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MicroTCA: rendimiento más allá de las empresas (II)

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Viene de MicroTCA: rendimiento más allá de las empresas (I)

Artículo escrito por Peter Ahne, Marketing Manager de Kontron.

MicroTCA rugerizada con refrigeración por aire – MTCA.1

La primera de estas especificaciones rugerizadas, MTCA.1, fue ratificada en mayo de 2009 y define cambios en la infraestructura, permitiendo superar más niveles y ciclos de temperatura, choque, vibración y humedad. Como resultado, es viable una opción de diseño para transporte, sanidad, telecomunicaciones y aplicaciones industriales fuera del entorno controlado de la sede central.

Las mejoras del MTCA.1 también lo hacen ideal para aplicaciones militares y aeroespaciales que operan en un sistema protegido del entorno.

MicroTCA con refrigeración por conducción – MTCA.3

MTCA.3 supera las necesidades de sistemas militares y comerciales sin flujo de aire en entornos sellados. Esta especificación define un interface de refrigeración con conducción que posibilita que las AMC trabajen con los perfiles más elevados de choque y vibración presentes en ANSI / VITA 47.

Esto se consigue al ubicar las AMC en el interior de un diseño metálico en forma de concha para reforzar la propia tarjeta y ofrecer un camino conductivo a la disipación térmica a través del chasis.

Dichas características permiten que los sistemas MicroTCA sean desplegados en soluciones selladas sujetas a condiciones extremas de choque, vibración y temperatura. Entre las aplicaciones típicas destacan sistemas militares con plataformas móviles (como un ATR) o telecomunicaciones.

Evaluar el factor de “dureza”

La evaluación de las condiciones ambientales, como choque y vibración, y de las características térmicas del entorno de despliegue ayuda a los arquitectos de sistema a elegir qué elemento de la especificación MicroTCA es más adecuado para un diseño.

En muchos casos, se puede aplicar una “clasificación”. Y, para facilitar aún más el proceso, los arquitectos de sistema pueden revisar todos los aspectos de los requerimientos de diseño ambiental y de la especificación MTCA.x.Diagrama de decisión

Un diagrama de decisión simplifica la selección de la especificación MicroTCA en lo más relevante de un programa dado.

Cada especificación MicroTCA rugerizada (MTCA.1 y MTCA.3) define múltiples “Clases de Producto” para un determinado nivel de choque, vibración y temperatura. Esto permite que el diseñador del sistema determine qué especificación y Clase de Producto serán la más adecuadas para superar las necesidades del programa. Y, para ayudar en este proceso de evaluación y selección, el PICMG publicó en agosto de 2010 una “Guía de Aplicación MicroTCA”.

Aunque el objetivo del presente artículo no es profundizar en este proceso de selección, a continuación se muestran algunas líneas generales para aquellos diseñadores de sistema que trabajan con MicroTCA.

  • Las aplicaciones que se despliegan en entornos controlados, como una oficina, se decantarán por el uso de clases de producto de la especificación MTCA.0.
  • Las aplicaciones en entornos estáticos o aislados al choque, como una planta de producción o un rack aislado en una aeronave, podrán emplear los productos de la especificación MTCA.1.
  • Las aplicaciones más rugerizadas, como sistemas en vehículos terrestres, serán capaces de utilizar una de las clases de producto de MTCA.3.

Para algunos diseñadores, puede ser natural pensar en cómo usar formatos Eurocard, VME y CompactPCI.

  • Una aplicación cuyos requerimientos rugerizados permitieran un Eurocard con refrigeración por aire se decantará por MTCA.1 o MTCA.0.

A)   si las necesidades de aplicación dictan opciones típicas de Eurocard (rango ampliado de temperatura, ‘stiffener’, etc.), deberían optar por clases de producto MTCA.1

B) si se emplea una Eurocard no-rugerizada, el MTCA.0, es la mejor elección.

  • Una aplicación que requiere Eurocards con refrigeración por conducción necesitará MTCA.3.

MicroTCA en acción

Los recursos informáticos de MicroTCA provienen de hasta doce blades informáticos en un solo backplane. Mediante el uso de procesadores dual y quad core, un sistema MicroTCA podría contar con 24 o 48 núcleos. El resultado es elevada potencia en un formato pequeño con un ancho de banda de comunicación de 40 Gbps a 1 Tbps.

Los diseñadores en aplicaciones de defensa se están beneficiando de soluciones probadas y basadas en ATCA, desarrollando sistemas que superan las mismas necesidades de rendimiento en condiciones físicas y ambientales. De hecho, desde fuera se observa una atmósfera de “gestión del campo de batalla” con elevado ancho de banda y alto rendimiento informático, lo que es ideal para opciones MicroTCA potentes y escalables.

Aunque los diseños militares se encuentran entre los primeros en emplear metodologías basadas en MicroTCA para entornos rugerizados y situaciones de misión crítica, los diseñadores de muchas otras aplicaciones, como transporte, sistemas inteligentes de suministro eléctrico, plantas químicas o centros de fabricación, encontrarán las prestaciones requeridas.

El sector sanitario cada vez más requiere elevado ancho de banda y mayor potencia de proceso. Por estos motivos, MicroTCA se convierte en la plataforma ideal para determinadas aplicaciones médicas. Por ejemplo, el proceso de imagen es una valiosa herramienta de diagnóstico en análisis de imagen y planificación de tratamientos. Además, pruebas más “familiares”, como las radiografías mediante rayos X, han confiado en tecnologías digitales que demandan más potencia de proceso. En breve, las imágenes en tiempo real serán de gran ayuda en diagnósticos y terapias.

Los diseñadores cuentan con numerosas opciones, ya que las especificaciones en AMC modulares se pueden desarrollar a medida para responder a las necesidades de rendimiento en múltiples áreas, desde redes corporativas y aplicaciones comerciales a aplicaciones militares. Los sistemas basados en estándares de pequeño formato, que ofrecen compatibilidad NEBS, escalabilidad, altas prestaciones rugerizadas y elevado ancho de banda, dotan de grandes beneficios con la incorporación de MicroTCA.

Anexo

Los módulos AdvancedMC estaban destinados inicialmente a formar un tándem con una tarjeta carrier ATCA o con slots AMC en una CPU GPP o switch blade. Esto permitía una gestión de sistema redundante y ‘hot-swap’ en soluciones ATCA y ofrecía funciones de proceso adicionales en un nodo ATCA o switch blade. En arquitecturas MicroTCA, las AMC son usadas en formatos ‘single’ o ‘doublewide’ y dotan de conectividad PCI-express full-scale, GbE, 10GbE o Serial Rapid I/O.

Dependiendo de la aplicación, los módulos AMC se pueden configurar con otros módulos de proceso y almacenamiento para varios servicios de seguridad integrada. Las AMC también pueden ser utilizadas con backplanes y cubiertas de bajo coste, logrando una implementación AMC estándar y disminuyendo los gastos de la infraestructura con SWaP (tamaño, peso y consumo) en mente. Además, las dimensiones de la plataforma se han reducido para adecuarse a aplicaciones rugerizadas con un pequeño número de AMC interconectadas.