撩開電信標(biāo)準(zhǔn)的神秘面紗
Stuart Jamieson 2008/05/05
專有設(shè)計(jì)曾經(jīng)主宰電信設(shè)備市場，不過成本壓力和技術(shù)的快速演進(jìn)改變了這一現(xiàn)狀。主要設(shè)備供應(yīng)商越來越多地采用基于開放式標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案，從而為元器件和板級供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商以及軟件提供商創(chuàng)造了大量的機(jī)會。不過，要想在電信市場上取得成功，還要求研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠處理好不斷變化的大量電信標(biāo)準(zhǔn)。
電信曾經(jīng)是一個(gè)完整的縱向型產(chǎn)業(yè)，由單個(gè)公司即可提供從用戶端設(shè)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(wù)模型被幾個(gè)趨勢所打破。技術(shù)的快速變化導(dǎo)致新電信服務(wù)的不斷涌現(xiàn)，并刺激了最終用戶對提升服務(wù)以及新業(yè)務(wù)的需求日益增加。所有這一切都極大地增加了電信設(shè)備的復(fù)雜度。
為了保持競爭力，電信設(shè)備供應(yīng)商不得不從專有設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成基于開放式標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。基于標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的設(shè)計(jì)提供了許多優(yōu)點(diǎn)。通過鼓勵(lì)具有強(qiáng)大功能的商用構(gòu)建模塊的開發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)有利于縮短系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研發(fā)時(shí)間。由于這些模塊并非針對單一系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，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(lì)成本降低和激勵(lì)創(chuàng)新兩方面的競爭。因此，開放式標(biāo)準(zhǔn)將有助于電信設(shè)備供應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范源自于個(gè)人計(jì)算機(jī)的行業(yè)應(yīng)用。最早出現(xiàn)的這類標(biāo)準(zhǔn)之一就是由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造組織(PICMG)開發(fā)的CompactPCI。該標(biāo)準(zhǔn)將Euro卡式模塊和耐用性引入系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而使得IBM類型的PC可以適應(yīng)非臺式應(yīng)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(gè)非PC標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提供了相同類型的耐用性模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)-先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)(ATCA)。ATCA規(guī)范整合了許多功能，如交換式串行背板、單個(gè)模塊的遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理、熱交換功能以及實(shí)現(xiàn)高可靠性架構(gòu)的配置等，可以滿足電信設(shè)計(jì)中的所有常見需求。
為了提高ATCA設(shè)計(jì)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(shè)。一塊ATCA卡最多能夠放4個(gè)AMC模塊(見圖1)，因此設(shè)計(jì)師用一個(gè)卡即可實(shí)現(xiàn)多種不同的配置。就像ATCA卡一樣，AMC模塊同樣可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)模塊的遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)模塊化的板級設(shè)計(jì)。(愛默生網(wǎng)絡(luò)電源公司提供)
AMC模塊的容量以及他們的熱交換和遠(yuǎn)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(gè)體積更小、成本更低的的電信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)-MicroTCA，該標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際上與ATCA系統(tǒng)中相同的軟件，因此可以幫助設(shè)計(jì)師利用通用開放式標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模塊來創(chuàng)建各種系統(tǒng)。
電信開放式標(biāo)準(zhǔn)/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(gè)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(wù)和支持的許多供應(yīng)商處獲得。在與cPCI、ATCA、AMC以及MicroTCA硬件一起使用時(shí)，Linux操作系統(tǒng)可以被電信系統(tǒng)的開發(fā)商當(dāng)作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)組件使用，它能提供專有系統(tǒng)設(shè)計(jì)無法比擬的低成本、多供應(yīng)商選擇和不斷創(chuàng)新等特點(diǎn)。
應(yīng)用軟件標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)
不過，硬件和操作系統(tǒng)也只是電信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，還需要大量的應(yīng)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(yīng)商特殊服務(wù)升級。用來生成系統(tǒng)軟件單元的開放式標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范與硬件一起有助于縮短系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間并降低成本。這類軟件標(biāo)準(zhǔn)目前正在出現(xiàn)，其結(jié)果將是形成一個(gè)用于解決電信系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題的復(fù)雜的和擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)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(guān)聯(lián)的構(gòu)建模塊，這些模塊可以從不同的廠商獲得，然后組裝起來構(gòu)成系統(tǒng)軟件。(來自服務(wù)可用性論壇)
開始理解標(biāo)準(zhǔn)/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(gòu)(見圖2)，然后將各種標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范與該架構(gòu)中的單元進(jìn)行匹配。當(dāng)然，架構(gòu)始建于系統(tǒng)硬件平臺。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)硬件平臺會利用ATCA和 AMC或者M(jìn)icroTCA和AMC硬件。
架構(gòu)的下一層是操作系統(tǒng)。這里所選的操作系統(tǒng)是Linux，因?yàn)樗仁且环N開放式標(biāo)準(zhǔn)，又是一個(gè)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(yùn)營商級(CG)的Linux。運(yùn)營商級的Linux與業(yè)務(wù)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(gòu)成了電信系統(tǒng)的軟件基礎(chǔ)。這些軟件模塊提供的一些服務(wù)和功能，例如故障檢測、故障轉(zhuǎn)移響應(yīng)和熱交換管理，都是Linux本身不具備的，但又是高可用性設(shè)計(jì)所必需的。
為了讓電信系統(tǒng)開發(fā)商能夠?qū)⒕性趹?yīng)用程序開發(fā)和新服務(wù)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?biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口(API)，同時(shí)還能夠在任何一款基于標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)上運(yùn)行。
該架構(gòu)的頂層是應(yīng)用軟件。沒有增值可能的某些應(yīng)用程序也可以被標(biāo)準(zhǔn)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(dú)特的服務(wù)或增強(qiáng)的性能，從而幫助供應(yīng)商提高產(chǎn)品的競爭能力。
符合系統(tǒng)架構(gòu)的開放式標(biāo)準(zhǔn)
為了建立電信系統(tǒng)而進(jìn)行的開放式標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范開發(fā)工作基本上遵循與系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣的架構(gòu)。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(jié)果是需要開發(fā)一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范生態(tài)系統(tǒng)，其中某些小組負(fù)責(zé)解決特定層的開發(fā)，而另外一些小組則負(fù)責(zé)解決各層間的接口以及協(xié)調(diào)整個(gè)工作。
圖3：制定電信開源標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)組織基本上遵從圖中所示的系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)。(愛默生網(wǎng)絡(luò)電源公司提供)
電信標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)的的架構(gòu)始于開放平臺構(gòu)建模塊(見圖3)。這些模塊包括ATCA和其他系統(tǒng)硬件、運(yùn)營商級的Linux以及一些服務(wù)中間件。由于這些模塊通常來自于不同的供應(yīng)商，故標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)的工作。
有幾個(gè)組織負(fù)責(zé)開放平臺標(biāo)準(zhǔn)的定義。其中PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商組織(PICMG)已經(jīng)定義了電路板和機(jī)箱標(biāo)準(zhǔn)，包括ATCA、AMC以及MicroTCA。Linux協(xié)會則開發(fā)了基于運(yùn)營商級Linux的操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。業(yè)務(wù)可用性論壇(SAF)負(fù)責(zé)處理高可用性系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的特殊需求，并且定義了各個(gè)構(gòu)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(gè)叫做OpenSAF的組織，負(fù)責(zé)SAF應(yīng)用接口規(guī)范(AIS)的開源實(shí)現(xiàn)工作。
為了輔助上述電信硬件和軟件構(gòu)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(shè)備執(zhí)行的任務(wù)以及所要實(shí)現(xiàn)的功能描述各類電信設(shè)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(biāo)，這就有利于確保構(gòu)建模塊提供商定義的標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范足夠滿足電信設(shè)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(gè)類似的參考設(shè)計(jì)集來指導(dǎo)應(yīng)用接口的開發(fā)。該參考設(shè)計(jì)應(yīng)用框架包含了用軟件實(shí)現(xiàn)的所有系統(tǒng)程序，并且與平臺硬件設(shè)計(jì)彼此隔離。它為軟件標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范開發(fā)商提供了特定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)，以便為他們的開發(fā)工作提供指導(dǎo)。目前，無線網(wǎng)絡(luò)控制器和多媒體網(wǎng)關(guān)參考設(shè)計(jì)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(gòu)論壇(OCAF)興趣小組的指導(dǎo)下開發(fā)出來的。
互操作性是CP-TA關(guān)注的指標(biāo)
雖然標(biāo)準(zhǔn)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(shí)根據(jù)需要組合使用的產(chǎn)品構(gòu)建模塊，但他們總是留下一些細(xì)節(jié)問題需要加以解釋。這種模糊性常常會導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)，必須執(zhí)行某種形式的獨(dú)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(yàn)證以及系統(tǒng)級測試。
對于硬件級的互操作性測試，PICMG設(shè)立了一系列的互操作性實(shí)驗(yàn)室，供應(yīng)商可以聚集在這里共同測試他們的規(guī)范實(shí)現(xiàn)。但這種實(shí)驗(yàn)室測試不能為供應(yīng)商的客戶提供擔(dān)保。為了解決這個(gè)問題，并涵蓋系統(tǒng)級的軟硬件互操作性，業(yè)界又設(shè)立了一個(gè)叫做通信平臺貿(mào)易協(xié)會(CP-TA)的組織。該組織最關(guān)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)是由不同的組織在開發(fā)(見表1)，業(yè)界可以從一個(gè)能夠提供市場保護(hù)傘、同時(shí)能夠協(xié)調(diào)并為所有標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)提供系統(tǒng)級指導(dǎo)的機(jī)構(gòu)獲取利益，這樣的機(jī)構(gòu)就是Mountain View 聯(lián)盟 (MVA)，它由來自各個(gè)組織的代表組成。MVA的目標(biāo)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(gè)營銷手段，可以用來促進(jìn)并鼓勵(lì)各種標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)。
設(shè)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(gè)很大的風(fēng)險(xiǎn)。器件供應(yīng)商組織，像PICMG、Linux協(xié)會以及SA論壇，都是根據(jù)電信設(shè)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(shí)候一些個(gè)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(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與底層平臺架構(gòu)無關(guān)。結(jié)果如果不加控制的話很容易導(dǎo)致軟件標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范和硬件標(biāo)準(zhǔn)/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(bǔ)由于各自工作的分離所造成的標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)中所留下的差距。
當(dāng)然，使用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模塊開發(fā)創(chuàng)建電信系統(tǒng)所需的開放式標(biāo)準(zhǔn)的工作也并非都是依靠上述組織自身。雖然他們對設(shè)計(jì)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(guān)注系統(tǒng)設(shè)計(jì)各個(gè)方面的工作是類似的。類似行業(yè)工作的一個(gè)例子是光纖互聯(lián)論壇(OIF)，它關(guān)注的是電信系統(tǒng)中的光通信鏈路。該組織與供應(yīng)鏈上的所有公司-從半導(dǎo)體商到系統(tǒng)供應(yīng)商-一道工作，為了解決各種問題而達(dá)成實(shí)現(xiàn)協(xié)議，為了確保互操作性而制訂了光網(wǎng)絡(luò)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(luò)的行為，并對系統(tǒng)設(shè)計(jì)施加約束條件。例如，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)就是用戶、開發(fā)商、研究機(jī)構(gòu)以及其他興趣小組聯(lián)合組成的機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)監(jiān)視互聯(lián)網(wǎng)及其運(yùn)作。該組織制訂了設(shè)備設(shè)計(jì)需要支持的行為標(biāo)準(zhǔn)，并支持其他組織制訂的有助于確�；ヂ�(lián)網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)的制訂工作一致是極大的挑戰(zhàn)。當(dāng)然，對于這些新進(jìn)入市場的公司來說，對這些標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范保持一個(gè)通用的理解是關(guān)鍵(見Box " Standards Snapshot)。為了具備競爭能力，這些產(chǎn)品必須符合標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步講，如果這些基于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)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(yàn)。這首先要求熟悉所有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范和適用范圍及應(yīng)用。其次，公司必須成為各類組織機(jī)構(gòu)的會員，以便確保能夠及時(shí)獲得最新的更新，并洞悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的演進(jìn)。這些工作要求有專職的人員負(fù)責(zé)，以確保能夠與眾多標(biāo)準(zhǔn)同步。
另一種方法是與像愛默生這樣已經(jīng)加入標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的供應(yīng)商合作。這類供應(yīng)商已經(jīng)對最新標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)將確保這些供應(yīng)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(gè)成長通道。選用這樣的產(chǎn)品作為構(gòu)建模塊，開發(fā)商才能真正實(shí)現(xiàn)符合當(dāng)前和未來行業(yè)規(guī)范并具有競爭力的設(shè)計(jì)。
在電信領(lǐng)域，某些應(yīng)用所采用的傳統(tǒng)專有設(shè)計(jì)方案正在迅速退出。這類設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)越來越困難，而且成本太高�，F(xiàn)成的商用設(shè)計(jì)方案(COTS)正在取而代之。而COTS所需的開放式標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)出現(xiàn)并已證明是行之有效的。這些標(biāo)準(zhǔn)還在不斷演進(jìn)。在TEM的指導(dǎo)下，可確保基于這些標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)演進(jìn)以及系統(tǒng)中各組成單元的認(rèn)證提供總的指導(dǎo)，從而確保了作為COTS設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的互操作性。
因此，電信系統(tǒng)開發(fā)商要想確保其設(shè)計(jì)具有競爭力，不僅要熟悉相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)，還要與不斷演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制訂工作保持同步。保持同步對于進(jìn)入市場是至關(guān)重要的。開發(fā)商必須要么自己培養(yǎng)掌握豐富的經(jīng)驗(yàn)知識，要么就從其他供應(yīng)商那里獲取經(jīng)驗(yàn)知識。
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