CN101217380A - 一种atca机框及机框系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ATCA机框及机框系统，其中，ATCA机框包括：若干块互为备份的交换单板，时钟分发后插板和一中间板，每个交换单板内，包括：一个主时钟发生器和一个时钟驱动器，其中：时钟驱动器，连接在主时钟发生器之后，主时钟发生器产生的同步时钟信号通过时钟驱动器后输出至中间板，每个交换单板通过其内的时钟驱动器来与其它互为备份的交换单板分时共享时钟分发后插板，在同一时刻仅有其中一块交换单板输出的同步时钟信号通过中间板进入时钟分发后插板；中间板，用于将交换单板输出的同步时钟信号连在一起，输出至时钟分发后插板。本发明能使相邻的交换单板共享时钟分发后插板及时钟分配电缆，所以成本较低，占用的资源也较少。

Description

一种ATCA机框及机框系统

技术领域

本发明涉及高级电信计算结构(ATCA)，更具体地涉及到一种ATCA机框及机框系统。

背景技术

PICMG(PCI工业计算机制造商协会)于2002年底发布了PICMG3.X--------Advanced Telecom Computing Architecture，即ATCA标准，该标准主要目标在于为电信级电信应用提供标准化的平台体系结构，并满足电信应用的许多重要特性，如高吞吐率、可靠性、可维护性等方面要求。

为了保持ATCA平台内部接口和外部网络的同步，PICMG3.0规范在架构中定义了同步时钟接口，该接口包含3个同步时钟：CLK1，CLK2，CLK3。CLK1是一个8K的同步时钟、CLK2是一个19.44M的同步时钟，CLK3的用法比较灵活，没有确定的频率要求，可以是时钟源送出的系统同步时钟，也可以是业务节点送给时钟源的外部参考时钟。CLK1，CLK2，CLK3在背板上以MLVDS(Multipoint Low Voltage Differential Signaling，多点低压差分信号)总线方式传输。

机框内主时钟产生器根据外部参考时钟产生ATCA平台所需的同步时钟，然后通过这3个同步时钟接口把同步时钟分发到框内的各个业务节点，从而实现框内业务单板与外部网络的同步。在具体的工程应用中，同一个局点一般配置有不止一个机框，而且每个机框都需要同步时钟，在现有技术中，按照附图一所示的方式来将各个机框与外部参考时钟都同步起来。

如图1所示，为现有技术中框间时钟分发示意图，其中，

表示时钟电缆；

表示备板时钟总线。

图1中，环境中存在N个机框，其中机框1作为主时钟机框(后文中简称主机框)，机框2至机框N都是从时钟机框(后文中简称从机框)；只有主机框能够产生同步时钟，从机框本身不产生同步时钟。

主从机框都配置有交换单板和其他业务单板，交换单板如同是一个中转站，机框之间的数据和时钟传输都需经过交换单板。每个机框中一般配置2块交换单板，它们以一主一备的方式工作。主机框中的2块交换单板都配置有主时钟发生器和时钟分发后插板，主时钟发生器能根据外部参考源产生同步时钟，该同步时钟不但供给主机框内的业务单板使用，还通过时钟分发后插板和时钟电缆分发到其他机框。2块交换单板各自独立向外分发同步时钟。

从机框中的交换单板没有主时钟发生器，但有时钟接收后插板及相关的时钟处理电路，能够接收主机框分发过来的同步时钟，并通过背板时钟总线提供给框内的业务单板。从机框中的2块交换单板收到的同步时钟有两路，默认选择主用的同步时钟(来自于主用的主时钟发生器)，如果主用时钟不存在则选择备用时钟(来自于备用的主时钟发生器)。交换单板将收到的时钟信号做相关处理后通过背板时钟总线送到框内的各业务单板。为了区分同步时钟是主用还是备用，主机框在传送时钟信号的同时还需附加该时钟信号的主备指示信号。

按现有方式，因为主机框中的两个主时钟发生器独自向从机框发送同步时钟，每块交换单板都需要配置一块时钟分发后插板，而且主机框和任意一个从机框之间需要4组时钟电缆，见附图一，这样会带来一些问题：

每个从机框与主机框之间的时钟电缆需要4组，见附图一，电缆数量越多，电缆的电磁辐射就越大；每条电缆都有两个接点，过多的接点会降低时钟系统的可靠性。

主机框每引出一组时钟电缆，就要增加一组接口资源；每增加一组时钟驱动器，就要多占用一份后插板上的空间位置，而接口资源和空间面积都是有限的，时钟部分占用过多的资源不利于在交换单板上集成更多的功能。

每增加一组时钟电缆、一组时钟驱动器、一块时钟分发后插板，都要增加成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种ATCA机框及机框系统，通过中间板及时钟驱动器，使相邻的交换单板共享时钟分发后插板及时钟分配电缆，所以成本较低，占用的资源也较少。

为了解决上述问题，本发明提供了一种ATCA机框，包括：若干块互为备份的交换单板，时钟分发后插板以及一中间板，所述每个交换单板内，包括：一个用于产生同步时钟信号的主时钟发生器以及一个时钟驱动器，其中：

所述时钟驱动器，连接在主时钟发生器之后，所述主时钟发生器产生的同步时钟信号通过所述时钟驱动器后输出至中间板，所述每个交换单板通过其内的时钟驱动器来与其它互为备份的交换单板分时共享所述时钟分发后插板，在同一时刻仅有其中一块交换单板输出的同步时钟信号通过所述中间板进入所述时钟分发后插板；

所述中间板，用于将所述交换单板输出的同步时钟信号连在一起，输出至所述时钟分发后插板；

进一步的，本发明所述的机框，其中，所述ATCA机框内，至少包括：两个互为备份的交换单板；

进一步的，本发明所述的机框，其中，所述互为备份的交换单板，通过主备同步信号线，使各自的主时钟发生器之间的时钟信号同步；

进一步的，本发明所述的机框，其中，所述互为备份的若干块交换单板中，在同一时刻仅有一个交换单板内的主时钟发生器处于主用状态，而其他交换单板内的主时钟发生器均处于备用状态；

进一步的，本发明所述的机框，其中，所述时钟驱动器，具有使能端，并通过该使能端结合当前交换单板内的主时钟发生器的主备状态来实现使能控制；如为主用时钟，则该时钟驱动器使能，如为备用时钟，则该时钟驱动器不使能，只有处于使能状态的时钟驱动器将同步时钟信号通过所述中间板进入所述时钟分发后插板；

进一步的，本发明所述的机框，其中，所述中间板中通过PCB走线直接连接，或通过机械式开关将所述同步时钟信号连到一起；

进一步的，本发明所述的机框，其中，所述中间板，还通过机械式开关将互为备份的交换单板中主时钟发生器所产生的同步时钟信号分别传送到每个交换单板各自的时钟分发后插板，并通过时钟分发电路同时向外发送；

一种ATCA机框系统，包括主机框和从机框，所述主机框包括若干块互为备份的交换单板、时钟分发后插板以及一中间板，所述交换单板内包括一个用于产生同步时钟信号的主时钟发生器以及一个时钟驱动器，其中：

所述时钟驱动器，连接在主时钟发生器之后，所述主时钟发生器产生的同步时钟信号通过所述时钟驱动器后输出至中间板，所述每个交换单板通过其内的时钟驱动器来与其它互为备份的交换单板分时共享所述时钟分发后插板，在同一时刻仅有其中一块交换单板输出的同步时钟信号通过所述中间板进入所述时钟分发后插板；

所述中间板，用于将所述交换单板输出的同步时钟信号连在一起，输出至所述时钟分发后插板；

进一步的，本发明所述的机框系统，其中，所述互为备份的交换单板，通过主备同步信号线，使各自的主时钟发生器之间的时钟信号同步；

进一步的，本发明所述的机框系统，其中，所述互为备份的若干块交换单板中，在同一时刻仅有一个交换单板内的主时钟发生器处于主用状态，而其他交换单板内的主时钟发生器均处于备用状态；

进一步的，本发明所述的机框系统，其中，所述时钟驱动器，具有使能端，并通过该使能端结合当前交换单板内的主时钟发生器的主备状态来实现使能控制；如为主用时钟，则该时钟驱动器使能，如为备用时钟，则该时钟驱动器不使能，只有处于使能状态的时钟驱动器将同步时钟信号通过所述中间板进入所述时钟分发后插板；

进一步的，本发明所述的机框系统，其中，所述中间板中通过PCB走线直接连接，或通过机械式开关将所述同步时钟信号连到一起；

进一步的，本发明所述的机框系统，其中，所述中间板，还通过机械式开关将互为备份的交换单板中主时钟发生器所产生的同步时钟信号分别传送到每个交换单板各自的时钟分发后插板，并通过时钟分发电路同时向外发送。

与现有技术相比，本发明通过中间板及时钟驱动器，使相邻的交换单板共享时钟分发后插板及时钟分配电缆，所以成本较低，占用的资源也较少。使用本发明节省出来的资源可以容纳更多的电路模块，比如以太网相关电路，或者配置2块时钟分发后插板以带动更多的从时钟机框，这样可以实现交换单板功能最大化。

附图说明

图1为现有技术中框间时钟分发示意图；

图2为本发明实施例中框间时钟分发示意图；

图3为本发明实施例中兼容现有框间时钟分发方式的示意图；

图4为现有技术中Zone3区前后插板直接连接的外形图；

图5为本发明实施例中Zone3区前后插板通过中间板连接的外形图。

具体实施方式

本发明为了解决传统技术方案存在的弊端，通过以下具体实施例进一步阐述本发明所述的一种ATCA机框及主从机框系统，以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明提出一种改进的ATCA机框及主从机框系统，主机框只需要配置一块时钟分发后插板，并且主机框和任意一个从机框之间只需要2组时钟电缆。

如图2所示为本发明实施例中框间时钟分发示意图，其中，

表示时钟电缆；表示备板时钟总线，表示其它相关电缆。

环境中存在N个机框，其中机框1作为主机框，机框2至机框N都是从机框；只有主机框能够产生同步时钟，从机框本身不产生同步时钟。图中标号为i1(i＝1，2，....N)的器件及输入输出信号表示该部分是主用，标号为i2的器件及输入输出信号表示该部分为备用。

主从机框都配置有交换单板和其他业务单板，交换单板如同是一个中转站，机框之间的数据和时钟传输都需经过交换单板。每个机框中一般配置2块交换单板，它们以一主一备的方式工作。主机框中的2块交换单板都配置有主时钟发生器，主时钟发生器能根据外部参考源产生同步时钟；这2块交换单板，通过主备同步信号线，使各自的主时钟发生器之间的时钟信号同步。该同步时钟不但供给主机框内的业务单板使用，还通过时钟分发后插板和时钟电缆分发到其他机框。2块交换单板上的主时钟发生器共享同一套时钟分发电路。

从机框中的交换单板没有主时钟发生器，但有时钟接收后插板及相关的时钟处理电路，能够接收主机框分发过来的同步时钟。交换单板将收到的时钟信号做相关处理后通过背板时钟总线送到框内的各业务单板。

通过使用前后插单板的中间板(即物理资源)，主机框中的两块交换单板分时共享一块时钟分发后插板和时钟分发电路，分时共享的原则是同一时刻只有一个主时钟发生器处于主用状态，另一个主时钟发生器则处于备用状态，只有主用时钟通过时钟分发电路向外发送。从机框中的每块交换单板只接收1路同步时钟，不需要做时钟选择，所以主从机框之间也不需要传送时钟主备指示信号。

为了使两路时钟连到一起而不引起信号冲突，同步时钟在连到一起之前须经过一个具有使能端的时钟驱动器，该时钟驱动器的使能控制须结合2个主时钟发生器的板的主备状态来实现，主用时钟的驱动器须使能，备用时钟的驱动器不使能，这样进入中间板的只有主用时钟，也就实现了同一时刻只有主用时钟发生器向外提供同步时钟的目的。主时钟发生器的主备用状态通过主备竞争来确定，主备竞争的方式在现有方案中已经具备，且不是本发明所限定的内容，这里不再赘述。

主用时钟通过中间板与时钟分发后插板之间的插座进入时钟分发后插板，在时钟分发后插板上完成对同步时钟的倍增和驱动，倍增就是在后插板上作一分多的处理。倍增后的多路同步时钟经驱动器后即可向从机框传输。因为这里只有主用时钟需要向外分发，只需要一块时钟分发后插板，相对现有技术就省下了一块后插板的位置，这个位置可以根据需要配置相关功能的后插板，这样交换单板上能够集成更多的应用模块。

从机框中的2块时钟接收后插板通过时钟电缆独立接收主机框传过来的主用同步时钟。这里每块时钟接收后插板只接收一路时钟，并且不需要再做时钟选择，可以省下接口资源和空间资源给其他功能电路。

两路时钟可以通过PCB走线直接连接，也可以通过机械式开关(如拨码开关或跳线插针)连到一起，有开关的好处是能够与现有方案兼容：当合上开关时，即如图2所示，只有主用时钟到达从机框，即本发明主张的方式；

当断开开关时，并对线路做出些许调整，两路时钟走不同的路径到达从机框，与现有技术所述方案相同。如图3所示，为本发明实施例中兼容现有框间时钟分发方式的示意图，其中，

表示时钟电缆；

表示备板时钟总线。需要在图2中相关功能的后插板的位置上配置第2块时钟分发后插板，实现了与图1所示相同的方式，但是可见这样确实浪费了主机框内的空间，没有空间容纳相关功能的后插板，其他功能模块发出的信号无法得到处理，而且多出了输出电缆，浪费了从机框的接口资源。

从机框里的交换单板和时钟接收后插板之间有一块背板，2块时钟接收后插板把时钟独立的送给各自的交换单板，交换单板对接收的同步时钟做相应的处理后，就可以通过背板的时钟总线把时钟驱动到个业务单板。从机框中的时钟处理和分发与现有技术相同。

从机框优选使用两块时钟接收后插板，因为时钟接收对资源的占用不大，每个从机框只需要出2路时钟接口及相应的接收器，不象主机框每带一个从框就要出2路时钟接口。时钟接收后插板上的时钟接收部分电路只占很少的资源，多数资源留给其它的应用。另外，2块时钟后插卡时，同步时钟不用分叉，对信号质量有好处。

在现有方案中，如图4所示，为现有技术中Zone3区前后插板直接连接的外形图。

前插的交换单板和后插的时钟分发板直接通过插座连到一起，两个主时钟发生器产生的同步时钟通过各自独立的插座直接进入不同的时钟分发后插板，然后再通过时钟电缆发送到从机框交换单板的时钟接收后插板。

如图5所示，为本发明实施例中Zone3区前后插板通过中间板连接的外形图。

同步时钟不是通过插座直接进入时钟分发后插板，在前插的交换单板和后插的时钟分发板之间引入中间板，两个主时钟发生器产生的同步时钟在中间板上连到一起。

本发明涉及到下面的专业词汇：

前插板：Front Board，包含PCB、面板以及连接器，它与Zone1、Zone2区的背板相连接，必要时也可以通过Zone3区中间板的连接器与RTM连接，也可以直接与RTM连接器相连接；须符合PICMG 3.0规范，安装与机框的前部。

后插拔：Rear Board，也叫做线路接口单元、后部转换模块等，插在机框的后面，最典型的作用是作为线缆进出机框的接口，它可以直接与前面板通过插座相联接，也可以通过Zone3区的中间板与前插板连接。

背板：Backplane，一个无源的PCB板，提供各槽位链路端口的互连通道，也为所有的单板提供电源分配和管理总线连接。

中间板：Midplane，与背板类似，提供前插板在Zone3区与外部连接的PCB板，在物理上可以是Zone1、Zone2区背板延伸，也可以是独立固定在Zone3区的一块PCB板。

主时钟发生器：MCG(Master Clock Generator)，根据外部同步基准产生系统同步时钟，在ATCA系统中以子卡的形式出现。

楼宇综合定时供给系统：BITS(Building Integrated Timing Source)，一种高精度的时钟源，为通讯设备提供参考时钟。

Zone1、Zone2、Zone3：ATCA背板接口的三个分区，Zone1信号包含电源与机架管理等，Zone2主要包含机框内数据信号，Zone3主要是与机框外的接口信号。

MLVDS：Multipoint low Voltage Differential Signaling的缩写，中文意思是多点低电压差分信令，它能够以总线的方式将信号从一个源点传到多个目的点。MLVDS的应用遵循国际标准TIA/EIA-899。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种ATCA机框，包括：若干块互为备份的交换单板，时钟分发后插板，所述每个交换单板内，包括：一个主时钟发生器，用于产生同步时钟信号，其特征在于，所述机框还包括一中间板，所述每个交换单板内，还包括一个时钟驱动器，其中：

所述时钟驱动器，连接在主时钟发生器之后，所述主时钟发生器产生的同步时钟信号通过所述时钟驱动器后输出至中间板，所述每个交换单板通过其内的时钟驱动器来与其它互为备份的交换单板分时共享所述时钟分发后插板，在同一时刻仅有其中一块交换单板输出的同步时钟信号通过所述中间板进入所述时钟分发后插板；

所述中间板，用于将所述交换单板输出的同步时钟信号连在一起，输出至所述时钟分发后插板。

2.如权利要求1所述的机框，其特征在于，所述ATCA机框内，至少包括：两个互为备份的交换单板。

3.如权利要求1所述的机框，其特征在于，所述互为备份的交换单板，通过主备同步信号线，使各自的主时钟发生器之间的时钟信号同步。

4.如权利要求1所述的机框，其特征在于，所述互为备份的若干块交换单板中，在同一时刻仅有一个交换单板内的主时钟发生器处于主用状态，而其他交换单板内的主时钟发生器均处于备用状态。

5.如权利要求4所述的机框，其特征在于，所述时钟驱动器，具有使能端，并通过该使能端结合当前交换单板内的主时钟发生器的主备状态来实现使能控制；如为主用时钟，则该时钟驱动器使能，如为备用时钟，则该时钟驱动器不使能，只有处于使能状态的时钟驱动器将同步时钟信号通过所述中间板进入所述时钟分发后插板。

6.如权利要求1所述的机框，其特征在于，所述中间板中通过PCB走线直接连接，或通过机械式开关将所述同步时钟信号连到一起。

7.如权利要求6所述的机框，其特征在于，所述中间板，还通过机械式开关将互为备份的交换单板中主时钟发生器所产生的同步时钟信号分别传送到每个交换单板各自的时钟分发后插板，并通过时钟分发电路同时向外发送。

8.一种ATCA机框系统，包括主机框和从机框，其中，所述主机框包括若干块互为备份的交换单板，时钟分发后插板，交换单板内包括一个主时钟发生器，用于产生同步时钟信号，其特征在于，所述主机框还包括一中间板，所述每个交换单板内，还包括一个时钟驱动器，其中：

所述时钟驱动器，连接在主时钟发生器之后，所述主时钟发生器产生的同步时钟信号通过所述时钟驱动器后输出至中间板，所述每个交换单板通过其内的时钟驱动器来与其它互为备份的交换单板分时共享所述时钟分发后插板，在同一时刻仅有其中一块交换单板输出的同步时钟信号通过所述中间板进入所述时钟分发后插板；

所述中间板，用于将所述交换单板输出的同步时钟信号连在一起，输出至所述时钟分发后插板。

9.如权利要求8所述的机框系统，其特征在于，所述互为备份的交换单板，通过主备同步信号线，使各自的主时钟发生器之间的时钟信号同步。

10.如权利要求8所述的机框系统，其特征在于，所述互为备份的若干块交换单板中，在同一时刻仅有一个交换单板内的主时钟发生器处于主用状态，而其他交换单板内的主时钟发生器均处于备用状态。

11.如权利要求10所述的机框系统，其特征在于，所述时钟驱动器，具有使能端，并通过该使能端结合当前交换单板内的主时钟发生器的主备状态来实现使能控制；如为主用时钟，则该时钟驱动器使能，如为备用时钟，则该时钟驱动器不使能，只有处于使能状态的时钟驱动器将同步时钟信号通过所述中间板进入所述时钟分发后插板。

12.如权利要求8所述的机框系统，其特征在于，所述中间板中通过PCB走线直接连接，或通过机械式开关将所述同步时钟信号连到一起。

13.如权利要求12所述的机框系统，其特征在于，所述中间板，还通过机械式开关将互为备份的交换单板中主时钟发生器所产生的同步时钟信号分别传送到每个交换单板各自的时钟分发后插板，并通过时钟分发电路同时向外发送。

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