CN104967925B - 一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，包括管理控制模块、信息处理模块、交互信息交换模块、光电转换模块和电压转换模块，其中：管理控制模块负责整个模块上管理功能的实现；信息处理模块负责模块上管理数据的处理；交互信息交换模块用来作为网络数据的处理；光电转换模块用来实现光、电信号的转换，将电信号交换和光交换技术相融合；电压转换模块负责上述各模块电压的供给。该一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构与现有技术相比，突破目前高速信号在传输介质及PCB上传输距离的限制；整个架构的设计成本较低，有利于产品化，实用性强，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体地说是一种实用性强、基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构。
背景技术
随着网络数据量的爆炸式增长，对网络交换设备的功能和集成度都提出了很多的需求，同时对网络交换设备的交换速度也提出了更高的要求，目前40Gb的单通道传输带宽也已经无法满足大数据交换的需要，未来100Gb及更高速度交换的时代即将到来。如附图1所示的传统刀片式交换模块架构在网络数据交换上存在着下面的限制：
在现存刀片式交换模块架构中的网络互联部分中，目前业界都是基于电信号进行的数据交换，通常从计算模块上网络适配器出来的电信号，通过刀片系统中的系统中背板，将信号传递到交换模块上。信号上到交换模块后，经过PCB板传递到交换模块的主芯片上，信号经主芯片处理后再由经PCB板传递到传输单元上，通过传输单元实现数据与外界的通讯。而受目前PCB材料材质的限制，PCB无法承载过高速率的信号，业界现有最好材质的PCB材料也只能勉强能承载25Gb/s速率的信号，像以后数据交换速率提高到100Gb/s时，不排除业界会研发出能承载更高速率信号的PCB板材，但这还存在很多的不确定性，就算研发出来成本也将是目前PCB成本的十几倍，也很难形成产品化。
基于此，本发明提供一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，本体系架构的创新在于突破以往刀片式交换模块基于电信号交换的限制，首次发明一种支持光信号交换的刀片式交换模块架构设计，新的架构可以至少承载单个数据通道100Gb/s的数据交换，将单通道数据的传输带宽提高4倍。同时一般高速信号在PCB上只能传输14inch的距离，信号速度越快，信号在PCB上可稳定传输的具体就越受限制，通过首次将光转换模块用于刀片式交换机，使得光传输技术首次能用到刀片式交换模块架构中，突破目前高速信号在传输介质及PCB上传输距离的限制。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构。
一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，该融合交换架构包括管理控制模块、信息处理模块、交互信息交换模块、光电转换模块和电压转换模块，其中：
管理控制模块为整个系统上的核心管理单元，负责整个模块上管理功能的实现；
信息处理模块负责模块上管理数据的处理，包括数据的运算处理和管理指令的处理；
交互信息交换模块是整个数据交换的核心，用来作为网络数据的处理；
光电转换模块用来实现光、电信号的转换，将电信号交换和光交换技术相融合；
电压转换模块，负责上述管理控制模块、信息处理模块、交互信息交换模块和光电转换模块电压的供给。
所述管理控制模块通过两组SMC_SEL信号连接到系统中背板，当系统中背板要访问该架构时，系统中背板通过SMC_SEL通知管理控制模块，由管理控制模块分配访问的权限。
所述光电转换模块包括连接系统中背板的第一组电光转换单元、通过光纤线缆与该第一组光电转换单元连接的第二组电光转换单元、连接该第二组电光转换单元的信息交换单元、与该信息交换单元的第三组电光转换单元、与该第三组电光转换单元连接的光传输单元。
所述光电转换模块的电光信号转换过程为：
首先第一组光电转换单元接收从系统中背板传来的电信号；
该电信号经过第一组光电转换单元后转换成光信号，该光信号通过光纤线缆进一步传输到第二组光电转换单元上；
第二组光电转换单元将光信号转换成电信号后输入到信息交换单元中进行数据的处理；
信息处理完成后从信息交换单元中输出，再经过第三组光电转换模块将电信号再转换成光信号；
该光信号通过光纤线缆连接到光传输单元上，完成信号传输，实现刀片系统与外界信息的交互。
所述架构中还设置有平台信息存储模块，用来存储融合交换架构的基本信息，该基本信息包括序列号、生产厂商的信息、出货日期及MAC地址；
当系统中背板和融合交换架构均访问该平台信息存储模块时，为了避免资源访问冲突，管理控制模块负责对访问权限进行分配：首先由系统中背板对平台信息存储模块来进行访问，当融合交换架构要访问平台信息存储模块时，融合交换架构发请求给管理控制模块，在管理控制模块确认系统中背板不访问平台信息存储模块时，会通过CPU_EN信号发给信号交换模块，该信号交换模块开启，然后信息处理模块通过I2C总线来访为平台信息存储模块。
所述系统中背板通过SGMII_SMC信号直接访问融合交换架构上的信息处理模块，给信息处理模块发指令，同时也可直接获取到整个融合模块上的信息。
所述管理控制模块通过SPI BUS来直接访问非易失性存储模块，非易失性存储模块上存储着基本的配置信息，用来做模块的启动配置；管理控制模块通过I2C_BUS链路访问温度监控模块，来获取整个融合交换模块上的温度信息，根据获取的温度信息，管理控制模块通过FAN_ALERT_N信号通知风扇控制模块来调整模块上的风扇，来保证整个模块的散热。
所述电压转换模块接收来自系统中背板的12V电压，然后转换成交换模块架构各硬件需要的3.3V或1.5V电压，保证融合交换架构上各器件稳定的运行。
所述融合交换架构内还设置有电压中背板，该电压中背板负责融合交换架构上电压的管理，当管理控制模块检测到融合交换架构上的风扇在位以及状态正常时，通知电压转换模块开启，给各器件提供电压的输入；当检测到异常时则会通知电压转换模块关闭，保证各硬件器件不会损坏。
本发明的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，具有以下优点：
本发明提出的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，可以承载未来100Gb以及更高速率信号传输的需要，将单通道数据的传输带宽提高4倍，进一步增强了整个刀片式交换模块的数据交换能力；首次将光电转换用于刀片式交换机，使得光传输技术首次能用到刀片式交换模块架构中，突破目前高速信号在传输介质及PCB上传输距离的限制；整个架构的设计成本较低，有利于产品化，实用性强，易于推广。
附图说明
附图1为传统刀片式系统交换网络架构图。
附图2为本发明的光电转换模块架构图。
附图3为本发明的融合交换架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
现提供一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，如附图2、图3所示，该融合交换架构包括管理控制模块、信息处理模块、交互信息交换模块、光电转换模块和电压转换模块，其中：
管理控制模块为整个系统上的核心管理单元，负责整个模块上管理功能的实现；
信息处理模块负责模块上管理数据的处理，包括数据的运算处理和管理指令的处理；
交互信息交换模块是整个数据交换的核心，用来作为网络数据的处理，比如二、三层报文的处理，网络数据的加密与解密、数据的通讯与转发；
光电转换模块用来实现光、电信号的转换，将电信号交换和光交换技术相融合；
电压转换模块，负责上述管理控制模块、信息处理模块、交互信息交换模块和光电转换模块电压的供给。
所述管理控制模块通过两组SMC_SEL信号连接到系统中背板，当系统中背板要访问该架构时，系统中背板通过SMC_SEL通知管理控制模块，由管理控制模块分配访问的权限，比如目前管理控制模块选择由SMC0来访问，此时管理控制模块会通过SMC_SEL信号通知信号交换模块1，信号交换模块1主要负责I2C链路的选通，当信号交换模块1接收到管理控制模块的选通信号后会开启SMC0_I2C的通路，此时系统中背板就可以通过I2C的通路来获取融合交换架构的基本信息，如融合交换架构的在位状态、核心的温度，电压的度数以及MAC地址、序列号等基本的信息。
所述光电转换模块包括连接系统中背板的第一组电光转换单元、通过光纤线缆与该第一组光电转换单元连接的第二组电光转换单元、连接该第二组电光转换单元的信息交换单元、与该信息交换单元的第三组电光转换单元、与该第三组电光转换单元连接的光传输单元。
所述光电转换模块的电光信号转换过程为：
首先第一组光电转换单元接收从系统中背板传来的电信号；
该电信号经过第一组光电转换单元后转换成光信号，该光信号通过光纤线缆进一步传输到第二组光电转换单元上；
第二组光电转换单元将光信号转换成电信号后输入到信息交换单元中进行数据的处理；
信息处理完成后从信息交换单元中输出，再经过第三组光电转换模块将电信号再转换成光信号；
该光信号通过光纤线缆连接到光传输单元上，完成信号传输，实现刀片系统与外界信息的交互。
所述架构中还设置有平台信息存储模块，用来存储融合交换架构的基本信息，该基本信息包括序列号、生产厂商的信息、出货日期及MAC地址；
信息处理模块主要用来负责融合交换模块上交换数据的处理，由于系统中背板和融合交换架构都会去访问平台信息存储模块，因此为了避免资源访问的冲突，对平台信息存储模块的访问权限同样是由管理控制模块来分配，正常情况下系统中首先由系统中背板对平台信息存储模块来进行访问，当融合交换架构要访问平台信息存储模块时，融合交换架构会发请求给管理控制模块，管理控制模块当确认系统中背板不访问平台信息存储模块时，会通过CPU_EN信号发给信号交换模块2，此时信息交换模块2开启，这时信息处理模块可以通过I2C总线来访为平台信息存储模块。
所述系统中背板通过SGMII_SMC信号直接访问融合交换架构上的信息处理模块，给信息处理模块发指令，同时也可直接获取到整个融合模块上的信息。
所述管理控制模块通过SPI BUS来直接访问非易失性存储模块，非易失性存储模块上存储着基本的配置信息，用来做模块的启动配置；管理控制模块通过I2C_BUS链路访问温度监控模块，来获取整个融合交换模块上的温度信息，根据获取的温度信息，管理控制模块通过FAN_ALERT_N信号通知风扇控制模块来调整模块上的风扇，来保证整个模块的散热。
所述电压转换模块接收来自系统中背板的12V电压，然后转换成交换模块架构各硬件需要的3.3V或1.5V电压，保证融合交换架构上各器件稳定的运行。
所述融合交换架构内还设置有电压中背板，该电压中背板负责融合交换架构上电压的管理，当管理控制模块检测到融合交换架构上的风扇在位以及状态正常时，通知电压转换模块开启，给各器件提供电压的输入；当检测到异常时则会通知电压转换模块关闭，保证各硬件器件不会损坏。
本发明的新架构中使用了光电转换模块，光电转换模块用来实现光、电信号的转换，使得光传输技术首次能用到刀片式交换模块架构中，突破目前高速信号在传输介质及PCB上传输距离的限制，新的架构可以至少承载单个数据通道100Gb/s的数据交换，将单通道数据的传输带宽提高4倍。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (7)
1.一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，其特征在于，该融合交换架构包括管理控制模块、信息处理模块、交互信息交换模块、光电转换模块和电压转换模块，其中：
管理控制模块为整个系统上的核心管理单元，负责整个模块上管理功能的实现；
信息处理模块负责模块上管理数据的处理，包括数据的运算处理和管理指令的处理；
交互信息交换模块是整个数据交换的核心，用来作为网络数据的处理；
光电转换模块用来实现光、电信号的转换，将电信号交换和光交换技术相融合，所述光电转换模块包括连接系统中背板的第一组电光转换单元、通过光纤线缆与该第一组电光转换单元连接的第二组电光转换单元、连接该第二组电光转换单元的交互信息交换模块、与该交互信息交换模块连接的第三组电光转换单元、与该第三组电光转换单元连接的光传输单元；
光电转换模块的电光信号转换过程为：
首先第一组电光转换单元接收从系统中背板传来的电信号；
该电信号经过第一组电光转换单元后转换成光信号，该光信号通过光纤线缆进一步传输到第二组电光转换单元上；
第二组电光转换单元将光信号转换成电信号后输入到交互信息交换模块中进行数据的处理；
信息处理完成后从交互信息交换模块中输出，再经过第三组电光转换模块将电信号再转换成光信号；
该光信号通过光纤线缆连接到光传输单元上，完成信号传输，实现刀片系统与外界信息的交互；
电压转换模块，负责上述管理控制模块、信息处理模块、交互信息交换模块和光电转换模块电压的供给。
2.根据权利要求1所述的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，其特征在于，所述管理控制模块通过两组SMC_SEL信号连接到系统中背板，当系统中背板要访问该架构时，系统中背板通过SMC_SEL通知管理控制模块，由管理控制模块分配访问的权限。
3.根据权利要求1所述的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，其特征在于，所述架构中还设置有平台信息存储模块，用来存储融合交换架构的基本信息，该基本信息包括序列号、生产厂商的信息、出货日期及MAC地址；
当系统中背板和融合交换架构均访问该平台信息存储模块时，为了避免资源访问冲突，管理控制模块负责对访问权限进行分配：首先由系统中背板对平台信息存储模块来进行访问，当融合交换架构要访问平台信息存储模块时，融合交换架构发请求给管理控制模块，在管理控制模块确认系统中背板不访问平台信息存储模块时，会通过CPU_EN信号发给信号交换模块，该信号交换模块开启，然后信息处理模块通过I2C总线来访问 平台信息存储模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，其特征在于，所述系统中背板通过SGMII_SMC信号直接访问融合交换架构上的信息处理模块，给信息处理模块发指令，同时也可直接获取到整个融合模块上的信息。
5.根据权利要求3所述的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，其特征在于，所述管理控制模块通过SPI BUS来直接访问非易失性存储模块，非易失性存储模块上存储着基本的配置信息，用来做模块的启动配置；管理控制模块通过I2C_BUS链路访问温度监控模块，来获取整个融合交换模块上的温度信息，根据获取的温度信息，管理控制模块通过FAN_ALERT_N信号通知风扇控制模块来调整模块上的风扇，来保证整个模块的散热。
6.根据权利要求3所述的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，其特征在于，所述电压转换模块接收来自系统中背板的12V电压，然后转换成交换模块架构各硬件需要的3.3V或1.5V电压，保证融合交换架构上各器件稳定的运行。
7.根据权利要求6所述的一种基于融合架构的支持光电交换的刀片式交换架构，其特征在于，所述融合交换架构内还设置有电压中背板，该电压中背板负责融合交换架构上电压的管理，当管理控制模块检测到融合交换架构上的风扇在位以及状态正常时，通知电压转换模块开启，给各器件提供电压的输入；当检测到异常时则会通知电压转换模块关闭，保证各硬件器件不会损坏。
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