基于ATCA的高性能測試系統架構研究

　　ATCA組織由代表工業和電信設備制造商及終端用戶的105個公司組成，大多數委員會成員業已根生于CompactPCI生態環境，并搜索新的平臺用以承載下一代通信和資料應用。期間大家曾嘗試對2.X標準的修改來滿足電信市場的需求，但只取得了有限的效果，最終不得不承認原有的CompactPCI規范不能滿足電信應用對單板空間、功耗、帶寬、系統管理的要求，新的標準應運而生。 ATCA代表著全開放、模塊化的工業標準，它可以使設備制造商采用第三方廠商的可互操作性、成熟的商業化（COTS）軟硬件組件。ATCA體現了開放式、標準化、模塊化、可擴展、可重構的設計理念，ATCA的靈活性、穩定性、互操作性、可管理性以及計算性能都有不同等級的得到提升。標準化、模塊化的設備很容易大規模生產，從而降低產品的價格，標準化和模塊化可使產品快速進入市場。標準化的內、外部接口和開放式的平臺，使得只要處理板或刀片服務器遵循 ATCA接口規范就可以插入到平臺中，在快速實現集成或升級換代的同時，增強了系統的整體兼容性。ATCA的諸多優勢能夠很好的滿足產品的設計需求。

　　一、高端測試應用需求

　　未來的測試領域對ATCA也存在很大的應用需求。測試總線技術如VXI、PXI總線是自動測試系統的一個關鍵組成部分。VXI、PXI總線都是基于共享總線技術，即多個模塊共享該總線帶寬，當測試系統內的模塊增多時，每個模塊只能分配一定的帶寬。近幾年來，隨著通信、雷達等系統帶寬不斷的增加，為了完成對這些系統的測試，現有的基于共享總線的測試總線技術有限的信息交換能力越來越難以滿足應用需求。正是在應用需求的牽引下，近幾年來陸續出現了多種高速串行總線技術，如PCI-E、RapidIO、Gigbe、Infiniband、 StaRFabric，這些總線可構成先進的交換架構，數據吞吐量相對于早期的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可成功的解決測試系統的瓶頸問題，提供了一種最佳的、理想的解決方案。下面舉幾個ATCA在測試領域的應用實例。

　　軟件無線電技術是統一的通信信號處理平臺，即用軟件實現無線電信號的調制與解調，軟件無線電由前端信號調理、高速A/D和通信信號處理3大部分組成，其中通信信號處理是其關鍵和核心所在。目前軍用的無線電信號正在向寬帶或超寬帶發展，為了處理這樣的通信信號，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格式如TH-CDMA、FH-CDMA、DS-CDMA、 OFDM，則需要多塊通信信號處理板，另外還需要系統協調和控制板、應用板卡，軟件無線電平臺中板卡和板卡之間數據交互量是驚人的，ATCA無疑為該類應用提供了一個良好的解決方案。

　　雷達信號處理平臺和軟件無線電平臺有著相似的構成，包括微波/射頻組件、高速A /D采集組件、多塊雷達信號處理板卡、系統協調與控制板卡、應用板卡。多塊雷達信號處理板卡負責處理各類雷達信號，包括常規雷達、參差雷達、抖動雷達、捷變頻雷達、線性調頻雷達及其多種參數組合的雷達。將數字處理手段提升到雷達信號處理的前端（和軟件無線電類似，將數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，這就對高速數字傳輸提出了更高的要求。ATCA核心規范及其輔助規范為通用雷達信號處理平臺提供了良好的解決方案。

　　多媒體測試涉及多路流媒體信號的處理和分析，信號處理的運算量是巨大的，中間的測試信息需要存儲，這樣必涉及到多個模塊之間的高速數據交換。近幾年來，通信技術不斷進步和發展，其中一個最大的推動便是多媒體業務需求。兩大網絡，即移動通信網絡和Internet網絡的帶寬不斷提升，如移動通信終端已經歷了2G、2.5G的歷程，現正進入3G通信時代，終端能夠提供的信息速率也從十幾 KHz至幾百KHz，Internet網絡終端也經歷了十兆、百兆至千兆以太網，兩大網絡性能提升都和多媒體應用需求有著密切的關系。對于移動通信網絡和 Internet網絡，核心網絡的多媒體測試是重要的，容易看出，核心網絡的流媒體數據量是巨大的。無疑，ATCA的高級交換框架結構為多媒體測試提供了理想的平臺。

　　分布式測試與故障診斷系統。為了完成測試與故障診斷需求，需要采集多路視頻、語音或其它傳感器信號，某些信號需要傳遞到多個遠程控制終端，某些信號還要按一定的要求存儲備份一段時間。由于涉及到多路視頻、語音和其它傳感器信號，對中心交換單元的數據吞吐量有著很高的要求，對于中心交換單元的延遲也有不同等級的要求，如對視頻和語音信號要求中心交換單元能夠高質量的服務等級，而對于某些傳感器信號服務等級要求不是很高。基于PCI-E協議規范的ATCA的高級交換框架結構能夠拓展到2.5Tbps的超高速數據交換及其不同等級的服務質量，解決了遠程分布式測試與故障診斷系統數據交換瓶頸，并為該系統未來二十多年的擴展升級作了預留。

　　幾年前，VXI、PXI測試總線技術只能提供有限的數據交換能力，因此一些模塊插卡只能交換一些運算結果信息，而舍棄一些中間運算結果信息，ATCA的高級框架結構能夠提供更高的數據交換能力，基于這一特性，未來的測試系統具備最佳的模塊化結構、更佳的易擴展性、更高的性能、更低的價格。ATCA高級交換帶來的全方位的信息互通將是未來先進測試系統革新的源動力和技術保障。