CN102571361A

CN102571361A - 插件板、具有该插件板的交换机及交换机设计方法

Info

Publication number: CN102571361A
Application number: CN2010105935591A
Authority: CN
Inventors: 李湛; 刘红云; 丁亚军; 陈辉; 崔晓阳
Original assignee: Wuxi Jiangnan Computing Technology Institute
Current assignee: Wuxi Jiangnan Computing Technology Institute
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: CN102571361B

Abstract

本实施例公开了插件板、具有该插件板的交换机及交换机设计方法；其中交换机包括中板和多个结构相同的插件板；每个插件板包括两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器和中板连接器；端口交换芯片的端口被划分为数量相同的外连端口和内连端口；外连端口与端口连接器连接；内连端口分别连接每个插件板中内连交换芯片；其中需要跨插件板连接的内连端口和交换芯片的端口分别与中板连接器连接；通过中板连接器与设有连接电路的中板插接，实现不同插件板的内连端口和内连交换芯片的连接。本实施例通过有效地提高了交换机插件板的集成度和减少了插件板的使用数量，从而使得交换机的组装密度加大，进而也就有效地减小了交换机的体积。

Description

插件板、具有该插件板的交换机及交换机设计方法

技术领域

本发明涉及网络设备，更具体地说，涉及一种插件板、具有该插件板的交换机及交换机设计方法。

背景技术

交换机作为重要的网络设备，其作用是转发链路中的电信号。

由于作为交换机核心部件之一的交换芯片所能提供的端口有限，所以大型交换机的设计方案一般是，将多个交换芯片按照某种拓扑结构级联，从而达到扩展端口数目的目的。

现有技术中，为了实现多个交换芯片的级联与应用，所采用的技术方案为，将各功能部件模块化，按照功能的不同划分为多种具有各自模块的电路板，并将各电路板设计为插件板的实体形式；然后，通过各插件板的连接组装来实现扩展端口数目的目的。

具体的，以目前应用的324端口大型交换机为例对现有技术做一下介绍。该大型交换机中包括3类基本电路板，包括端口板、交换板和中板，其中：

端口板，端口板的数量为18个，其核心组件为36端口交换芯片，所述交换芯片的36个端口被分为用于提供外部设备连接的18个外连端口，和，用于内部连接的18个内连端口。由于每个端口板可以提供18个外连端口，所以需要18个端口板，以实现具有324个端口的交换机。

交换板，交换板的数量为9个，其核心组件为36端口交换芯片，所述交换芯片的36个端口均作为交换端口，用于提供交换功能。

中板，作为端口板和交换板的插接基板，中板通过设置有连接电路实现插装在中板上的端口板和交换板之间的端口连接。

每个端口板中的18个内连端口通过中板分别与9个交换板的交换端口连接，所有端口板与每个交换板之间连接有两个端口链路。

通过上述描述可以得知，现有技术中，324端口大型交换机需要18个端口板和9个交换板。这样，插接在中板上的插件板为27个。由于324端口大型交换机的正面容纳了18块端口板，背面容纳了9块交换板。所以插件板的数量较多，从而在各基本部件组装后，会使得交换机设备的体积很大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种交换机及其设计方法，以实现减小交换机体积的目的。

本发明实施例是这样实现的：

一种插件板，包括两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器和中板连接器；所述端口交换芯片的端口被划分为数量相同的外连端口和内连端口；所述外连端口与端口连接器连接；

所述内连端口分别连接每个插件板中内连交换芯片；其中需要跨插件板连接的内连端口和内连交换芯片的端口分别与所述中板连接器连接；通过所述中板连接器与设有连接电路的所述中板插接，实现不同插件板的内连端口和内连交换芯片的连接。

优选的，在本发明实施例中，所述端口交换芯片和内连交换芯片均为36端口交换芯片。

优选的，在本发明实施例中，所述中板插接插件板的容量为9个。

优选的，在本发明实施例中，所述端口交换芯片中靠近所述中板连接器一侧的端口为内连端口，靠近端口连接器一侧的端口为外连端口。

优选的，在本发明实施例中，所述端口交换芯片中靠近所述中板连接器一侧的端口为第1至18端口，所述靠近端口连接器一侧的端口为第19至36端口。

优选的，在本发明实施例中，所述内连交换芯片设于所在插件板中的两个端口交换芯片之间；所述内连交换芯片的第13和14端口分别与一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；所述内连交换芯片的第31和32端口分别与另一个端口交换芯片的第13和第14端口连接。

本发明实施例还提供了一种交换机，包括多个插件板，所述插件板包括两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器和中板连接器；所述端口交换芯片的端口被划分为数量相同的外连端口和内连端口；所述外连端口与端口连接器连接；

本发明实施例还提供了一种交换机设计方法，包括：

将两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器和中板连接器集成在一个插件板中；

将所述端口交换芯片的端口划分为数量相同的外连端口和内连端口；所述外连端口与端口连接器连接；

将所述内连端口分别连接每个插件板中内连交换芯片端口；需要跨插件板连接的内连端口和交换芯片端口分别与所述中板连接器连接；

通过所述中板连接器与设有连接电路的中板插接，实现不同插件板的内连端口和内连交换芯片端口的连接。

优选的，在本发明实施例中，使用36端口交换芯片作为所述端口交换芯片和内连交换芯片。

优选的，在本发明实施例中，将所述端口交换芯片靠近所述中板连接器一侧的端口划分为内连端口，将所述端口交换芯片靠近端口连接器一侧的端口划分为外连端口。

优选的，在本发明实施例中，将所述内连交换芯片排布于所在插件板中的两个端口交换芯片之间，将所述内连交换芯片的第13和14端口分别与一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；将所述内连交换芯片的第31和32端口分别与另一个端口交换芯片的第13和第14端口连接。

从上述的技术方案可以看出，在本发明实施例中，通过在一个插件板中同时设有两个端口交换芯片、一个内连交换芯片的设计；从而在一个插件板中实现了现有技术中需要两个端口板和一个交换板才能实现的交换芯片的排布；本发明实施例通过有效地提高了交换机插件板的集成度和减少了插件板的使用数量，从而使得交换机的组装密度加大，进而也就有效地减小了交换机的体积。

此外，由于本发明实施例中的所述插件板可以同时完成现有技术中两个端口板和一个交换板的功能，所以本发明实施例中的交换机节省了电路板的使用数量，进而也就有效的降低了交换机设备的自身成本；而且，由于电路板的数量减少，还使得本发明实施例中交换机的能耗有效的降低。

此外，由于本发明实施例中，一个插件板中同时设有两个端口交换芯片和一个内连交换芯片，在同一插件板中的三个芯片之间在插件板内实现连接；与现有技术中所有的芯片之间的连接必须通过不同电路板连接相比，从而使得芯片间的互连差分信号线变短；而且，由于本发明实施例中的插件板数量的减少，使得与插件板连接的中板的尺寸也相应变小，从而使得中板上的互连差分信号线的长度也由此变短；从而使得交换机各插线板间的数据信号质量提高，降低了传输中的误码率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所述插件板的电路逻辑结构示意图；

图2为本发明实施例中端口交换芯片的端口分配示意图；

图3为本发明实施例中交换机的各插件板之间的端口连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，为了有效地减小交换机的体积，本发明实施例提供一种插件板，包括两个端口交换芯片11、一个内连交换芯片12、端口连接器13和中板连接器14；所述端口交换芯片11的端口被划分为数量相同的外连端口111和内连端口112；所述外连端口111与端口连接器13连接；所述内连端口112分别连接所有插件板中内连交换芯片12的端口；其中需要跨插件板连接的内连端口112和交换芯片端口分别与所述中板连接器14连接；通过所述中板连接器14与设有连接电路的所述中板插接，实现不同插件板的内连端口112和内连交换芯片12端口的连接。

在实际应用中，特别是大型交换机，在交换机中的交换芯片之间一般会采用全对称的胖树形拓扑结构。

以324端口的交换机为例，该交换机包括27片36端口的交换芯片，其中，18片作为端口交换芯片，另外9片作为内连交换芯片。

在每个端口交换芯片的36个端口中，18个为内连端口，18个为外连端口；其中，外连端口用于插接外部线缆；内连端口用于与每个内连交换芯片连接；具体的，每个端口交换芯片的18个内连端口均分别与9个内连交换芯片连接，每个端口交换芯片与每个内连交换芯片之间均有两条端口连接线路。

通过上述的连接方式，实现了交换机内的交换芯片间的两层胖树形拓扑结构。使得每个端口交换芯片中的每个内连端口在连接其他任意端口交换芯片中的任意内连端口时，其上行数据和下行数据在经过胖树形结构的每层时带宽相同，从而避免树形拓扑结构中由于每层带宽不一样会形成瓶颈而造成的性能下降。

当将基于上述的胖树形拓扑结构互连的各个交换芯片制作为具体的电路板时，现有技术中所采用的技术方案为，将每个交换芯片设计在一个插件板中，并将该交换芯片的各个端口连通至该插件板的插接接口处的中板连接器；其中，包括端口交换芯片的插件板被制作为端口板，包括内连交换芯片的插件板则被制作为交换板；然后通过将所有的端口板和交换板通过的中板连接器插接在中板上以实现各交换芯片之间端口的连接；采用这样的设计，交换机中需要有18个端口板和9个交换板，共计27个插件板。

本发明实施例中，所采用的技术方案为，将每两个端口交换芯片和一个内连交换芯片设计在一个插件板的印刷电路板(PCB，Printed Circuit Board)中；在插件板中及各插件板之间，各交换芯片之间的端口连接是以PCB中设有的互连差分信号线作为连接线路的。

其中，端口交换芯片11的端口分为外连端口111和内连端口112两种，外连端口111通过互连差分信号线连通至端口连接器13，端口连接器13具有与外部线缆连接的功能，如，在本发明实施例中，可以使用QSFP连接器，这样，可以通过插电缆实现网络连接。

此外，如图3所示，由于基于胖树形拓扑结构，每个端口交换芯片11的内连端口112都要与各内连交换芯片12连接，所以，每插件板中的两个端口交换芯片11中的内连端口112除了需要分别与板内的内连交换芯片12连接外，其他的内连端口112还需要分别连接其他插件板中的内连交换芯片；多个插件板的各芯片间的端口的具体连接结构如图4所示。

由于在每个插件板内的两个端口交换芯片11与内连交换芯片12之间通过互连差分信号线连接，为了简化连接电路，两个端口交换芯片11与内连交换芯片12之间在插件板内直接连接；此外，端口交换芯片11中需要与其他插件板中的内连交换芯片12连接的内连端口112，以及，内连交换芯片12中与插件板板内端口交换芯片12连接剩余的端口，通过互连差分信号线连通至插件板的连接接口处的中板连接器14。

中板连接器14用于连接中板，中板的作用是通过其中设有的互连差分信号线在与中板连接器14插接后，按照拓扑结构图完成各个插件板中的交换芯片之间端口的连接。具体的，插件板的中板连接器14可以插接在中板上，这样当每个插件板都插接在中板上之后，通过每个插件板及中板中的互连差分信号线完成各交换芯片的端口之间的连接，也就是，一个插件板中的端口交换芯片11的端口与另一个插件板中的内连交换芯片12的端口之间的连接。

由于本发明实施例中，每个插件板中包括有两个端口交换芯片11，每个端口交换芯片11具有18个外连端口和18个内连端口，所以，本发明实施例中，每个插件板具有36个外连端口。由此，本发明实施例中的324口交换机只需要9个插件板。具体的，可以是通过每个插件板上的插接接口，9个插件板插接在中板上，从而实现各交换芯片之间端口的连接。由于本发明实施例中的插件板的数量相较于现有技术减少了18个，所以减少了交换机组装之后的占用空间，从而使得组装后的交换机体积更小，进而，当交换机安装至机柜上时，节省了占用机柜的空间。

此外，由于本发明实施例中的所述插件板可以同时完成现有技术中两个端口板和一个交换板的功能，所以本发明实施例中的交换机使用了较少的插件板，从而节省了插件版的制作成本，进而也就有效的降低了交换机设备的成本；而且，由于电路板的数量减少，还使得使用本发明实施例中插件板的交换机能耗有效的降低。

此外，由于PCB中，走线的长短会对传输的信号，特别是高频信号的质量产生重要的影响，即，在PCB中，传输高频信号的互连差分信号线越长，所传输的高频信号的误码率就会越高；这是因为，当PCB中传输高频信号的互连差分信号线较长时，会产生较长的延时，从而可能使得数据信号不能满足信号接收端器件正确接收信号所需的时间，进而导致信号接收错误。

本发明实施例中，一个插件板中同时设有两个端口交换芯片和一个内连交换芯片，在同一插件板中的三个芯片之间在插件板内实现连接；与现有技术中所有的芯片之间的连接必须通过不同电路板连接相比，本发明实施例中芯片间的互连差分信号线更短；而且，由于本发明实施例中的插件板数量的减少，使得与插件板连接的中板的尺寸也相应变小，从而使得中板上的互连差分信号线的长度也由此变短；从而使得使用本发明实施例中的插件板的交换机中各插线板间的数据信号质量提高，降低了传输中的误码率。

在本发明实施例中，可以将端口交换芯片中靠近所述端口连接器一侧的端口设置为内连端口，将远离所述端口连接器一侧的端口设置为外连端口。

具体的，当所采用的36端口的交换芯片作为端口交换芯片时，所述端口交换芯片中靠近所述端口连接器一侧的端口可以为第1至18端口，所述远离所述端口连接器一侧的端口可以为第19至36端口。

为了使插件板的互连差分信号线走线更加的合理，避免互连差分信号线在插件板PCB中出现交叉，本发明实施例中，将端口按照其所在的一侧靠近中板连接器或端口连接器划分，其中，靠近中板连接器的端口被划分为内连端口，靠近端口连接器的端口被划分为外连端口。这样，在设计插件板PCB中互连差分信号线走线时，可以分别直接向各自的连接设备方向走线，从而避免了线路交叉。

优选的，本发明实施例中，还可以将插件板中的两个端口交换芯片按照设定的方位设置，且两个端口交换芯片的方位一致，以使两个端口交换芯片的端口中第1至18端口作为内连端口靠近中板连接器，以及，端口中第19至36端口作为外连端口靠近端口连接器。由于本发明实施例中的两个端口交换芯片的方位一致，所以使得端口交换芯片连接至端口连接器的端口在端口连接器的互连差分信号线的排布更加的具有规律，标识更加的方便。

此外，在本发明实施例中，当所采用的36端口的交换芯片作为内连交换芯片时，按照内连交换芯片12的排布方位，端口交换芯片11的2个内连端口可以分别与靠近的内连交换芯片12的端口连接，且尽量避免走线交叉。如本实施例中，内连交换芯片12的第13和14端口分别与所在插件板内的一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；内连交换芯片的第31和32端口分别与所在插件板内的另一个端口交换芯片的第13和第14端口连接。

由于本发明实施例将两个端口交换芯片和一个内连交换芯片设置在同一插件板中，所以，该插件板中得两个端口交换芯片和内连交换芯片之间可以直接连接，由于两个端口交换芯片都要与内连交换芯片连接，所以将内连交换芯片设于两个端口交换芯片之间，这样，两个端口交换芯片可以分别与位于中间的内连交换芯片连接，从而避免互连差分信号线的交叉。

具体的，当两个端口交换芯片的端口中第1至18端口作为内连端口靠近中板连接器，以及，端口中第19至36端口作为外连端口靠近端口连接器时，内连交换芯片的第13和14端口分别与所在插件板内的一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；内连交换芯片的第31和32端口分别与所在插件板内的另一个端口交换芯片的第13和第14端口连接。

本发明实施例还提供了一种交换机，包括多个上述所有实施例中所述的插件板和中板；

由于在本发明实施例中，插件板的具体结构已经在上述的实施例中做了相关描述，在此就不再赘述；

中板的作用是通过其中设有的互连差分信号线在与中板连接器插接后，按照拓扑结构图完成各个插件板中的交换芯片之间端口的连接。具体的，插件板的中板连接器可以插接在中板上，这样当每个插件板都插接在中板上之后，通过每个插件板及中板中的互连差分信号线完成各交换芯片的端口之间的连接，也就是，一个插件板中的端口交换芯片的端口与另一个插件板中的内连交换芯片的端口之间的连接。

由于本发明实施例中的插件板的数量相较于现有技术减少了18个，所以减少了交换机组装之后的占用空间，从而使得组装后的交换机体积更小，进而，当交换机安装至机柜上时，节省了占用机柜的空间。

此外，本发明实施例中，一个插件板中同时设有两个端口交换芯片和一个内连交换芯片，在同一插件板中的三个芯片之间在插件板内实现连接；与现有技术中所有的芯片之间的连接必须通过不同电路板连接相比，本发明实施例中芯片间的互连差分信号线更短；而且，由于本发明实施例中的插件板数量的减少，使得与插件板连接的中板的尺寸也相应变小，从而使得中板上的互连差分信号线的长度也由此变短；从而使得使用本发明实施例中的插件板的交换机中各插线板间的数据信号质量提高，降低了传输中的误码率。

本发明实施例还提供了一种交换机设计方法，包括：

将两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器和中板连接器集成在一个插件板中；将所述端口交换芯片的端口划分为数量相同的外连端口和内连端口；所述外连端口与端口连接器连接；

为了有效地减小交换机的体积，本发明实施例将两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器和中板连接器集成在了一个插件板上；具体的，以使用36端口交换芯片实现324端口交换机为例，每个插件板中设有3个36端口交换芯片，其中一个作为内连交换芯片，另外两个作为端口交换芯片。由于端口交换芯片除了需要向外提供外连端口，还需要与内连交换芯片连接，另外，每个端口交换芯片中用于向外提供外连端口和用于内连交换芯片连接的端口数量一样，所以，在本发明实施例中，需要将交换芯片中的端口划分为数量相同的外连端口和内连端口；具体的可以是，将端口交换芯片的36个端口中，18个端口作为外连端口，另外18个端口作为内连端口。

具体的，可以是将端口交换芯片的第1至18端口划分为内连端口，将第19至36端口划分为外连端口。还可以将插件板中的两个端口交换芯片按照设定的方位设置，且两个端口交换芯片的方位一致，以使两个端口交换芯片的端口中第1至18端口作为内连端口靠近中板连接器，以及，端口中第19至36端口作为外连端口靠近端口连接器。由于本发明实施例中的两个端口交换芯片的方位一致，所以使得端口交换芯片连接至端口连接器的端口在端口连接器的互连差分信号线的排布更加的具有规律，标识更加的方便。

此外，在本发明实施例中，内连交换芯片的第13和14端口分别与所在插件板内的一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；内连交换芯片的第31和32端口分别与所在插件板内的另一个端口交换芯片的第13和第14端口连接。

在本发明实施例中，由于端口交换芯片中的内连端口用于分别连接所有插件板中内连交换芯片，所以内连端口中包括有用于连接其他插件板中内连交换芯片的内连端口，为了实现跨插件板连接，这些需要跨插件板连接的内连端口以及交换芯片的端口分别连通至中板连接器连接；这样，通过将中板连接器与中板插接，经由中板中设有的互连差分信号线，实现了端口交换芯片中的内连端口用于分别连接所有插件板中内连交换芯片。即，按照胖树形拓扑结构的连接方式，内连端口分别连接每个插件板中内连交换芯片端口。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种插件板，其特征在于，包括两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器和中板连接器；所述端口交换芯片的端口被划分为数量相同的外连端口和内连端口；所述外连端口与端口连接器连接；

2.根据权利要求1所述交换机，其特征在于，所述端口交换芯片和内连交换芯片均为36端口交换芯片。

3.根据权利要求2所述交换机，其特征在于，所述中板插接插件板的容量为9个。

4.根据权利要求2所述交换机，其特征在于，所述端口交换芯片中靠近所述中板连接器一侧的端口为内连端口，靠近端口连接器一侧的端口为外连端口。

5.根据权利要求4所述交换机，其特征在于，所述端口交换芯片中靠近所述中板连接器一侧的端口为第1至18端口，所述靠近端口连接器一侧的端口为第19至36端口。

6.根据权利要求5所述交换机，其特征在于，所述内连交换芯片设于所在插件板中的两个端口交换芯片之间；所述内连交换芯片的第13和14端口分别与一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；所述内连交换芯片的第31和32端口分别与另一个端口交换芯片的第13和第14端口连接。

7.一种交换机，其特征在于，包括多个如权利要求1至6中任一所述插件板。

8.一种交换机设计方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，使用36端口交换芯片作为所述端口交换芯片和内连交换芯片。

10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，将所述端口交换芯片靠近所述中板连接器一侧的端口划分为内连端口，将所述端口交换芯片靠近端口连接器一侧的端口划分为外连端口。

11.根据权利要求8所述方法，其特征在于，将所述内连交换芯片排布于所在插件板中的两个端口交换芯片之间，将所述内连交换芯片的第13和14端口分别与一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；将所述内连交换芯片的第31和32端口分别与另一个端口交换芯片的第13和第14端口连接。