自2002年诞生以来,ATCA就因其高速、稳定,以及最为广泛的开放特性,而获得了运营商的关注和青睐,自2004年以来,以中国移动为代表的运营商开始大量采用ATCA架构的通信设备。这些应用前期更多体现在移动多媒体网关产品和服务器产品上,而在2007年以后,ATCA架构开始拓展到固定网络中,特别是在汇聚层网络中,得到了极大关注。
ATCA架构作为针对下一代网络的标准架构体系规范,旨在满足下一代通信设备的要求。而大量基于ATCA、应用多核处理器的产品出现,特别是面向电信运营网络的高端设备出现,使ATCA设备的作用及其产业化价值,获得了运营商更多的肯定。
ATCA作为一个行业性组织倡导的技术规范,从其诞生到目前拥有全球范围内超过450多家企业的支持,可谓发展迅速。然而,尽管大部分厂商能够有效利用ATCA的开放性和模块化两个最大的产业性特征,并且依赖于ATCA这一先进的架构,进行了大量的技术研究和产品开发,但是ATCA在冲计算领域迈向网络领域的过程中,步伐并不十分明显。
直接面向电信业务需求而设计的ATCA标准,从产生之初,就被应用到面向电信运营商业务的网络设备中。在早期,大部分基于ATCA设计的产品还局限于刀片服务器领域,而随着一些主要的网络设备商,例如阿尔卡特、摩托罗拉、迈普通信等厂商的介入,ATCA迎来了发展的兴奋期。
2005年初,阿尔卡特宣布将ATCA作为移动和固定网络设备的优选架构,而在这之前的稍早时候,迈普通信低调公布基于ATCA架构的路有产品线路图。随后,阿尔卡特开始在软交换设备中开始采用ATCA技术,并推出了和ATCA相兼容的网关产品;ATCA领域内的另一大设备商摩托罗拉,则在ATCA刀片服务器领域开始发力,2007年6月,摩托罗拉发布了ATCA-9301刀片服务器,这款多核ATCA刀片服务器主要应用于电信级Linux环境,用于10Gbps包转发吞吐;2007年7月,迈普通信推出全球先进款基于ATCA的多核开放式标准路由器MP7500,成功的将ATCA和'多核'技术这两大技术完美的结合在了一起。与此同时,多核技术也在加速向网络设备中渗透,借助于成本优势、通用性好等优势,特别是随着计算速率快速上升、各芯片功能有效分离等新特性的加入,多核处理器已经在越来越多的领域逐步取代NP、ASIC等处理器,而成为电信设备提供商们的主要选择。
大量的基于ATCA开发的刀片服务器和机架产品,相继出现,并且,随着PICMG 3.0规范的确定,ATCA开始突破简单的数据模块和低层次刀片、网关产品,开始向网络更高应用迈进。2007年,中国网络设备提供商迈普通信基于ATCA,在路由领域有了重大突破,这一突破,不仅是中国在高端路由器领域的创新,并且,这也是全球范围内第一款基于ATCA、面向电信城域汇聚网络的高端路由产品上的突破。
电信业正处在转折时期,运营商和大型企业客户需要新的服务,并愿意为此付费,但他们也越来越关注服务的实际价值,他们希望网络设备能够以快速且低成本的方式提供新的业务,以便在新业务突然出现时,能够以最快的速度部署设备,并且在管理更为复杂的网络和运维网络过程中,加大总体成本控制,在满足电信级业务的高可靠、高保障前提下,尽量降低备件的库存成本。
电信级路由产品的设计和研发,无论是应用ATCA架构,还是传统架构,都是极为重要的方面。特别是随着市场竞争的日趋激烈,成本控制也成为产品设计和研发过程中必须考虑的重点之一。加之目前路由产品架构种类不断增加,设计师面临多种设计方向环境,必须从多方面考虑设计任务复杂程度,以及在不降低性能的前提下,解决简化这些复杂程度的可能性。
ATCA在面向高端路由设计时,拥有更多的优势。例如它能够支持更大的板卡尺寸、拥有更具有效策略的散热系统,支持更快的运算,并且借用高性能交换互连技术,实现控制平面和数据片面的分离。并且,ATCA平台的模块化和可扩展性,很容易地为产品提供了直接升级通道,为业务扩展提供了方便。但是使用ATCA进行高端路由器设计,在早期面临的问题也是同样严峻的。特别是在2004年前后,无论是国内还是国外,可用于ATCA架构路由技术研发的参考设计根本没有,即便是技术资料也是较少的。ATCA架构的12U机箱产品国内根本没有(当时摩托罗拉已经研发出12U机箱,但是不仅数量少,而且不在中国销售),绝大多数国内机架生产商技术积累薄弱,根本无法面向ATCA架构开发出完整的大型机架产品。同时,面向ATCA的框架管理协议(CMM)的设计也还没有成型,包括ATCA论坛主席所在的公司,对这一问题也没有完全解决。
因此,在开发基于ATCA的高端路由产品过程中,必须注意到以下方面的问题:
(1)硬件架构的设计,特别是整个系统的散热设计。由于ATCA架构的MP7500每插槽功耗接近200W,如果散热问题解决不好,就很难保持设备工作的稳定性。
(2)各功能平面的划分。采用ATCA架构,能够带来的好处是,能够实现控制系统和数据流的分离,提升计算、转发速率,进而提升整体性能。但同时,由于ATCA本身属于高速系统,因此在进行平面划分时,存在大量的难点。MP7500在设计过程中,克服了诸多难点,做到了控制平面、管理平面、数据平面的各自有效独立。
(3)对于电源分布的设计。如何更为有效地降低功耗,一直是高端路由器产品中的关键之一,特别是随着整个社会都在积极倡导节能效应。基于ATCA的最大优势在于,它能够通过有效的关键点分布设计原则,在实现整机供电充分的前提下,将功耗保持在非常好的策略,使得采用ATCA架构的路由器比其他架构的、同档次的路由器,拥有更低的功耗。