步技術(shù)深化，會(huì )在相關(guān)的各行業(yè)引起新一輪的應用浪潮。如下我將與大家探討在通訊及

（一） CompactPCI在電訊領(lǐng)域的應用優(yōu)勢

目前CompactPCI可應用的通訊信領(lǐng)域：

IP寬帶網(wǎng)絡(luò )：
目錄服務(wù)
Web Hosting
防火墻服務(wù)器
FTP服務(wù)器
代理服務(wù)器e
電子郵件服務(wù)器
IP電話(huà)
VOIP 網(wǎng)關(guān)

電信服務(wù)增值：
排序系統
網(wǎng)絡(luò )管理
本地服務(wù)網(wǎng)關(guān)
統一消息網(wǎng)關(guān)
語(yǔ)音服務(wù)

無(wú)線(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò )：
認證中心
移動(dòng)交換中心
(Mobile Switch Center)
基站控制
預付費系統
WAP 服務(wù)器
GPRS 服務(wù)器
網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)

電信固定網(wǎng)絡(luò )：
軟交換
CTI/IVR備用處理器
智能外圍設備
7號指令集網(wǎng)關(guān)
智能網(wǎng)絡(luò )

　　對于電信設備來(lái)說(shuō)，所謂的高可靠度（High Availability, HA），要求極其苛刻，也就是說(shuō)要達到5個(gè)九的可靠度標準。過(guò)去電信設備廠(chǎng)商為了達到這些要求，各家均采用自行開(kāi)發(fā)定義的硬、軟件標準，致使互不兼容和通用，整體硬件和軟件開(kāi)發(fā)成本很高，產(chǎn)品也堪稱(chēng)"貴族產(chǎn)品"。

　　我們通過(guò)對電信市場(chǎng)需求的長(cháng)期研究之后的出，其實(shí)市場(chǎng)即實(shí)際應用的新標準應包涵：

　　多達2Tb/s可擴展的交換容量
　　可靠度達到99.999%的可擴展系統
　　對40Gb/s接口的多協(xié)議支持
　　高階的模塊化和可配置化
　　為DSP，處理器，存儲器提供一個(gè)大容量平臺的能力

功耗
　　下一代電路需要單板能處理150 - 200W的規格
板子尺寸
　　電路越做越大, 相應板子尺寸也越來(lái)越大
后 I/O
　　現今的標準很難處理光纖后I/O

　　由于CompactPCI同時(shí)擁有了媲美專(zhuān)用電信設備的5個(gè)九的可靠度，和本身所具有的開(kāi)放性、以及可大量采用的廉價(jià)PC部件這三大"利器"，在硬件設施上有有著(zhù)可熱插拔、抗震性強、高可用性（Availability）、易使用性（Serviceability）、可擴展性（Scalability）等特性，完全符合以上的所有要求。所以不僅可以滿(mǎn)足電信設備的各種苛刻需求，也能極大的降低設備生產(chǎn)和采購成本。就國際市場(chǎng)的價(jià)格來(lái)看，cPCI設備總體造價(jià)比過(guò)去傳統電信設備便宜很多，有些部分價(jià)格甚至不足原來(lái)產(chǎn)品的1/4，困擾電信運營(yíng)商的降低成本調整資費的難題，可以得到有效解決。所以在這個(gè)電信業(yè)倍速競爭的時(shí)代，對于用戶(hù)和電信產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，其意義是不言而喻的。而據我們了解到國內目前的電信建設第一輪高潮后到目前已進(jìn)入性?xún)r(jià)比的增值時(shí)代，新一代的通訊基礎設施正在醞釀、進(jìn)行之中，cPCI在國內必然會(huì )受到異乎尋常的重視，市場(chǎng)規模令人無(wú)可忽視，成為全世界CompactPCI及AdvancedTCA技術(shù)廠(chǎng)商矚目的焦點(diǎn)。

　　以全球CompactPCI技術(shù)領(lǐng)導廠(chǎng)商凌華科技為例，在2003年前三季的營(yíng)業(yè)額當中，凌華科技在CompactPCI產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額呈現倍數的成長(cháng)，主要就是因為銷(xiāo)售領(lǐng)域涵蓋軍用3U、6U CompactPCI系統、交通及運輸用3U CompactPCI控制系統、半導體設備3U、6U自動(dòng)化平臺、6U PICMG2.16開(kāi)放架構的企業(yè)用刀片式服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )匝道器等。電信網(wǎng)絡(luò )硬件平臺逐漸走向開(kāi)放的CompactPCI標準，未來(lái)5年內，電信網(wǎng)絡(luò )設備制造商將會(huì )把PICMG 2.0, 2.16 & 3.0 CompactPCI 技術(shù)承載其主要應用。CompactPCI除了在以上這些領(lǐng)域廣受好評外，由于3G無(wú)線(xiàn)通訊時(shí)代的來(lái)臨，一股通訊設備更新熱潮正在蓄勢待發(fā)。

（二）CompactPCI在其它行業(yè)的應用

　　相對電信市場(chǎng)的持續發(fā)展，CompactPCI已逐漸擴展到其它工業(yè)領(lǐng)域的應用上，不論是交通運輸系統、軍事應用、量測儀器、自動(dòng)化設備，甚至一般

　　企業(yè)用戶(hù)，都是CompactPCI新的愛(ài)用者，這就是為什么 CompactPCI 在電信市場(chǎng)低迷之際仍能維持銷(xiāo)售和市場(chǎng)占有率的原因。CompactPCI本身所具有的高可熱插拔、抗震性強、高可用性（Availability）、易使用性（Serviceability）、可擴展性（Scalability）等特性完全適合工業(yè)級的應用。所以采用CompactPCI架構的工業(yè)PC，相對商業(yè)PC的架構來(lái)講，就會(huì )完全適應相對作業(yè)環(huán)境較為惡劣如（溫度高、震度高、電磁干擾、射頻干擾等）從而可以保證系統在惡劣條件下的穩定運行，其主要優(yōu)勢如下：

　　CompactPCI基于PICMG2.0規范。CompactPCI的電氣特性與PCI總線(xiàn)相同，因此用戶(hù)的軟件和普通PC兼容，現有的PCI外圍卡也可以很容易移植到CompactPCI平臺。CompactPCI使用2mm高密度針孔總線(xiàn)連接器，和使用金手指連接器的PCI卡相比，具有連接可靠、完全氣密的特點(diǎn)，卡片的抗振性和抗腐蝕性大大提高。此外CompactPCI卡片采用經(jīng)過(guò)20余年現場(chǎng)使用考驗的歐規卡結構。歐規卡采用垂直安裝、前抽取結構，提高了卡片的散熱性、抗振性和易維護性。

　　和傳統商用PC和工控機相比，CompactPCI具有如下優(yōu)點(diǎn)：

一、系統抗振性強

　　CompactPCI卡片上下有導軌固定，卡片的前端通過(guò)氣密性的針孔連接器和背板相連，每個(gè)接頭具有10KG的結合力。卡片的可以通過(guò)面板螺絲固定在機箱上。CompactPCI卡片的前后上下都被固定，因此系統抗振性大大提高。

二、支持卡片帶電拔插

　　CompactPCI的背板使用長(cháng)中短插針結構，其中Power和Ground針腳最長(cháng)，可以保證卡片安全的帶電插入拔出。此外板選信號IDSEL,BD_SEL#針腳最短，系統借由此信號可以得知卡片是在插入過(guò)程或是拔出過(guò)程。另外CompactPCI制定了熱插拔的硬件過(guò)程和軟件管理接口，保證了卡片熱插拔過(guò)程的有效性。

三、支持后走線(xiàn)，便于方便配線(xiàn)

　　CompactPCI的卡片的信號線(xiàn)不用從卡片前面板引出，可以通過(guò)背板將信號線(xiàn)用轉接板從后端引出。當更換卡片時(shí)，不許要更換信號線(xiàn)，這樣減少了更換卡片的工作量并減少因更換信號線(xiàn)而引起的出錯概率。此外信號線(xiàn)從后端引出，設備前端也會(huì )比較美觀(guān)。

四、卡片垂直安裝，有利于散熱

　　CompactPCI卡片采用歐規卡結構，卡片垂直安裝，系統的散熱氣流從下而上吹，符合空氣對流原理，散熱效果好。

五、CompactPCI卡片具有更好的電氣特性

　　CompactPCI背板插針和接頭全部鍍金，并嚴格定義了信號線(xiàn)的最長(cháng)長(cháng)度，PCB板的阻抗，去偶電容,PCI上拉電阻阻值，因此CompactPCI的電氣特性要優(yōu)于普通PCI工控機。單個(gè)CompactPCI總線(xiàn)段最多可以支持7個(gè)PCI設備，而普通工控機只能支持4個(gè)PCI設備。

六、防腐和電磁屏蔽性好

　　CompactPCI使用2mm氣密性針孔總線(xiàn)連接器，鹽霧、酸霧和帶電粉塵不能腐蝕總線(xiàn)。此外CompactPCI的全鋁合金機箱外殼和卡片的U型彈簧片能給系統提供良好的電磁屏蔽保護。

七、抗靜電好

　　CompactPCI卡片下端具有3斷靜電導出條，可以靜電導出到大地。另外CompactPCI規定系統的邏輯地和機箱地隔離，保持系統不受外界干擾。基于PICMG1.0的工控機無(wú)法做到機箱地和邏輯地隔離。

八、機箱深度淺，便于機柜安裝

　　CompactPCI的機箱深度只有258mm，大大短于普通工控機的機箱深度400～450mm，給機柜安裝留下了更大空間。這樣便于用戶(hù)安裝其它配線(xiàn)設備

　　目前CompactPCI已在實(shí)時(shí)系統控制（Real Time Machine Control）、產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)數據采集（Real-Time Data Acquisition）、軍事系統等需要高速運算、智能交通、電力、航空航天、醫療器械、水利等模塊化及高可靠度、可長(cháng)期使用的應用領(lǐng)域有了非常廣泛的應用，我們也會(huì )積極將國際先進(jìn)的技術(shù)引入國內，并投身于中國基礎設施的各相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級中去。

凌華科技公司供稿 CTI論壇編輯

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