CN103002600A - 一种基于1u设计的多万兆接口装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于1U设计的多万兆接口装置，其中该装置基于多核MIPS架构设计，其包括以下模块：多核处理器处理模块，用于处理12个核间并行同步运算，每个核可以达到64位计算能力；交换芯片处理模块，用于提供240G的接入能力指标，在1U的高度上提供16个万兆SFP+接口+8个千兆Combo接口的组合，在接口密度及吞吐能力上有极大优势；散热优化处理模块，用于整机系统中PCB板重要芯片以及电源的散热，减少功耗。本发明可以很好的解决现有数据采集不太灵活，既占用运营商空间，又增加项目成本的问题，以16万兆+8个千兆的形态完全满足现场的链路采集。

Description

一种基于1U设计的多万兆接口装置
技术领域
本发明涉及移动通讯领域，尤其是涉及移动通信的业务支撑技术领域。
背景技术
移动互联网络的飞速发展，为运营商带来商机的同时也带来诸多难题，终端可支持的业务越来越完善，手机微博、手机视频等等，对传输带宽提出更高的要求，运营商不得不升级带宽以满足更多的应用。而带宽升级、网络视频的冲击，数据流量的暴涨对现在运行商的网络架构提出更高的挑战。传统的千兆网无法满足网络日益俱增的趋势，因此各运营商积极进行核心网间链路的扩容优化，由GE向10GE的改造，尤其是电信的PS网络，核心网链路基本都是10GE。
移动互联网的流量从GE—>10GE—>40GE不断发展时，对于移动互联网业务分析系统，也要求在接入和采集技术、设备上提供支持，在接入和处理能力上最好超过网络流量增长的速度。
现有移动互联网业务分析系统中的链路采集设备大都是GE接口比较多，10GE接口比较少，链路采集设备对采集链路进行汇聚或分流输出后端平台处理。
目前现网的流量呈指数级增长，运营商为了链路的冗余，链路的设计势必是万兆链路，作为监测系统，对于现网的数据采集时应该绝大多数是万兆链路的采集，同时还是成对的采集，即上下行链路由两个物理接口采集下来，如果采集设备的物理接口只是千兆，或者万兆接口太少，很难满足系统的采集需求，原有的采集设备为解决采集问题，只能使用多台GE采集设备，既占用空间，又增加了项目成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明就是要提供一台多万兆接口采集设备。万兆SFP+接口数量达到16个，同时，为了利旧，满足现网中未进行改进的千兆链路，本发明的采集设备还带有8个千兆Combo接口，并且在1U的上架形态上实现，具有很高的集成度，本发明提供的万兆接口采集设备很好的解决了监测系统链路采集中遇到的难题。
具体地，本发明提出了一种基于1U设计的多万兆接口装置，其中该装置基于多核MIPS架构设计，其包括以下模块：
多核处理器处理模块，用于处理12个核间并行同步运算，每个核可以达到64位计算能力；
交换芯片处理模块，用于提供240G的接入能力指标，在1U的高度上提供16个万兆SFP+接口+8个千兆Combo接口的组合，在接口密度及吞吐能力上有极大优势；
散热优化处理模块，用于整机系统中PCB板重要芯片以及电源的散热，减少功耗。
根据本发明的另一个方面，其中所述多核处理器处理模块进一步包括：
双72-位的DDR2DRAM，两个内部集成MAC的XUAI接口，两个PCI接口，内部集成USB 2.0，以及安全片上密钥存储器。
根据本发明的另一个方面，其中所述交换芯片处理模块进一步包括：24个10GE口和4个千兆口，单个lane XAUI，高达256Gbps的交换容量，10Gbps到16Gbps的High2堆叠接口。
根据本发明的另一个方面，其中为避免单个电源单元失效造成设备中断，所述散热优化处理模块备份有双冗余电源。
根据本发明的另一个方面，其中所述散热优化处理模块在风道设计中使用左后风道的设计。
本发明改进传统的信令监测系统对数据链路采集时只能通过多个千兆口的硬件设备进行链路采集的问题，目前现网大部分的链路都是万兆接口，并且区分上下行，即一条链路需要两个万兆接口采集，原先的情况，采集现网链路时，无法满足需求，或者只能通过多台采集设备进行链路采集，应用起来不太灵活，既占用运营商空间，又增加项目成本，并且增加故障点，不利于工程实施，本发明可以很好的解决上述问题，本发明中多万兆接口采集设备以16万兆+8个千兆的形态，完全可以满足现场的链路采集。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1是本发明提出的基于1U设计的多万兆接口装置结构方框图；
图2是本发明提出的数据处理过程示意图；
图3是本发明提出的基于1U设计的万兆接口设备硬件架构示意图；
图4是本发明提出的基于1U设计的万兆接口设备接口描述示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明提出的一种基于1U设计的多万兆接口装置10，基于多核MIPS架构设计，其包括以下模块：
多核处理器处理模块101、交换芯片处理模块102和散热优化处理模块103，其中，多核处理器处理模块101，用于处理12个核间并行同步运算，每个核可以达到64位计算能力。
其中，该处理模块选择高度集成化多核芯片，该处理模块可以达到12个核间并行同步运算，每个核可以达到64位计算能力，在性能和效率上有极大的优势。高集成的网络安全和应用的处理，内置硬件加速能力：CPU内置MD5,SHA-1,SHA-256,SHA-512,DES/3DES,AES,KASUMI,SNOW 3G,CRC等多种HASH以及密码算法，CPU内置压缩、解压缩引擎，支持GZIP,PKZIP（含变种）及LZS算法，CPU内置基于HFA算法的正则表达匹配引擎
该处理模块的主要功能模块单元有：
dual 72-bit DDR2DRAM；
两个内部集成MAC的XUAI接口，可以配置为4x SGMIIor 1x XAUI；
两个PCIe  V1.1接口，每个接口可达8lanes；
内部集成USB 2.0MAC/PHY；
2MB的L2cache；
安全片上密钥存储器。
本发明的数据处理过程是：SFP+/SFP光收发器将数据传送PHY芯片，PHY芯片通过XAUI接口与交换芯片相连，交换芯片上有两种处理过程，一种是直接透传返回收发器，另一种是通过XAUI接口送往CPU处理中心处理后再原路发送出去到另外或本身的收发器。处理过程如图2所示。
交换芯片处理模块102，用于提供240G的接入能力指标，在1U的高度上提供16个万兆SFP+接口+8个千兆Combo接口的组合，在接口密度及吞吐能力上有极大优势。
该交换芯片处理模块的主要功能模块单元有：
24个10GE口和4个千兆口
单个lane XAUI支持1GbE/2.5GbE
高达256Gbps交换容量：线速操作
High2堆叠接口能到达：10Gbps到16Gbps
散热优化处理模块103，用于整机系统中PCB板重要芯片以及电源的散热，减少功耗。
其中，该散热优化处理模块在设计处理时考虑了诸多因素，在各个方面都进行了优化，使得整机功耗得到很大的降低。
1、本发明中的核心处理芯片采用了新一代ASIC(Application SpecificIntegrated Circuits，专用集成电路)，芯片采用65nm工艺设计，相比前一代芯片，功能/能耗比增加了30%以上，大大节省了功耗；
2、本发明中的风扇在设计上都是按照接口满负载运转下的散热性能来考虑的。但设备在正常运行中，很少会出现满负载情况。在这种相对良好的条件下，可以通过适当的设计，把散热系统的能耗降下来。另外，通过优化风道设计、优化热交换效率等可使系统散热更加有效；
3、本发明中的风道设计使用左后风道的设计，该方式能够大大减少系统的风阻，兼顾了下上风道相同的散热效率较高和左右风道的设备高度较低两种特点，实现两者优势的有机结合，从而可以有效的节约能源。
4、本发明中的电源为避免单个电源单元失效造成设备中断，考虑到冗余设计，部署备份双冗余电源，并合理走线，保证每个电源单元工作在最佳有效状态。
另外主要考虑到的因素有：
√大功率器件分散布局
√机箱结构设计，最佳的开孔率、开孔尺寸和开孔位置
√关键器件的散热需求分析，保证散热充分
√充分利用散热焊盘、散热过孔、增加散热平面层的层数以及厚度等来提高PCB的散热性能
√有散热焊盘的器件，充分利用散热焊盘打合理的散热过孔散热
√设计风扇工作在最佳工作区，保证风量同时，使风扇工作在低噪音区域
下面结合设备硬件架构对该设计的各子功能模块作详细阐述。
参见图3，其为本发明提出的基于1U设计的万兆接口设备硬件架构示意图，其中该架构中主要子模块的功能如下：
1、多核处理器：基于MIPS的单核和多核处理器，提供高效的汇聚及大流量采集平台；
2、以太网交换芯片：240G多层交换能力的单芯片万兆以太网交换机芯片，实现数据的传输；通过XAUI接口、PCIe接口与CPU连接；
3、CPLD：实现复位、千兆和万兆口接口的I2C控制、风扇状态监控、千兆万兆口的监控；通过IO口与CPU、各个功能模块相连接；
4、PCI-e：实现数据传输，连接CPU和Ethernet Switch模块；
5、10/100M以太网接口：网络管理，与CPU的miscio连接；
6、双通道DRAM：起到缓冲和数据交换作用；
7、Bootrom：用于存放设备的uboot，连接于CPU的boot bus；
8、Nor flash：用于存放设备的操作系统,连接于CPU的boot bus；
9、CF卡：用于存放设备的操作系统,连接于CPU的boot bus；
10、RS232串口：用于设备配置管理,与CPU的miscio连接。
本发明的万兆接口设备在设计时，充分考虑各个器件在散热风道、信号质量、电磁兼容、环境适应性、机械振动、防尘、噪音等多个方面的因素，在器件布局设计时通过实验，计算，使得每个器件在PCB的位置及器件间距，信号走线都非常精确，因而在1u 19寸上架结构中实现16个万兆口及8个千兆Combo口的高密度接口组合。
图4是本发明提出的基于1U设计的万兆接口设备接口描述示意图。参见表1，其为万兆接口设备详细规格如下表所示。万兆接口设备整体满配的情况下，整个设备功耗低于190W。
表1本发明多万兆接口设备详细规格
Figure BDA00002485257800061
Figure BDA00002485257800071
本发明改进传统的信令监测系统对数据链路采集时只能通过多个千兆口的硬件设备进行链路采集的问题，目前现网大部分的链路都是万兆接口，并且区分上下行，即一条链路需要两个万兆接口采集，原先的情况，采集现网链路时，无法满足需求，或者只能通过多台采集设备进行链路采集，应用起来不太灵活，既占用运营商空间，又增加项目成本，并且增加故障点，不利于工程实施，本发明可以很好的解决上述问题，本发明中多万兆接口采集设备以16万兆+8个千兆的形态，完全可以满足现场的链路采集。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种变动与修饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种基于1U设计的多万兆接口装置，其中该装置基于多核MIPS架构设计，其包括以下模块：
多核处理器处理模块，用于处理12个核间并行同步运算，每个核可以达到64位计算能力；
交换芯片处理模块，用于提供240G的接入能力指标，在1U的高度上提供16个万兆SFP+接口+8个千兆Combo接口的组合，在接口密度及吞吐能力上有极大优势；
散热优化处理模块，用于整机系统中PCB板重要芯片以及电源的散热，减少功耗。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述多核处理器处理模块进一步包括：
双72-位的DDR2DRAM，两个内部集成MAC的每秒万兆以太网连接单元接口，两个PCI接口，内部集成USB 2.0，以及安全片上密钥存储器。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述交换芯片处理模块进一步包括：24个10GE口和4个千兆口，单个每秒万兆以太网连接单元接口通道，High2堆叠接口。
4.如权利要求1所述的装置，其中为避免单个电源单元失效造成设备中断，所述散热优化处理模块备份有双冗余电源。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述散热优化处理模块在风道设计中使用左后风道的设计。
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