MicroTCA（Micro Telecommunications Computing Architecture、略称：μTCA ）は、PCI Industrial Computer Manufacturers Group（PICMG）によって作成・保守されているモジュール型のオープンスタンダードです。バックプレーンに直接接続されたAdvanced Mezzanine Cards （AMC）を用いたスイッチドファブリックコンピュータシステムを構築するための、電気的、機械的、熱的、および管理的仕様を提供します。MicroTCAはAdvancedTCA標準の後継です。[1]
歴史
2000年代初頭のモバイル通信と関連サービス（テキストメッセージなど）の急速な普及により、通信システムにおける処理能力の需要が高まりました。既存の「キャリアグレード」（ RAS参照）コンピューティングアーキテクチャは、当時の高性能プロセッサを搭載するには適していませんでした。[2]これらの需要に応えるため、約100社がPICMGに参画し、2002年にAdvanced Telecommunications Architecture（AdvancedTCA、ATCA）が策定されました。
AdvancedTCAの導入後、ネットワークエッジにおける小規模な通信システムに対応する標準規格が開発されました。[1]この標準規格は、信頼性やデータスループットを犠牲にすることなく、よりコンパクトで低コストのシステムを実現することを目的としていました。この標準規格はMicroTCAと呼ばれ、2006年に承認されました。
MicroTCAシステムは、リリース後、防衛、航空電子工学、科学といった通信以外の分野にも導入されました。その結果、モジュールと呼ばれる基本規格の拡張が生まれました。
モジュール
マイクロTCA.0
他のすべてのモジュールに共通するプロパティの基本仕様。2006年7月6日に批准されました。[3]これには以下が含まれます。
- カードケージ、バックプレーン、サポートされるAMCモジュールの可能な寸法などの機械仕様
- 電力配分やインターフェースレイアウトなどの電気仕様
- 可能な冷却レイアウトや利用可能な冷却電力などの熱仕様
- 管理仕様
基本仕様の2回目の改訂は2020年1月16日に承認され、10GBASE-KRや40GBASE-KR4などのより高速なイーサネットファブリックを実装するために必要ないくつかの修正と変更が含まれていました。[4]
マイクロTCA.1
このモジュールは、強制空冷方式を採用した高耐久性システムの仕様を追加します。MicroTCA.1ベースのシステムの想定シナリオとしては、屋外通信設備、産業、航空宇宙環境などが挙げられます[5]。
マイクロTCA.2
このモジュールは、温度、衝撃、振動、その他の環境条件に関するより厳しい要件に対応する仕様を追加します。これらの仕様は、屋外通信設備、機械・輸送産業、さらには軍用航空機、船舶、地上移動機器での使用を想定しています。[6] MicroTCA.2では、空冷式および伝導冷却式のAMCモジュールを使用できます。
マイクロTCA.3
このモジュールは、温度、衝撃、振動、その他の環境条件に関するさらに厳しい要件に対応する仕様を追加しています。これらの仕様は、屋外通信設備、機械・輸送産業、さらには軍用航空機、船舶、地上移動機器での使用を想定しています。[7] MicroTCA.3では、伝導冷却型AMCモジュールの使用が必須です。
マイクロTCA.4
このモジュールは、リアトランジションモジュール（RTM）によってAMCを拡張し、PCBスペースとモジュール性を向上させます。AMCとRTMは、MicroTCA.0で定義されているゾーン3にあるコネクタで接続されます。[8]これらの仕様は、粒子加速器や望遠鏡などの大規模な科学機器での使用を目的としています。
MicroTCAのコンポーネント
カードケージ
カード ケージ (棚、木箱とも呼ばれる) には、他のすべてのコンポーネントが収納されており、主に次の 2 つの機能があります。
- 他のコンポーネントに機械的安定性を提供する
- 十分な冷却を確保する
カードケージには様々な種類があり、通常は以下の点で異なります。
- サポートするモジュールの種類 (MTCA.0、MTCA.1、...)
- 提供されるスロットの数（通常は2～12）
- インストールされているバックプレーンのアーキテクチャ（下記参照）
- 使用されている冷却方式（つまり、前から後ろ、下から上、横から横、伝導性などの空気の流れ）
バックプレーン
バックプレーンは、カードケージに直接取り付けられたプリント回路基板です。MicroTCAシステムの他のすべてのコンポーネントを相互に接続し、電源、データアクセス、および管理アクセスを提供します。
バックプレーンには、マネジメント電源（+3.3 V）とペイロード電源（+12 V）の2種類の電源が供給されます。一般的なバックプレーンでは、PCB内の共通の「電源プレーン」を介してすべてのコンポーネントに電源が供給されますが、MicroTCAバックプレーンでは、マネジメント電源とペイロード電源は各コンポーネントに個別に供給されます。マネジメント電源は、電源供給されたバックプレーンに接続された各モジュールに供給されますが、ペイロード電源は、モジュールがMicroTCA対応であることを確認した上で、MicroTCAキャリアハブ（MCH）によって供給されます。
この規格では、バックプレーンが提供できる（提供すべき）さまざまな通信バスが定義されています。
冷却ユニット
冷却ユニット（CU）は、空冷式カードケージ内で空気の流れを制御します。通常、CUは複数のファンと、バックプレーンに接続されたコントローラで構成されています。MicroTCAキャリアハブ（MCH）は、温度センサー（搭載されている場合）とファン速度の読み取り、およびIPMI経由でファン速度の変更が可能です。冷却ユニットは通常、特定のカードケージに取り付けられています。一部のCUは簡単に取り外し可能（クリーニングや交換など）ですが、他のカードケージにはCUが一体化されており、取り外しできません。
パワーモジュール
電源モジュール（PM、または電源供給）は、電力線からの交流電力を+3.3Vの管理電源（MP）と+12Vのペイロード電源（PP）（どちらもDC ）に変換します。電源モジュールには様々な種類があり、それぞれ以下の点で異なります。
- フォームファクタ（ダブル幅、シングル幅など）
- 入力電圧（110 V、220 V、両方）
- 出力（例：600 W、1000 W）
電源モジュールは、モジュールコネクタの指定されたピンを介してスロット内のモジュールの存在を検知し、そのモジュールに即座に管理電源を供給します。ペイロード電源は、IPMIを介して電源モジュールと通信するMicroTCAキャリアハブ（MCH）によって管理されます。
電源モジュールは専用のコネクタを使用するため、指定されたスロットにのみ装着でき、他のタイプのモジュールは装着できません。一部のカードケージには、冗長性を確保するために追加の電源モジュールスロットが用意されています。このような場合、1つのスロットがプライマリスロットとしてデフォルトで電源を供給し、もう1つのスロットがセカンダリスロットとして、プライマリスロットが電源を供給していない場合にのみ電源を供給します。
マイクロTCAキャリアハブ
MicroTCAキャリアハブ（MCH）は、MicroTCAカードケージの中央管理デバイスです。電力分配と冷却を管理します。通常、ギガビットイーサネットやPCIe/Serial RapidIOスイッチングも提供します。一部のMCHはクロッキングも提供します。名前が示すように、MCHはバックプレーン上の様々なスター型トポロジ（イーサネット、PCIeなど）のハブとなるため、専用スロットが必要です。一部のバックプレーンは冗長性のために2つのMCHをサポートしています。この場合、MCHスロットは2つあり、1つはプライマリ、もう1つはセカンダリとして指定されます。
アドバンスドメザニンカード
アドバンスト・メザニン・カード（AMC）は、ホットプラグ対応PCBの規格です。元々はAdvancedTCAシステムで使用するために開発されました。この規格では、以下の内容が規定されています。
- PCB の寸法は、幅が 2 種類 (シングル、ダブル)、高さが 3 種類 (コンパクト、ミッドサイズ、フル) あります。
- コネクタの種類、位置、方向（例：ゾーン1、2、3）
AMC が実現できる機能にはさまざまなものがあります。
- コンピューティング（CPU、RAM、SSD、オンボードグラフィックスを備えたモジュール）
- ストレージ（SSDキャリアなど）
- グラフィックカード
- FPGAカード（信号処理用など）
- FMCキャリア
- デジタイザーカード（アナログ-デジタルおよびデジタル-アナログ変換）
- クロッキングとトリガー
- その他
リアトランジションモジュール（MTCA.4のみ）
リアトランジションモジュール（RTM）は、MicroTCA.4規格で追加されました。RTMはゾーン3にあるコネクタを介してAMCに直接接続されるため、2倍の幅を持つAMCとRTMが必要です。RTMの寸法はAMCとほぼ同じで、MTCA.4カードケージのスロットあたりのPCBスペースが実質的に2倍になります。RTMの電源はAMCから供給されます。そのため、RTMは単独では動作せず、ペアのAMCが必要です。
ゾーン3コネクタは電気的に自由に構成できるため、機械的に適合するAMC-RTMペアが電気的に非互換となる可能性があります。この非互換性による損傷を防ぐため、MTCA.4互換のAMCおよびRTMには機械式コードピンが追加され、電気的に適合しないRTMがAMCに取り付けられることを機械的に防止しています。
RTM の機能には、以下のものが含まれますが、これらに限定されません。
- RF信号の前処理/後処理（フィルタリング、アップ/ダウン変換、ベクトル復調/変調など）
- デジタル信号の前処理/後処理
- クロック生成/分配
- デバイスインターフェース
- 日付の保存
- CPU（MCH-RTMのみ）
参考文献
- ^ ab 「MicroTCAの概要」。PICMG 。 2021年10月20日閲覧。
- ^ cpci_atca. 「AdvancedTCAの成功の歴史は多くの功績のおかげ」PICMG Systems&Technology . 2021年10月20日閲覧。
- ^ 「MicroTCA基本仕様」. PICMG . 2021年10月21日閲覧。
- ^ 「MicroTCA基本仕様R2.0」。PICMG 。 2021年10月21日閲覧。
- ^ 「空冷式堅牢MicroTCA仕様」PICMG . 2021年10月21日閲覧。
- ^ 「ハイブリッド空冷/伝導冷却MicroTCA仕様」PICMG . 2021年10月21日閲覧。
- ^ 「強化伝導冷却MicroTCA仕様」PICMG . 2021年10月21日閲覧。
- ^ 「MicroTCAのリアI/Oおよび高精度タイミング仕様の強化」PICMG . 2021年10月21日閲覧。
外部リンク
- MicroTCA.0 標準短縮形
- MicroTCAを中心としたDESYのHelmholtz Innovation Lab ：MicroTCA Technology Lab
