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CompactPCI蓄勢(shì)待發(fā)—技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)未來(lái)

2003/11/26

　　CompactPCI簡(jiǎn)稱cPCI，中文又稱緊湊型PCI，是國(guó)際PICMG協(xié)會(huì)于1994提出來(lái)的一種總線接口標(biāo)準(zhǔn)。它的出現(xiàn)解決多年來(lái)電信系統(tǒng)工程師與設(shè)備制造商面臨的棘手問(wèn)題，將VME密集堅(jiān)固的封裝和大型設(shè)備的極佳冷卻效果以及PC廉價(jià)、易采用最新處理能力的芯片結(jié)合在一起，既保證了99.999%的高可靠度，極大降低了硬件和軟件開(kāi)發(fā)成本。

　　CompactPCI所具有的開(kāi)放性、高可靠性、可熱插拔（Hot Swap），使該技術(shù)除了可以廣泛應(yīng)用在通訊、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)電話整和（Computer Telephony），也適合實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制（Real Time Machine Control）、產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集（Real-Time Data Acquisition）、軍事系統(tǒng)等需要高速運(yùn)算、智能交通、航空航天、醫(yī)療器械、水利等模塊化及高可靠度、可長(zhǎng)期使用的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　根據(jù)國(guó)際知名研究機(jī)構(gòu)IMS在今年七月的分析預(yù)估指出，CompactPCI 未來(lái)五年在歐洲將會(huì)有持續(xù)穩(wěn)定的成長(zhǎng)。IMS訪問(wèn)世界各地主要的嵌入式單板計(jì)算機(jī)購(gòu)買者發(fā)現(xiàn)，在所有受訪者當(dāng)中有 42.9% 的人有意在2006年之前采用CompactPCI 單板計(jì)算機(jī)于其系統(tǒng)，這個(gè)使用比例比目前的39.3% 高出許多。IMS研究報(bào)告強(qiáng)調(diào)，即使新的AdvancedTCA(PICMG 3.X) 規(guī)格被廣泛接受, 這些公司對(duì)于正在主流地位的CompactPCI(PICMG 2.X) 的需求仍不會(huì)有絲毫減少。IMS 研究預(yù)告電信業(yè)的逐漸復(fù)蘇，結(jié)合新應(yīng)用將使 CompactPCI 銷售從今年到 2007年期間維持9.7% CAGR（年復(fù)合平均成長(zhǎng)率）的高度成長(zhǎng)。

　　相對(duì)CompactPCI技術(shù)在歐美等國(guó)家的日漸普及，結(jié)合我們?cè)谥袊?guó)相應(yīng)行業(yè)技術(shù)及市場(chǎng)的的了解與掌握，我們發(fā)現(xiàn)目前中國(guó)國(guó)內(nèi)的CompactPCI技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用的確還存在一定的差距，但同時(shí)我們也欣喜地看到中國(guó)作為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最為迅速的地區(qū)，對(duì)先進(jìn)技術(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、理念的接納能力也另人十分振奮，CompactPCI技術(shù)也在近年內(nèi)從為人們所認(rèn)識(shí)、了解到逐漸的接受、應(yīng)用，我們有理由相信隨著中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步技術(shù)深化，會(huì)在相關(guān)的各行業(yè)引起新一輪的應(yīng)用浪潮。如下我將與大家探討在通訊及

（一） CompactPCI在電訊領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

目前CompactPCI可應(yīng)用的通訊信領(lǐng)域：

IP寬帶網(wǎng)絡(luò)：
目錄服務(wù)
Web Hosting
防火墻服務(wù)器
FTP服務(wù)器
代理服務(wù)器e
電子郵件服務(wù)器
IP電話
VOIP 網(wǎng)關(guān) 		電信服務(wù)增值：
排序系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)管理
本地服務(wù)網(wǎng)關(guān)
統(tǒng)一消息網(wǎng)關(guān)
語(yǔ)音服務(wù)
 無(wú)線交換網(wǎng)絡(luò)：
認(rèn)證中心
移動(dòng)交換中心
(Mobile Switch Center)
基站控制
預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)
WAP 服務(wù)器
GPRS 服務(wù)器
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)		 電信固定網(wǎng)絡(luò)：
軟交換
CTI/IVR備用處理器
智能外圍設(shè)備
7號(hào)指令集網(wǎng)關(guān)
智能網(wǎng)絡(luò)


　　對(duì)于電信設(shè)備來(lái)說(shuō)，所謂的高可靠度（High Availability, HA），要求極其苛刻，也就是說(shuō)要達(dá)到5個(gè)九的可靠度標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)去電信設(shè)備廠商為了達(dá)到這些要求，各家均采用自行開(kāi)發(fā)定義的硬、軟件標(biāo)準(zhǔn)，致使互不兼容和通用，整體硬件和軟件開(kāi)發(fā)成本很高，產(chǎn)品也堪稱"貴族產(chǎn)品"。

　　我們通過(guò)對(duì)電信市場(chǎng)需求的長(zhǎng)期研究之后的出，其實(shí)市場(chǎng)即實(shí)際應(yīng)用的新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包涵：

　　多達(dá)2Tb/s可擴(kuò)展的交換容量
　　可靠度達(dá)到99.999%的可擴(kuò)展系統(tǒng)
　　對(duì)40Gb/s接口的多協(xié)議支持
　　高階的模塊化和可配置化
　　為DSP，處理器，存儲(chǔ)器提供一個(gè)大容量平臺(tái)的能力

功耗
　　下一代電路需要單板能處理150 - 200W的規(guī)格
板子尺寸
　　電路越做越大, 相應(yīng)板子尺寸也越來(lái)越大
后 I/O
　　現(xiàn)今的標(biāo)準(zhǔn)很難處理光纖后I/O

　　由于CompactPCI同時(shí)擁有了媲美專用電信設(shè)備的5個(gè)九的可靠度，和本身所具有的開(kāi)放性、以及可大量采用的廉價(jià)PC部件這三大"利器"，在硬件設(shè)施上有有著可熱插拔、抗震性強(qiáng)、高可用性（Availability）、易使用性（Serviceability）、可擴(kuò)展性（Scalability）等特性，完全符合以上的所有要求。所以不僅可以滿足電信設(shè)備的各種苛刻需求，也能極大的降低設(shè)備生產(chǎn)和采購(gòu)成本。就國(guó)際市場(chǎng)的價(jià)格來(lái)看，cPCI設(shè)備總體造價(jià)比過(guò)去傳統(tǒng)電信設(shè)備便宜很多，有些部分價(jià)格甚至不足原來(lái)產(chǎn)品的1/4，困擾電信運(yùn)營(yíng)商的降低成本調(diào)整資費(fèi)的難題，可以得到有效解決。所以在這個(gè)電信業(yè)倍速競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代，對(duì)于用戶和電信產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，其意義是不言而喻的。而據(jù)我們了解到國(guó)內(nèi)目前的電信建設(shè)第一輪高潮后到目前已進(jìn)入性價(jià)比的增值時(shí)代，新一代的通訊基礎(chǔ)設(shè)施正在醞釀、進(jìn)行之中，cPCI在國(guó)內(nèi)必然會(huì)受到異乎尋常的重視，市場(chǎng)規(guī)模令人無(wú)可忽視，成為全世界CompactPCI及AdvancedTCA技術(shù)廠商矚目的焦點(diǎn)。

　　以全球CompactPCI技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)廠商凌華科技為例，在2003年前三季的營(yíng)業(yè)額當(dāng)中，凌華科技在CompactPCI產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額呈現(xiàn)倍數(shù)的成長(zhǎng)，主要就是因?yàn)殇N售領(lǐng)域涵蓋軍用3U、6U CompactPCI系統(tǒng)、交通及運(yùn)輸用3U CompactPCI控制系統(tǒng)、半導(dǎo)體設(shè)備3U、6U自動(dòng)化平臺(tái)、6U PICMG2.16開(kāi)放架構(gòu)的企業(yè)用刀片式服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)匝道器等。電信網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)逐漸走向開(kāi)放的CompactPCI標(biāo)準(zhǔn) ，未來(lái)5年內(nèi)，電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商將會(huì)把PICMG 2.0, 2.16 & 3.0 CompactPCI 技術(shù)承載其主要應(yīng)用。CompactPCI除了在以上這些領(lǐng)域廣受好評(píng)外，由于3G無(wú)線通訊時(shí)代的來(lái)臨，一股通訊設(shè)備更新熱潮正在蓄勢(shì)待發(fā)。

（二）CompactPCI在其它行業(yè)的應(yīng)用

　　相對(duì)電信市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展，CompactPCI已逐漸擴(kuò)展到其它工業(yè)領(lǐng)域 的應(yīng)用上，不論是交通運(yùn)輸系統(tǒng)、軍事應(yīng)用、量測(cè)儀器、自動(dòng)化設(shè)備，甚至一般

　　企業(yè)用戶，都是CompactPCI新的愛(ài)用者，這就是為什么 CompactPCI 在電信市場(chǎng)低迷之際仍能維持銷售和市場(chǎng)占有率的原因。CompactPCI本身所具有的高可熱插拔、抗震性強(qiáng)、高可用性（Availability）、易使用性（Serviceability）、可擴(kuò)展性（Scalability）等特性完全適合工業(yè)級(jí)的應(yīng)用。所以采用CompactPCI架構(gòu)的工業(yè)PC，相對(duì)商業(yè)PC的架構(gòu)來(lái)講，就會(huì)完全適應(yīng)相對(duì)作業(yè)環(huán)境較為惡劣如（溫度高、震度高、電磁干擾、射頻干擾等）從而可以保證系統(tǒng)在惡劣條件下的穩(wěn)定運(yùn)行，其主要優(yōu)勢(shì)如下：

　　CompactPCI基于PICMG2.0規(guī)范。CompactPCI的電氣特性與PCI總線相同，因此用戶的軟件和普通PC兼容，現(xiàn)有的PCI外圍卡也可以很容易移植到CompactPCI平臺(tái)。CompactPCI使用2mm高密度針孔總線連接器，和使用金手指連接器的PCI卡相比，具有連接可靠、完全氣密的特點(diǎn)，卡片的抗振性和抗腐蝕性大大提高。此外CompactPCI卡片采用經(jīng)過(guò)20余年現(xiàn)場(chǎng)使用考驗(yàn)的歐規(guī)卡結(jié)構(gòu)。歐規(guī)卡采用垂直安裝、前抽取結(jié)構(gòu)，提高了卡片的散熱性、抗振性和易維護(hù)性。

　　和傳統(tǒng)商用PC和工控機(jī)相比，CompactPCI具有如下優(yōu)點(diǎn)：

一、系統(tǒng)抗振性強(qiáng)


　　CompactPCI卡片上下有導(dǎo)軌固定，卡片的前端通過(guò)氣密性的針孔連接器和背板相連，每個(gè)接頭具有10KG的結(jié)合力�？ㄆ目梢酝ㄟ^(guò)面板螺絲固定在機(jī)箱上。CompactPCI卡片的前后上下都被固定，因此系統(tǒng)抗振性大大提高。

二、支持卡片帶電拔插


　　CompactPCI的背板使用長(zhǎng)中短插針結(jié)構(gòu)，其中Power和Ground針腳最長(zhǎng)，可以保證卡片安全的帶電插入拔出。此外板選信號(hào)IDSEL,BD_SEL#針腳最短，系統(tǒng)借由此信號(hào)可以得知卡片是在插入過(guò)程或是拔出過(guò)程。另外CompactPCI制定了熱插拔的硬件過(guò)程和軟件管理接口，保證了卡片熱插拔過(guò)程的有效性。

三、支持后走線，便于方便配線


　　CompactPCI的卡片的信號(hào)線不用從卡片前面板引出，可以通過(guò)背板將信號(hào)線用轉(zhuǎn)接板從后端引出。當(dāng)更換卡片時(shí)，不許要更換信號(hào)線，這樣減少了更換卡片的工作量并減少因更換信號(hào)線而引起的出錯(cuò)概率。此外信號(hào)線從后端引出，設(shè)備前端也會(huì)比較美觀。

四、卡片垂直安裝，有利于散熱


　　CompactPCI卡片采用歐規(guī)卡結(jié)構(gòu)，卡片垂直安裝，系統(tǒng)的散熱氣流從下而上吹，符合空氣對(duì)流原理，散熱效果好。

五、CompactPCI卡片具有更好的電氣特性

　　CompactPCI背板插針和接頭全部鍍金，并嚴(yán)格定義了信號(hào)線的最長(zhǎng)長(zhǎng)度，PCB板的阻抗，去偶電容,PCI上拉電阻阻值，因此CompactPCI的電氣特性要優(yōu)于普通PCI工控機(jī)。單個(gè)CompactPCI總線段最多可以支持7個(gè)PCI設(shè)備，而普通工控機(jī)只能支持4個(gè)PCI設(shè)備。

六、防腐和電磁屏蔽性好

　　CompactPCI使用2mm氣密性針孔總線連接器，鹽霧、酸霧和帶電粉塵不能腐蝕總線。此外CompactPCI的全鋁合金機(jī)箱外殼和卡片的U型彈簧片能給系統(tǒng)提供良好的電磁屏蔽保護(hù)。

七、抗靜電好



　　CompactPCI卡片下端具有3斷靜電導(dǎo)出條，可以靜電導(dǎo)出到大地。另外CompactPCI規(guī)定系統(tǒng)的邏輯地和機(jī)箱地隔離，保持系統(tǒng)不受外界干擾。基于PICMG1.0的工控機(jī)無(wú)法做到機(jī)箱地和邏輯地隔離。

八、機(jī)箱深度淺，便于機(jī)柜安裝

　　CompactPCI的機(jī)箱深度只有258mm，大大短于普通工控機(jī)的機(jī)箱深度400～450mm，給機(jī)柜安裝留下了更大空間。這樣便于用戶安裝其它配線設(shè)備

　　目前CompactPCI已在實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制（Real Time Machine Control）、產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集（Real-Time Data Acquisition）、軍事系統(tǒng)等需要高速運(yùn)算、智能交通、電力、航空航天、醫(yī)療器械、水利等模塊化及高可靠度、可長(zhǎng)期使用的應(yīng)用領(lǐng)域有了非常廣泛的應(yīng)用，我們也會(huì)積極將國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)引入國(guó)內(nèi)，并投身于中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的各相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)中去。

凌華科技公司供稿 CTI論壇編輯


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