CN101127569B

CN101127569B - 具有多个千兆位光端口的单板实现保护倒换的装置

Info

Publication number: CN101127569B
Application number: CN 200710153914
Authority: CN
Inventors: 苏红峰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Nanjing Zhongxing Software Co Ltd
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2027-09-13
Also published as: CN101127569A

Abstract

本发明公开了一种具有多个千兆位光端口的单板实现保护倒换的装置，包括接口板、处理板、备用处理板及倒换板，所述倒换板包括并行光发送模块及并行光接收模块，所述接口板、处理板分别通过并行光纤与所述并行光发送模块及所述并行光接收模块相连。本发明利用并行光纤带实现用户侧数据的接入和板间互连，从而实现具有多个千兆位光端口的单板的1:N保护，具有设计方法简单，传输数据质量高的特点。

Description

具有多个千兆位光端口的单板实现保护倒换的装置

技术领域

本发明涉及光网络通信技术领域，尤其涉及一种对具有多个千兆位光端口的单板实现保护倒换的装置。

背景技术

常见的光网络设备中主要由实现各种不同功能的子板(处理板)，实现信号输入输出的接口板和完成子板之间，子板与接口板之间连接的母板(背板)组成。母板，子板和接口板之间高速率信号通过差分线连接。同时，为了提高设备的可靠性，通常会对一些重要的单板做备份或1∶N保护。即设备中N块相同的单板用作主用板，一块单板用作备用板，当这N块单板中某一块单板出现故障以后，将该单板上所有业务倒换到备用单板上，并及时通知维护人员更换或维修故障单板。当需要保护的单板的端口速率比较低，端口少的情况下，通过背板连接可以实现板级的1∶N保护，但当被保护单板的端口速率比较高同时端口数比较多时，如8端口的千兆位数据单板，过多的高速率背板走线将会使背板设计更为复杂，同时，这些高速信号对走线长度，延时，过冲等非常的敏感，过长的高速率背板走线将会严重地影响到高速数据信号的完整性。所以，利用背板走线很难实现具有多个千兆位光端口的单板的1∶N保护。

并行光传输技术是一种物理层传输技术，它使用垂直腔表面发射激光器(VCSEL，Vertical Cavity Surface Emitting Laser)组成的激光器阵列来代替传统的串行激光器作为发射器，并行光纤阵列来传输光信号，PIN阵列作为接收器。在单根光纤带上传送多路信号，使得短距离的板间光互连成本大大降低。因而并行光传输技术是一种适合短距离光互连的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：为了克服现有背板无法实现具有多个千兆位光端口的单板的1:N保护而提出的一种新的对具有多个千兆位光端口的单板保护倒换的装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有多个千兆位光端口的单板实现保护倒换的装置，包括接口板、处理板、备用处理板及倒换板，所述倒换板包括第一并行光发送模块及第一并行光接收模块，所述接口板、处理板分别通过并行光纤与所述第一并行光发送模块及所述第一并行光接收模块相连；

其中，所述接口板用于完成用户数据的接入和输出，同时接收和输出来自倒换板的信号数据；

所述处理板用于处理来自倒换板的用户数据；

所述备用处理板用于代替发生故障的处理板；

所述倒换板用于接收来自接口板或处理板的光信号，并通过交叉矩阵后，输出给处理板或接口板，所有倒换操作全部在倒换板内完成。

优选的，所述接口板包括光模块、第二并行光发送模块及第二并行光接收模块，所述光模块分别通过差分信号线与所述第二并行光发送模块及所述第二并行光接收模块相连。

优选的，所述光模块为小型可插拔式SFP光模块。

优选的，所述接口板包括光法兰盘适配器及并行光纤。

附图说明

优选的，所述并行光纤包括：MPO光纤带。

优选的，所述并行光纤包括：LC-MPO光纤。

优选的，所述倒换板还包括由现场可编程门阵列FPGA逻辑实现的差分线，所述第一并行光接收模块通过所述差分线与所述第一并行光发送模块相连。

本发明利用并行光纤带实现用户侧数据的接入和板间互连，从而实现具有多个千兆位光端口的单板的1:N保护，具有设计方法简单，传输数据质量高的特点。

图1是本发明具有多个千兆位光端口的单板保护倒换装置结构示意图。

图2是本发明中由SFP光模块和并行光收发模块组成的接口板示意图。

图3是本发明中由LC-LC光法兰盘和LC-MPO光纤组成的接口板示意图。

图4是本发明中倒换板内部结构示意图。

具体实施方式

本发明通过在倒换板中设置并行光发送模块和并行光接收模块，并利用并行光纤带在板间将其他模块与并行光收发模块连接，使用并行光接收或发送模块完成并行光信号的发送或接收，从而对具有多个千兆位光端口的单板实现保护倒换。

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的优选实施例。

参照图1所示，为本发明具有多个千兆位光端口的单板保护倒换装置结构示意图。本发明的具有多个千兆位光端口的单板的保护倒换装置包括：背板(图中未示出)，接口板11～14，倒换板2，处理板31～34，及备用处理板30，带MPO(Multi-fiber Push On，简称MPO)光接口的光纤带5，本发明还包括系统控制单元4。在本实施例中保护倒换装置为1∶4保护倒换装置，即处理板31～34的数量为4个，备用处理板30的数量为1个。

接口板11～14用于完成用户数据的接入和输出，同时接收和输出来自倒换板2的信号数据。

处理板31～34用于处理来自倒换板2的用户数据；备用处理板30用于代替发生故障的处理板。

倒换板2用于接收来自接口板11～14或处理板31～34的光信号，并通过交叉矩阵后，输出给处理板31～34或接口板11～14。在用户向设备发送数据的发送方向上，倒换板2接收来自接口板11～14的光信号，并根据需要将光信号输入至处理板31～34或备用处理板30。倒换板2中包括并行光发送模块，由垂直腔面发射激光器阵列组成，用于电光信号转换和板间光信号的传输；倒换板2中还包括并行光接收模块，由PIN阵列组成，用于光电信号的转换和板间光信号的接收。

光纤带5用于完成接口板11～14、倒换板2及处理板31～34之间的光互连。

本发明接口板11～14，倒换板2与处理板31～34之间的高速信号通过光纤带5连接，低速控制信号通过背板走线连接，如图中所示的系统总线与控制线00。在用户向设备发送数据的发送方向上，接口板11～14接收来自用户侧的光信号，并将这些多根串行的光信号接入至单根并行光纤带5中，并通过带有MPO光接口的光纤带5将多个端口的用户数据发送至倒换板2。在接收方向上与之方向相反。

接口板11～14中，每个接口板上MPO光接口数为2个，如图中接口板14上所示的MPO光接口119及120。每个接口板上用户侧光接口数为8个，如图中接口板14上所示的接口121～128。并行光纤带中光纤数为8个，如图中光纤带5所示。倒换板2中实际工作的并行光接收和发送模块端口数分别为8个，具体将在以下对图4的描述中阐述。

本发明所有倒换操作全部在倒换板2内完成，接口板11～14不负责倒换操作。倒换板2通过带差分端口的FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)完成倒换，由FPGA逻辑实现的交叉矩阵控制倒换板2内的差分信号线(将在图4中描述)完成倒换工作。

本发明接口板11～14可由两种方式实现。下面分别对图2及图3所示的接口板的两种实现方式进行详细说明。

参照图2所示，为本发明中由SFP(Small Form-Factor Pluggable，小型可插拔式)光模块和并行光接收和发送模块组成的接口板示意图。以接口板14为例，接口板14由SFP光模块130(在本图中130表示SFP光模块，在图3中130表示光法兰盘适配器)，差分信号线131和并行光发送模块132及并行光接收模块133组成。在发送方向上，接口板14首先通过SFP光模块130将光信号转为差分电信号，差分电信号通过差分信号线131输入至并行光发送模块132，通过并行光发送模块132将电信号转为光信号，然后通过带MPO接口的光纤带5发送至倒换板2。在光接收方向上与之方向相反。使用这种方式的好处是：对并行光发送模块132及并行光接收模块133的光功率要求不高，只要满足短距离板间光互连即可。同时，也不要求接口板14及倒换板2中的并行光发送接收模块的光波长和用户侧的光模块波长一致。图中所标119～128与图1中119～128一一对应。当接口板11～14采用如图2所示的方式，则每个接口板的并行光发送模块132和并行光接收模块 133的数量分别为8个。

当然，接口板11～14的光模块并不限于SFP光模块，任何其他可实现本发明目的的光模块都在本发明的保护范围之内。

参照图3所示，为本发明中由LC-LC光法兰盘和LC-MPO光纤组成的接口板示意图。以接口板14为例，接口板14中没有任何光模块，将多个用户侧的光信号导入至单根多模或单模光纤带5完全由LC-MPO光纤实现。用户侧光信号通过LC-LC光法兰盘适配器130进入LC-MPO光纤，LC-MPO光纤通过光纤带5将光信号发送至倒换板2。使用这种方式的好处是不需要任何光模块只需要LC-MPO光纤即可实现光信号的接入，但需要用户侧光信号波长和倒换板2中的并行光收发模块一致，同时也要求倒换板2中的并行光发送和接收模块的光功率达到设备和用户之间光传输的要求。图中所标119～128与图1中119～128一一对应。

参照图4所示，为本发明倒换板内部结构示意图。本发明倒换板2包括并行光接收模块202，204，206，208，212，214，216，218，210及并行光发送模块201，203，205，207，211，213，215，217，209，本发明的倒换板2还包括由FPGA 6逻辑实现的差分信号线7，并行光接收模块202，204，206，208通过差分信号线7与并行光发送模块211，213，215，217，209相连。并行光接收模块212，214，216，218，210通过差分信号线7与并行光发送模块201，203，205，207相连。图4中所示201～218与图1中201～218一一对应。

下面结合图1和图4对本发明的工作过程进行详细说明。

在不需要保护倒换情况下，在光发送方向上，并行光接收模块202，204，206，208接收来自接口板11～14的光信号，将光信号转为差分电信号，输入至带多个高速率差分端口的FPGA 6中，这里由FPGA 6逻辑控制的差分信号线7进行信号输送，由于不需要倒换，FPGA 6直接将差分信号输出至并行光发送模块211，213，215，217中，同时并行光发送模块209无信号输入，输入端处于高阻状态。另外，并行光接收模块212，214，216，218分别接收来自处理板31，32，33，34的光信号，由于不需要倒换，备用处理板30处于不工作状态，并行光接收模块210无信号输入。并行光接收模块212，214，216，218接收来自处理板31，32，33，34的光信号后，将其转为差分电信号输入至并行光发送模块201，203，205，207中，这些并行光发送模块201，203，205，207将接收到的电信号转为光信号通过并行光纤带发送至接口板11～14中。

以接口板14为例，采用图4所示的倒换板之后，图1所示装置的信号走向如下，在发送方向上：用户侧SFP光模块或LC-LC光法兰盘130的端口121～128——＞接口板14的MPO光接口119——＞倒换板2的MPO光接口208——＞倒换板2的MPO光接口217——＞处理板34；在接收方向上：处理板34——＞倒换板2的MPO光接口218——＞倒换板2的MPO光接口207——＞接口板14的MPO光接口120——＞用户侧SFP光模块或LC-LC光法兰盘130。

当图1所示的系统控制单元4检测到处理板31～34中某一块处理板出现故障时就会发出保护倒换命令，系统控制单元4通过控制线41发出保护倒换命令，通过控制线41来控制FPGA 6内部交叉矩阵，将故障处理板上的业务倒换到备用处理板30上。同样，以系统控制单元4检测到处理板34出现故障发生保护倒换为例，在光发送方向上，并行光接收模块202，204，206，208接收来自接口板11～14的光信号，将光信号转为差分电信号，输入至带多个高速率差分端口的FPGA 6中，由于系统控制单元4检测到处理板34出现故障，此时在FPGA 6内部发生切换，来自并行光接收模块208的信号被倒换到并行光发送模块209上，同时并行光接收模块202，204，206上的信号保持原来的方向不变，直接输入至光发送模块211，213，215中。此时并行光发送模块217无数据信号输入。在光接收方向上，FPGA 6接收来自并行光接收模块212，214，216，218，210的电信号，由于处理板34发生故障，在FPGA 6内部发生切换，来自并行光接收模块218的电信号被忽略，来自并行光接收模块210的信号被输入至并行光发送模块207中。

以接口板14为例，结合图1和图4来看，此时的信号走向如下，在发送方向上：用户侧SFP光模块或LC-LC光法兰盘130的端口121～128——＞接口板14的MPO光接口119——＞倒换板2的MPO光接口208——＞倒换板2的MPO光接口209——＞备用处理板30；在接收方向上：备用处理板30——＞倒换板2的MPO光接口210——＞倒换板2的MPO光接口207——＞接口板14的MPO光接口120——＞用户侧SFP光模块或LC-LC光法兰盘130。

在本实施例中接口板11～14上用户侧光接口数目为8个，并行光纤带内光纤数为8个，倒换板上并行光接收和发送模块端口数分别8个，但本发明并不局限1∶4的保护，根据本发明装置可以扩展为1∶N的保护(N＞4或N＜4)，用户侧光口数目也不局限于8个，根据本发明装置可以扩展为M个(M可取值1～16)，同时，并行光纤带内光纤数和并行光发送和接收模块光端口数K取值应满足K≥M。

综上所述，本发明通过利用并行光纤带实现接口板、处理板和倒换板之间的互连，使用并行光收发模块完成对板间光信号的收发，同时使用FPGA完成倒换板的倒换工作，实现对具有多个千兆位光端口的单板的1∶N保护倒换。

当然，上述具体实施方式不是对本发明技术方案的进一步限定，任何熟悉本领域的技术人员对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有多个千兆位光端口的单板实现保护倒换的装置，包括接口板、处理板、备用处理板及倒换板，其特征在于，所述倒换板包括第一并行光发送模块及第一并行光接收模块，所述接口板、处理板分别通过并行光纤与所述第一并行光发送模块及所述第一并行光接收模块相连；

所述处理板用于处理来自倒换板的用户数据；

所述备用处理板用于代替发生故障的处理板；

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口板包括光模块、第二并行光发送模块及第二并行光接收模块，所述光模块分别通过差分信号线与所述第二并行光发送模块及所述第二并行光接收模块相连。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光模块为小型可插拔式光模块。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口板包括光法兰盘适配器及并行光纤。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述并行光纤包括：并行光纤带。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述倒换板还包括由现场可编程门阵列逻辑实现的差分线，所述第一并行光接收模块通过所述差分线与所述第一并行光发送模块相连。