Технология CompactPCI

CompactPCI и компьютерная телефония

Основной сферой применения аппаратуры на основе стандарта CompactPCI является телекоммуникации. По экспертным оценкам более 65% всех производимых устройств и систем CompactPCI нацелено именно на рынок средств связи. В настоящее время форум по корпоративной компьютерной телефонии ECTF ( Dialogic, Natural MicroSystems, Nortel, Ericsson, HP, Lucent, Motorola, Brooktrout и др.) и PICMG специфицировали шину компьютерной телефонии H.110 для стандарта CompactPCI, что позволяет говорить о действительно новейшем индустриальном высокопроизводительном стандарте для систем компьютерной телефонии. Коструктивно-механические, схемотехнико-логические и "plug&play" программные возможности этого нового стандарта привлекательны как для производителей телефонного оборудования, так и для операторов связи а также для всех разработчиков и потенциальных пользователей систем компьютерной телефонии.

Открытость стандарта CompactPCI позволяет применять аппаратные и программные средства от многих производителей, что резко уменьшает время выхода конечных систем на рынок. Это является одним из главных факторов успеха стандарта CompactPCI на очень быстро развивающемся рынке приложений и систем компьютерной телефонии. Растущая популярность стандарта связана также с разворачиванием крупных операторов связи и производителей телефонного оборудования в сторону промышленных систем компьютерной телефонии. Реализация таких крупных корпоративных и готовых к коммерческому использованию систем предполагает обеспечение высокой степени интеграции (канальности) и надежности систем. Именно такие промышленные решения способны обеспечить платформы компьютерной телефонии на основе стандарта CompactPCI. Это относится как к многоканальным (100-300-700) шлюзам IP-телефонии, крупномасштабным системам обработки звонков (call-centers), системам телеголосования так и ко всем крупным системам компьютерной телефонии, которые применяются корпоративными клиентами и операторами.

### Основные преимущества стандарта CompactPCI

Каковы же основные характеристики стандарта CompactPCI, которые привлекают производителей телефонного оборудования, операторов телефонных сетей и разработчиков различных систем компьютерной телефонии? К основополагающим параметрам стандарта CompactPCI относятся:

- Технология шины PCI;
- 3U и 6U конструктивы Евромеханики;
- Системы штырьковых соединителей на пассивной объединительной магистрали;
- Прямая "Plug&Play" совместимость с программным обеспечением, работающем на стандартных desktop PCI-платформах.

К принципиальным преимуществам стандарта CompactPCI по сравнению с различными частнофирменными решениями в области телекоммуникаций и компьютерной телефонии относятся:

- Программная и аппаратная открытость платформы;
- Шина компьютерной телефонии H.110 (CTBus);
- Удвоенное количество PCI-слотов расширения;
- Возможность "горячей замены" коммуникационных плат;
- Стандартизованная IEEE1101.11 поддержка телефонного ввода/вывода через задние панели.

Ниже будут более подробно рассмотрены главные параметры и преимущества стандарта CompactPCI.

### Технология шины PCI

Шина PCI, применяемая в 99% офисных компьютеров является идеальным средством для построения высокоскоростного ввода/вывода. Производительность синхронной шины составляет 132 МБайт/c (обмены 32 бита) и 264 МБайт/c (обмены 64-бита). Применение шины в массово выпускаемых компьютерах позволяет использовать массово выпускаемые полупроводниковые интерфейсные компоненты для реализации собственных новых устройств ввода/вывода. Применение дешевых высокоинтегрированных полупроводниковых компонентов, реализующих PCI интерфейс резко ускоряет стоимость разработки и увеличивает надежность. К несомненным преимуществам применения шины PCI относится также возможность использования существующих программных драйверов, разработанных для desktop офисных систем. Независимость шины от типа процессора и возможность функционирования с 3.3V логикой позволяет применять различные системные конфигурации для широкого спектра применений. Стандарт CompactPCI расширяет количество слотов шины PCI до 8, а также допускает создание систем с 16 слотами расширения используя интерфейсные микросхемы мостов "PCI-PCI".

### Конструктивы Евромеханики

Стандарт CompactPCI основан на использовании 3U и 6U конструктивов Евромеханики с размерами плат 100мм х 160мм и 233.3мм х 160мм соответственно. Простота вертикальной компоновки и лучшие условия для воздушного охлаждения - это первые и несомненные преимущества использования стандартных Евромеханических конструкций. Механически более прочная конструкция и большая площадь передней панели модулей CompactPCI позволяет расположить большее число разъемов ввода/вывода по сравнению со стандартными решениями на основе desktop компьютеров. Вертикальное расположение модулей обеспечивает возможность применения конвективных систем охлаждения. Другим принципиальным фактором, особенно играющим роль при создании высоконадежных систем является удобный доступ к модулям и быстрое время ремонта/восстановления. Так в отличие от системных плат персональных компьютеров, процессорный модуль в системе CompactPCI извлекается и устанавливается столь же легко, как и любые модули ввода/вывода. Простоту компоновки также обеспечивают и специальные задние кросс-платы через которые может осуществляться ввод/вывод. При этом замена плат интерфейсов (в том числе телефонных) не требует отключения кабелей ввода/вывода. Все это резко уменьшает время простоя системы и увеличивает коэффициент готовности, что особенно важно для операторов связи и систем, требующих повышенную степень надежности.

### Штырьковые соединители

В CompactPCI используются штырьковые соединители с шагом 2 мм (IEC-917), которые по сравнению с краевыми разъемами PCI-плат обладают более высокими электрическими характеристиками и устойчивостью к механическим нагрузкам. К достоинствам таких соединителей относятся лучшее согласование импедансов сигнальных линий платы и объединительной панели, меньшее время распространения сигналов через коннектор. Именно электромеханические свойства соединителя позволили увеличить число слотов в CompactPCI до 8. Для реализации спецификаций "горячей замены" используются контакты разной длины. Кроме системных 220 выводов, расположенных на 2 разъемах (J1, J2), стандартный 6U CompactPCI модуль предусматривает установку 3 дополнительных разъемов (J3,J4,J5) с общим числом контактов 315. Эти дополнительные контакты могут быть определены пользователями для ввода/вывода. В системах компьютерной телефонии специфицирована шина H.110, которая использует один из дополнительных разъемов (J4). Для подключения задних кросс-плат ввода-вывода на объединительной панели могут устанавливаться разъемы со "сквозными" контактами.

### "Plug&Play" совместимость

Программная совместимость CompactPCI систем базируется на принципах "Plug&Play". При использовании интерфейсных схем, используемых в desktop PCI компьютерах драйверы устройств остаются без изменений, что позволяет использовать все стандартные программные платформы - MS Windows 95/98/NT, Solaris, Linux и т.п.

### Программная и аппаратная открытость платформы

К преимуществам применения аппаратуры на основе CompactPCI можно отнести следующие достаточно характерные для магистрально-модульных систем факторы:

- Аппаратная открытость системы, позволяющая наращивать мощность или добавлять новые функциональные возможности уже существующих систем;
- Наличие большого спектра системных и периферийных модулей от разных производителей;
- Программная открытость системы, позволяющая реализовать как задачи общего управления сетью, так и специфические задачи по учету, контролю доступа, шифрованию, сжатию информации;
- Возможность работы под управлением различных операционных систем. Это позволяет в одних случаях реализовать удобный и привычный интерфейс пользователя (WindowsNT), а в других случаях построить высоконадежную среду с минимальными временами реакции на события (системы реального времени OS-9, VxWorks и др.).

Программно-аппаратная открытость платформы является важнейшим фактором обеспечивающим сохранение инвестиций и позволяющим сократить время выхода готовых систем на рынок. Сокращение сроков разработки готовых систем принципиально важно на рынке компьютерной телефонии.

### Шина компьютерной телефонии H.110 (CTBus)

Главным преимуществом применения стандарта CompactPCI в системах компьютерной телефонии является наличие стандартизованной шины компьютерной телефонии H.110, которая является результатом коллективной разработки крупнейших компаний (Ericsson, HP, Lucent, Motorola, Dialogic, Natural MicroSystems, Nortel, Mitel, Brooktrout и др.), объединенных в Форум по корпоративной компьютерной телефонии, ECTF (Enterprise Computer Telephony Forum) - www.ectf.org. Форум ECTF образован в 1995 году фирмами-поставщиками аппаратных и программных средств для телефонных систем, в цели которого входило повышение совместимости систем компьютерной телефонии различных производителей. В это время телефонная промышленность являла собой смешение конкурирующих между собой программных средств и технических платформ. ECTF пытается исправить эту ситуацию и "структурировать" стандарты компьютерной телефонии таким образом, чтобы на базе одной и той же технологии можно было строить телефонные системы как для небольших учреждений, так и для крупных интернациональных корпораций. Первым большим результатом работы ECTF стала спецификация аппаратных компонентов шины CTBus - Н.100/H.110, а также набор стандартных программных интерфейсов, известных под названием S.100/S.300.

Шина Н.100 CTBus была определена для гибкого кабеля, подключаемого в верхней части телефонных PCI-плат в формате персональных компьютеров. Этот плоский кабель последовательно проходит через все телефонные платы, расположенные на объединительной панели в соседних слотах. С одной стороны, это было дешевое решение, с другой стороны, ремонт подобных систем оставлял желать лучшего. Чтобы заменить какой-либо неисправный модуль, необходимо отключить плоский кабель от каждого модуля, заменять неисправный модуль, а затем снова подключить кабель. В некоторых случаях приходится заменять и сам кабель, который повреждается в результате подобной процедуры. Кроме того, недостаток пространства для каналов ввода/вывода на задней стороне компьютерных карт ограничивает количество телефонных линий, которые в принципе можно было бы подключить к одной плате.

CompactPCI-версия шины CTBus (H.110) исправляет эту ситуацию. CompactPCI модули формата 6U, обладают широкими возможностями ввода/вывода через задний разъем, где есть огромное количество контактов, вполне достаточное для организации как телефонной подшины между платами, так и телефонных межсоединений. Недавно введённая в стандарт CompactPCI спецификация IEEE 1101.11 Rear Panel Transition Module (Переходный модуль для задней панели) обеспечивает надежный метод подключения телефонных линий с задней стороны каркаса. На этих переходных модулях можно также реализовывать схемы защиты от перенапряжения и искрообразования. По сравнению со своими предшественниками шина Н.100/Н110 имеет множество преимуществ, в частности:

- PCI-интерфейс,
- скорость передачи данных 8 Мбайт/с,
- дублирование синхроимпульсов (что повышает устойчивость к сбоям),
- 4096 двунаправленных временных квантов (т.е. до 2048 дуплексных каналов),
- обратная совместимость с шинами SC Bus, MVIP Bus и HMVIP Bus,

По этой шине передаются следующие сигналы (все линии с импедансом 65 Ом):

- продублированные тактовые сигналы данных с частотой 8,192 МГц,
- продублированные кадровые сигналы с частотой 8 КГц,
- продублированные синхросигналы телекоммуникационной сети,
- канал сообщений с пропускной способностью 2 Мбайт/с,
- потоки данных с пропускной способностью 8 Мбайт/с,
- синхроимпульсы кадров и данных.

В спецификации CompactPCI для компьютерной телефонии приводится дальнейшее определение способов использования тыльных переходных модулей, удовлетворяющих стандарту IEEE 1101.11. В соответствии со спецификацией компьютерной телефонии, эти модули соединяются с основными модулями через разъем J5 объединительной панели и обеспечивают ввода/вывод через заднюю панель. Одно из важных свойств данной спецификации - возможность подключения к каждому вставному телефонному модулю до 32 сигнальных пар. Это означает, что к одному модулю можно подвести до 16 каналов Т1/Е1, что позволяет строить системы с очень высокой плотностью линий, при этом одна 14-слотовая система может (теоретически) поддерживать до 224 каналов Т1/Е1. Таким образом система компьютерной телефонии, построенная на базе крейта CompactPCI использует как компьютерную шину PCI так и телефонную шину H.110, что позволяет создавать в одном конструктиве высокоинтегрированные решения.

### Возможность "горячей замены"

Для современных cистем компьютерной телефонии, которые будут использоваться телефонными операторами, Internet-провайдерами особенную важность приобретают такие параметры как высокий коэффициент готовности и возможность динамического конфигурирования системы. В таких системах добавление новых модулей и замену неисправных компонентов необходимо производить без выключения системы. Стандарт CompactPCI предусматривает возможность "горячей замены"(hot-swap) модулей без нарушения функционирования системы. Спецификация "горячей замены" должна относиться к интерфейсным микросхемам, модулям, платформам, операционным системам.

Для управления процессом установки и удаления CompactPCI модулей в системном разъеме используются специальные контакты разной длины, позволяющие производить многоступенчатое включение/отключение. Спецификация определяет два варианта работы: - ручную и автоматическую "горячую замену". При включении модуля в работающую систему происходит:

- подача напряжения и собственная инициализация модуля;
- уведомление (генерация прерывания) операционной системы;
- загрузка драйверов и программное подключение модуля операционной системой.

Процесс удаления модуля происходит в обратном порядке:

- срабатывание микропереключателя, установленного в передней панели;
- генерация прерывания операционной системе;
- программное отключение модуля и удаление из системных ресурсов;
- команда гашения светодиода на передней панели;
- удаление модуля.

НАЗАД СОДЕРЖАНИЕ ВПЕРЕД