CN1630377A - 一种传输设备硬件平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种传输设备硬件平台。该平台包括背板和子板，其特征在于进一步包括：所述子板上设有光接口器件，用于实现电信号和光信号的相互转换；所述背板上用于连接所述子板的连接槽位上有光信号连接器，用于传送所述子板与所述背板之间的光信号；所述子板间有光信号连接线，用于连接所述子板之间的光信号。本发明实现一个硬件平台支持各种设备功能，轻松实现设备功能和容量的扩展。通过本发明可以提高设备配置的灵活性和传输的高速信号质量，降低了系统设计的难度。

Description

一种传输设备硬件平台

技术领域

本发明涉及通讯系统中的传输技术领域，具体涉及一种传输设备硬件平台。

背景技术

常见的传输设备平台硬件上基本都是由两种不同部分组成，其中一部分是完成各种不同功能(如接入、线路传输、交叉连接、公务处理、控制、电源供应和保护等)的单板，常称为子板；另一部分是完成各子板之间信号连接的单板，常称为背板(也称母板)。这两部分的连接关系如图1所示。在图1中，槽位n(n≥1)是背板上设置的连接槽位，连接槽位上有信号连接器，用于接入各种功能的子板，背板连接槽位上的信号连接器以及背板上的信号线为上述各种功能的单板提供电源供应、相互之间的通信以及业务数据交换连接，以将多个子系统(每个子板对应一个子系统)组合成一个复杂系统完成相应的功能，比如ADM(分插复用器)、DXC(数字交叉连接)、WDM(波分复用)等设备功能。在实际设备中，虽然还有一些辅助功能的部分，但是子板和背板以及之间的连接才是实现光传输设备功能的关键。

背板与子板之间的连接功能主要包含以下三项：1、为子板供电；2、控制子板通过一些监控连接口实现对其它子板的监控、配置等管理功能；3、实现不同子板之间的业务数据交换。同理，背板上连接槽位上的信号连接器也分成三种功能：电源连接器、控制信号连接器和数据信号连接器。电源连接器主要是为各子板提供一次电源，因各子板内一般都配置二次电源模块完成自身所需电源的转换，对传输设备功能基本没有任何限制。控制信号连接器一般都是完成低速控制信号的传输，频率大都在Mbit/s(兆比特每秒)数量级，而且往往是采取共享式总线型或交换式走线，以实现控制子板与其它子板之间的通信，因为PCB上的走线带宽远高于实际控制信号带宽，因此控制信号走线对系统功能同样几乎没有什么限制。而数据信号连接器上传输的一般都是近Gbit/s(吉比特每秒)的超高速信号，这些信号因为速率很高，极易受到外界的干扰而劣化，所以传统的子板之间的高速信号连接都是先将高速信号通过DMUX(解复用)芯片分解成多个并行次高速率信号。如图2所示，10Gb/s的高速信号通过1∶16的解复用后成为16路622Mb/s的次高速信号，这些次高速信号再经过子板和背板的信号连接器，以差分信号的方式沿背板的次高速信号走线向接收子板传送，在接收子板与背板的数据信号连接器上完成次高速信号到接收子板的传递过程，接收子板再将多路次高速率信号通过MUX(复用)芯片复用成高速信号。当然也可能直接对次高速率信号进行直接处理，MUX的处理并不属于必须，但因背板上要直接传送10G的信号非常困难，DMUX的处理往往是不可缺少的。

而且高速信号对布线要求要严格的多，往往在设计初期就要根据设备功能、系统架构来确定数据信号连接器的安排和走线的分布，所以子架(背板和其他辅助设施构建的设备框架)中的不同槽位往往在设计之初就确定了功能，如交叉板被限制在一定板位上，线路板和支路板又必须在其它板位上。这种设计不仅限制了不同板的板位配置，使得不同槽位的单板无法随意混插，更为严重的是设计完毕后，一个子架的功能和所能支持的交叉容量往往就不可改变。但在实际组网应用中，有时要求是交叉容量大，有时要求上下支路要多，为了满足多种需求，现在流行的方法就是针对不同功能、不同组网要求的设备设计多种高速背板，这种开发方式周期长、产品类型多，维护复杂，不能适应未来开放式的设备架构。

其次，现在的设备类型逐步走向归一化，但传统的背板设计思路限制了不同功能设备的融合。因为不同产品的背板设计往往要求不一样，在硬件上无法做到融合。虽然现在背板设计上也提供了柔性板设计，但因高速信号对数据走线长度、延时、反射、过冲等非常敏感，因此虽然柔性板能使得不同子板之间数据连接可配置，但是它可配置带来的额外电磁兼容、干扰问题更为复杂，加上数据之间的同步逻辑问题使得整个背板的开发、测试周期大大加长。并且柔性板只是解决了可配置问题，但柔性板的类型与原来的背板类型相比，只是把原来的硬连接改成了现在的软连接，柔性板设计复杂难度、周期并没有降低，而且实现成本还会上升。

现有的热备份设计，往往是在子板上将同一信号分成两部分，再分别传送到工作单元和备份单元。这种方法虽然可以做到热备份，但工作单元、备份单元与子板之间同时存在连接，而这些连接都是通过背板上的高速数据走线实现的，背板上的高速数据走线仍然限制了工作单元、备份单元的槽位，并且也限制了整个子架所支持的容量。更为重要的是：这种热备份方式增加了背板上的高速数据走线数量，使得背板设计更为复杂，成本也上升，前述的背板设计问题仍然存在。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种传输设备硬件平台，通过该平台设置的光接口器件和光信号连接器以及光信号连接线来实现不同子板之间的信号连接，可以规避以前背板硬性连接对系统功能的限制，使得背板上的信号连接可以根据应用需要自由配置，通过本发明可以减少产品类型，降低产品开发、维护成本。

为达到上述目的，本发明提供一种传输设备硬件平台。

本发明的传输设备硬件平台，包括背板和子板，其特征在于进一步包括：

所述子板上设有光接口器件，用于实现电信号和光信号的相互转换；

所述背板上用于连接所述子板的连接槽位上有光信号连接器，用于传送所述子板与所述背板之间的光信号；

在所述子板间有光信号连接线，用于连接所述子板之间的光信号。

优选地，所述光信号连接线是可配置的，即可任意连接插在所述背板上的任意功能的所述子板。

优选地，相互之间有信号连接的所述子板，可以分别插在一个所述背板上，也可以分别插在多个所述背板上，以实现所述传输设备的功能扩展和容量扩展。

优选地，所述背板上用于连接子板的连接槽位上的光信号连接器是相同的，各所述子板上用于和背板的接口与所述的光信号连接器是耦合的。

优选地，所述背板的子板连接槽位上的光信号连接器有适配连接器，所述适配连接器包括连接插孔、法兰盘、分光器或耦合器。

优选地，所述分光器将其他子板发送的光信号由一个分为相同的多个分别发送到工作子板和备份子板，所述的耦合器将由工作子板和备份子板发送来的多个相同的光信号合成一个信号送到所述的其他子板，通过光信号连接器上适配的分光器和耦合器实现重要子板的备份。

可选地，所述的其他子板上有多组接收光口和多组发送接口，工作子板与备份子板分别直接与所述其他子板之间同时通信，实现重要子板的备份。

优选地，所述各子板之间的光信号连接线在所述的背板上的光信号连接器上是任意插拔的。

可选地，所述各子板之间的光信号连接线，包括光纤带缆、光纤连接器。

优选地，所述子板上的光接口器件是短距离光接口VSR，可以完成复用或解复用功能。

本发明因为采用上述方案，对现有方案有很大的改进，主要是：

1、用灵活的光接口和光信号连接线替换了传统背板上的电信号走线，使得设备的交叉容量、板位设置不再受背板限制，多种设备类型可以通过灵活配置背板上光信号连接线来完成，因此多种设备类型得以在同一个平台上实现，降低了产品开发周期、减小了产品的维护管理成本。

2、光信号在光信号连接线中传播速度非常快，光信号连接线的带宽也非常高，抗干扰能力强，因此不存在传统背板上高速数据信号走线所存在的过冲、干扰、振玲、时延、信号同步等问题，大大降低了系统设计的难度。

3、传统的数据信号走线受时延影响，整个子架能容纳的单板数据有限，但是采用光信号连接线替代背板高速数据走线后，子架管理范围可以大大扩展，不同背板上的子板之间也可以直接进行数据连接，而监控通信连接也可以通过子架间的扩展接口进行扩展，实现更复杂的系统集成，完成传统单子架无法完成的功能。

4、通过本发明提供的关键子板热备份方法，工作单元和备份单元可以不受限制地插在同一子架的任意槽位，也可以插入不同子架的不同槽位，使得热备份不以降低系统的性能为代价。

附图说明

图1是背板与子板之间的连接关系示意图

图2是现有技术中子板之间高速信号传输示意图

图3是本发明提供的一种传输设备硬件平台的实现示意图

图4是本发明应用于实现DXC设备的示意图

图5是本发明应用于实现DWDM设备的示意图

图6是本发明应用于系统热备份的方法一示意图

图7是本发明应用于系统热备份的方法二示意图

具体实施方式

本发明的核心是利用光接口和光信号连接线替代传统背板上的电信号连接器和电信号走线以完成不同子板之间的连接。下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。

图3给出了本发明的一个具体实施例，传输设备硬件平台的实现示意图。在图3中，发送子板31除包括传统的业务板的处理部分外，还包括光接口VSR311，光接口VSR311的功能是将需要输出的高速数据电信号转换成光信号，也可以根据需要解复用高速数据信号成为次高速数据信号，然后将上述经过处理的光信号发送到背板30上。背板30上的光连接器301为每一路数据信号都留有光连接插孔，可以实现光信号连接线308在光连接器301上的插拔。然后根据配置进行发送子板31和接收子板32之间的光连接，如果当前配置是把光连接插孔303上的数据发送到光连接插孔305上，则把光信号连接线308的一端插到光连接插孔303上，另一端插到光连接插孔305上；如果当前配置变化为光连接插孔303上的数据不再发送到光连接插孔305上，而是发送到306上，则上一步的光信号连接线308连接光连接插孔303的一端保持不变，只需把原来插在光连接插孔305上的一端拔出改插到光连接插孔306上即可；同理如果需要建立光连接插孔304和光连接插孔307的连接，直接用光信号连接线308将二者的光连接插孔相连接即可；如果需要将光连接插孔303上的数据分别广播到光连接插孔305、306和307上，则可以利用光连接器301上适配的分光器，将303数据分为3个光连接插孔输出，然后用3根光信号连接线308分别建立光连接插孔303与305的数据连接，光连接插孔303与306的数据连接，光连接插孔303与307的数据连接；依上述方法，任何配置只要按照配置用光信号连接线308建立各数据的光连接插孔的连接就可以了。建立好各数据光连接插孔的连接后，光信号就送到了接收子板32，接收子板32与背板30连接的光连接器301接收光信号，然后再将光信号送给子板的光接口VSR321进行光电转换输出电信号，也可以根据需要将经过解复用的相对低速数据信号复用成为高速数据信号，电信号的处理则与传统的子板处理一致。上述的光信号连接线308不限于1根，根据需要可以为任何数量。

下面结合图4和图5介绍在DWDM(密集波分复用)设备硬件平台上实现DXC、OXC、ADM等功能设备的实现方法：常见的DXC设备由两种子板组成：交叉板和线路板，线路板负责把信号接入，而交叉板则完成不同来向的信号之间的交叉连接，实现对信号的路由处理功能，此时在线路板与交叉板之间存在高速数据连接；而DWDM设备只有线路板、复用板等，线路板彼此独立，相互之间并不存在高速数据连接，复用板则只完成光信号的复用，与其他子板之间不存在高速信号连接。按传统设备思路，DXC设备和DWDM设备必须用不同的背板，当然，可以把DWDM的子板适配到DXC设备上，但这种方式往往会增加DWDM设备的成本，因为有高速数据走线的背板成本要高很多。而采用本发明中的传输设备的硬件平台后，DXC设备和DWDM设备可以共用同一种背板，而不增加系统额外成本。如图4所示，背板上的所有子板槽位上光连接器是相同的，各子板上用于和背板的接口与所述的光信号连接器是耦合的，所以DXC的线路板和交叉板是没有板位限制的，可以插到任意一个槽位上，只需要将线路板1和线路板2分别通过光纤1和光纤2与交叉板完成高速数据连接，这样就在所述传输设备的硬件平台上实现了DXC设备。DWDM设备因为没有交叉板，线路板和复用板彼此之间相互独立，不存在各子板之间的的高速数据连接，因此，上述在传输设备的硬件平台中去掉交叉板，换成复用板，同时去掉光纤1和光纤2的连接即可实现DWDM设备，如图5所示。业内人士都知，DXC设备的子板不限于线路板和交叉板，DWDM设备的子板不限于线路板和复用板，而且背板上可以同时插入多块板。因此，在同一个传输设备的硬件平台上可以实现DXC设备和DWDM设备。其它如ADM、OXC(非全光交换)等设备用此方法也都可以实现，在此不再累述。

如上所述，本发明所提到的统一硬件平台的实现方法就是在各子板上增加高速信号连接的光接口器件，以将原来该子板需要通过背板传送的电信号转换成光信号，并将从其它子板传送过来的光信号转换成电信号，同时在背板上预留了相应的光连接器和适配连接器，以便子板上的光接口器件通过背板上的光连接器和适配连接器与背板上附加的可配置光信号连接线相连，最终光信号连接线完成该子板与其它子板之间的光连接，以替换传统背板中的高速电信号走线。因每个高速信号连接发起点和终结点都在子板上，因此将有光电转化功能的光接口器件放在子板上，而背板提供统一的光连接器接口和可配置的光信号连接线，即可以根据子板之间的连接需要设置光信号连接线，也可以实现不同功能的子板在背板上随意混插，从而实现不同设备都能共用的统一硬件平台，最大程度地实现了硬件归一化。这种方法可以根据需要来配置背板上的光连接器和适配连接器以及光信号连接线，子板也可以根据自身是否需要与其他子板进行信号连接决定是否配置光接口器件，因此能最大程度地减少物料成本，并通过减少背板种类来降低维护和管理成本，灵活配置设备功能。

上述方法是解决同一个子架内部不同子板之间的高速信号连接问题，但传统背板上的槽位是有限的，插入了这种功能的子板就要减少另外功能的子板，整个子架的容量和功能就受到限制。应用本发明提供的传输设备硬件平台可以实现子架扩展，即通过在不同背板上不同子板之间设置光信号连接，替代原来单子架内部的高速信号连接，支持将原单子架内的两个不同的功能子板同时分插在两个不同的物理子架内，达到扩展设备容量，容纳更多的功能子板的目的。

以应用本发明的传输设备硬件平台的ADM设备为例，例如子架的背板上一共有5个子板槽位，现在插入的是2块线路子板和3块业务子板，完成ADM的功能，但是当业务接入容量需要扩大，要再增加1块线路子板和2块业务子板时，可以将增加的2块业务子板和1块线路子板插在另外一个所述的ADM设备中，用光信号连接线按照需要的信号走向把增加的子板的光接口与原ADM设备中的相应子板的光接口连接上就可以实现3块线路子板与5块业务子板同时在位，达到了扩展单子架容量的目的。

针对关键子板的热备份问题，本发明提出了一种关键子板热备份方法。用可配置的光信号连接线替代了传统背板上的高速数据电信号走线，利用光信号连接器上的分光器将其他子板发送到主工作子板之间的光信号进行功分，同时引入到备份子板中。备份子板和主工作子板与其他子板之间的连接信号被耦合器合并在一起进入其他子板，从而实现备份子板对主工作子板的热备份。备份子板在工作子板正常时是不发出任何光信号的，但它仍在接收其它子板发出的光信号并维持在工作状态，唯一的一点就是其输出光口被禁止。

为了更好地描述该热备份保护方法，特举例说明DXC的交叉单板的热备份保护实现情况。在DXC中，线路板或业务板与交叉板之间存在高速数据信号连接，因为从线路来的信号或从本地上下的业务信号都需要经过交叉板完成路由选择配置功能，以最终达到其目的地，交叉板的作用非常重要，所以需要将其热备份。如图6所示，在本发明中线路板或业务板原来输出的高速数据电信号经变换成为了光信号，该光信号经过分光器后一分为2，同时接入两个交叉板中，同时主备交叉板发出的光信号被耦合器合成一路，进入线路板或业务板中。当然，考虑这种情况下，主备交叉板如果同时发光，将会造成冲突，所以优选地，在备用交叉板未倒换到工作状态时，其输出光口暂时处于非使能状态，输出是被禁止的。这种情形往往会影响倒换时间，所以更多的情形是线路板或业务板同时留有两组接收光口，如图7所示，两组接收光口分别接收主交叉板和备交叉板发出的光信号，只是一组到达线路板或业务板的信号被屏蔽而已，从而达到加快倒换速度的目的。将线路板或业务板的信号进行分光处理，可以节省线路板或业务板的光口数量，这是本热备份发明方法的优点所在。

当然，也有的其他子板同时提供工作端口和备份端口，此时工作子板和备份子板与所述其他子板之间的数据连接无需分光器和耦合器，此时备份子板的所有功能部分(包含光发送接口)可以始终在工作状态中，但这时的备份子板和工作子板之间的关系只是被逻辑上看成是热备份关系，在硬件层面只是看成不同的连接而已。

综上，本发明通过利用光信号连接器以及光信号连接线替代传统背板上的高速电信号数据信号连接器和高速电信号数据走线以完成不同子板之间的连接，利用光接口器件完成光电/电光转换，从而克服高速电信号的传输限制，使得不同子板在本发明的硬件平台上任意混插，实现同一平台可以完成不同设备功能，同时轻松实现子架功能和容量的扩展，进而提供一种新的关键子板热备份的方法。

上述仅以优选实施例对本发明进行说明，非因此即局限本发明的权利范围，因此，在不脱离本发明思想的情况下，凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均理同包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1、一种传输设备硬件平台，包括背板和子板，其特征在于进一步包括：

所述子板上设有光接口器件，用于实现电信号和光信号的相互转换；

所述背板上用于连接所述子板的连接槽位上有光信号连接器，用于传送所述子板与所述背板之间的光信号；

所述子板间有光信号连接线，用于连接所述子板之间的光信号。

2、如权利要求1所述的传输设备硬件平台，其特征在于所述光信号连接线是可配置的，即可任意连接插在所述背板上的任意功能的所述子板。

3、如权利要求2所述的传输设备硬件平台，其特征在于相互之间有信号连接的所述子板，可以分别插在一个所述背板上，也可以分别插在多个所述背板上，以实现所述传输设备的功能扩展和容量扩展。

4、如权利要求2所述的传输设备硬件平台，其特征在于所述背板上用于连接子板的连接槽位上的光信号连接器是相同的，各所述子板上用于和背板的接口与所述的光信号连接器是耦合的。

5、如权利要求2所述的传输设备硬件平台，其特征在于在所述背板的子板连接槽位上的光信号连接器有适配连接器，所述适配连接器包括光连接插孔、法兰盘、分光器或耦合器。

6、如权利要求5所述的传输设备硬件平台，其特征在于所述分光器将其他子板发送的光信号由一个分为相同的多个分别发送到工作子板和备份子板，所述的耦合器将由工作子板和备份子板发送来的多个相同的光信号合成一个信号送到所述的其他子板，通过光信号连接器上适配的分光器和耦合器实现重要子板的备份。

7、如权利要求2所述的传输设备硬件平台，其特征在于在所述的其他子板上有多组接收光口和多组发送接口，工作子板与备份子板分别直接与所述其他子板之间同时通信，实现重要子板的备份。

8、如权利要求1至7任一所述的传输设备硬件平台，其特征在于所述各子板之间的光信号连接线在所述的背板上的光信号连接器上是任意插拔的。

9、如权利要求8所述的传输设备硬件平台，其特征在于所述各子板之间的光信号连接线，包括光纤带缆、光纤连接器。

10、如权利要求8所述的传输设备硬件平台，其特征在于所述子板上的光接口器件是短距离光接口VSR，可以完成复用或解复用功能。

Images