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撩開電信標準的神秘面紗

Stuart Jamieson 2008/05/05

　　專有設計曾經(jīng)主宰電信設備市場，不過成本壓力和技術的快速演進改變了這一現(xiàn)狀。主要設備供應商越來越多地采用基于開放式標準的設計方案，從而為元器件和板級供應商、系統(tǒng)集成商以及軟件提供商創(chuàng)造了大量的機會。不過，要想在電信市場上取得成功，還要求研發(fā)團隊能夠處理好不斷變化的大量電信標準。

　　電信曾經(jīng)是一個完整的縱向型產(chǎn)業(yè)，由單個公司即可提供從用戶端設備經(jīng)中心局一直到與廣域網(wǎng)連接的所有產(chǎn)品。但這一業(yè)務模型被幾個趨勢所打破。技術的快速變化導致新電信服務的不斷涌現(xiàn)，并刺激了最終用戶對提升服務以及新業(yè)務的需求日益增加。所有這一切都極大地增加了電信設備的復雜度。

　　為了保持競爭力，電信設備供應商不得不從專有設計轉(zhuǎn)變成基于開放式標準的設計�；跇藴屎鸵�(guī)范的設計提供了許多優(yōu)點。通過鼓勵具有強大功能的商用構建模塊的開發(fā)，標準有利于縮短系統(tǒng)設計和研發(fā)時間。由于這些模塊并非針對單一系統(tǒng)而設計，它們的市場規(guī)模將有助于降低系統(tǒng)生產(chǎn)成本。這些市場同樣還鼓勵成本降低和激勵創(chuàng)新兩方面的競爭。因此，開放式標準將有助于電信設備供應商更成功地解決電信業(yè)所面臨的所有問題。

　　電信業(yè)中流行的開放標準和規(guī)范源自于個人計算機的行業(yè)應用。最早出現(xiàn)的這類標準之一就是由PCI工業(yè)計算機制造組織(PICMG)開發(fā)的CompactPCI。該標準將Euro卡式模塊和耐用性引入系統(tǒng)設計，從而使得IBM類型的PC可以適應非臺式應用。

　　ATCA可以滿足電信需求

　　為了滿足電信系統(tǒng)在可靠性和可用性方面的要求，PICMG建立了一個非PC標準，該標準提供了相同類型的耐用性模塊化系統(tǒng)設計-先進電信計算架構(ATCA)。ATCA規(guī)范整合了許多功能，如交換式串行背板、單個模塊的遠程系統(tǒng)管理、熱交換功能以及實現(xiàn)高可靠性架構的配置等，可以滿足電信設計中的所有常見需求。

　　為了提高ATCA設計的模塊化性能，PICMG開發(fā)了高級夾層卡(AMC)規(guī)范。在ATVA卡上放置這些模塊后就可以使它們訪問背板連接，因此這些模塊可以用來定制ATCA卡上的I/O，并用來裝載處理器和存儲外設。一塊ATCA卡最多能夠放4個AMC模塊(見圖1)，因此設計師用一個卡即可實現(xiàn)多種不同的配置。就像ATCA卡一樣，AMC模塊同樣可以實現(xiàn)單個模塊的遠程系統(tǒng)管理和熱交換功能。


　　圖1：PICMG的ATCA板級定義，允許利用也用在MicroTCA中的AdvancedMC模塊來實現(xiàn)模塊化的板級設計。(愛默生網(wǎng)絡電源公司提供)

　　AMC模塊的容量以及他們的熱交換和遠程管理功能使得他們能夠提供與ATCA相同類型的功能，雖然性能可能會差一些。PICMG已經(jīng)利用這種AMC功能定義了一個體積更小、成本更低的的電信系統(tǒng)標準-MicroTCA，該標準只利用直接插入背板的AMC模塊。MicroTCA系統(tǒng)使用同樣的AMC模塊以及實際上與ATCA系統(tǒng)中相同的軟件，因此可以幫助設計師利用通用開放式標準構建模塊來創(chuàng)建各種系統(tǒng)。

　　電信開放式標準/規(guī)范的軟件部分包括了Linux操作系統(tǒng)(OS)。Linux操作系統(tǒng)是一個免版稅產(chǎn)品，可以從為使用操作系統(tǒng)的開發(fā)商提供服務和支持的許多供應商處獲得。在與cPCI、ATCA、AMC以及MicroTCA硬件一起使用時，Linux操作系統(tǒng)可以被電信系統(tǒng)的開發(fā)商當作一個標準的設計組件使用，它能提供專有系統(tǒng)設計無法比擬的低成本、多供應商選擇和不斷創(chuàng)新等特點。

　　應用軟件標準的出現(xiàn)

　　不過，硬件和操作系統(tǒng)也只是電信系統(tǒng)設計的基礎，還需要大量的應用軟件，目的是解決全球范圍內(nèi)的系統(tǒng)互操作性，滿足規(guī)范的要求，并提供供應商特殊服務升級。用來生成系統(tǒng)軟件單元的開放式標準和規(guī)范與硬件一起有助于縮短系統(tǒng)開發(fā)時間并降低成本。這類軟件標準目前正在出現(xiàn)，其結果將是形成一個用于解決電信系統(tǒng)設計問題的復雜的和擴展的標準生態(tài)系統(tǒng)。
　　圖2：電信系統(tǒng)軟件被組織起來為開發(fā)商提供內(nèi)部關聯(lián)的構建模塊，這些模塊可以從不同的廠商獲得，然后組裝起來構成系統(tǒng)軟件。(來自服務可用性論壇)

　　開始理解標準/規(guī)范生態(tài)系統(tǒng)的方法之一是查看電信系統(tǒng)的架構(見圖2)，然后將各種標準/規(guī)范與該架構中的單元進行匹配。當然，架構始建于系統(tǒng)硬件平臺。一個標準硬件平臺會利用ATCA和 AMC或者MicroTCA和AMC硬件。

　　架構的下一層是操作系統(tǒng)。這里所選的操作系統(tǒng)是Linux，因為它既是一種開放式標準，又是一個免版稅的系統(tǒng)。但Plain-vanilla Linux不具備電信系統(tǒng)所需的一些高可用性功能。這就要求操作系統(tǒng)提供商將系統(tǒng)升級到運營商級(CG)的Linux。運營商級的Linux與業(yè)務可用性中間件層、系統(tǒng)管理軟件以及硬件平臺接口一道構成了電信系統(tǒng)的軟件基礎。這些軟件模塊提供的一些服務和功能，例如故障檢測、故障轉(zhuǎn)移響應和熱交換管理，都是Linux本身不具備的，但又是高可用性設計所必需的。

　　為了讓電信系統(tǒng)開發(fā)商能夠?qū)⒕性趹贸绦蜷_發(fā)和新服務上，而不是普通的系統(tǒng)操作上，還需要額外的中間件。這些中間件用來抽象底層系統(tǒng)，以便開發(fā)商能夠?qū)⒊绦驅(qū)懭氲綐藴蕬贸绦蚪涌?API)，同時還能夠在任何一款基于標準的系統(tǒng)設計上運行。

　　該架構的頂層是應用軟件。沒有增值可能的某些應用程序也可以被標準化。其余的是電信系統(tǒng)開發(fā)商的“專長”，通常可以提供一些獨特的服務或增強的性能，從而幫助供應商提高產(chǎn)品的競爭能力。

　　符合系統(tǒng)架構的開放式標準

　　為了建立電信系統(tǒng)而進行的開放式標準和規(guī)范開發(fā)工作基本上遵循與系統(tǒng)設計一樣的架構。系統(tǒng)各層需要其自己的文件集，因此業(yè)界成立了許多工業(yè)協(xié)會來開發(fā)這些要求。結果是需要開發(fā)一個完整的標準和規(guī)范生態(tài)系統(tǒng)，其中某些小組負責解決特定層的開發(fā)，而另外一些小組則負責解決各層間的接口以及協(xié)調(diào)整個工作。

　　圖3：制定電信開源標準的行業(yè)組織基本上遵從圖中所示的系統(tǒng)設計架構。(愛默生網(wǎng)絡電源公司提供)

　　電信標準生態(tài)系統(tǒng)的的架構始于開放平臺構建模塊(見圖3)。這些模塊包括ATCA和其他系統(tǒng)硬件、運營商級的Linux以及一些服務中間件。由于這些模塊通常來自于不同的供應商，故標準工作包括各層間的接口定義，目的是簡化將這些模塊組合成系統(tǒng)基礎的工作。

　　有幾個組織負責開放平臺標準的定義。其中PCI工業(yè)計算機制造商組織(PICMG)已經(jīng)定義了電路板和機箱標準，包括ATCA、AMC以及MicroTCA。Linux協(xié)會則開發(fā)了基于運營商級Linux的操作系統(tǒng)標準。業(yè)務可用性論壇(SAF)負責處理高可用性系統(tǒng)設計方面的特殊需求，并且定義了各個構建模塊必須提供的管理功能和接口。摩托羅拉ECC還建立了一個叫做OpenSAF的組織，負責SAF應用接口規(guī)范(AIS)的開源實現(xiàn)工作。

　　為了輔助上述電信硬件和軟件構建模塊的提供商，電信業(yè)自身已開始定義參考系統(tǒng)框架協(xié)議，這些協(xié)議將根據(jù)設備執(zhí)行的任務以及所要實現(xiàn)的功能描述各類電信設備的硬件和軟件需求。這些協(xié)議還為開發(fā)商提供了具體的產(chǎn)品目標，這就有利于確保構建模塊提供商定義的標準/規(guī)范足夠滿足電信設備開發(fā)商的需求。目前有許多這樣的框架協(xié)議，包括基于ATCA和MicroTCA的中心局系統(tǒng)硬件框架、操作系統(tǒng)框架以及基本平臺中間件框架。

　　業(yè)界還開發(fā)出了一個類似的參考設計集來指導應用接口的開發(fā)。該參考設計應用框架包含了用軟件實現(xiàn)的所有系統(tǒng)程序，并且與平臺硬件設計彼此隔離。它為軟件標準/規(guī)范開發(fā)商提供了特定的產(chǎn)品設計目標，以便為他們的開發(fā)工作提供指導。目前，無線網(wǎng)絡控制器和多媒體網(wǎng)關參考設計框架都有現(xiàn)成的，它們是在國際電信聯(lián)盟 (ITU) 的開放電信架構論壇(OCAF)興趣小組的指導下開發(fā)出來的。

　　互操作性是CP-TA關注的指標

　　雖然標準和規(guī)范的不斷發(fā)展一直是為了確保開發(fā)商能夠生產(chǎn)出系統(tǒng)集成商可隨時根據(jù)需要組合使用的產(chǎn)品構建模塊，但他們總是留下一些細節(jié)問題需要加以解釋。這種模糊性常常會導致互操作性問題。為了解決這些問題，并確保開發(fā)商能夠正確地執(zhí)行標準，必須執(zhí)行某種形式的獨立測試。在電信生態(tài)系統(tǒng)中，有許多行業(yè)組織可以提供部件級測試和驗證以及系統(tǒng)級測試。

　　對于硬件級的互操作性測試，PICMG設立了一系列的互操作性實驗室，供應商可以聚集在這里共同測試他們的規(guī)范實現(xiàn)。但這種實驗室測試不能為供應商的客戶提供擔保。為了解決這個問題，并涵蓋系統(tǒng)級的軟硬件互操作性，業(yè)界又設立了一個叫做通信平臺貿(mào)易協(xié)會(CP-TA)的組織。該組織最關心ATCA系統(tǒng)，已經(jīng)為這種系統(tǒng)創(chuàng)建了測試步驟手冊(TPM)和互操作性認證文件(ICD)。

　　由于上述所有的協(xié)議、框架、接口、硬件以及軟件標準是由不同的組織在開發(fā)(見表1)，業(yè)界可以從一個能夠提供市場保護傘、同時能夠協(xié)調(diào)并為所有標準制定機構提供系統(tǒng)級指導的機構獲取利益，這樣的機構就是Mountain View 聯(lián)盟 (MVA)，它由來自各個組織的代表組成。MVA的目標就是協(xié)調(diào)這些組織的開發(fā)工作，使得他們能夠互惠互利并避免重疊。另外，MVA還提供了一個營銷手段，可以用來促進并鼓勵各種標準/規(guī)范的開發(fā)和實現(xiàn)。

　　設立MVA的原因是，由于對電信系統(tǒng)需求的解釋不一，開發(fā)工作可能會走到偏離的軌道上，這方面存在著一個很大的風險。器件供應商組織，像PICMG、Linux協(xié)會以及SA論壇，都是根據(jù)電信設備制造商(TEMS)的常見需求在工作。而TEMS則通過SCOPE工作，并根據(jù)他們所收集的信息以及有時候一些個別需求來定義要求。

　　借助SA論壇、Linux協(xié)會以及SCOPE力量而正在開發(fā)的應用標準與底層平臺架構無關。結果如果不加控制的話很容易導致軟件標準/規(guī)范和硬件標準/規(guī)范的背離。因此MVA和CP-TA組織正在確保所有事宜能相互適配，并彌補由于各自工作的分離所造成的標準生態(tài)系統(tǒng)中所留下的差距。

　　當然，使用標準構建模塊開發(fā)創(chuàng)建電信系統(tǒng)所需的開放式標準的工作也并非都是依靠上述組織自身。雖然他們對設計決策具有最直接的影響，但這些工作必須相互協(xié)調(diào)，這與業(yè)界關注系統(tǒng)設計各個方面的工作是類似的。類似行業(yè)工作的一個例子是光纖互聯(lián)論壇(OIF)，它關注的是電信系統(tǒng)中的光通信鏈路。該組織與供應鏈上的所有公司-從半導體商到系統(tǒng)供應商-一道工作，為了解決各種問題而達成實現(xiàn)協(xié)議，為了確�；ゲ僮餍远朴喠斯饩W(wǎng)絡中各單元的創(chuàng)建規(guī)范。

　　也有一些行業(yè)組織監(jiān)視網(wǎng)絡的行為，并對系統(tǒng)設計施加約束條件。例如，互聯(lián)網(wǎng)工程任務組(IETF)就是用戶、開發(fā)商、研究機構以及其他興趣小組聯(lián)合組成的機構，負責監(jiān)視互聯(lián)網(wǎng)及其運作。該組織制訂了設備設計需要支持的行為標準，并支持其他組織制訂的有助于確�；ヂ�(lián)網(wǎng)連續(xù)運行的標準和規(guī)范。

　　挑戰(zhàn)在于如何保持同步

　　由于有上述這么多(甚至更多)組織機構共同參與工作，這對于研發(fā)電信器件或系統(tǒng)的公司來說，如何保持與標準的制訂工作一致是極大的挑戰(zhàn)。當然，對于這些新進入市場的公司來說，對這些標準/規(guī)范保持一個通用的理解是關鍵(見Box " Standards Snapshot)。為了具備競爭能力，這些產(chǎn)品必須符合標準。進一步講，如果這些基于標準的設計成功的話，這些產(chǎn)品必須被證明能夠與其他提供商的產(chǎn)品具備互操作性。

　　有兩種方法可以使這些公司緊跟最新潮流。一種方法是真正投入精力來獲得所需的經(jīng)驗。這首先要求熟悉所有相關的標準和規(guī)范和適用范圍及應用。其次，公司必須成為各類組織機構的會員，以便確保能夠及時獲得最新的更新，并洞悉標準和規(guī)范的演進。這些工作要求有專職的人員負責，以確保能夠與眾多標準同步。

　　另一種方法是與像愛默生這樣已經(jīng)加入標準機構的供應商合作。這類供應商已經(jīng)對最新標準和規(guī)范以及將來可能的變化有了深入的了解。這方面的經(jīng)驗將確保這些供應商的產(chǎn)品能夠緊跟潮流，具備互操作性，并能為未來的系統(tǒng)升級提供一個成長通道。選用這樣的產(chǎn)品作為構建模塊，開發(fā)商才能真正實現(xiàn)符合當前和未來行業(yè)規(guī)范并具有競爭力的設計。

　　在電信領域，某些應用所采用的傳統(tǒng)專有設計方案正在迅速退出。這類設計的實現(xiàn)越來越困難，而且成本太高�，F(xiàn)成的商用設計方案(COTS)正在取而代之。而COTS所需的開放式標準也已經(jīng)出現(xiàn)并已證明是行之有效的。這些標準還在不斷演進。在TEM的指導下，可確�；谶@些標準的產(chǎn)品能夠符合電信需求。此外，業(yè)界在自主管理方面正在逐步成熟。像MVA和CP-TA等新興組織正在為標準的持續(xù)演進以及系統(tǒng)中各組成單元的認證提供總的指導，從而確保了作為COTS設計基礎的互操作性。

　　因此，電信系統(tǒng)開發(fā)商要想確保其設計具有競爭力，不僅要熟悉相關的各種標準，還要與不斷演進的標準和規(guī)范制訂工作保持同步。保持同步對于進入市場是至關重要的。開發(fā)商必須要么自己培養(yǎng)掌握豐富的經(jīng)驗知識，要么就從其他供應商那里獲取經(jīng)驗知識。

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