CN1902948A - 模块化平台系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

提供模块化平台。所述模块化平台包括被配置为接收模块化平台板的模块化平台架，以及耦合到所述模块化平台架的双增压装置，所述模块化平台被配置为与另一个模块化平台的双增压装置的增压部分或者独立的增压装置耦合。

Description

模块化平台系统、方法及装置

相关申请：本发明要求于2003年11月11日递交的美国临时申请NO.60/519,194的权益。

发明领域

根据本发明的实施方案一般涉及模块化计算系统，例如，根据或者遵循先进电信计算体系结构(先进TCA)的系统。更具体地，本发明公开的实施方案涉及在系统形状因素(formfactor)上增强模块化平台的冷却并最大化空间使用的模块化平台配置。

附图简要说明

通过下面结合附图的详细描述，将易于理解本发明的实施方案。为了便于这种描述，同样的参考标号指示同样的结构性元件。在附图中，本发明的实施方案通过实施例的方式而不是限制的方式来说明：

图1示出了根据本发明实施方案的模块化平台的前/侧轴测图；

图2示出了根据本发明实施方案的模块化平台的剖视图；以及

图3A-3B示出了根据本发明实施方案的堆叠的模块化平台的剖视图。

具体实施方式

在下面详细的描述中，参见构成本文一部分的附图，其中，同样的标号自始至终指示同样的部件，并且在所述附图中，以说明的方式示出本发明可以在其中实践的实施方案。应该理解，可以利用其他实施方案并且可以进行结构上或者逻辑上的改变而不偏离本发明的范围。因此，下面的详细描述不应以限制的意义来对待，并且，根据本发明的实施方案的范围由所附的权利要求书以及它们的等同物来定义。

模块化平台可以被用在多种应用中，包括但不限于电信应用、flexi服务器等。这些应用中的许多具有一种或多种规范，这些规范可以规定模块化平台的某些特定组件的各种参数，以及配置限制和/或要求。一个这样的控制标准的例子是PCI工业计算机制造商协会(PICMG)3.0先进TCA规范(先进TCA规范)，所述3.0先进TCA规范把下一代运营商级通信设备作为目标。

例如，先进TCA规范可能要求模块化平台包括各种组件，例如进气/排气增压(plenum)装置、刀片机架(blade rack)或者模块化平台架、用于冷却被插入到模块化平台架中的模块化平台板的风扇模块、电源入口模块、背板、后转换模块(RTM)，等等。此外，许多规范要求模块化平台受某些尺寸要求(例如，长、宽、高)的约束。例如，在先进TCA规范中，模块化平台的尺寸可以被直接或者间接地调整。

对于电信工业而言，影响模块化平台配置的另一个标准例如是电子工业协会(EIA)标准规范310-D-1992(EIA规范)，所述EIA规范包括规定系统形状因素或者可以插入模块化平台的机架的条款。例如，EIA规范可能要求系统机架具有42U堆叠的组件的总高度，这里1U＝1.75英寸。因此，为了最大化模块化平台的密度，并且在系统机架中获得尽可能多的计算能力，最重要的尺寸中的一个是单个模块化平台的高度，所述单个模块化平台包括充分冷却所述模块化平台中的组件一般所需要的进气/排气增压装置(intake andexhaust plenum)。

根据本发明的实施方案提供了模块化平台配置，所述模块化平台配置可以使模块化平台能够更高密度地放置在模块化平台空间可能受到约束的系统机架(system rack)中。例如，先进TCA规范要求模块化平台接收模块化平台板(platform board)(模块化平台架(platform shelf))的部分是大约8U。进气或者排气增压装置的高度典型地为2U。电信工业中典型的模块化平台可以具有12U到14U的总高度。因此，在42U系统机架中，只可以放置这些现有配置中的三个。根据本发明实施方案的模块化平台可以使得每42U机架能够高密度地堆叠多达4个模块化平台，这一点可以提高微电子设备密度和计算能力，并且还允许充分冷却模块化平台板。

根据本发明实施方案的模块化平台可以包括耦合到双增压装置作为单个单元的模块化平台架，从而，四个模块化平台，在与被同样配置的模块化平台一起堆叠时，可以被放置在42U系统机架中。在另一个实施方案中，电源模块(例如在遵循先进TCA规范的模块化平台中的电源入口模块(PEM))可以被远程放置，从而可以使用双增压装置而没有受到具有所述双增压装置排气部分的电源模块的干扰。

图1根示出了据本发明实施方案的模块化平台的前/侧透视图。模块化平台10可以包括模块化平台架12和集成的双增压装置14。模块化平台架12可以包括背板(未示出)，并且被配置为接收多个模块化平台板16。模块化平台架12可以具有前侧18和后侧20，模块化平台板16被可移走地插入所述前侧18中。模块化平台架12还可以具有第一端22和第二端24。

模块化平台板16中的每个可以用任何数量的电子组件来配置，以提供所要求的必要功能。这样的电子组件可以包括，但不限于，微处理器，芯片组、存储器、PCI Express或者先进交换兼容组件、电容器、晶体管，等等。如果有这些组件，模块化平台板16会生成大量的热，所述大量的热必须被散逸，以便将所述模块化平台板上的微电子组件保持在满足或者低于热运行环境温度的运行温度，已知所述热运行环境温度使得模块化平台板在失效之间具有可接受的平均时(mean time)。

先进TCA规范要求，例如，模块化平台被设计为容纳多达16块模块化平台板，其中每个槽能够承载能产生多达200瓦特功率的模块化平台板。所述模块化平台必须被冷却介质主动地冷却，使得在任何指定的时间，通过所述模块化平台的周围空气的温度升高小于10摄氏度。包括但不限于空气的冷却介质可以被循环通过模块化平台板16并且被排出，以满足冷却要求。

双增压装置14可以具有第一增压部分26和第二增压部分28，并且可以被耦合到模块化平台架12的第一端22。例如，当模块化平台架12的第一端22被指定为冷却介质的排出端时，第一增压部分26可以被配置为使用例如风扇结构来帮助将所述冷却介质从所述模块化平台排出，如流30所示。第二增压部分28可以被配置为与另一个模块化平台(未示出)耦合并且为其充当进气增压装置。

可以意识到，根据本发明实施方案使用的双增压装置是多种配置，包括但不限于单可移除风扇盘、双可移除风扇盘，等等。共同待审定的申请No.10/748,385包括不同的双增压装置配置的实施例，所述不同的双增压装置配置可以用于根据本发明的实施方案。可以进一步地意识到，第一增压部分26可以用多种方式与第二增压部分28分开。在一个实施方案中，共享的增压装置可以包括在单增压装置的入口和出口之间的物理隔离件(barrier)，所述物理隔离件又可以使得所述增压装置能够被邻近的模块化平台架模块共享。

在另一个实施方案中，模块化平台可以包括耦合到模块化平台架第二端的双增压装置。当所述模块化平台架的第二端被指定为冷却介质的进入位置时，第二增压部分可以是进气增压装置并且被配置为与所述模块化平台架的第二端耦合。然后，根据本发明的实施方案，第一增压部分可以被配置为与邻近的模块化平台的第一端耦合。

在一个实施方案中，当模块化平台直接或者间接地由先进TCA规范和/或EIA规范来约束时，模块化平台架12可以具有基本上等于8U的高度，并且集成的双增压装置可以具有小于或者等于2U的高度。于是，模块化平台10可以具有小于或者等于10U的总高度。如针对图3A-3B所论述的那样，具有10U或者更小的总高度的模块化平台可以使得模块化平台和电子组件在42U系统机架中的密度能够提高。

在根据本发明的另一个实施方案中，10U模块化平台架还可以具有在所述模块化平台架的顶部和底部上的单独的半增压装置。进气增压装置和排气增压装置的形状和放置可以进行尺寸调整，以容纳上或者下堆叠的附加模块化平台，使得在一个42U形状因素下，可以放置4个10U模块化平台架。这一点还可以消除对附加的上部或者基部增压装置的需要。

除了通过允许在42U形状因素下堆叠4个模块化平台架来获得更高密度的共享增压装置外，具有集成的双增压装置的模块化平台还具有许多益处。例如，模块化的配置使得容易堆叠、配置、移除和/或替换，结构可以像现有的14U模块化平台模块那样坚固和稳定，可以需要较低的生产和运输成本(如较少的材料)。由于紧凑的尺寸，根据本发明的模块化平台的实施方案还可以导致更好的机械特征和性能(例如总强度和耐用性)。

图2示出了根据本发明实施方案的模块化平台的剖视图。模块化平台210可以包括耦合到双增压装置214的模块化平台架212。模块化平台架212的第一端222可以被耦合到第一增压部分226，使得模块化平台架212与所述第一增压部分226流体连通，以帮助将冷却介质从模块化平台210排出，如流230所示。

除多个电子组件外，模块化平台板216还可以包括RTM接口250，所述RTM接口250可以通过多种配置和协议来允许模块化平台板216连接到各种源和设备，所述配置和协议包括，但不限于USB、电气和电子工程师学会(IEEE)1394、串口、以太网、sonnet(同步光网)以及其他接口配置。可以被调适为与RTM接口250电通信的RTM 258还可以包括多个电子组件以及多个接口连接器，所述接口连接器包括，但不限于用于各种互连的电缆终端器和选择器，例如光纤、同轴电缆和未来类型的连接器。

模块化平台板216还可以包括其他的后侧接口，例如背板接口252和电源入口接口254。背板接口252可以与模块化平台架背板256相接口。背板256可以在模块化平台架216中提供多种功能并且作为控制和数据板，所述多种功能包括，但不限于对模块化平台板的功率控制/分配，对模块化平台板以及在模块化平台板之间的管理和数据传送功能。

电源入口接口254可以允许模块化平台板216与PEM 260相接口。PEM 260可以是要求的并且可以负责支持给模块化平台的电源需求。现有的模块化平台典型地将PEM放置在模块化平台210的第二侧224下面，从而通常它将被放置在用于模块化平台的进气增压装置中。当使用根据本发明实施方案的模块化平台时，如此放置PEM可能是行不通的，因为它可能导致PEM阻塞第二增压部分或者，例如，阻塞邻近的模块化平台的排出口。PEM的这种放置可能干扰冷却介质的流动并且可能致使模块化平台失效。

在根据本发明的一个实施方案中，PEM可以被远程放置，从而它不妨碍来自邻近的模块化平台双增压装置的排气部分的冷却介质的排出。适合于PEM远程放置的位置可以很多，并且可以包括，但不限于将PEM放置在系统机架的外侧上，或者在未占用的架上。PEM可以以多种方式被互连到模块化平台板的PEM接口区，所述多种方式包括，但不限于高容量缆线。通过让PEM远程放置，它可以从容易出入的位置方便地使用，而不必将RTM从模块化平台或者模块化平台板移走。远程的PEM还可以被用在这样的应用中，即，在所述应用中，起约束作用的规范不但限制机架高度，而且对模块平台深度具有更严格的限制。

在根据本发明的一个实施方案中，如图2中所示，PEM 260可以被放置在RTM和PEM接口区254之间，所述PEM接口区254位于模块化平台210的后侧或者在模块化平台210的后侧附近。为了在RTM和模块化平台板216的后部分之间适应PEM的放置，RTM可以从模块化平台板216的后部分偏移足够的距离，以允许PEM 260被直接耦合到RTM接口区254。

在许多模块化平台系统中，例如由先进TCA规范约束的那些，一个目标可以是在单个系统机架中得到尽可能多的计算能力。如前面论述的那样，目前，由于组件的要求，以及在模块化平台配置上的限制，具有单进气和冷却增压装置的模块化平台可以在高度上占去12U到14U，这一点导致在单个42U机架中只堆叠3个模块化平台。

为了允许4个模块化平台架堆叠在42U系统机架中，根据本发明的实施方案提供了共享增压装置的分开的10U模块化平台架，使得每个增压装置可以作为一个模块化平台架的入口和另一个模块化平台架的出口。图3A-3B示出了根据本发明实施方案的模块化平台的剖视图。图3A示出了4个根据本发明实施方案的模块化平台，其中，这些模块化平台处于未组装的排列中。

在示出的配置中，模块化平台310可以包括模块化平台架312，所述模块化平台架312被配置为接收多个模块化平台板316和双增压装置314，来作为单个的模块单元。例如，当模块化平台必须符合先进TCA规范时，每个模块化平台可以具有大约10U的总模块化平台高度300，其中，模块化平台架312可以是大约8U，而双增压装置314可以是大约2U。

模块化平台310′、310″和310可以被相似地配置成如模块化平台310那样，在那种配置中，它们包括模块化平台架和双增压装置。然而，用在模块化平台中的模块化平台板316的配置是专用的。可以意识到，许多模块化平台板配置可以用在相同的模块化平台中，并且还可以从模块化平台到模块化平台变化，取决于每个模块化平台被要求满足的功能。

在一个实施方案中，当使用RTM时，可以偏移RTM 358，使得PEM 360可以被放置在模块化平台板316的后部分后面。然而，可以意识到，当不使用RTM，例如如针对模块化平台310″和310示出的那样时，为了避免对邻近的排气增压装置的阻挡(impedance)，PEM 360可以被放置在模块化平台架312的第二端324上而不会与RTM发生干涉。进一步地，在一个实施方案中，用于任何指定的模块化平台的PEM可以被远程放置，在模块化平台310的边界外面。

图3B示出了系统机架中在堆叠配置下的多个图3A的模块化平台。当堆叠时，双增压装置314的第一增压部分326可以作为模块化平台310的排气增压装置。当被堆叠在垂直阵列中时，第二增压部分328可以作为邻近的模块化平台310′的进气增压装置。在一个实施方案中，模块化平台310′的第二端324′可以与模块化平台310的第二增压部分328相连接(interface)，以允许冷却介质进入第二增压部分328，通过模块化平台板316′，并且从第一增压部分326′排出，如流330′所示。相似的堆叠配置可以存在于模块化平台310′和模块化平台310″之间，并且同样地存在于模块化平台310″和模块化平台310之间。

在总高度受到限制的系统机架中，取决于双增压装置相对于模块化平台架的放置来构建模块化平台，可能需要附加的独立增压装置。在一个实施方案中，当多个模块化平台310、310′、310″、310包括与模块化平台架312、312′、312″和312的第一侧(例如排气侧时)构成整体的双增压装置时，对于最下面的模块化平台310来说，可能需要独立的增压装置313，在图3B所示的实施方案中，所述独立的增压装置313将作为进气增压装置。

在一个实施方案中，当系统机架形状因素被限制为42U的高302时，独立增压装置313的高度可以被限制为2U或者更少。这一点可以允许多达4个具有10U高度的模块化平台堆叠，从而，作为堆叠的单元，所有模块化平台具有足够的冷却介质流，如330、330′、330″和330所示。

在根据本发明的一个实施方案中，当单个的模块化平台包括耦合到模块化平台架的第二端，或者进气端的双增压装置时，可能要求附加的独立增压装置被放置在最上面的模块化平台的第一侧(或者排气端)。可以意识到，根据本发明实施方案的单个模块化平台配置，以及共享的增压装置的放置可以是专用的。可以意识到，独立的增压装置可以是多种配置，例如，双增压装置、单增压装置、可移除的、不可移除的，它可以包括主动通风源，例如在多种配置下的风扇。独立增压装置的放置和配置取决于在系统机架中堆叠的模块化平台的总配置。

虽然出于描述优选实施方案的目的，已经在这里示出并描述了某些实施方案，但是本领域的普通技术人员将意识到，打算达到相同目的的种类繁多的可替换和/或等同实施方案或者执行可以替代所示出和描述的实施方案，而不偏离本发明的范围。本领域的技术人员将容易地意识到，根据本发明的实施方案可以以种类非常繁多的方式来执行。本申请打算覆盖在这里论述的实施方案的任何修改或者变化。因此，清楚地打算，根据本发明的实施方案仅仅由权利要求书及其等同物来限制。

Claims (22)

1.一种模块化平台，包括：

具有第一端的模块化平台架，所述模块化平台架被配置为接收一个或多个模块化平台板；以及

具有第一增压部分和第二增压部分的第一双增压装置，所述第一增压部分被耦合到所述模块化平台架的所述第一端，并且所述第二增压部分被调适为与邻近的模块化平台的另一个模块化平台架的第二端相连接。

2.如权利要求1所述的模块化平台，其中所述模块化平台架的所述第一端是冷却介质的排出端，并且所述第一增压部分被调适来从所述模块化平台排出所述冷却介质。

3.如权利要求2所述的模块化平台，其中所述第一增压部分包括多个风扇，以主动地排出所述冷却介质。

4.如权利要求1所述的模块化平台，还包括电源入口模块，所述电源入口模块被调适为与所述一个或多个模块化平台板电气互连。

5.如权利要求4所述的模块化平台，还包括后转换模块，所述后转换模块被配置为与后转换模块接口互连，所述后转换模块具有隔开距离，所述隔开距离足以允许所述电源入口模块基本上被放置在所述后转换模块和对应的模块化平台板的后部分之间。

6.如权利要求1所述的模块化平台，其中所述模块化平台至少部分地遵循PCI工业计算机制造商协会(PICMG)3.0先进电信计算体系结构标准。

7.如权利要求6所述的模块化平台，其中所述第一双增压装置具有小于或者等于2U的总高度，并且所述模块化平台架具有小于或者等于8U的总高度。

8.一种系统，包括：

机架；以及

安装在所述机架中的多个模块化平台，所述模块化平台中的至少一个包括

具有第一端的模块化平台架，所述模块化平台架被配置为可移走地接收一个或多个模块化平台板，以及

具有第一增压部分和第二增压部分的第一双增压装置，所述第一增压部分被耦合到所述模块化平台架的所述第一端，并且所述第二增压部分被调适为与邻近的模块化平台的另一个模块化平台架的第二端相连接。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述模块化平台架的所述第一端是冷却介质的排出端，并且所述第一增压部分被调适来从所述模块化平台排出所述冷却介质。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述第一增压部分包括多个风扇，以主动地排出所述冷却介质。

11.如权利要求8所述的系统，还包括电源入口模块，所述电源入口模块被调适为与所述一个或多个模块化平台板电气互连。

12.如权利要求11所述的系统，还包括后转换模块，所述后转换模块被配置为与后转换模块接口互连，所述后转换模块具有隔开距离，所述隔开距离足以允许所述电源入口模块基本上被放置在所述后转换模块和对应的模块化平台板的后部分之间。

13.如权利要求8所述的系统，其中所述模块化平台至少部分地遵循PCI工业计算机制造商协会(PICMG)3.0先进电信计算体系结构标准，并且所述机架至少部分地遵循电子工业协会标准规范310-D-1992。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述双增压装置具有小于或者等于2U的高度，并且所述模块化平台架具有小于或者等于8U的高度。

15.如权利要求14所述的系统，其中，四个模块化平台被放置在所述机架中，所述系统还包括独立增压装置，所述独立增压装置被调适为与所述四个模块化平台中的一个耦合。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述独立增压装置具有小于或者等于2U的总高度。

17.如权利要求16所述的系统，其中所述四个模块化平台和所述独立增压装置的总高度小于或者等于42U。

18.一种布置模块化平台的方法，包括：

至少提供第一和第二模块化平台，每个模块化平台包括双增压装置和模块化平台架，所述第一模块化平台的所述双增压装置具有第一增压部分和第二增压部分，所述第一增压部分被耦合到所述第一模块化平台的所述模块化平台架的第一端并且与其流体连通；

提供独立增压装置；

将所述第一和第二模块化平台堆叠成垂直阵列，其中所述第二模块化平台的所述模块化平台架的第二端与所述第一模块化平台的所述双增压装置的所述第二增压部分流体连通；以及

将所述第一模块化平台与所述独立增压装置堆叠成垂直阵列，使得所述独立增压装置与所述第一模块化平台的所述模块化平台架的第二端流体连通。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述第一和第二模块化平台的所述模块化平台架中的每个包括接收冷却介质的进入端和用于排出所述冷却介质的排出端，并且所述第一和第二模块化平台的所述堆叠还包括：

将所述第一模块化平台的所述进入端耦合到所述独立增压装置；

将所述第二模块化平台的所述进入端耦合到所述第一模块化平台的所述双增压装置的所述第二增压部分；以及

将所述第一模块化平台的所述进入端耦合到所述独立增压装置。

20.一种布置模块化平台的方法，包括：

提供第一、第二、第三和第四模块化平台，每个模块化平台包括双增压装置和具有第一端和第二端的模块化平台架，每个模块化平台的每个双增压装置具有第一增压部分和第二增压部分，每个模块化平台的每个双增压装置的所述第一增压部分被耦合到对应的模块化平台架的第一端；

提供独立增压装置；以及

将所述第一、第二、第三和第四模块化平台以及所述独立增压装置堆叠在系统机架中，其中至少三个模块化平台架中的每个与所述第一增压部分中的单独一个以及第二增压分部分中的一个流体连通，并且所述模块化平台中的至少一个与所述第一增压部分中不同的一个以及所述独立增压装置流体连通。

21.如权利要求20所述的方法，其中堆叠所述模块化平台包括：

将所述第一模块化平台的所述模块化平台架的所述第二端耦合到所述独立增压装置；

将所述第二模块化平台的所述模块化平台架的所述第二端耦合到所述第一模块化平台的所述双增压装置的所述第二增压部分；

将所述第三模块化平台的所述模块化平台架的所述第二端耦合到所述第二模块化平台的所述双增压装置的所述第二增压部分；以及

将所述第四模块化平台的所述模块化平台架的所述第二端耦合到所述第三模块化平台的所述双增压装置的所述第二增压部分。

22.如权利要求21所述的方法，其中每个模块化平台的所述模块化平台架的所述第二端是冷却介质的进入端，并且至少所述第一、第二和第三模块化平台的每个双增压装置的所述第二增压部分作为用于邻近的模块化平台的进气增压装置。