CN107643990A - 可配置架构的通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可配置架构的通信设备，涉及通信技术领域。包括：中板，插入中板的至少一块前插卡，前插卡包括至少一块接入卡，接入卡包括主交换芯片、管理CPU，其中，主交换芯片，用于进行数据传输，管理CPU，用于对主交换芯片进行管理，处理单元，用于对主交换芯片传输的数据进行处理或预处理。本发明中，在接入卡上增加了处理单元，因此接入卡能分担一部分数据的分析处理功能，减轻了处理卡的负担，使处理卡被更高效的用于复杂数据的分析处理，从而提高了处理卡的利用率，提升了系统的处理能力。

Description

可配置架构的通信设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及可配置架构的通信设备。

背景技术

随着通信技术的快速发展，通信设备需要能够提供更高的接口速率、更多的业务种类，更高的处理能力。现有技术中，通信设备一般由背板，交换卡，主控卡，接入卡和处理卡等构成。背板用作各个其他板卡的互连线。主控卡提供用户对整个设备和系统进行管理的接口。用户数据从接入卡导入，通过交换卡转发，最后从相应的接入卡导出。如果用户数据被标识为需要处理，交换卡会先把用户数据转发到处理卡，再把经过处理的数据送到目的接入卡导出。这类通信设备除了能转发数据，还能对所转发的数据进行分析和处理。

为了对通信设备进行管理和配置，现有的通信设备中，数据分析和处理功能都由处理卡承担，无论数据处理过程是否复杂，均需要在处理卡完成数据处理后，再将数据传输至接入卡，增加了处理卡的负担，限制了通信设备的最大处理能力。

发明内容

本发明实施例提供了一种可配置架构的通信设备。旨在解决通信设备处理能力低的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例，提供了一种可配置架构的通信设备，包括：中板，插入中板的至少一块前插卡，前插卡包括至少一块接入卡，接入卡包括主交换芯片、管理CPU，其中，

主交换芯片，用于进行数据传输；

管理CPU，用于对主交换芯片进行管理；

处理单元，用于对主交换芯片传输的数据进行处理或预处理。

可选的，处理单元为扣卡形式安装在接入卡上。

可选的，前插卡包括至少一块处理卡，处理卡包括处理器、桥片和中板连接器，其中，

中板连接器，用于进行数据传输；

桥片，用于进行报文转换；

处理器，用于对报文进行分析处理。

可选的，还包括，插入中板的至少一块交换卡，交换卡包括：

主交换芯片，用于进行数据传输；

管理CPU，用于对主交换芯片进行管理和配置，对通信设备进行管理，和，对第一交换卡进行监控；

管理通道交换芯片，用于与管理CPU进行数据传输，和，与通信设备包括的其他CPU进行数据传输。

可选的，交换卡，还用于发送在位信号，心跳信号和主控有效信号。

可选的，还包括，插入中板的至少一块主控卡，主控卡包括：

管理CPU，用于对通信设备进行管理，和，对主控卡进行监控；

连接器，用于与管理CPU进行数据传输。

可选的，主控卡，还用于发送在位信号，心跳信号和主控有效信号。

可选的，通信设备包括12块前插卡。

可选的，处理单元为NPS单元，

NPS单元，用于对主交换芯片传输的数据进行高速解析。

本发明实施例公开的可配置架构的通信设备，在接入卡上增加了处理单元，因此接入卡能分担一部分数据的分析处理功能，减轻了处理卡的负担，使处理卡被更高效的用于复杂数据的分析处理，从而提高了处理卡的利用率，提升了系统的处理能力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例公开的一种通信设备的示意图；

图2是本发明实施例公开的另一种通信设备的示意图；

图3是本发明实施例公开的一种交换卡的示意图；

图4是本发明实施例公开的一种主控卡的示意图；

图5是本发明实施例公开的一种处理卡的示意图；

图6是本发明实施例公开的一种接入卡的示意图；

图7是本发明实施例公开的另一种接入卡的示意图；

图8是本发明实施例公开的另一种接入卡的示意图；

图9是本发明实施例公开的另一种接入卡的示意图；

图10是本发明实施例公开的另一种通信设备的示意图；

图11是本发明实施例公开的另一种通信设备的示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文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。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本发明实施例公开了一种通信设备，可以包括中板1，交换卡2，主控卡3，前插卡4，其中，交换卡2，主控卡3或前插卡4的数量可以分别为一块或多块，本发明对此并不限定，如图1所示，其中，主控卡3为可选的模块，在实际应用中，通信设备也可以不包括主控卡3。

可选的，通信设备可以采用正交结构，如图2所示，也可以采用其他相同或相近的结构。

可选的，交换卡2，可以从通信设备的后方插入中板1，每个交换卡2占1个槽位。需要注意的是，在本实施例中，交换卡2有两块，本领域技术人员在具体实施过程中，可以将交换卡2配置为1块，还可以将交换卡2配置为3块或以上。

可选的，前插卡4，可以包括一块或多块接入卡5，也可以包括一块或多块处理卡6，前插卡4可以从通信设备的前方插入中板1。示例性的，前插卡4可以在通信设备主控单元的控制下完成预设功能。

可选的，主控卡3，可以从通信设备的后方插入中板1，进一步可选的，主控卡3可以共计占用1个插槽。

可选的，中板1可以为后方插入的交换卡2、主控卡3和前方插入的前插卡4提供支撑和互连线。

进一步可选的，中板1可以向交换卡2、主控卡3发送携带有插卡槽位位置的槽位信号。

可选的，交换卡2可以包括主交换芯片21，管理通道交换芯片22，管理CPU 23，连接器25和多个连接器24，如图3所示。

主交换芯片21组成业务数据通道，通过100G总线28，连接器24和前插卡4相连，从前插卡4接收数据，并根据规则将数据转发到目的前插卡4中。

管理通道交换芯片22组成管理通道，通过10G总线27连接通信设备包括的所有板卡上的管理CPU，并连接本交换卡2的管理CPU 23，还通过连接器24连接前插卡4的CPU，通过连接器25连接主控卡3的CPU。使交换卡2或主控卡3的CPU均可以管理通信设备的各个板卡。

交换卡2的管理CPU 23可以通过PCIE总线26对主交换芯片21进行管理和配置，同时对本交换卡2进行整体的监控和管理。当通信设备中不包括主控卡3，或主控卡3未执行管理功能时，也能通过管理通道交换芯片22，对通信设备进行管理。

可选的，交换卡2的管理CPU 23可以提供I2C总线29A通过连接器25连接到中板1，当交换卡2通过主控竞争成为主控单元时，还可以通过I2C总线29A访问设备A的资源。

可选的，管理CPU 23可以同时具备监控交换卡2的功能，来自通信设备的主控单元的I2C总线29B通过连接器25可访问管理CPU 23，进而通信设备的主控单元可对交换卡2进行监控。

在本实施例中，主控卡3有2块，需要注意的是，本领域技术人员在具体实施过程中，可以将主控卡3配置为1块，还可以将主控卡3配置为3块或以上，还可以不配置主控卡3。

主控卡3可以包含管理CPU 31和连接器32，如图4所示，其中，管理CPU 31可以通过10G总线33和连接器32，经过中板1，连接到交换卡2上的管理通道交换芯片22，从而可以访问通信设备内其他板卡的CPU，完成对通信设备的管理功能。

可选的，主控卡3的管理CPU 31可以提供I2C总线34A通过连接器32连接到中板1，当主控卡3通过主控竞争成为主控单元时，可以通过I2C总线34A访问通信设备的资源。

可选的，管理CPU 31可以同时具备监控主控卡3的功能，来自通信设备的主控单元的I2C总线34B通过连接器32可访问管理CPU 31，进而通信设备的主控单元可对主控卡3进行监控。

处理卡6可以包括基于x86的处理器61，桥片62和中板连接器63，如图5所示。需要处理的数据从中板连接器63进入，通过100G总线65进入桥片62，桥片62把报文打包为PCI格式，通过PCIE总线64送往处理器61进行分析处理。

经过处理器61分析处理的报文，再通过PCIE总线64送回桥片62，桥片62把经处理器61处理过的报文转换为100G以太网格式，再通过100G总线65，经连接器63送回交换卡2。

可选的，处理器61可以同时具备监控处理卡6的功能，来自通信设备的主控单元的I2C总线66通过连接器63可访问处理器61，进而通信设备的主控单元可对处理卡6进行监控。

接入卡5可以包括主交换芯片51，处理单元52和管理CPU 53，如图6所示。

其中，用户数据由连接器54导入和导出，主交换芯片51根据规则决定把用户数据先送往处理单元52，还是直接通过连接器55送往交换卡2转发。需要注意的是，本领域技术人员在具体实施过程中，可以不配置处理单元52。

管理CPU 53可以通过PCIE总线57对主交换芯片51进行管理。

可选的，管理CPU 53可以同时具备监控接入卡5的功能，来自通信设备的主控单元的I2C总线56通过连接器55可访问管理CPU 53，进而通信设备的主控单元可对接入卡5进行监控。

可选的，接入卡5包括的处理单元52可以由NPS卡构成，采用扣卡的形式安装，如图7所示，使用板对板连接器501和接入卡5相连，并使用螺钉502固定在接入卡5上。

配置有处理单元52的接入卡5可以对导入的报文进行处理或预处理，再根据需求决定是否送到处理卡6进行分析处理，从而减小处理卡6的负担。

可选的，接入卡5可以不配置处理单元52，如图8所示，此时，数据流81从接入卡5流入到交换卡2，根据需求，交换卡2把它转发到处理卡6。处理卡6对数据流81进行分析处理，处理后的数据流81通过交换卡2送到目的接入卡5流出。

可选的，接入卡5配置有处理单元52时，如图9所示，具有2种可选的数据流82、83。

其中，数据流82从接入卡5进入，根据需求送到处理单元52进行预处理，包括分析和处理，经预处理的数据根据需求流入交换卡2，由交换卡2转发到处理卡6进行进一步处理，经处理卡6处理后的数据，再通过交换卡2转发到目的接入卡5导出。

数据流83从接入卡5进入，根据需求送到处理单元52进行预处理，包括分析和处理，在处理单元的分析处理已经满足要求时，数据流经处理单元52处理后，通过交换卡2直接转发到目的接入卡5导出。

在本实施例中，交换卡2具有管理通信设备的能力，示例性的，如图10所示，交换卡2A和交换卡2B是两块交换卡2，主控卡3A和主控卡3B是两块主控卡3，其中，2块交换卡2和2块主控卡3均可以参与主控竞争，竞争的胜者将成为通信设备的主控单元。

交换卡2A和2B之间连接有信号91，其信号发送接收方向，按箭头方向判定。当交换卡2A或2B正常时，信号91为心跳信号；当交换卡2A或2B出现故障时，信号91为固定电平信号。

示例性的，交换卡2A正常时，交换卡2A向交换卡2B发送心跳信号，交换卡2A出现故障时，交换卡2A向交换卡2B发送固定电平信号。

主控卡3A和3B之间连接有信号92，其信号发送接收方向，按箭头方向判定。当主控卡3A或3B正常时，信号92为心跳信号；当主控卡3A或3B出现故障时，信号92为固定电平信号。

中板1与各个交换卡2和主控卡3之间连接的槽位号93，在本实施例中，槽位号93在中板1上可以由电阻上下拉为固定电平而唯一确定的，示例性的，交换卡2A处于交换槽位0，交换卡2B处于交换槽位1；主控卡3A处于主控槽位0，主控卡3B处于主控槽位1。

示例性的，本发明实施例中，在主控竞争程序中，槽位0优先于槽位1。在具体实施过程中，本领域技术人员还可以根据实际设备设计需要，采用其他相似的规则，本发明对此并不限定。

主控卡3B具有在位信号94，在位信号94经中板1连接交换卡2A、2B和主控卡3A。在位信号94在中板1上由上拉电阻拉高为高电平，在主控卡3B上接低电平，当主控板3B插入通信设备时，在位信号94变为低电平。

一般的，在位信号可以用于表征板卡的存在状态。

主控卡3A具有在位信号95，在位信号95经中板1连接所有交换卡2A、2B和主控卡3B。在位信号95在中板1上由上拉电阻拉高为高电平，在主控卡3A上接低电平，当主控板3A插入通信设备时，在位信号95变为低电平。

交换卡2B具有在位信号96，在位信号96经中板1连接交换卡2A。在位信号96在中板1上由上拉电阻拉高为高电平，在交换卡2B上接低电平，当交换卡2B插入通信设备时，在位信号96变为低电平。

交换卡2A具有在位信号97，在位信号97经中板1连接交换卡2B。在位信号97在中板1上由上拉电阻拉高为高电平，在交换卡2A上接低电平，当交换卡2A插入通信设备时，在位信号97变为低电平。

交换卡2A与交换卡2B之间具有主控有效信号98，用以告知对方自己是否为通信设备的主控单元。主控有效信号98默认为高电平，当交换卡2A或交换卡2B设置自己为主控单元时，主控有效信号98变为低电平。

主控卡3A与主控卡3B之间具有主控有效信号99，用以告知对方自己是否为通信设备的主控单元。主控有效信号99默认为高电平，当主控卡2A或主控卡2B设置自己为主控单元时，主控有效信号99变为低电平。

可选的，当通信设备中配置有主控卡3A和主控卡3B，或仅配置一块主控卡3A或主控卡3B的情况下，交换卡2A和交换卡2B可以通过主控卡3A的在位信号95和主控卡3B的在位信号94获知通信设备中存在主控卡3。此时交换卡2A和交换卡2B不参与通信设备的主控竞争。

进一步可选的，当通信设备中只配置有1块主控卡3A时，主控卡3A可以通过在位信号95获知是否存在另外的主控卡3B。主控卡3A将被自动配置为主控单元，而无需主控竞争。

当通信设备配置有2块主控卡3A和主控卡3B时，可以采用如下主控竞争程序确定主控单元：

主控卡3A和主控卡3B上电自检正常后，都会输出心跳信号给另一块主控卡。

一般的，心跳信号可以用于表征板卡的工作状态是否正常。

如果主控槽位0上的主控卡3A自检正常，则主控卡3A根据自己处于槽位0，优先设置自己为主控单元；主控槽位1上的主控卡3B检测到主控卡3A的有效的心跳信号92，设置自己为主控备份单元。可选的，主控卡3B会持续检测来自主控卡3A的心跳信号92和在位信号95，当来自主控卡3A的心跳信号92或在位信号95失效时，主控卡3B可以重启主控竞争程序。

如果主控槽位0上的主控卡3A自检异常，则主控卡3A不能正常发送心跳信号92，也不设置自己为主控单元；此时，主控槽位1上的主控卡3B不能正常检测到来自主控卡3A的心跳信号，判定主控卡3A故障，设置自己为主控单元。

主控卡3A或主控卡3B设置自己为主控单元后，会在主控有效信号99上输出主控有效的电平信号。当另一槽位的主控卡插入或恢复正常时，获取到主控有效信号99，则设置自己为主控备份单元，不会重启主控竞争程序。

一般的，主控有效信号可以用于表征板卡的主控状态，即该板卡是否为通信设备的主控单元。

当通信设备中不存在主控卡时，主控竞争在交换卡之间进行。

示例性的，当通信设备中只配置有1块交换卡2A时，交换卡2A可以通过在位信号96获知不存在另外的交换卡，该交换卡2A设置自己为主控单元。

如果通信设备中配置有交换卡2A和交换卡2B时，可以采用如下主控竞争程序确定主控单元：

交换卡2A和交换卡2B上电自检正常后，都会输出心跳信号给其他交换卡。

如果交换槽位0上的交换卡2A自检正常，则交换卡2A根据自己处于槽位0，优先设置自己为主控单元；交换槽位1上的交换卡2B检测到交换卡2A的心跳信号，设置自己为主控备份单元。可选的，交换卡2B会持续检测来自交换卡2A的心跳信号91和在位信号97，当来自交换卡2A的心跳信号91或在位信号97失效时，交换卡2B将重启主控竞争程序。

如果交换槽位0上的交换卡2A自检异常，则交换卡2A不能正常发送心跳脉冲91，也不设置自己为主控单元；交换槽位1上的交换卡2B不能正常检测到来自交换卡2A的心跳信号91，故判定交换卡2A故障，设置自己为主控单元。

交换卡2A或交换卡2B设置自己为主控单元后，可以在主控有效信号98上输出主控有效的电平信号。当另一槽位交换卡插入或恢复正常时，获取到主控有效信号98，则设置自己为主控备份信号，不会重启主控竞争程序。

在本实施例中，主控卡3A和主控卡3B可以通过I2C总线对通信设备进行管理，如图11所示，由于交换卡2和主控卡3都可以访问I2C总线管理通信设备，因此，中板1还可以包括I2C HUB。

主控卡3A和主控卡3B输出的I2C读写和控制信号34A，以及交换卡2A和交换卡2B输出的I2C读写和控制信号29A经线路101到I2C HUB 11，其中只有通过主控竞争程序成为主控单元的板卡的I2C控制信号是有效的，确保只有被选作主控单元的主控卡或交换卡，才能通过I2C HUB 11访问通信设备的资源。

从I2C HUB 11选出的I2C读写信号103，通过I2C SWITCH 12，产生多个分支通道102，分别连接主控卡3A、主控卡3B的I2C信号34B，交换卡2A、交换卡2B的I2C控制信号29B，前插卡4的I2C信号，系统电源模块13，系统风扇模块14，和系统信息模块15，示例性的，前插卡4的I2C信号可以具体为接入卡的I2C信号56或处理卡的I2C信号66。

通过上述结构，主控单元可以访问到通信设备内所有的资源。

本发明实施例公开的技术方案，能够在通信设备仅配置有交换卡而未配置主控卡的情况下，由交换卡承担主控单元的任务，且当通信设备配置有两个交换卡时，两个交换卡可以互为备份，保证了通信设备运行的稳定，也可以节约成本。

另外，本发明实施例公开的技术方案，在通信设备同时配置有主控卡和交换卡时，交换卡可以作为主控卡的备份，进一步提高了通信设备的稳定性。

本发明实施例中，通信设备的板卡采用正交结构，省去背板走线，提高了信号速率，进而提升了系统的容量。

进一步的，在接入卡上增加了可选的处理单元，示例性的，NPS扣卡，因为NPS扣卡能分担一部分数据的分析处理功能，减轻了处理卡的负担，使处理卡被更高效的用于复杂数据的分析处理，从而提高了处理卡的利用率，提升了系统的处理能力。同时，NPS采用扣卡的安装方式，配置灵活，为用户提供多种选择。

上述仅为示例，本领域技术人员还可以在不付出创造性努力的情况下，组合出更多可选的实施方式。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种可配置架构的通信设备，其特征在于，包括：中板，插入所述中板的至少一块前插卡，所述前插卡包括至少一块接入卡，所述接入卡包括主交换芯片、管理CPU，其中，

所述主交换芯片，用于进行数据传输；

管理CPU，用于对所述主交换芯片进行管理；

处理单元，用于对所述主交换芯片传输的数据进行处理或预处理。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述处理单元为扣卡形式安装在所述接入卡上。

3.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述前插卡包括至少一块处理卡，所述处理卡包括处理器、桥片和中板连接器，其中，

所述中板连接器，用于进行数据传输；

所述桥片，用于进行报文转换；

所述处理器，用于对所述报文进行分析处理。

4.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括，插入所述中板的至少一块交换卡，所述交换卡包括：

主交换芯片，用于进行数据传输；

管理CPU，用于对所述主交换芯片进行管理和配置，对所述通信设备进行管理，和，对所述第一交换卡进行监控；

管理通道交换芯片，用于与所述管理CPU进行数据传输，和，与所述通信设备包括的其他CPU进行数据传输。

5.根据权利要求4所述的通信设备，其特征在于，所述交换卡，还用于发送在位信号，心跳信号和主控有效信号。

6.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括，插入所述中板的至少一块主控卡，所述主控卡包括：

管理CPU，用于对所述通信设备进行管理，和，对所述主控卡进行监控；

连接器，用于与所述管理CPU进行数据传输。

7.根据权利要求6所述的通信设备，其特征在于，所述主控卡，还用于发送在位信号，心跳信号和主控有效信号。

8.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备包括12块所述前插卡。

9.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述处理单元为NPS单元，

所述NPS单元，用于对所述主交换芯片传输的数据进行高速解析。