CN111788872B - 具有正交结构卡和线卡的网络装置及其组装或维护方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种网络装置。所述装置包含壳体和交换机卡，所述交换机卡安装在所述壳体内并且具有一或多个连接器。多个线卡被定向成彼此平行并且与所述交换机卡正交，并且组装到所述交换机卡的所述一或多个连接器。所述交换机卡具有芯片，所述芯片具有多个交换机或路由路径，并且所述交换机卡和所述芯片通过所述一或多个连接器耦接到所述多个线卡。

Description

具有正交结构卡和线卡的网络装置及其组装或维护方法

背景技术

网络交换机装置通常具有多个线卡，并且每个线卡可以具有多条线路。各自含有用于连接线卡的多个开关电路的多个交换机卡在此类装置中很普遍。卡(例如，印刷电路板) 上用于连接器的连接器引脚密度和面积是网络装置的封装密度的限制因素。冷却气流的障碍也是设计考虑的因素。通常，应用中间板解决方案将多个交换机卡连接到多个线卡。然而，中间板会阻碍气流并且可能增加系统中的信号反射和成本。不便于维护和接近常规网络交换机中的线卡和交换机卡。例如，一个有问题的因素是去除连接到多个线卡的交换机卡、维护或更换交换机卡所需的插入力或去除力的量。在到线卡的每个连接器的插入/去除力为30到40磅的情况下，连接到四个线卡的交换机卡将需要大约120到160 磅的力才能进行插入或去除。因此，本领域中需要一种克服上述缺点的解决方案。

发明内容

在一些实施例中，提供了一种网络装置。所述装置包含壳体和交换机卡，所述交换机卡安装在所述壳体内并且具有一或多个连接器。多个线卡被定向成彼此平行并且与所述交换机卡正交，并且组装到所述交换机卡的所述一或多个连接器。所述交换机卡具有芯片，所述芯片具有多个交换机，并且所述交换机卡通过所述一或多个连接器耦接到所述多个线卡。

在一些实施例中，提供了一种网络装置。所述装置包含：壳体，所述壳体被尺寸设定成适于机架式安装；以及交换机卡，所述交换机卡位于所述壳体内并具有多个交换机，所述交换机也被称为芯片中的交换路径或路由路径。所述装置包含一或多个正交直接连接器和多个线卡，所述多个线卡通过所述一或多个正交直接连接器耦接到所述交换机卡上的所述芯片。所述多个线卡中的每个线卡与所述多个线卡中的每另一个线卡平行。

在一些实施例中，提供了一种组装或维护网络装置的方法。所述方法包含在壳体内安装非冗余交换机卡。所述方法包含将多个线卡组装到所述交换机卡的一或多个连接器，其中所述多个线卡中的每个线卡与所述交换机卡正交并且与所述多个线卡中的每另一个线卡平行。所述方法包含通过所述一或多个连接器将所述多个线卡耦接到所述交换机卡上的具有多个交换机的芯片，所述交换机也被称为交换路径或路由路径。

根据以下结合附图进行的详细描述，实施例的其它方面和优点将变得显而易见，所述附图通过举例展示了所描述实施例的原理。

附图说明

通过参考下文结合附图进行的描述，可以最好地理解所描述实施例和其优点。这些附图决不限制本领域的技术人员在不脱离所描述实施例的精神和范围的情况下可以对所描述实施例作出的任何形式和细节上的修改。

图1是根据一些实施例的用于网络交换机装置的具有扇出到多个线卡的交换机芯片的交换机卡(或结构卡)的框图。

图2是根据一些实施例的正交直接连接器的透视图。

图3是根据一些实施例的用于网络交换机装置的通过正交直接连接器耦接到交换机卡的多个线卡的透视图。

图4是根据一些实施例的具有壳体、交换机卡和正交于交换机卡安装并通过连接器和中间板耦接到交换机卡的多个线卡的网络交换机装置的透视图。

图5是根据一些实施例的具有壳体、交换机卡和正交于交换机卡安装并通过正交直接连接器耦接到交换机卡的多个线卡的网络交换机装置的透视图。

图6是可以用本文描述的实施例实践的组装或维护网络交换机装置的方法的流程图。

具体实施方式

本文描述的网络交换机装置的各个实施例具有正交于交换机卡安装并且电耦接到交换机卡的多个线卡，并且解决了组件的封装、连接、维护和更换以及机架式安装环境中的部署或配置方面的多种问题。一个版本具有中间板解决方案，而另一个版本具有正交直接连接器解决方案，而没有中间板。

图1是用于网络交换机装置的具有扇出到多个线卡106的交换机芯片104的交换机卡102(或结构卡)的框图。在此实施例中，网络交换机装置不是具有多个交换机卡102 和/或多个交换机芯片104，而是具有带有单个(或多个)交换机芯片104的单个非冗余交换机卡102，所述交换机芯片具有网络交换机的所有交换机。交换机芯片104内的交换机可以被称为交换路径或路由路径。在一些实施例中，这些交换路径或路由路径通过交换机结构耦接和/或连接交换机芯片104的入端口和出端口。所示设计中要解决的一个问题是如何以不阻碍壳体内部的气流的紧凑方式耦接交换机芯片104和所有线卡106。例如，如果所有线卡平行于交换机卡并且沿交换机卡102的例如具有边缘连接器的一个边缘布置，则交换机卡会由于所有互连所需的线性尺寸而变得过大。其它布置由于与线卡的互连而具有相关的封装问题。应当理解，虽然在交换机卡上展示了单个交换机芯片，但是可以将多个交换机芯片集成到交换机卡上。还应当理解，所述实施例中的一些实施例提供了单个交换机卡或结构卡，而不是装置的多个交换机卡或结构卡。

图2是正交直接连接器202的透视图。可从供应商处获得具有各种数量的导体、尺寸和相对定向的各种正交直接连接器，并且实施例不限于本文所示的具体连接器。在此版本中，一个连接器206(例如，公连接器)的引脚212插入到另一个连接器204(例如，母连接器)的插口或引脚插座中，其中所述一个连接器206的焊接引脚214垂直于或正交于所述另一个连接器204的焊接引脚208。这使正交直接连接器202的所述两个连接器 204、206配合。正交直接连接器可以具有特定的正交利手性或定向(例如，键控)，或者可以使一个连接器可相对于另一个连接器旋转。应理解，连接器204和206的配合或接合可以利用产生本文讨论的正交定向的任何合适的定向。当印刷电路板或卡组装到一个连接器206，并且另一个印刷电路板或卡组装到另一个连接器204，并且连接器204、206 作为正交直接连接器202彼此组装(即，配合)时，所述两个印刷电路板或板卡如图2所示彼此正交。注意，两个此类印刷电路板将彼此边对边地相交，其中一个印刷电路板的边缘邻近并垂直于另一个印刷电路板的边缘，而不是像例如将一个印刷电路板定位成垂直于并耦接到另一个印刷电路板的面的中心区域的正交板连接器那样边对面地相交。

术语“连接器”被理解为适用于具有大量导体的各种连接器，并且适用于连接器组、单独的连接器以及连接器的组件。例如，具有一或多个引脚或插脚的公插头被视为连接器，具有一或多个引脚或插脚插座或插口触点的母插口被视为连接器，公插头和母插口的组合是连接器，公母连接器和其组件也是连接器。由多个公连接器构成的组被视为连接器，母连接器组和公母连接器组也被视为连接器。到连接器的连接可以例如通过压接、焊接(引脚或表面安装)或紧固来实现，并且可以通过导线、印刷电路板焊盘、镀通孔、边缘或迹线或其它连接器等来实现。

图3是用于网络交换机装置的通过正交直接连接器204、206(即，正交直接连接器202)耦接到交换机卡102的多个线卡106的透视图。每个线卡106的电路和信号通过连接器204、206耦接到交换机芯片104，所述连接器将线卡106定向成彼此平行并正交于交换机卡102。每个线卡106的一个边缘与交换机卡102的一个边缘相交(即，相邻)并且垂直所述边缘。在一些实施例中，每个连接器204、206是单个组件，并且在其它实施例中，连接器204被组合成一个连接器和/或连接器206被组合成一个连接器。共同地，在各个实施例中，连接器204、206的组合可以被视为一个连接器或多个连接器。

图4是具有壳体410、交换机卡102和垂直于交换机卡102安装并通过连接器和中间板406耦接到交换机卡102的多个线卡106的网络交换机装置的透视图。可以使用各种板中间连接器或边缘连接器将线卡106定向成彼此平行并正交于交换机卡102，其中中间板406垂直于交换机卡102的一个边缘并垂直于线卡106中的每个线卡的一个边缘。在此实施例中，另外的卡402、404(如其上具有处理器的管理器卡)安装到中间板406，平行于线卡106并且正交于或垂直于交换机卡102。在一些实施例中，管理器卡和安装在其上的处理器用于显示交换机组件状态，并提供对以太网管理和控制台端口的控制。

图4的装置的一些版本具有用于去除线卡106和管理器卡或其它卡402、404的弹出器412。每个弹出器412可以是或包含弹簧安装或铰接并安装到壳体410的杠杆。各种设计都是可能的。在一个版本中，交换机卡102具有弹出器，而在另一个版本中，交换机卡102没有弹出器。在另一个版本中，位于壳体的远离线卡106的相对端处的风扇组合件405是可去除且可更换的。在又另一个版本中，风扇组合件405是可去除、可反转且可更换的。另一个版本使壳体410被尺寸设定成在机架中具有可反转性，使得可以从机架中拉出网络交换机装置，相对于机架反转网络交换机装置，并且面向相反的方向将网络交换机装置重新插入到机架中。一个版本组合了这些特征，使得壳体可以相对于机架反转，并且风扇可以相对于壳体反转。这样可以相对于机架的相对侧上的热通道和冷通道保持气流。也就是说，在机箱和风扇组合件405的两个相反方向上，穿过网络交换机装置的气流从冷通道行进到热通道(从而从网络交换机装置中的冷却组件升温)。可替代地，风扇组件405的可反转性被视为提供关于气流方向的完全灵活性的方式，而不管壳体410相对于壳体410被机架式安装的机架的定向如何。在一些版本中，电源装置 408也是可去除且可更换的。

图5是具有壳体506、交换机卡102和正交于交换机卡102安装并通过正交直接连接器204、206(即，正交直接连接器202)耦接到交换机卡102的多个线卡106的网络交换机装置的透视图。与图4所示的实施例不同，此网络交换机装置缺少中间板。因此，线卡106可以在不通过中间板传递信号和电源连接的情况下耦接到交换机卡102。这改进了气流穿过壳体506，因为没有中间板阻挡气流。此实施例还提高了信号完整性。

另一种改进在于如何在不用过多的力的情况下使交换机卡102更容易插入和去除的问题的解决方案。为了比较，考虑在图4所示的实施例中，必须向交换机卡102施加足够的力以克服将来自交换机卡的所有信号耦接到中间板406(并且因此耦接到线卡106并且任选地耦接到另外的电路卡402、404)的全部连接器的插入力和去除力。在图5所示的实施例中，弹出器504用于将线卡106中的每个线卡以及在各个实施例中任选地任何另外的电路卡(如果存在的话)与交换机卡102解除耦接。然后，可以容易地去除交换机卡102，而无需克服所有连接器的所有力。在一些实施例中，交换机卡102例如通过紧固件或止动机构安装在壳体506的内部、安装在导轨上等。在组装时或者在进行更换时 (例如，为了测试、维修或升级)，交换机卡102被插入到壳体506中，固定在适当的位置，然后插入线卡106。每个线卡106在插入或去除时仅经历所述线卡106相对于交换机卡102所需的插入力或去除力。如果遵循上述程序，则交换机卡102在任何时候都不会经历任何或所有线卡106的插入力或去除力。应当理解，实施例使得易于接近交换机卡以实现非冗余性，因为交换机卡非常易于接近。另外，在所述实施例中的一些实施例中，交换机卡上的单个芯片有能力扇出到线卡中的每个线，从而实现紧凑且高效的设计。

在一个版本中，交换机卡102具有弹出器。在另一个版本中，交换机卡102没有弹出器并且可以在去除紧固件或释放止动机构时去除。一个实施例使交换机卡102在导轨上滑动，并用一或多个紧固件或止动机构安装在壳体506内，并有助于提高壳体506的刚度。版本可以具有一或多个与图4的管理器或处理器卡相关的管理器或处理器卡。类似于图4所示的实施例的灵活性，图5所示的网络交换机装置的一些实施例具有一或多个可更换和/或可反转的风扇模块502，或者可以是固定的或可去除的一或多个单独的风扇。一些实施例具有一或多个可更换的电源(图5中未示出，但见图4)。弹出器504可以具有各种设计。一些版本的特点是壳体相对于机架的可反转性，而一或多个风扇模块具有或不具有可反转性。

图6是可以用本文描述的实施例实践的组装或维护网络交换机装置的方法的流程图。应当理解，出于各种目的或用户偏好，图6中的方法的动作可以以不同于图6所示的顺序、分组或子集的顺序、分组或子集执行。在动作602中，在壳体中安装交换机卡。例如，在安装线卡之前，交换机卡可以在导轨上滑动，并在壳体内闩锁或紧固在适当的位置。在动作604中，将线卡组装到交换机卡的一或多个连接器，其中线卡彼此平行并且与交换机卡正交。例如，可以使用一或多个正交直接连接器将线卡耦接到交换机卡。在动作606中，线卡通过连接器电连接且机械耦接到交换机卡。这些动作602、604、606 可以用于组装网络交换机装置，或者安装相同的或更换的交换机卡和/或线卡例如以实现维护或升级。

在动作608中，弹出线卡。在动作610中，去除或更换交换机卡。当去除或更换交换机卡时，按顺序进行这些动作608、610，使得交换机卡不需要克服到线卡的连接器的所有去除力而施加的力。在动作612中，相对于网络交换机装置的壳体反转一或多个风扇或风扇组合件。此动作612反转穿过壳体的冷却气流。在动作614中，在机架中反转壳体。此动作614可以用于根据用户偏好使前面板或后面板更易于接近，或者相对于机架反转气流。此外，可以组合动作612和614以相对于机架反转网络交换机装置的壳体和前面板/后面板的定向，但是保持相对于机架以及热通道和冷通道的气流方向。

本文公开了详细的说明性实施例。然而，出于描述实施例的目的，本文公开的具体功能细节仅是代表性的。然而，实施例可以以许多替代形式体现，并且不应被解释为仅限于本文阐述的实施例。应当理解，对方向和定向的描述是为了便于解释，并且设备不限于相对于重力的定向。换句话说，设备可以以上下颠倒、右侧朝上、对角、竖直、水平等方式安装，并且对方向和定向的描述是相对于设备本身的部分进行的，而不是绝对的。

应当理解，尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各个步骤或计算，但是这些步骤或计算不应受限于这些术语。这些术语仅用于区分一个步骤或计算与另一个步骤或计算。例如，在不不脱离本公开的范围的情况下，第一计算可以称为第二计算，并且类似地，第二步骤可以称为第一步骤。本文中使用的术语“和/或”以及“/”符号包含相关联列举项中的一或多个项的任何和全部组合。

本文中所使用的单数形式“一个/一种(a、an)”和“所述(the)”旨在也包含复数形式，除非上下文另外明确指示。还应当理解，当在本文中使用术语“包括(comprises、comprising)”和/或“包含(includes、including)”时，其指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。因此，本文中使用的术语仅出于描述具体实施例的目的而不旨在是限制性的。

还应当注意，在一些替代性实施方案中，所指出的功能/动作可以不按图中指出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能/动作，连续示出的两个图实际上可以基本上同时执行，或者有时可以按相反顺序执行。

尽管以特定顺序描述了方法操作，但是应当理解，可以在所描述的操作之间执行其它操作，可以调整所描述的操作，使得其在稍微不同的时间发生，或者所描述的操作可以分布在允许以与处理相关联的各种时间间隔发生处理操作的系统中。

各种单元、电路或其它组件可以被描述或声明为“被配置成”或“可配置成”执行一或多个任务。在这种上下文中，短语“被配置成”或“可配置成”用于通过指示单元 /电路/组件包含在操作期间执行一或多个任务的结构(例如，电路系统)来表示结构。因此，可以说单元/电路/组件被配置成执行任务，或可配置成执行任务，即使当指定的单元/电路/组件当前不可操作时(例如，未接通)，也是如此。与“被配置成”或“可配置成”语言一起使用的单元/电路/组件包含硬件——例如，电路、存储可执行以实施操作的程序指令的存储器等。叙述单元/电路/组件“被配置成”执行一或多个任务，或者“可配置成”执行一或多个任务明确地旨在对所述单元/电路/组件不援引35U.S.C.112第六段。另外，“被配置成”或“可配置成”可以包含由软件和/或固件(例如，FPGA或执行软件的通用处理器)控制以便以能够执行处理中的一或多个任务的方式来操作的一般结构(例如，一般电路系统)。“被配置成”还可以包含使制造工艺(例如，半导体制造设施)适于制造被适用于实施或执行一或多个任务的装置(例如，集成电路)。“可配置成”明确地旨在不适用于空白媒体、未编程的处理器或未编程的通用计算机、或未编程的可编程逻辑装置、可编程门阵列或其它未编程的装置，除非伴随有赋予未编程的装置执行所公开的一或多个功能的能力的经过编程的媒体。

出于解释的目的，已经参考特定实施例描述了前述描述。然而，上文的说明性讨论并不旨在是详尽的或将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变化是可能的。选择并描述所述实施例的目的在于最好地解释实施例的原理及其实际应用，从而使本领域的其它技术人员能够最好地利用所述实施例和可能适合于预期的特定用途的各种修改。因此，本实施例将被视为说明性的而非限定性的，并且本发明并不限于本文给出的细节，但是可以在所附权利要求的范围和等效物内进行修改。

Claims (20)

1.一种网络装置，其包括：

壳体；

交换机卡，所述交换机卡具有芯片，所述芯片具有所述芯片内的多条交换路径，所述交换机卡安装在所述壳体内并且具有多个连接器，其中所述交换机卡是非冗余且可更换的并且是所述装置的唯一交换机卡；

多个线卡，所述多个线卡被定向成彼此平行并且与所述交换机卡正交，所述多个线卡中的每个线卡具有单个正交直接连接器，所述单个正交直接连接器直接组装到所述交换机卡的所述多个连接器中的不同的单个连接器，而在所述交换机卡和所述多个线卡之间没有中间板，

其中所述多个线卡的每一线卡的所述单个正交直接连接器位于所述线卡的边缘。

2.根据权利要求1所述的网络装置，其进一步包括：

多个弹出器，所述多个弹出器被布置成弹出所述多个线卡中的每个线卡，其中所述交换机卡没有弹出器。

3.根据权利要求1所述的网络装置，其进一步包括：

一或多个紧固件，所述一或多个紧固件将所述交换机卡固持在所述壳体内，其中所述一或多个紧固件和所述交换机卡有助于增加所述壳体的刚度。

4.根据权利要求1所述的网络装置，其进一步包括：

组装到所述壳体或组装在所述壳体中的一或多个可去除的可反转风扇。

5.根据权利要求1所述的网络装置，其中所述壳体被尺寸设定成在机架式安装中具有可反转性。

6.根据权利要求1所述的网络装置，其进一步包括：

一或多个处理器卡，所述一或多个处理器卡与所述交换机卡正交并且组装到所述交换机卡的所述多个连接器。

7.根据权利要求1所述的网络装置，其中所述多个线卡中的每个线卡的电路和信号通过多个相应线卡的一者的正交直接连接器和所述交换机卡的相应连接器耦接到所述交换机卡。

8.根据权利要求1所述的网络装置，其中特定线卡的单个正交直接连接器被配置成能够通过用于所述特定线卡的去除力而不是通过用于所述多个线卡中的其它线卡的去除力从所述交换机卡的对应连接器去除。

9.一种网络装置，其包括：

壳体，所述壳体具有适于机架式安装的尺寸；

交换机卡，所述交换机卡位于所述壳体内并具有芯片内的多个路由路径，其中所述交换机卡是非冗余的、单数的且可更换的并且是可去除的；

多个正交直接连接器；以及

多个线卡，所述多个线卡通过所述多个正交直接连接器耦接到所述交换机卡上的所述芯片，所述多个线卡中的每个线卡平行于所述多个线卡中的每另一个线卡，所述多个线卡中的每个线卡在不使用中间板的情况下通过所述多个正交直接连接器中的不同的单个正交直接连接器直接组装到所述交换机卡，

其中所述多个正交直接连接器的每一单个正交直接连接器位于所述多个线卡的相应一者的边缘。

10.根据权利要求9所述的网络装置，其进一步包括：

所述壳体具有用于弹出所述多个线卡的多个弹出器。

11.根据权利要求9所述的网络装置，其中：

所述交换机卡紧固或能够固定在所述壳体内，并且没有弹出器；并且

经过紧固或固定的交换机卡增加所述壳体的刚度。

12.根据权利要求9所述的网络装置，其进一步包括：

一或多个风扇模块，所述一或多个风扇模块附接到所述壳体或插入在所述壳体中，其中所述一或多个风扇模块中的每个风扇模块是可去除且可反转的。

13.根据权利要求9所述的网络装置，其进一步包括：

所述壳体能够相对于所述机架式安装反转。

14.一种组装或维护网络装置的方法，所述方法包括：

在壳体内安装具有多个正交直接连接器的非冗余交换机卡，其中所述交换机卡是非冗余且可更换的并且是所述装置的唯一交换机卡；

使用所述交换机卡的所述多个正交直接连接器中的不同的单个正交直接连接器而不使用中间板将多个线卡中的每个线卡直接组装到所述交换机卡，其中所述多个线卡中的每个线卡与所述交换机卡正交并且与所述多个线卡中的每另一个线卡平行；以及

将所述多个线卡耦接到芯片，所述芯片具有所述芯片内的多个交换路径，所述芯片安装在所述交换机卡上，

其中所述多个正交直接连接器的每一单个正交直接连接器位于所述多个线卡的相应一者的边缘。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

用另外的交换机卡更换所述交换机卡。

16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

使用附接到所述壳体的一或多个弹出器弹出所述多个线卡中的一或多个线卡，其中所述壳体没有用于所述交换机卡的弹出器。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述安装所述交换机卡包括使用一或多个紧固件将所述交换机卡紧固在所述壳体内。

18.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

从所述壳体去除一或多个风扇或风扇组合件；

相对于所述壳体反转所述一或多个风扇或风扇组合件；以及

将经过反转的所述一或多个风扇或风扇组合件重新安装到所述壳体中。

19.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

从机架中去除所述壳体；

相对于所述机架反转所述壳体；以及

将所述壳体重新安装到所述机架中。

20.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

将一或多个处理器卡组装到所述交换机卡的所述多个正交直接连接器，其中所述一或多个处理器卡中的每个处理器卡与所述交换机卡正交，其中所述芯片是所述交换机卡的唯一芯片。

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