基于ATCA的高性能測試系統(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個公司組成，大多數(shù)委員會成員業(yè)已根生于CompactPCI生態(tài)環(huán)境，并搜索新的平臺用以承載下一代通信和資料應(yīng)用。期間大家曾嘗試對2.X標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)原有的CompactPCI規(guī)范不能滿足電信應(yīng)用對單板空間、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、可擴展、可重構(gòu)的設(shè)計理念，ATCA的靈活性、穩(wěn)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(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)品的價格，標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化可使產(chǎn)品快速進入市場。標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)、外部接口和開放式的平臺，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中，在快速實現(xiàn)集成或升級換代的同時，增強了系統(tǒng)的整體兼容性。ATCA的諸多優(yōu)勢能夠很好的滿足產(chǎn)品的設(shè)計需求。

　　一、高端測試應(yīng)用需求

　　未來的測試領(lǐng)域?qū)TCA也存在很大的應(yīng)用需求。測試總線技術(shù)如VXI、PXI總線是自動測試系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分。VXI、PXI總線都是基于共享總線技術(shù)，即多個模塊共享該總線帶寬，當(dāng)測試系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)帶寬不斷的增加，為了完成對這些系統(tǒng)的測試，現(xiàn)有的基于共享總線的測試總線技術(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)成先進的交換架構(gòu)，數(shù)據(jù)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(gòu)可成功的解決測試系統(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ATCA在測試領(lǐng)域的應(yīng)用實例。

　　軟件無線電技術(shù)是統(tǒng)一的通信信號處理平臺，即用軟件實現(xiàn)無線電信號的調(diào)制與解調(diào)，軟件無線電由前端信號調(diào)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(guān)鍵和核心所在。目前軍用的無線電信號正在向?qū)拵Щ虺瑢拵Оl(fā)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(tǒng)協(xié)調(diào)和控制板、應(yīng)用板卡，軟件無線電平臺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(gòu)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(tǒng)協(xié)調(diào)與控制板卡、應(yīng)用板卡。多塊雷達信號處理板卡負(fù)責(zé)處理各類雷達信號，包括常規(guī)雷達、參差雷達、抖動雷達、捷變頻雷達、線性調(diào)頻雷達及其多種參數(shù)組合的雷達。將數(shù)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(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(shù)據(jù)交換。近幾年來，通信技術(shù)不斷進步和發(fā)展，其中一個最大的推動便是多媒體業(yè)務(wù)需求。兩大網(wǎng)絡(luò)，即移動通信網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)的帶寬不斷提升，如移動通信終端已經(jīng)歷了2G、2.5G的歷程，現(xiàn)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(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。對于移動通信網(wǎng)絡(luò)和 Internet網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)絡(luò)的多媒體測試是重要的，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的高級交換框架結(jié)構(gòu)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(tǒng)。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(shù)據(jù)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(zhì)量的服務(wù)等級，而對于某些傳感器信號服務(wù)等級要求不是很高?；赑CI-E協(xié)議規(guī)范的ATCA的高級交換框架結(jié)構(gòu)能夠拓展到2.5Tbps的超高速數(shù)據(jù)交換及其不同等級的服務(wù)質(zhì)量，解決了遠程分布式測試與故障診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換瓶頸，并為該系統(tǒng)未來二十多年的擴展升級作了預(yù)留。

　　幾年前，VXI、PXI測試總線技術(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算結(jié)果信息，而舍棄一些中間運算結(jié)果信息，ATCA的高級框架結(jié)構(gòu)能夠提供更高的數(shù)據(jù)交換能力，基于這一特性，未來的測試系統(tǒng)具備最佳的模塊化結(jié)構(gòu)、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(tǒng)革新的源動力和技術(shù)保障。