CN100355239C - 网络设备中的管理信息交互系统和专用的接口卡和主控卡 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种网络设备中的管理信息交互系统和专用的接口卡和主控卡。所述网络设备中的管理信息交互系统包括主控卡、接口卡，所述主控卡和接口卡上设有用于处理管理信息的CPU及用于传输管理信息的物理层接口芯片，主控卡与接口卡通过1000兆以太网GE接口连接到背板，进而通过背板走线实现主控卡与接口卡的物理层接口芯片间信息交互；所述GE接口设置为光接口模式，进而所述主控卡与接口卡通过背板上的串行和解串行SerDes信号线实现互联。本发明在主控卡与接口卡之间实现了大容量的管理通道，并且，由于没有增加管理通道物理信号线的数量，因而节约了背板布线面积。

Description

网络设备中的管理信息交互系统和专用的接口卡和主控卡

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及网络通信领域中高端路由器或以太网交换机中的数据交互系统，以及该数据交互系统专用的接口卡和主控卡。

背景技术

现有的中高端路由器和以太网交换机(以下统称为中高端网络设备)多数都由主控卡、接口卡、背板和电源组成。所述主控卡负责对接口卡进行初始化、动态配置、路由管理；所述接口卡负责对不同业务(如ATM、POS)的数据包进行转发；同时，所述中高端网络设备内部的主控卡和接口卡连接到背板并通过背板互联，实现数据交互。

按照逻辑上的划分，主控卡和接口卡之间的连接可以分为数据通道和管理通道，所述数据通道用于传输各种业务数据包，所述管理通道用于传输主控卡和各接口卡之间的管理数据包，即管理通道用于实现主控卡和接口卡上CPU之间的管理信息的交换。在中高端网络设备中，管理通道传输的管理数据量较大，因此在物理上把管理通道和数据通道分开，分别由不同的总线接口实现。

参照图1，现有的中高端网络设备内部的管理通道都是通过FE接口实现，FE接口有2对差分信号，物理信号的速率达到125Mbps。

如图所示，各接口卡和主控卡上都具有CPU11，如果接口卡CPU带有100M以太网接口(FE，Fast Ethernet，)的介质访问控制器(MAC，Media AccessControl)，则CPU直接和物理层接口芯片(PHY)12连接，并通过FE接口经由背板连接到主控卡；如果CPU没有MAC控制器，则CPU11先连接到MAC控制器芯片，然后由MAC控制器芯片连接PHY芯片12，通过一个FE接口经由背板连接到主控卡。

如图所示，每个接口卡通过一个FE接口经由背板连接到主控卡上，具体为将各接口卡的FE连接到主控卡的网络集线器(HUB)芯片13上，所述HUB芯片用于连接物理特性相同的网段，HUB芯片由主控卡上的CPU管理，通过HUB芯片，主控卡和各接口卡进行通信。

现有技术的缺陷在于：由于中高端网络设备的性能越来越高，使得管理信息容量也越来越大，然而，受到FE接口的管理通道容量的限制，接口卡与主控卡之间管理数据包的交互变得较为紧张。现有可供解决该问题的方法为通过增加FE接口的管理通道提高接口卡与主控卡之间管理数据包的交互能力，该方法需要在背板上增加布线，进而需要增加背板布线面积；另一方面，现有的背板容量已可达到T(10¹²)bit级，所述背板容量为在相同的物理条件(布线条件)下所支持的最大传输速率，因而，具备了在有限的背板布线面积上提供更大传输速率的条件，现有的增加FE接口的管理通道的方法未能充分利用上述背板的技术条件。

进一步，现有技术中，主控卡通过HUB芯片连接各接口卡的FE接口，由于HUB为总线共享方式，即总线的通信资源在某一时刻由一组链路信息占用，由于该总线共享方式的占用受限，因而，降低了传输有效管理数据的效率。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种中高端网络设备中的管理信息交互系统，该系统能够在不增加背板布线面积的情况下，提高主控卡与接口卡之间信息交互效率；本发明还提供了专用于所述信息交互系统的主控卡与接口卡结构。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种网络设备中的管理信息交互系统，包括主控卡、接口卡，所述主控卡与接口卡都设有用户处理管理信息的CPU、以及与各自CPU连接的、用于传输管理信息的物理层接口芯片，所述主控卡上还设有与主控卡的物理层接口芯片连接的、提供光接口模式的1000兆以太网接口的Switch交换芯片；接口卡的物理层接口芯片与主控卡的Switch交换芯片通过1000兆以太网接口连接到背板。

在上述管理信息交互系统中，背板上实现主控卡与接口卡互联的信号线为串行和解串行SerDes信号线。

本发明还提供了一种路由、交换装置的接口卡，包括中央处理器CPU和物理层接口芯片，所述CPU通过介质访问控制单元连接到物理层接口芯片，所述物理层接口芯片提供光接口模式的1000兆以太网接口作为所述接口卡的输出。

本发明还提供了一种路由、交换装置的主控卡，包括中央处理器CPU和物理层接口芯片，还包括Switch交换芯片，该Switch交换芯片提供光接口模式的1000兆以太网接口；并且所述CPU通过物理层接口芯片提供的1000兆以太网接口与所述Switch交换芯片连接。

以上技术方案可以看出，本发明的信息交互系统中，通过1000兆以太网GE接口实现系统中主控卡与接口卡的连接，进而实现网络设备内的管理通道，与现有网络设备中的管理信息交互系统相比，本发明中管理通道的容量得到了显著的增加。

进一步，当所述GE接口设置为光接口模式时，本发明在具有上述优点的同时，没有增加管理通道物理信号线的数量，节约了背板布线面积，还保证了管理通道信号完整性。另一方面，本发明光接口模式的GE接口之间通过SerDes信号线实现信息交互，不需通过光模块进行光电转换，因而降低了成本。

在本发明中，主控卡上使用SWITCH交换芯片取代常用的HUB芯片，有效的解决了总线共享受限问题(如HUB的广播风暴等)，提高了数据传输效率。综上所述，本发明所提供的信息交互系统能够满足中高端网络设备管理通道接口简单、管理通道容量大的需求。

本发明还提供了一种适用于上述信息交换系统的路由、交换装置中的主控卡和接口卡，由于所述主控卡和接口卡提供了GE接口，因而提高了数据传输速率，同时，由于所述GE接口设置为光接口模式，支持串行/解串行信号的传输，进而使本发明的主控卡和接口卡所在的信息交互系统在原有结构基础上，不需增加新的传输线，节省了信息交互系统中的背板布线面积。

本发明所提供的主控卡中用SWITCH交换芯片取代HUB芯片，有效的解决了主控卡所在信息交互系统的总线共享受限问题，有利于提高数据传输效率。

附图说明

图1为现有网络设备中管理信息交互系统结构示意图；

图2为本发明提供的管理信息交互系统结构示意图；

图3为通用GE接口连接示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种网络设备中的管理信息交互系统，该系统主旨在于在现有系统结构基础上提供速率更高的物理通道，进而为主控卡与接口卡之间的管理通道提供更大的通道容量。

受中高端网络设备自身体系结构的限制，在本领域中，管理通道实现方式的所要满足的基本要求为：

1)管理通道中传输主控卡和各接口卡之间的管理数据包，因此管理通道的容量(每秒传输数据量)直接影响到主控卡和各接口卡之间管理数据的交互能力，因而应在主控卡与接口卡之间提供大容量的管理通道；

2)中高端网络设备的背板上汇聚主控卡和各接口卡交换的数据，因而，主控卡和接口卡之间的管理通道不应过于复杂，使得占用背板大量的布线面积；

3)管理通道实现主控卡和接口卡的信息交互，管理通道的物理信号经过主控卡、背板和接口卡，因而，管理通道的物理信号需经过多个接插件；经过接插件将会降低物理信号的质量，因此，在实现管理通道时，应控制物理信号所经过的接插件的数量，以保证管理通道数据信号的完整性。

基于上述要求，现有中高端网络设备内部的管理通道多是通过100M以太网接口(FE，Fast Ethernet)接口实现，FE接口的实现方式较好的满足了保证管理通道数据信号完整性的要求；因而，目前所要解决的问题是如何利用现有的结构提高的通道容量，以支持网络设备中信息交互量的增加。

基于以上分析，本发明的核心是：在中高端网络设备的信息交互系统中，在主控卡与接口卡之间通过1000兆以太网GE接口连接，以实现具有更大通道容量的管理通道同时，通过在主控板上使用SWITCH交换芯片取代常用的HUB芯片，以解决HUB的总线共享受限所带来的问题；进一步，所述GE接口配置为光接口的模式。

根据以上核心思想，说明本发明的较佳实施方式。

参照图2，该示意图中包括本发明提供的信息交互系统包括接口卡24、主控卡25，接口卡和主控卡所连接的背板在图中略，在图中表明了所述接口卡与主控卡之的连接方式。

如图2所示，各接口卡和主控卡上都具有CPU21。如果接口卡的CPU带有GE的介质访问控制(MAC)器，CPU则直接和物理层接口芯片22(PHY)连接，PHY提供一个GE接口，并通过背板上的走线连接到主控卡25；如果接口卡的CPU21没有MAC控制器，则CPU需要先连接MAC控制器芯片，并由MAC控制器芯片连接到PHY22，PHY提供出一个GE接口，进而通过背板上的走线连接到主控卡25。

如图2所示，主控卡25上有一个GE接口的Switch交换芯片23(GESWITCH)，CPU通过物理层接口芯片提供的GE接口与所述Switch交换芯片连接。即主控卡中的GE SWITCH提供多个GE接口，与主控卡内部PHY的GE接口和接口卡的GE接口连接。并且，各GE端口配置为光接口模式。

参照图3，PHY提供的GE接口设置为光口模式时，GE接口的信号线为2对SerDes信号线，所述SerDes信号是一种低电压、高速的串行差分信号，它在较长的布线长度下也能够保证信号的完整性要求。通常，这两对SerDes信号线接到GE的光模块上，所述光模块进行电光转换后，通过光纤连接到外部，与远端GE接口设备通讯，因此通常情况，SerDes信号线作为PHY到光模块之间的信号通路。

参照图2，在本方案中，GE接口作为中高端网络设备的内部管理总线，并且直接通过SerDes物理通道连接主控卡和接口卡，实现主控卡和接口卡之间的管理通道，即不通过光模块进行光电转换并以光信号的形式传输，而是通过SerDes信号(电信号)的形式实现主控卡与接口卡之间的信息交互。由于GE的PHY接口设置为光口模式时，具有信号线数量少、物理信号(SerDes信号)抗干扰性强的特点，因而本发明的信息交互系统中不必额外增加传输信号线，节省了背板布线面积，并且具有较好的抗干扰能力，保证了物理信号的完整性。

参照图2，各GE端口配置为SerDes模式，包括各接口卡的PHY提供的GE接口，每个接口卡通过GE SerDes信号线连接到主控卡的GE SWITCH上；并且，主控卡上PHY芯片的GE接口也配置为SerDes模式，通过GE SerDes连接到GE SWITCH23上，进而通过GE SWITCH主控卡可以和接口卡进行通信，同时，信道容量可以达到1Gbps。

在上述实施例基础上，各接口卡的PHY和主控卡上的GE SWITCH之间的GE SerDes信号可以采用直流耦合或交流耦合；主控卡上的PHY和GESWITCH之间的GE SerDes信号也可以采用直流耦合或交流耦合。

上述实施例为本发明的较佳实施例，该实施例中，接口卡与主控卡的GE接口设置为光接口模式，然而本发明中并不排除将所述GE接口设置为电接口模式，在将所述GE接口设置为电接口的情况下，主控卡与接口卡直接通过背板上设置的差分信号线实现互联。进一步，上述实施例中接口卡与主控卡之间以SerDes信号的形式实现信息交互，然而，本发明中，接口卡与主控卡之间也可经光模块进行光电转换后以光信号的形式实现信息交互。

另外，对于多主控卡的系统，每个接口卡提供与主控卡数量相应的GE接口，分别连接到各主控卡上。

本发明还提供了专用于上述信息交互系统的接口卡和主控卡。

本发明所提供的接口卡，包括中央处理器CPU和物理层接口芯片，所述CPI通过介质访问控制单元连接到物理层接口芯片，所述物理层接口芯片提供1000兆以太网GE接口作为所述接口卡的输出。所述物理层接口芯片的GE接口为光接口模式，以支持提供SerDes信号。

本发明所提供的主控卡，包括中央处理器CPU和物理层接口芯片，还包括Switch交换芯片，该Switch交换芯片提供1000兆以太网GE接口；并且所述CPU通过物理层接口芯片提供的1000兆以太网GE接口与所述Switch交换芯片连接。所述Switch交换芯片的GE接口和所述物理层接口芯片提供的GE接口为光接口模式，以支持提供SerDes信号。

以上对本发明所提供的网络设备中的管理信息交互系统以及专用的接口卡和主控卡进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1、一种网络设备中的管理信息交互系统，包括主控卡、接口卡，所述主控卡和接口卡上都设有用于处理管理信息的CPU、以及与各自CPU连接的、用于传输管理信息的物理层接口芯片，其特征在于：所述主控卡上还设有与主控卡的物理层接口芯片连接的、提供光接口模式的1000兆以太网接口的Switch交换芯片；接口卡的物理层接口芯片与主控卡的Switch交换芯片通过所述1000兆以太网接口连接到背板。

2、如权利要求1所述的网络设备中的管理信息交互系统，其特征在于：所述光接口模式的1000兆以太网接口背板走线为串行和解串行SerDes信号线。

3、一种路由、交换装置的接口卡，包括中央处理器CPU和物理层接口芯片，其特征在于：所述CPU通过介质访问控制单元连接到物理层接口芯片，所述物理层接口芯片提供光接口模式的1000兆以太网接口作为所述接口卡的输出。

4、一种路由、交换装置的主控卡，包括中央处理器CPU和物理层接口芯片，其特征在于：还包括Switch交换芯片，该Switch交换芯片提供光接口模式的1000兆以太网接口；并且所述CPU通过物理层接口芯片提供的1000兆以太网接口与所述Switch交换芯片连接。

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