CN103200038B - 一种开放式多业务平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开放式多业务平台，其通过开放式背板对各种业务卡的数据交换、供电以及监控进行集中统一管理。本发明在模块化交换机背板插座上实现终端设备的网络交换及冗余供电，并同时实现终端设备在位信号及类型的集中管理及监控；能够在对终端设备最小改动的情况下实现高密度集中交换与供电，统一监控与管理。

Description

一种开放式多业务平台

技术领域

本发明涉及通信技术，具体涉及一种对传统终端设备进行集中管理的方法。

背景技术

长期以来，随着IP网络的普及，越来越多的数据采集终端设备通过IP网络上传其采集的数据。这些种类繁多的终端设备为了保持其优异的性价比基本都不配备网管功能，同时在使用时需用相应的插座（如RJ45插座）和网络线来实现数据的交换。

但是随着网络规模的不断发展，使用的终端设备越来越多，如何经济有效的实现这些终端设备的集中数据交换与供电以及统一的监控与管理成为数据采集设备网络化过程中亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有终端设备互换性差，进行网络化时无法集中实现在数据交换、供电、监控等方面的各种的问题，而提供一种开放式业务平台。该平台通过开放式背板来实现对平台上各种不同功能模块的统一数据交换，类型定义及在位集中管理、监控和集中冗余供电。

为来达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种开放式多业务平台，该多业务平台通过开放式背板对各种业务卡的数据交换、供电以及监控进行集中统一管理。

在本发明的优选实例中，所述多业务平台包括开放式背板、若干电源接口、若干业务接口以及若干数据交换接口，所述干电源接口外接电源卡获取电源，所述若干业务接口外接各种业务卡，所述若干数据交换接口外接数据交换卡，所述开放式背板提供电源通道、数据通道、管理信号通道，并通过电源通道连接电源接口、业务接口以及数据交换接口，使得电源接口获得的电源通过开放式背板中的电源通道同时向业务接口和数据交换接口中的业务卡和数据交换卡供电；所述开放式背板通过数据通道与业务接口以及数据交换接口数据相接，使得业务接口中的业务卡通过数据通道与开放式背板进行数据交换，并通过数据通道与数据交换接口中的数据交换卡进行数据交换实现业务卡之间的数据交换；所述开放式背板通过管理信号通道与电源接口、业务接口以及数据交换接口信号相接，并获取电源接口中电源的状态信息、业务接口中业务卡以及数据交换接口中数据交换卡的在位和类型信息。

进一步的，所述开放式背板为无源背板，其上的PCB铺铜形成电源通道，与电源接口、业务接口以及数据交换接口相接；所述无源背板通过将若干数据传输通道以差分线对的形式通过无源背板的PCB走线分配到各个业务卡接口中，形成数据通道；所述无源背板通过PCB走线与业务接口、电源接口以及交换接口配合形成管理信号通道。

进一步的，所述开放式背板对各业务卡提供统一的通用的标准以太网接口与各业务卡进行交换数据，发送数据的业务卡将待发送数据打包成符合传输要求的数据包，并将该数据包通过对应的业务接口传至开放式背板中的数据通道，开放式背板中的数据通道将该数据包传至对应的交换接口中的交换卡，交换卡通过其上的交换网络对接受的数据包进行交换，将数据包通过交换接口和开放式背板中的数据通道传至接受数据的业务卡中。

进一步的，所述开放式背板通过业务接口获取对应业务卡的在位信息、类型信息，并通过管理信号通道传至交换接口中的交换卡；同时通过电源接口获取对应电源模块的在位信息、电源状态信息，并通过管理信号通道传至交换接口中的交换卡，由此实现电源模块的在位信息、电源状态信息以及业务卡的在位信息、类型信的统一管理。

本发明提供的多业务平台通过开放式背板实现对平台上各种不同功能模块的统一数据交换、集中冗余供电以及在位信号及类型的集中管理及监控，从而达到在对终端设备最小改动的情况下实现对终端设备的高密度集中交换与供电以及监控进行统一管理的目的。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为多业务平台架构框图；

图2为开放式背板信号示意图；

图3为开放式背板进行供电的示意图；

图4为开放式背板进行业务卡之间数据交换的示意图；

图5为开放式背板到各业务卡的接插件信号图；

图6为实现终端设备在位识别的原理图；

图7为实现终端设备类型识别的原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，其所示为本发明提供的一种多业务平台的架构框图。由图可知，该开放式多业务平台100由2个电源接口101，6-8个业务接口102（本实例以6个业务接口卡为例子做说明，8个业务接口卡的开放式多业务平台同理），2个数据交换接口103以及1个开放式背板104组成。

其中，电源接口101外接电源模块，用于实现平台的冗余供电，通过开放式背板104对业务接口102和数据交换接口103提供均衡的12V电源，并且提供电源在位和电源正常的状态指示信息。

在本实例中设置两个电源接口101，使得本平台能够同时外接两个电源，通过这两个电源的配合实现冗余供电。

业务接口102用于外接需要由平台进行集中管理的业务卡。该业务接口102支持多种类型的业务卡，业务卡只需要遵循开放式平台的以太网口、在位和板卡类型识别，监控和管理接口规范，即可接入开放式平台工作。

本开放式平台最大支持63种不同的业务卡，这些业务卡可以是以太网接口卡，也可以是视频业务板卡，或者X86业务板卡，语音业务板卡，串口数据板卡，E1数据板卡等等其他类型。这些业务卡可以对外提供各种不同的接口也满足终端的各种业务需求，只要求其到背板的数据遵循以太网标准，将所需要交互的数据打包成以太网格式即可，同时按照约定的板卡在位识别方式以及板卡类型识别方式定义好自己的在位和类型信息，交换卡即可以识别此板卡并为其提供数据交换服务。

为了能够同时对多个业务卡的集中管理，本实例提供的平台中设置6至8个业务接口102，这样形成的平台能够同时集中管理6-8个业务卡。但是具体的个数并不限于此，可根据实际的需求进行设定。

数据交换接口103用于外接数据交换卡，具体可以为以太网交换卡接口，其通过开放式背板104实现业务接口102的数据交换，同时实现平台中电源状态的监控、各种板卡在位和类型的识别。

与数据交换接口103配合相接的数据交换卡为整个开放式平台的业务卡提供数据交换服务。数据交换卡是一个以太网交换卡，具有高端口密度，高性能，高带宽的特征，可以是二层，也可以是三层交换卡。数据交换卡内置一个CPU，提供对以太网交换芯片的管理配置，以及对业务卡在位信息，板卡类型信息的获取处理，电源状态的获取等。

本实例中采用两个数据交换接口103，使得平台能够同时连接两个数据交换卡，这两个数据交换卡之间通过配合可以设定为扩展或者冗余的工作方式，如将第二数据交换卡配置为扩展工作状态，作为第一数据交换卡的扩展数据通道用，也可以配置为与第一数据交换卡完全一样的工作状态，实现交换卡的冗余。

平台中的开放式背板104是本平台实现对各种类型业务卡统一管理的中心部件。开放式背板给各接口提供DC12V电源以及电源地通道，同时给交换卡和各业务卡提供GE(千兆)数据通道，板卡在位识别，板卡类型识别，电源状态监控等管理通道。

参见图2，该开放式背板104针对电源接口101、业务接口102、数据交换接口103提供电源通道104a、数据通道104b以及管理信号通道104c。

在本实例中开放式背板104采用无源背板结构，该无源背板共有96对差分线，每对差分线可以承载100Gbps的速率，因此背板带宽最大为9.6Tbps。针对业务卡最大支持4GE（也可以配置成8FE）的数据通道，可以灵活搭配。

由图2可知，开放式背板104通过电源通道连接电源接口101、业务接口102以及数据交换接口103，实现向业务接口102以及数据交换接口103提供DC12V电源以及电源地，使得电源接口获得的电源能够通过开放式背板中的电源通道同时向业务接口和数据交换接口中的业务卡和数据交换卡供电。

针对本实例中的无源背板，其上的电源通道104a由无源背板上PCB铺铜形成。当开放式平台的电源模块通过电源接口向无源背板集中供电时，通过无源背板的PCB铺铜分别提供给各个业务卡和交换卡的接口，从而给其相应的业务卡和交换卡供电。

参见图3，其所示为开放式背板104通过电源通道104a向业务卡和数据交换卡供电的原理图。由图可知，开放式背板提供12V（白色表示）和GND（黑色表示）通道，并分别连接到电源卡接插件（即接口）以及各业务板接插件N（即接口）和交换卡接插件M（即接口），其上分别安插电源卡、业务卡以及交换卡。当电源卡上电时候，电源从电源卡通过接插件注入开放式背板的12V电源通道，由业务卡和交换卡接插件送到具体的业务卡和交换卡驱动各个电路有效工作，从各业务卡和交换卡返回的地信号又通过接插件连接到开放式背板的GND通道，通过电源卡接插件返回电源卡，实现了完整的供电通道。

为了保证充分供电，开放式背板104中每个接口对应的槽位都定义了足够多的电源、地信号引脚；同时，地信号引脚相比其他信号引脚稍长，这样当插拔板卡的时候，地引脚都优先接触，保证了地平面的完整和一致性，确保不损坏板卡上面的元器件，同时提供优良的供电性能。

开放式背板104通过数据通道104b与业务接口以及数据交换接口数据相接，使得业务接口中的业务卡通过数据通道与开放式背板进行数据交换，并通过数据通道与数据交换接口中的数据交换卡进行数据交换实现业务卡之间的数据交换。

针对本实例中的无源背板，无源背板中的数据通道104b由其上的96个数据通道以差分线对的形式通过无源背板的PCB走线分配到各个业务卡接口形成。在进行交换数据时，由交换卡通过交换接口将无源背板中96个数据传输通道以差分线对的形式通过无源背板的PCB走线分配到各个业务接口，实现业务接口中业务卡之间的数据交换。

参见图4，其所示为开放式背板实现业务卡之间数据交换的原理图。如图所示，业务卡X上面的数据包ETH1需要送到业务卡Y上面，具体流程是首先由业务卡X上面的处理器将需要交互的数据包打包成ETH1（为相应的IP格式），经过接插件（相应的接口）通过对应的差分通道送到背板的数据通道104b，然后由数据通道将该数据送到交换卡的交换网络（如以太网交换网络）实现交换，交换卡将接收到的数据交换到连接到业务卡Y的差分通道上面去；再经过背板上的数据通道104b和业务卡Y接插件将该数据送到业务卡Y，业务卡Y上面的处理器将接受到的数据包解析出来得到相应的数据，由此实现不同业务卡之间的数据交换功能。

开放式背板104通过管理信号通道104c与电源接口、业务接口以及数据交换接口信号相接，并获取电源接口中电源的状态信息、业务接口中业务卡以及数据交换接口中数据交换卡的在位和类型信息。

针对本实例中的无源背板，无源背板中的管理信号通道104c由其上的业务接口、电源接口、交换接口以及PCB走线配合形成，其中各业务卡通过相应的业务接口将各自的在位信息、类型信息，电源模块通过电源接口将自己的在位信息、电源状态信息通过无源背板上的PCB走线送到交换接口中的交换卡，从而实现管理信号通道。

通过该管理信号通道，使得开放式平台能够对电源和各业务卡进行集中管理。具体的，开放式平台通过安插在无源背板上的交换卡对无源背板上的电源和各业务卡进行集中管理，这些管理包括电源状态信息的获取，业务卡在位信息，板卡类型信息的获取。其中电源状态信息的获取包括电源在位，电源工作正常的信息。

对于电源状态信息的获取，由管理信号通道提供俩根信号线用于连接交换卡对应的交换接口和电源接口中的两个电源槽位，一根信号线对应的信号为在位信号，另一根信号线对应的信号为电源好信号，而在交换接口对应的交换卡上面将此信号上拉，而在电源接口对应的电源模块上面，将在位信号连接到地。由此，当电源工作正常时候电源好信号也输出‘0’电平，这样就实现了交换卡对电源状态信息的获取。

对于各业务卡的在位和板卡类型信息的获取，其中业务卡的在位信息获取与上述电源在位信息获取方案相同，同样也是由交换卡通过管理信号通道提供的信号线连接到各业务卡，同时在交换卡上面针对该信号上拉，而各业务卡中根据约定的接口规范将此引脚下拉，这样当业务卡在位时候，此信号为低电平，不在位为高电平，这样通过交换卡实现获取各业务卡的在位信息。由此该多业务平台通过交换卡即可实现对各业务卡的在位状态的管理。

板卡类型信息的获取原理与在位信息获取原理相同，不同之处在于板卡类型信息有6bits信号，这样使得本发明提供的开放式平台最大可以支持63种不同的板卡类型。

针对本发明中的开放式背板104，与各类型业务卡、数据交换卡相配合的接口中用于获取相关电源的接插件在选择上面，其地信号的引脚长于其他信号，以确保电磁兼容性能和地充分接触。

以下通过一具体的应用实例来说明本发明。

在该具体实例中，业务平台通过在模块化交换机的插槽内利用背板插座中被接地针屏蔽的针脚实现对各种终端设备的数据交换、供电以及监控进行集中统一管理。

具体的，本具体实例在模块化交换机背板插槽上提供多个自适应交换点端口通过无源背板上的差分走线分别将各个端口连接到各个终端设备的插槽。除了必要的MDI差分对外（也就是以太网的物理层走线），每个终端设备的插槽（即上述的业务接口）还有设备类型（6bit）（支持63种不同板卡类型）、及在位信号等插脚。设备类型及在位信号等由交换卡进行统一管理。

参见图5，其所示为开放式背板到各业务卡的接插件信号图。由图可看出，业务卡接插件的A21～A24，B21～B24，D21～D24，E21～E24定义成12V，其与背板上面的电源平面相连，各个业务卡，交换卡以及电源卡的12V都连接到开放式背板104的12V电源平面，形成电源通道。

接插件的A1B1，A2B2，A4B4，A5B5，A7B7，A8B8，A10B10，A11B11，D1E1，D2E2，D4E4，D5E5，D7E7，D8E8，D10E10，D11E11定义为差分线对，提供16对差分线对，可以自由组合成8对百兆口，或者4对千兆口，或者其他的差分线对模式。这些差分线对通过开放式背板104的PCB走线和交换卡的交换网络差分对相连，形成数据通道。

接插件的C11，C25定义成在位信号，通过开放式背板104的走线与交换接口中的交换卡的在位信号相连；D18，D19，E18，E19，A19，B19定义为业务卡类型识别信号，这些信号通过开放式背板104走线与交换卡的业务卡识别信号相连；这些形成了开放式背板的管理信号通道。

A16，A17，B16，B17，D16，D17，E16，E17保留未来扩展之用，其中B16，B17为一对差分线，E16，E17为一对差分走线。

接插件剩下的其他信号都定义为GND，给各信号提供回流路径，减少信号串扰，增强EMC能力，尽量减少信号之间干扰。

由此形成的平台，当终端设备插入相应的接口或槽位后，平台中的交换卡就可以通过管理通道获知相应槽位是否已经插入终端设备，也即终端设备在位信号，同时交换卡也可以获知该槽位中插入的终端设备的类型。当有数据交换的时候，则可以通过数据通道来实现。

参见图6，其所示为终端设备在位识别的原理图。为了方便说明，这里只表示一个业务卡的在位识别情况。其中Sn_FUL信号为开放式背板上面的走线，其从交换卡连接到各业务接插件102（即业务接口）中的业务卡。此信号在交换卡上面通过一个4.7K电阻上拉到电源。当相应的业务接口102中业务卡槽位102a没有业务卡在位时候，Sn_FUL与Sn_FUL_GND断开连接，交换卡中的CPU采样到Sn_FUL为1时，表示对应的槽位没有终端（业务卡）。

当相应的业务卡槽位102a有业务卡在位时候，Sn_FUL与Sn_FUL_GND通过业务卡的走线连接起来，此时Sn_FUL信号就为0，交换卡中的CPU就知道对应的槽位插有终端（业务板）。

上面说明的是其中一个业务卡的在位检测，开放式背板上面在每个业务卡到交换卡之间都有一个在位信号连接，用于槽位检测用。业务卡需要做的工作就是直接将C11(Sn_FUL)与C25(Sn_FUL_GND)直接短接，由此通过交换卡对业务卡在位信息的管理。

参见图7，其所示为终端设备类型识别原理图。在与背板相接的交换卡上面，Tn-0～Tn-5均上拉到电源，通过背板走线连接到业务卡接插件。在业务卡上面将此6个信号根据自身的板卡类型定义进行相应的上下拉处理。本平台在识别终端设备类型时：a)交换卡通过6根线Tn-0～Tn-5由背板连到终端设备上，通过高低变化来区分终端设备类型，在交换板卡上通过4.7K电阻上拉到3.3V。

b)如某终端设备类型为0，即在交换板卡上Tn-0～Tn-5这6根线通过电阻强下拉到地。其它终端设备依次类推，如终端设备类型1，在交换板卡上，Tn-0为高，Tn-1～Tn-5通过电阻强下拉到地。

由此，当业务卡接插件没有业务卡插入时候，交换卡中的CPU读到的对应槽位Tn-0～Tn-5为“111111”，此表示不合法的板卡类型。当某个业务卡插入时候，假设业务卡类型为0，则在此业务卡上面Tn-0～Tn-5都被电阻下拉到GND，所以CPU读到的Tn-0～Tn-5值将是“000000”，此时CPU就识别此卡类型为0。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种开放式多业务平台，其特征在于，所述多业务平台通过开放式背板对各种业务卡的数据交换、供电以及监控进行集中统一管理；所述多业务平台包括开放式背板、若干电源接口、若干业务接口以及若干数据交换接口，所述若干电源接口外接电源卡获取电源，所述若干业务接口外接各种需要由平台进行集中管理的业务卡，所述若干数据交换接口外接数据交换卡，其通过开放式背板实现业务接口的数据交换，同时实现平台中电源状态的监控、各种板卡在位和类型的识别；所述开放式背板提供电源通道、数据通道、管理信号通道，并通过电源通道连接电源接口、业务接口以及数据交换接口，使得电源接口获得的电源通过开放式背板中的电源通道同时向业务接口和数据交换接口中的业务卡和数据交换卡供电；所述开放式背板通过数据通道与业务接口以及数据交换接口数据相接，使得业务接口中的业务卡通过数据通道与开放式背板进行数据交换，并通过数据通道与数据交换接口中的数据交换卡进行数据交换实现业务卡之间的数据交换；所述开放式背板通过管理信号通道与电源接口、业务接口以及数据交换接口信号相接，并获取电源接口中电源的状态信息、业务接口中业务卡以及数据交换接口中数据交换卡的在位和类型信息；

业务卡X上面的数据包需要送到业务卡Y上面，具体流程是首先由业务卡X上面的处理器将需要交互的数据包进行打包，经过接插件通过对应的差分通道送到背板的数据通道，然后由数据通道将该数据送到交换卡的交换网络实现交换，交换卡将接收到的数据交换到连接到业务卡Y的差分通道上面去；再经过背板上的数据通道和业务卡Y接插件将该数据送到业务卡Y，业务卡Y上面的处理器将接受到的数据包解析出来得到相应的数据，由此实现不同业务卡之间的数据交换功能。

2.根据权利要求1所述的一种开放式多业务平台，其特征在于，所述开放式背板为无源背板，其上的PCB铺铜形成电源通道，与电源接口、业务接口以及数据交换接口相接；所述无源背板通过将若干数据传输通道以差分线对的形式通过无源背板的PCB走线分配到各个业务卡接口中，形成数据通道；所述无源背板通过PCB走线与业务接口、电源接口以及交换接口配合形成管理信号通道。

3.根据权利要求1或2所述的一种开放式多业务平台，其特征在于，所述开放式背板对各业务卡提供统一的通用的标准以太网接口与各业务卡进行交换数据，发送数据的业务卡将待发送数据打包成符合传输要求的数据包，并将该数据包通过对应的业务接口传至开放式背板中的数据通道，开放式背板中的数据通道将该数据包传至对应的交换接口中的交换卡，交换卡通过其上的交换网络对接受的数据包进行交换，将数据包通过交换接口和开放式背板中的数据通道传至接受数据的业务卡中。

4.根据权利要求1或2所述的一种开放式多业务平台，其特征在于，所述开放式背板通过业务接口获取对应业务卡的在位信息、类型信息，并通过管理信号通道传至交换接口中的交换卡；同时通过电源接口获取对应电源模块的在位信息、电源状态信息，并通过管理信号通道传至交换接口中的交换卡，由此实现电源模块的在位信息、电源状态信息以及业务卡的在位信息、类型信的统一管理。