CN106353860A - 用于线缆系统的主动光缆模块 - Google Patents

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Abstract

一种模块，具有第一端部和第二端部，并且包括从所述第一端部延伸至所述第二端部的至少一个电路板；在所述第一端部的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器电连接至所述电路板，所述电连接器具有标准电连接器的形状因数；在所述第二端部的至少一个光连接器；设置在所述电路板上的多个光电装置，其中所述光电装置通过所述电路板而电连接至所述至少一个电连接器，并且其中所述光电装置光学连接至所述至少一个光连接器。

Description

用于线缆系统的主动光缆模块
技术领域
本文的主题总体上涉及用于在具有配合面的线缆系统中使用的主动线缆组件。
背景技术
某些系统，例如具有交换能力的网络交换机和计算机服务器，包括在交叉连接应用中的中面的配合面上正交取向的插座连接器。交换卡可以连接在中面的一侧上，并且线卡可以连接在中面的另一侧上。通常来说，线卡将来自外部源的数据带入系统，而交换卡包含可以在线卡之间彼此交换数据的电路。
通过安装在中面板的配合面上的插头连接器来结合线卡和交换卡。典型的，在中面板的顶侧及底侧和/或内层上设置迹线，以在插头连接器之间路由信号。
通过印刷电路板的导电迹线中的信号损失是固有的。随着卡连接的数量的增加，在中面内需要更多的迹线。中面内的迹线的增加的密度以及迹线的增加的长度在中面内带来了越来越多的信号损失，特别是在较高的信号速度下。可以通过将中面内的迹线尽可能保持的短来解决信号损失问题。有时候，连接器在中面的两侧上正交取向。在正交连接器的情况下，中面内的迹线的数量和长度可以减少，从而减少中面内的迹线损失。
减少迹线损失的另一种方式是排除PCB迹线，而使用线缆来取代。已知连接器之间的连接铜线缆可减少损失并且允许更高的数据率。然而，在将来，大规模的系统可能无法利用线缆作为高速接口，这是由于例如线缆的性能、物理空间和可布线性(routabilty)。
发明人认识到，光纤线缆是铜线缆的具有吸引力的替代。例如，光纤线缆占据较少的物理空间、重量更轻、免疫电磁干扰、可以行进更远的距离、并且当使用多级信号和/或波分多路复用时能够具有显著的更高的速度。
发明人还认识到，将现有的铜电缆托架替代为具有相同尺寸的纤维托架的能力将使得客户能够在升级过程中以最小的障碍来改进现有系统。更具体地，通过使用例如由泰科电子(TE Connectivity)销售的STRADA的相同类型的插头连接器，如果线缆托架可以接收相同的交换卡和线卡，则可以在无须扰乱机柜以及废弃线卡和交换卡的情况下来替换中面。本发明尤其满足了这种需求。
发明内容
下文呈现了本发明的简要的概述，从而提供对本发明的某些方面的基本理解。该概述并非本发明的广泛的综述。其旨在确定本发明的关键/主要元素，或描述本发明的范围。其唯一目的在于以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为随后呈现的更详细描述的前序。
本发明涉及在中面(mid-plane)连接器系统上的主动光缆(AOC，ActiveOptical Cable)模块，以在交换卡和线卡之间光学地(而不是电气地)传递信号。更具体地，在一个实施例中，AOC模块的配合电接口与现有的或标准的插头连接器基本相同，允许其与现有的线卡和交换卡完全地相接。例如，在一个实施例中，AOC模块被配置为配合至标准和正交的Whisper R/A插座。因此，本发明的AOC模块有助于使用光纤来改进铜基(copper-based)中面连接器系统，而无须扰乱面板或者废弃线卡和交换卡。
相应地，本发明的一个方面是包括标准电接口AOC模块，该标准电接口用于与已有的或标准的线卡和交换卡的电接口相接。在一个实施例中，模块具有第一端部和第二端部，并且包括：(a)从所述第一端部延伸至所述第二端部的至少一个电路板；(b)在所述第一端部的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器电连接至所述电路板，所述电连接器具有标准电连接器的形状因数(form factor)；(c)在所述第二端部的至少一个光连接器；以及(d)设置在所述电路板上的多个光电装置(OED)，其中所述OED通过所述电路板而电连接至所述至少一个电连接器，并且其中所述OED连接至所述至少一个光连接器。
本发明的另一方面是中面线缆托架(tray)，其中用于与线卡和交换卡相接的不同电连接器经由AOC模块与光纤互连，以助于高速连接。在一个实施例中，中面线缆托架包括：(a)具有配合面的托架；(b)沿所述配合面布置的多个模块，每个模块具有第一端部和第二端部，并且至少包括：(i)从所述第一端部延伸至所述第二端部的至少一个电路板；(ii)在所述第一端部的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器电连接至所述电路板，所述电连接器具有标准电连接器的形状因数；(iii)在所述第二端部的至少一个光电连接器；以及(iv)设置在所述电路板上的多个光电装置(OED)，其中所述OED通过所述电路板而电连接至所述至少一个电连接器，并且其中所述OED光学连接至所述至少一个光连接器；以及(c)光纤，每个光纤在两个端部与第一光连接器和第二光连接器相端接，所述第一光连接器连接至所述多个模块的第一模块的所述至少一个光连接器，并且所述第二光连接器连接至所述多个模块的第二模块的所述至少一个光连接器。
本发明的又一方面是包括如上文所述的线缆托架组件的线缆系统。在一个实施例中，中面连接器组件包括：(a)多个托架，每个托架具有配合面，并且至少包括：(i)从第一端部延伸至第二端部的至少一个电路板，在所述第一端部的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器电连接至所述电路板，所述电连接器具有标准电连接器的形状因数；在所述第二端部的至少一个光连接器；以及设置在所述电路板上的多个光电装置(OED)，其中所述OED通过所述电路板而电连接至所述至少一个电连接器，并且其中所述OED光学连接至所述至少一个光连接器；(ii)光纤，每个光纤在两个端部与第一光连接器和第二光连接器相端接，所述第一光连接器连接至所述多个模块的第一模块的所述至少一个光连接器，并且所述第二光连接器连接至所述多个模块的第二模块的所述至少一个光连接器。
附图说明
图1a和1b分别从第一端部和第二端部的视角示出了主动光缆的一个实施例。
图2示出了移除了壳体的图1a的AOC模块。
图3示出了图1a的AOC模块的分解视图。
图4示出了图2的AOC模块的分解视图，其中第一电路板和第二电路板与电连接器和光连接器分离开。
图5示出了集成为线缆托架的多个图1a的AOC模块。
图6示出了移除了盖子的图5的线缆托架的分解视图。
图7示出了图5的线缆托架的一部分，其中移除了光纤以显示互连各个AOC模块电路板，用于低速AOC控制信号和电力。
图8示出了包括线缆中面组件的线缆系统的分解视图，该线缆中面组件具有图6的多个线缆托架，以及水平线卡和竖直交换卡。
具体实施方式
参考图1-4，示出了本发明的主动光缆(AOC)模块100的一个实施例。模块100具有分别如图1a和图1b所示的第一端部101和第二端部102。参考图2和图3的实施例，模块100包括从第一端部101延伸至第二端部102的至少一个电路板104。在所述第一端部101的是至少一个电连接器105，其电连接至电路板104。在一个实施例中，电连接器105具有在中面连接器系统中使用的标准电插头连接器的形状因数。在第二端部102的是至少一个光连接器106(见图1b)。如图2和图3所示，多个光电装置(OED)107设置在电路板104上。OED通过电路板而电连接至电连接器，并且光学连接至光连接器。下文将详细地并且相对于所选择的可替代的实施例来考虑这些元件中的每一个。
本发明的重要方面是能够按照现有的电卡和光纤之间的接口、由使用本发明的AOC模块的光纤来改进铜基系统。相应地，在一个实施例中，AOC模块包括基于在中面连接器系统中使用的标准电插头连接器的电连接器105。这样的标准插头连接器是熟知并且可商购的。合适的连接器例如包括：STRADA标准和正交连接器、Z-Pack Tinman、Z-Pack HM-ZD、以及Z-Pack Slim UHD。此外，电连接器105可以包括单个连接器，或者其可以包括连接器的阵列。同样地，电连接器105可以包括任意数量的电连接器。参考图1-4的实施例，电连接器105是STRADA插头连接器。
光连接器106可以是任何标准的或定制的光连接器。合适的连接器例如包括MPO、MPX、MU、MTRJ、LC、SC等。此外，光连接器106可以包括单个连接器，或者其可以包括连接器的阵列。同样地，光连接器106可以包括任意数量的光连接器。参考图1-4的实施例，光连接器106包括MPO连接器的阵列。在该特定的实施例中，连接器106的阵列由后壳体401(见图4)保持在位，后壳体401还接收并且保持(多个)电路板104的端部。该实施例中的后壳体401是压铸件。
在一个实施例中，(多个)电连接器105限定第一面121，并且(多个)光连接器限定第二面122。如图2的实施例所示，第一面121和第二面121平行，并且通过如图所示的(多个)电路板104分隔开。然而，应当理解的是，其他实施例也是可能的。例如，第一面和第二面不平行，而可以是正交或相对于彼此成角。
AOC模块100中使用的电路板的数量取决于应用。例如，在图2所示的实施例中，使用了两个电路板104a、104b。电路板104a、104b在电连接器105和光连接器106之间平行地延伸。尽管电路板104a和104b被示出为平行的，但应当理解的是，其他实施例也是可能的。例如，这些电路不是平行的，而可以是正交的。此外，可以使用任意数量的电路板。例如，不是仅有两个电路板，附加的两个电路板可以设置为邻接第一电路板104a和第二电路板104b的侧面。可替代的，多个电路并且可以为平行的层。鉴于本公开，其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
AOC模块100的另一实施例完全地排除了电路板的使用，取而代之地，使电连接器和OED直接相接，OED进而光联接至光连接器106。在又一实施例中，OED与电连接器直接相接。关于这方面，在一个实施例中，OED可以不光联接至光连接器106，而是可以在不使用中间光连接器106的情况下与中面线缆托架中的其它AOC直接联结。鉴于本公开，其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
在图2的实施例中，电路板104a、104b中的每一个具有面朝外、朝向AOC模块100的第一侧131和第二侧132(见图1)的外表面110a、111a，以及面朝内的内表面110b、111b。在一个实施例中，内表面110b、111b面朝彼此。在图2所示的实施例中，OED 107设置在第一电路板104a和第二电路板104b的外表面110a、111a上。在该实施例中，光纤有助于OED 107和光连接器106之间的光连接，光纤从OED 107的底表面通过第一电路板104a和第二电路板104b中的开口112延伸。这样的配置有助于使光纤如图所示的被包含在模块的内部以内，与在模块的外围上相反，在模块的外围上，它们可能被妨碍或以其他方式被损坏。此外，通过使OED在AOC模块100的外围上，它们可以更加容易地散热，如下文详细描述的。
在一个实施例中，如图1和图3所示，壳体301被配置为紧密地适配在OED 107周围，以有助于散热。更具体地，在一个实施例中，壳体301，优选但非必须的，包括在第一侧131和第二侧132上的导热材料，导热材料与外表面110a、111a上的OED热连通，以使得壳体301充当热沉，来从OED107耗散热量。上下文中的热连通意味着接触OED，或以其他方式使得热量能够从OED传递至环境。
AOC模块100被配置为附接或安装至现有的背面(backplane)、中面或具有至少一个配合面的其他组件。例如，参考图5，AOC模块100被合并为线缆托架501。在图1所示的实施例中，线缆托架501是每列STRADAWhisper 12差分对的8列系统，其在本应用的情况下是熟知的中面连接系统。在该特定的实施例中，线缆托架包括分别在托架的相反的侧面504、505上的两个配合面502、503。然而，应当理解的是，在本发明的范围内，托架可以仅具有一个配合面，托架可以具有多于两个配合面，或者托架具有正交/成角的配合面。
参考图6，移除了线缆托架501的盖子，以显示经由光纤601彼此互连的多个AOC模块100。AOC模块的互连可以根据应用而变化。在该特定的托架组件中，AOC模块被划分为四个组610、611、612和613，两组在托架的配合面上。使用光纤将一侧(例如侧面504)上的一组中的每个AOC模块连接至相反的一侧(例如505)上的两个AOC模块，例如至在相反的一侧上的直接跨越托架的组中的一个AOC模块，并且至相反的一侧上的远组中的第二AOC。更具体地，参考图6，在侧面504上的组610的AOC模块620经由光纤640连接至相反的侧面505上的两个AOC模块。首先是组611的AOC模块621。该模块直接位于AOC模块620的对面。然后是在相反的侧面505的远侧上的组612的AOC模块622。虽然这样的互连配置对于用来互连交换卡和线卡的可商购的中面连接系统来说是常规的，但应当理解的是，AOC模块的互连可以根据应用的互连需要而变化。例如，由于在一个实施例中系统提供了跨越行和列的可分离的纤维接口，纤维可以被配置为连接完整矩阵中的多个AOC，在该完整矩阵中，在侧面602上的所有的模块连接至配合面603上的所有其他模块。
参考图7，中面连接器系统中的光纤已被移除，以显示互连各个AOC模块的电路板701。在该实施例中，电路板701有助于用于AOC模块的低速控制信号和电力供给。为此，连接器702还附接至电路板701，以与控制和电力信号相接，并且AOC控制器703设置在电路板701上以控制信号。在一个实施例中，当多个托架被堆叠时，连接器702被对齐，以允许使用跳线卡来互连连接器702。因此，在图7的实施例中，托架具有用于传递信号和电力的两个平台。第一平台包括互连AOC模块的光纤640，用来如图6所示的以高速传递有效载荷信号；第二平台包括电路板701、控制器703、以及板701和AOC模块之间的互连，用来以相对较低的速度传递电力和控制信号，这是由于电力和控制信号通常不需要以有效载荷信号的速度来传递。这样的配置简化(streamline)了用于增强性能的高速平台。然而，应当理解的是，其他配置也是可能的，例如包括控制信号和有效载荷信号的组合的平台，以及用于电力的分离的平台。
在一个实施例中，图5所示的多个线缆托架501可以组装以形成图8所示的中面组件801。在该实施例中，四个线缆托架501被合并为中面组件801。在被组装时，模块100形成电连接器的行810和列811，以有助于卡的水平和竖直配合，如下文所述。应当理解的是，尽管本文所详细描述了中面组件，本发明的模块和托架不限于这样的实施例，而是可以在涉及用于卡的一个或多个配合面的任意配置中使用。
中面组件801是更大的线缆系统850的部分。系统850包括多个线卡851，多个线卡851被配置为连接至线缆中面组件801的一个侧面804上的配合面，而全机架或半机架交换卡852的组被配置为连接至线缆中面系统的另一侧面805上的配合面。在该特定的实施例中，线卡851被配置为与连接器的行相配合，而交换卡852被配置为与连接器的列相配合。这样的配置是熟知的，而鉴于本公开，其他变型在本发明的范围内。
应当理解的是，上文是说明性的而非限制性的，并且在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以做出明显的修改。相应地，说明书旨在涵盖如包含在本发明的精神和范围内的并且如权利要求所限定的这些替代、修改和等价物。

Claims (27)

1.一种模块，其具有第一端部和第二端部，并且所述模块包括：
从所述第一端部延伸至所述第二端部的至少一个电路板；
在所述第一端部的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器电连接至所述电路板，所述电连接器具有标准电连接器的形状因数；
在所述第二端部的至少一个光连接器；
设置在所述电路板上的多个光电装置，其中所述光电装置通过所述电路板而电连接至所述至少一个电连接器，并且其中所述光电装置光学连接至所述至少一个光连接器。
2.如权利要求1所述的模块，其中所述至少一个电连接器包括多个电导体，并且其中所述至少一个光连接器包括多个光导体。
3.如权利要求1所述的模块，其中所述多个电导体限定第一面，并且所述多个光导体限定第二面，所述第一面和所述第二面平行。
4.如权利要求1所述的模块，其中所述至少一个电路板包括第一电路板和第二电路板。
5.如权利要求1所述的模块，其中所述第一电路板和所述第二电路板彼此平行，并且垂直于所述第一面和所述第二面。
6.如权利要求1所述的模块，其中所述标准形状因数连接器被配置为与所述至少一个电路板相连接。
7.如权利要求1所述的模块，其中所述标准形状因数连接器是STRADAWhisper连接器系统、双侧R/A插座。
8.如权利要求1所述的模块，其中所述模块具有至少第一侧和第二侧，所述第一电路板具有第一外表面和第一内表面，所述第一外表面面朝所述第一侧，所述光电装置的至少第一部分安装在所述第一外表面上，所述光电装置的所述至少一部分从所述第一内表面光学连接至所述光连接器的至少一部分，所述第二电路板具有第二外表面和第二内表面，所述第二外表面面朝所述第二侧，所述光电装置的至少第二部分安装在所述第二外表面上，所述光电装置的所述至少一部分从所述第二内表面光学连接至所述光连接器的至少一部分。
9.如权利要求1所述的模块，还包括将所述光电装置的所述至少一部分光学连接至所述光连接器的所述至少一部分的光纤。
10.如权利要求1所述的模块，其中所述第一电路板和所述第二电路板平行。
11.如权利要求1所述的模块，其中所述第一内表面和所述第二内表面面朝彼此。
12.如权利要求1所述的模块，还包括壳体，所述壳体包括导热材料，所述壳体与所述光电装置的至少一部分热连通。
13.一种线缆托架，包括：
托架，其具有至少一个配合面；
沿所述配合面布置的多个模块，每个模块具有第一端部和第二端部，并且每个模块包括：
从所述第一端部延伸至所述第二端部的至少一个电路板；
在所述第一端部的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器电连接至所述电路板，所述电连接器具有标准电连接器的形状因数；
在所述第二端部的至少一个光连接器；
设置在所述电路板上的多个光电装置，其中所述光电装置通过所述电路板而电连接至所述至少一个电连接器，并且其中所述光电装置光学连接至所述至少一个光连接器；以及
光纤，每个光纤在两个端部与第一光连接器和第二光连接器相端接，所述第一光连接器连接至所述多个模块的第一模块的所述至少一个光连接器，并且所述第二光连接器连接至所述多个模块的第二模块的所述至少一个光连接器。
14.如权利要求13所述的线缆托架，其中所述多个模块的所述至少一个电连接器设置在所述配合面上。
15.如权利要求13所述的线缆托架，其中所述至少一个配合面包括至少第一配合面和第二配合面。
16.如权利要求15所述的线缆托架，其中所述第一配合面和所述第二配合面在所述托架的相反的侧面上。
17.如权利要求15所述的线缆托架，其中所述第一配合面和所述第二配合面正交。
18.如权利要求15所述的线缆托架，其中所述第一模块在所述第一配合面上，并且所述第二模块在所述第二配合面上。
19.如权利要求18所述的线缆托架，其中所述光纤将所述第一配合面上的所述多个模块中的模块与所述第二配合面上的所述多个模块中的至少两个模块互连。
20.如权利要求19所述的线缆托架，其中多个模块布置为四组，第一组和第二组在所述第一配合面上，并且第三组和第四组在所述第二配合面上，其中所述第一组中的所述多个模块中的模块连接至所述第三组中的所述多个模块中的模块、并且连接至所述第四组中的所述多个模块中的模块。
21.如权利要求13所述的线缆托架，其中所述光纤将所述多个模块中的模块与所述多个模块中的至少另一模块互连。
22.如权利要求21所述的线缆托架，其中所述光纤将所述多个模块中的模块与所述多个模块中的其他模块互连。
23.一种线缆系统，包括：
多个托架，每个托架具有至少一个配合面，并且所述托架至少包括：
沿所述第一配合面布置的多个模块，每个模块具有第一端部和第二端部，并且每个模块至少包括：
从所述第一端部延伸至所述第二端部的至少一个电路板；
在所述第一端部的至少一个电连接器，所述至少一个电连接器电连接至所述电路板，所述电连接器具有标准电连接器的形状因数；
在所述第二端部的至少一个光连接器；
设置在所述电路板上的多个光电装置，其中所述光电装置通过所述电路板而电连接至所述至少一个电连接器，并且其中所述光电装置光学连接至所述至少一个光电连接器；以及
光纤，每个光纤在两个端部与第一光连接器和第二光连接器相端接，所述第一光连接器连接至所述多个模块的第一模块的所述至少一个光连接器，并且所述第二光连接器连接至所述第二配合面上的所述多个模块的第二模块的所述至少一个光连接器。
24.如权利要求23所述的线缆系统，其中所述至少一个配合面包括至少第一配合面和第二配合面。
25.如权利要求24所述的线缆系统，其中所述第一模块在所述第一配合面上，并且所述第二模块在所述第二配合面上。
26.如权利要求25所述的线缆系统，其中所述托架被对齐以定位所述模块，从而形成电连接器的行和列。
27.如权利要求26所述的线缆系统，还包括连接至所述电连接器的所述行中的一个的至少一个线卡，以及连接至所述电连接器的所述列中的一个的交换卡。
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