CN102036124A - Atca系统及其背板和单板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种ATCA系统，包括：背板、前插单板和后插单板，其中，前插单板与背板连接，后插单板通过背板与前插单板连接。本发明还提供了一种ATCA系统的背板和单板。本发明能够使得后插单板的接入能力显著提高，提高了系统的数据交换能力和可扩展性。

Description

ATCA系统及其背板和单板

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种ATCA系统及其背板和单板。

背景技术

随着电信业务的发展，电信运营商越来越关注电信平台的灵活性、开放性、可扩展性以及业务的稳定性。因此，ATCA(Advanced Telecom Computing Architecture，先进通讯计算架构)在新一轮电信网络中扮演重要角色。数据业务需求的空前加大，网络设备和计算设备在计算性能上的需求也随之提升，PICMG协会在这一需求下制定了满足当前电信计算需求的计算架构，即基于PICMG3.0的ATCA架构。PICMG3.0规范对ATCA的机械架构、供电系统、散热装置、交换结构和互联、系统管理、背板结构等进行了详细说明。

根据系统容量的不同要求，ATCA系统可以使用14槽位或16槽位等规格的机框，图1示出了现有技术的一个典型的14槽位机框的单板分布图。机框内的单板分为前插单板和后插单板，前插单板分为交换单板(HUB BOARD)和节点单板(NODE BOARD)。后插单板作为前插单板的接口扩展单元和前插单板对插，并提供对外接口。PICMG3.0对前插单板和后插单板的尺寸进行了明确定义：前插单板的尺寸为8U×280mm×6HP，后插单板的尺寸为8U×70mm×6HP。图2示出了现有技术的前插单板和后插单板的尺寸示意图。前插单板和背板接口按照功能划分为ZONE1、ZONE2两个区域。ZONE1区域定义了电源、系统管理等接口；ZONE2区域定义了数据传输通道。图3示出了现有技术的典型的前插单板和后插单板的连接示意图。前插单板和后插单板接口定义为ZONE3，前插单板和后插单板通过各自接插件直接相连，不需要经过背板互联。前插单板和后插单板是相对应的。

PICMG3.0规定了ATCA的背板传输数据有四条通道：BASEInterface(控制面接口)，Fabric Interface(媒体面接口)，Update Interface(主备接口)，Synchronization Clock Interface(同步时钟接口)。BASE Interface在ATCA机框内提供10/100/1000BASE-T以太网通道作为管理接口。双星结构中BASE Interface是必须提供的，在交换单板的BASE Interface最大提供15条10/100/1000BASE-T以太网通道与其他单板相连。Fabric Interface作为业务数据的传输接口，最大可提供15条通道供框内的16个单板互联，支持多种传输方式。Update Interface为主备单板之间点对点连接通道，由10对差分线组成。Synchronization Clock Interface作为整个系统的同步时钟通道。

ATCA系统的应用领域越来越广泛，需要支持较为广泛的接口，如传统的DS1/E1到DS3/E3，SONET或SDH的OC3C/STM-1到OC48C/STM-16以及10/100/1000BASE-T等。这样客观上要求ATCA系统具有很强的接入能力和处理能力。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：PICMG3.0规范定义的节点单板主要用于业务处理，而后插单板是作为前插单板接口的扩展。由于后插单板的尺寸限制，很难提供较强的接入能力，大大限制了ATCA系统的应用。

发明内容

本发明旨在提供一种ATCA系统及其背板和单板，以解决现有技术存在的后插单板的接入能力较差，大大限制了ATCA系统的应用的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种ATCA系统，包括：背板、前插单板和后插单板，其中，前插单板与背板连接，后插单板通过背板与前插单板连接。

优选地，后插单板的尺寸为9U×160mm。

优选地，前插单板与背板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

优选地，后插单板与背板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，Zone1′区域和Zone2′区域与Zone 1区域和Zone2区域相对应，Zone3′区域和Zone3区域相对应；其中，Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

优选地，Zone3区域包括第一接口，Zone3′区域包括第二接口，前插单板的第一接口通过背板与后插单板的第二接口对接。

优选地，Zone3′区域的第二接口为ZD插座，后插单板的其他区域的接口为TIMAN插座。

优选地，后插单板与背板的接口划分的区域还包括Zone4区域，Zone4区域包括用作数据交换通道的接口。

优选地，后插单板的用作数据交换通道的接口中BASE接口采用SERDES连接方式；后插单板与背板的接口还包括电源接口。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种ATCA系统的背板，该背板与前插单板连接，且后插单板通过该背板与前插单板连接。

优选地，背板与前插单板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口；背板与后插单板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，Zone1′区域和Zone2′区域与Zone1区域和Zone2区域相对应，Zone3′区域和Zone3区域相对应；其中，Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种ATCA系统的单板，包括：前插单板和后插单板，其中，前插单板与背板连接，后插单板通过背板与前插单板连接，后插单板的尺寸为9U×160mm。

优选地，前插单板与背板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

优选地，后插单板与背板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，Zone1′区域和Zone2′区域与Zone1区域和Zone2区域相对应，Zone3′区域和Zone3区域相对应；其中，Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

因为增大了后插单板的尺寸且在PICMG3.0规范的基础上自定义ZONE3区域的部分信号，并扩展出ZONE4区域，解决了现有技术存在的后插单板的接入能力较差，大大限制了ATCA系统的应用的问题，从而使得单板的接入能力显著提高，提高了系统的数据交换能力和可扩展性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术的典型的14槽位机框的单板分布图；

图2示出了现有技术的前插单板和后插单板的尺寸示意图；

图3示出了现有技术的典型的前插单板和后插单板的连接示意图；

图4示出了根据本发明实施例的ATCA系统的示意图；

图5示出了根据本发明优选实施例的节点单板、接入单板和背板的连接示意图；

图6示出了根据本发明优选实施例的节点单板、交换单板和背板的连接示意图；

图7示出了根据本发明优选实施例的交换单板、接入单板和背板的连接示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图4示出了根据本发明实施例的ATCA系统的示意图，包括：背板10、前插单板20和后插单板30，其中，前插单板20与背板10连接，后插单板30通过背板10与前插单板20连接。

其中，后插单板30的尺寸为9U×160mm。

PICMG3.0规范定义的后插单板的尺寸为8U×70mm，由于后插单板尺寸过小，大大限制了单板接入能力。该优选实施例将该尺寸修改为9U×160mm，大大提高了后插单板的接入能力。

优选地，前插单板与背板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

优选地，后插单板与背板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，Zone1′区域和Zone2′区域与Zone1区域和Zone2区域相对应，Zone3′区域和Zone3区域相对应；其中，Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。在实际的应用中，Zone1′区域可以对应到ZONE2区域的P24插座(图4中P23插座下面的位置是P24插座)，也可以将ZONE1′区域扩展到前插单板的ZONE1区域和ZONE2区域的部分区域。

优选地，Zone3区域包括第一接口(如图4中的P30接口)，Zone3′区域包括第二接口(如图4中的P30接口)，前插单板的第一接口通过背板与后插单板的第二接口对接。

优选地，Zone3′区域的第二接口为ZD插座，后插单板的其他区域的接口为TIMAN插座。

优选地，后插单板与背板的接口划分的区域还包括Zone4区域，Zone4区域包括用作数据交换通道的接口。

优选地，后插单板的用作数据交换通道的接口中BASE接口采用SERDES连接方式，这样大大节省了背板走线数量；后插单板与背板的接口还包括电源接口(如图4中的#P10，#P11)。这样，后插单板可以独立供电。

上述优选实施例因为增大了后插单板的尺寸且在PICMG3.0规范的基础上自定义ZONE3区域的部分信号，并扩展出ZONE4区域，解决了现有技术存在的后插单板的接入能力较差，大大限制了ATCA系统的应用的问题，从而提供了一种可扩展的新型架构，使得单板的接入能力显著提高，提高了系统的数据交换能力和可扩展性。

如图4所示，根据本发明的另一个方面，还提供了一种ATCA系统的背板10，该背板10与前插单板20连接，且后插单板30通过该背板10与前插单板20连接。

其中，背板与前插单板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口；背板与后插单板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，Zone1′区域和Zone2′区域与Zone1区域和Zone2区域相对应，Zone3′区域和Zone3区域相对应；其中，Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。在实际的应用中，Zone1′区域可以对应到ZONE2区域的P24插座(图4中P23插座下面的位置是P24插座)，也可以将ZONE1′区域扩展到前插单板的ZONE1区域和ZONE2区域的部分区域。

该优选实施例提供了一种增强型的双面插的ATCA背板。

如图4所示，根据本发明的又一个方面，还提供了一种ATCA系统的单板，包括：前插单板20和后插单板30，其中，前插单板20与背板10连接，后插单板30通过背板10与前插单板20连接，后插单板30的尺寸为9U×160mm。

优选地，前插单板与背板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

后插单板与背板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，Zone1′区域和Zone2′区域与Zone1区域和Zone2区域相对应，Zone3′区域和Zone3区域相对应；其中，Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。在实际的应用中，Zone1′区域可以对应到ZONE2区域的P24插座(图4中P23插座下面的位置是P24插座)，也可以将ZONE1′区域扩展到前插单板的ZONE1区域和ZONE2区域的部分区域。

该优选实施例提供了一种增强型后插单板。

在ATCA系统中，背板需要向节点单板和接入单板提供一组完整的数据通道，包括：Base Interface，Fabric Interface，Update Interface，Synchronization Clock Interface。客观上，要求背板支持更多的数据通道交换，PICMG3.0规范定义的数据通道定义远远无法满足要求。本发明在PICMG3.0基础上自定义ZONE3区域部分信号，并扩展出ZONE4区域，作为接入单板和交换单板之间提供的数据通道。相比PICMG规范，本发明提供了更多的数据通道：BASE面交换最大提供26个通道，FABRIC面交换最大提供24个通道。交换单板、节点单板、接入单板互为主备，背板为节点单板和接入单板分别提供了完整的时钟通道。

前插单板和后插单板不再直接对插，而是通过背板连接起来。ZONE3区域保留部分信号为用户自定义信号，其他信号作为数据通道使用。因此，本发明的系统架构发生了重大变化：后插单板尺寸大大增加，作为业务接入单板使用；ZONE3区域进行了重新定义；背板上扩展了ZONE4区域。

本发明在PICMG3.0规范的基础上通过改进背板架构，扩大交换单板交换能力，增加后插单板的尺寸来提高系统接入能力和处理能力。下面针对改动部分进行详细说明，遵守PICMG3.0规范地方不再赘述。

如图5所示，后插单板主要完成业务接入任务，故定义为接入单板(下文同)。后插单板的尺寸为9U×160mm，远远大于PICMG3.0规定的8U×70mm，后插单板的处理能力和集成度都大大提高。

本发明在背板上改动比较大，主要表现在以下几个方面：

后插单板上的接插件仅在P30区域使用ZD插座，其他区域采用密度更大的TIMAN插座。由于TINMAN插座和ZD插座的尺寸不一致，需要将两者区分定义。ZD插座定义为PXY(X＝1，2，3；Y＝0，1，2，3，4)，TINMAN插座定义为#PXY(X＝1，2，3；Y＝0，1，2，3，4)。图5中，#P10和#P11为电源插座。

前插单板和后插单板在ZONE3区域不再是直接对插，而是通过背板进行连接。如图5所示，ZONE3区域仅仅保留P30插座，前插单板和接入单板各自插座通过背板进行连接。PICMG3.0定义的P31和P32插座不再使用。

基于现有技术存在的问题，需要对PICMG3.0规范的ATCA系统的背板，交换单板和后插单板进行改进。如图5所示，接入单板的ZONE3′区域除了P30，还定义了两个插座#P33和#P34。#P33和#P34插座用于接入单板数据交换通道，包括BASE面交换、FABRIC面交换、UPDATA面通道和时钟通道。接入单板BASE面交换采用SERDES连接方式，大大节省了背板走线数量。FABRIC面交换连接方式严格遵守PIC3.X规范，其他通道可以灵活定义。

如图6和图7所示，交换单板上扩展了ZONE4区域，定义了#P40和#P41两个插座。ZONE3′区域的P30插座是前/后插单板对接使用的，其他区域定义了#P31～#P34四个插座。ZONE2′区域定义了#P21～#P23。此外，在PICMG3.0定义的P24位置定义了#P10和#P11两个电源插座，定义为后插单板的“ZONE1′”区域。ZONE2′、ZONE3′和ZONE4区域的TINMAN插座上定义了数据通道，包括BASE面交换通道，FABRIC面交换通道，UPDATA面交换通道和时钟分发通道。具体描述如下：

BASE面提供26个交换通道，占用背板ZONE2、ZONE3和ZONE4三个区域。对前插业务单板各提供一条1000Base-T的BASE通道，前插总共提供14条BASE通道；对后插业务单板和FABRIC面交换板各提供一条SERDES的BASE通道，后插总共提供12条BASE通道。

FABRIC面提供24个交换通道，占用背板ZONE2、ZONE3和ZONE4三个区域。前14条分配给节点单板，后10条分配给接入单板。每个Fabric通道由8对差分线组成(4收4发)，支持GE SERDES，PCI-EXPRESS，INFINIBAND，RAPIDIO等接口。

UPDATA面实现单板之间的主备、负荷分担等功能，不同种类、不同槽位单板间提供了不同数量的通道。前插业务槽位1-3、2-4、5-6、7-8、9-10、11-13、12-14之间提供5组UPDATA通道，后插业务槽位15-16、17-18、23-24、25-26、27-28之间提供10组UPDATA通道，BASE面交换板槽位19-20之间提供4组UPDATA通道，FABRIC面交换板槽位21-22之间提供6组UPDATA通道。UPDATA通道数目视情况而定，不仅仅局限于上面提供的通道数量。

时钟分发通道包括三组时钟，每组时钟拥有一条备份通道，时钟采用MLVDS总线的方式。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

(1)提高了系统的交换能力，BASE面最大支持26个通道，FABRIC面最大支持24个通道，配合接入单板，系统能够同时支持多种业务，系统功能更丰富，可扩展性更强；

(2)ZONE3区域保留了用户自定义接口，保证了系统设计的灵活性；

(3)增大后插单板的尺寸，单板的接入能力显著提高，从而提高了系统的接入能力。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种ATCA系统，其特征在于，包括：背板、前插单板和后插单板，其中，所述前插单板与所述背板连接，所述后插单板通过所述背板与所述前插单板连接。

2.根据权利要求1所述的ATCA系统，其特征在于，所述后插单板的尺寸为9U×160mm。

3.根据权利要求2所述的ATCA系统，其特征在于，所述前插单板与所述背板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，所述Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

4.根据权利要求3所述的ATCA系统，其特征在于，所述后插单板与所述背板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，所述Zone1′区域和所述Zone2′区域与所述Zone1区域和所述Zone2区域相对应，所述Zone3′区域和所述Zone3区域相对应；其中，

所述Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；

所述Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

5.根据权利要求4所述的ATCA系统，其特征在于，所述Zone3区域包括第一接口，所述Zone3′区域包括第二接口，所述前插单板的所述第一接口通过所述背板与所述后插单板的所述第二接口对接。

6.根据权利要求5所述的ATCA系统，其特征在于，所述Zone3′区域的所述第二接口为ZD插座，所述后插单板的其他区域的接口为TIMAN插座。

7.根据权利要求4所述的ATCA系统，其特征在于，所述后插单板与所述背板的接口划分的区域还包括Zone4区域，所述Zone4区域包括用作数据交换通道的接口。

8.根据权利要求4或7所述的ATCA系统，其特征在于，

所述后插单板的用作数据交换通道的接口中BASE接口采用SERDES连接方式；

所述后插单板与所述背板的接口还包括电源接口。

9.一种ATCA系统的背板，其特征在于，所述背板与前插单板连接，且后插单板通过所述背板与所述前插单板连接。

10.根据权利要求9所述的背板，其特征在于，

所述背板与所述前插单板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，所述Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口；

所述背板与所述后插单板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，所述Zone1′区域和所述Zone2′区域与所述Zone1区域和所述Zone2区域相对应，所述Zone3′区域和所述Zone3区域相对应；其中，所述Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；所述Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

11.一种ATCA系统的单板，其特征在于，包括：前插单板和后插单板，其中，所述前插单板与背板连接，所述后插单板通过所述背板与所述前插单板连接，所述后插单板的尺寸为9U×160mm。

12.根据权利要求11所述的单板，其特征在于，所述前插单板与所述背板的接口划分为Zone1区域、Zone2区域和Zone3区域，所述Zone3区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

13.根据权利要求12所述的单板，其特征在于，所述后插单板与所述背板的接口划分为Zone1′区域、Zone2′区域和Zone3′区域，所述Zone1′区域和所述Zone2′区域与所述Zone1区域和所述Zone2区域相对应，所述Zone3′区域和所述Zone3区域相对应；其中，

所述Zone2′区域包括用作数据交换通道的接口；

所述Zone3′区域包括用户自定义接口和用作数据交换通道的接口。

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