CN1980220A - 通信设备的中间背板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通信设备的中间背板，包括通过高速通道互连的第一连接器和第二连接器，其中：第一连接器在中间背板的一侧平行排列；第二连接器在中间背板的另一侧平行排列，并且与第一连接器平行。本发明中第一连接器和第二连接器间的高速通道布线可以分布在整个中间背板上，避免了局部布线密度过大，减少了背板的层数和设计复杂度，并且减少了信号间的串扰；同时本发明只需一个散热系统即可完成整个通信设备的散热，降低了通信设备的设计复杂度；对两框或多框结构的通信设备，可以将中间背板在各框之间的区域用来分配电源，降低了通信设备的成本。

Description

通信设备的中间背板
技术领域
本发明涉及通信系统与计算机网络中的通信设备，尤其涉及通信设备的中间背板。
背景技术
随着互联网的发展，网络支持的业务在不断地丰富。现在的网络不仅仅支持网页浏览等业务，还支持视频、多媒体等高带宽要求的业务。为了适应宽带业务的发展，在企业网、城域网的宽带设备中占据重要位置的交换机和路由器等通信设备面临着更高的要求。随着网络容量的增加，通信设备需要支持越来越多的端口数目和越来越快的端口速度，通信设备的系统总容量也上升到几百个Gbps(千兆位每秒)到几个Tbps(兆兆位每秒)，未来还要到几十甚至几百个T。
通信设备系统容量的增长带来了设备架构的变化。当今的高端通信设备普遍采用多平面交换技术，采用多个交换卡协同工作，共同完成线卡间的数据交换功能。这样，每个线卡需要有高速数据链路连接至每个交换卡。每个线卡的带宽可以达到数十甚至数百Gbps(千兆位每秒)，至各个交换卡的高速数据链路相应达到数十甚至数百条，整个通信设备的高速数据链路可达数千条。
这些高速数据链路通常均在背板中走线，对背板的设计提出了相当高的要求。同时为了提供更多的插卡槽位，可以两面插卡的中间背板(midplane)成为大容量通信设备的主要选择。现有技术中，主要采用以下两种中间背板：
第一种中间背板的示例结构如图1所示，中间背板100的两面都有用来插卡的连接器，连接器通常为纵向平行排列。图1a为中间背板100的正视图，在中间背板100的一侧中部为两个控制卡连接器130，用来连接主控卡或者其它的控制卡；控制卡连接器130的两侧分别为3个接口卡连接器110，用来连接接口卡；图1b为中间背板100的后视图，在中间背板100的另一侧中部为3个用来连接交换卡的交换卡连接器120；交换卡连接器120的两侧分别是3个用来连接业务处理卡的业务卡连接器140。图1c为中间背板100的俯视图，业务卡连接器140和接口卡连接器110在中间背板100的两侧一一正对，使得业务处理卡和接口卡以对插方式分别插入对应的业务卡连接器140和接口卡连接器110，共同完成线卡的功能。
对这种中间背板，由于交换卡负责业务处理卡和接口卡之间的数据交换，每个交换卡连接器120与每个接口卡连接器110和每个业务卡连接器140之间都有高速通道。交换卡连接器120相对集中地分布在中间背板100的中间，使得中间背板100局部布线密度过大，造成中间背板100层数和设计复杂度的增加，因而导致设计成本和设备成本的增加。
当通信设备包括两框或多框时，一般仍具有统一的一个中间背板。以两框结构为例，两框结构的通信设备采用类似于第一种中间背板的结构时，各框分别包括各自的接口卡连接器110、业务卡连接器140和交换卡连接器120，中间背板对应于各框的空间内分别分布配置。这样，上框交换卡连接器120与下框接口卡连接器110和业务卡连接器140之间的高速通道跨接在上下框之间，占用大量的布线层数，中间背板上最多只能有很少的层数能用来布置电源，而这种大容量通信设备的电源功耗很大，不得不采用汇流条或者局部配线等方式来解决背板上的电源分配问题，进一步增加了设计成本和设备成本。
第二种中间背板的示例结构如图2所示。中间背板200的两面都有用来插卡的连接器，连接器在中间背板200的两侧分别采用纵向和横向排列。图2a为中间背板200的正视图，多个线卡连接器210在中间背板200的一侧相互平行地纵向排列。图2b为中间背板200的后视图，在中间背板的另一侧，多个交换卡连接器220相互平行地横向排列；在交换卡连接器220的下方，多个控制卡连接器230与同侧的交换卡连接器220平行排列。
对这种中间背板，每个交换卡连接器220与每个线卡连接器210均在中间背板上有位置不同的相交点，可以在相交点处完成二者之间的高速通道连接，解决了中间背板布线集中的问题。但是，由于中间背板200的两侧采用了方向完全不同的两种插卡方式，导致中间背板200的散热风道方向不一致。一侧的纵向插卡需要采用上下的风道设计，另一侧的横向插卡需要采用左右的风道设计，这样就需要两个不同的散热系统，同样会导致通信设备的设计成本和设备成本的增加。
另外，由于需要保证每一块交换卡和每一块线卡互连，所以这种中间背板不适用于上下两框或者多框的结构，带来了系统容量上的限制。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中的中间背板局部布线密度过大或者需要两个散热系统的问题。
本发明所述通信设备的中间背板，包括通过高速通道互连的第一连接器和第二连接器，其中第一连接器在中间背板的一侧平行排列；第二连接器在中间背板的另一侧平行排列，并且与第一连接器平行。
优选地，所述第一连接器与第二连接器在中间背板的两侧间插分布。
优选地，所述第一连接器和第二连接器横向或者纵向设置。
优选地，所述中间背板还包括与第一连接器或者第二连接器同侧且平行设置的第三连接器。
优选地，所述第三连接器为控制卡连接器。
优选地，所述第一连接器为交换卡连接器，第二连接器为线卡连接器。
本发明提供的另一种应用于两框或多框结构的通信设备的中间背板，包括通过高速通道互连的第一连接器和第二连接器，其中：第一连接器在中间背板的一侧平行排列，每个第一连接器跨接各框；第二连接器于中间背板的另一侧分别在各框内平行排列，并且与第一连接器平行。
优选地，所述第一连接器与第二连接器在中间背板的两侧间插分布。
优选地，所述通信设备的第一连接器与第二连接器纵向设置。
优选地，所述中间背板还包括第三连接器，与第一连接器同侧且平行排列或者与第二连接器同侧且在框内平行排列。
优选地，所述第三连接器为控制卡连接器。
优选地，所述第一连接器为交换卡连接器，第二连接器为线卡连接器。
本发明中，第一连接器和第二连接器分别设置在中间背板的两侧，使得其间的高速通道布线可以分布在整个中间背板上，避免了局部布线密度过大，减少了背板的层数和设计复杂度，并且减少了信号间的串扰；同时，本发明中第一和第二连接器相互平行分布，散热风道方向一致，从而只需一个散热系统即可完成整个通信设备的散热，降低了通信设备的设计复杂度；
进一步地，对两框或多框结构的通信设备，本发明中令第一连接器跨接各框，而第二连接器位于各框内，其间互连的高速通道可以在各框内分别布线，这样中间背板各框之间的区域可以用来分配电源，降低了通信设备的成本。
附图说明
图1为现有技术中第一种中间背板的结构示例图；
图2为现有技术中第二种中间背板的结构示例图；
图3为本发明所述中间背板实施例一的结构示例图；
图4为本发明所述中间背板实施例一中两种连接器间高速通道的走线示意图；
图5为本发明所述中间背板实施例二的结构示例图；
图6为本发明所述中间背板实施例二中两种连接器间高速通道的走线示意图。
具体实施方式
在具有图1所示结构的中间背板上，交换卡连接器120集中分布在中间背板的中部，而接口卡连接器110和业务卡连接器140集中分布在中间背板的两侧，造成了局部布线密度过大。本发明中，令交换卡连接器分布在中间背板的一侧，线卡连接器以平行于交换卡连接器的方向分布在中间背板的另一侧，其间的高速通道连接基本可以覆盖整个中间背板，而不必像图2所示的结构中需要依赖于交换卡连接器220和线卡连接器210的相交点来进行高速通道走线，同样不会使得某个局部的布线过多。
本发明所述中间背板实施例一的一种示例结构如图3所示。图3a为中间背板300的正视图，在中间背板300的一侧包括6个纵向设置的线卡连接器310和2个纵向设置的控制卡连接器330，所有的线卡连接器310和控制卡连接器330平行排列。
图3b为中间背板300的后视图，在中间背板300的另一侧包括7个纵向设置的交换卡连接器320，相互平行排列，交换卡连接器320的设置方向平行于线卡连接器310。
图3c为中间背板300的俯视图，中间背板300一侧的线卡连接器310、控制卡连接器330与另一侧的交换卡连接器320可以采用间插方式分布，即连接器在中间背板300上的两侧不正对，彼此交错，平行排列。由于本发明中中间背板300两侧的连接器内部的信号不尽相同，间插分布使得在两侧的连接器内各自定义不同的信号更为便利。
本实施例中的中间背板300上线卡连接器310与交换卡连接器320之间高速通道可以采用图4所示的方式走线，图4中以虚线边框表示中间背板300另一侧的交换卡连接器320。清楚起见，图4中只表示了一个交换卡连接器320与每个线卡连接器310的高速通道连接。一个交换卡连接器320与各个线卡连接器310之间的高速通道可以在中间背板300上的任意高度平行走线，而由于所有的线卡连接器310和交换卡连接器320分别分布在中间背板300的不同侧面，其间的高速通道基本上可以均匀地遍布中间背板300。
由于控制卡连接器330与线卡连接器310、交换卡连接器320之间可以通过低速的控制通道连接，也可以通过少量的高速通道连接，由于整个通信设备中控制卡连接器330的数量很少，通常只有1个至2个，对中间背板的布线不会造成多大影响，因而控制卡连接器330在中间背板上可以设置在任意的位置，在线卡连接器310一侧的任一个槽位或者在交换卡连接器320的任一个槽位均可。
任何本领域技术人员均可了解，本实施例适用于两个以上的线卡连接器和两个以上的控制卡连接器在中间背板上的布置，而不局限于图3所示的连接器个数。同样，本实施例中线卡连接器、交换卡连接器以及控制卡连接器也可以全都采用横向设置，能够取得相同的技术效果。
本发明所述中间背板实施例二的一种示例结构如图5所示。实施例二中的中间背板应用于具有上下两框结构的通信设备。多框结构的通信设备通常只包括一个中间背板，本实施例中的通信设备在中间背板的一侧为两框结构，另一侧为单框结构。通信设备的宽度一般受限于标准机架的宽度，因而多框结构的通信设备中各框一般为纵向排列。
图5a为中间背板500及通信设备外框的正视图，在中间背板500的正面一侧通信设备分为上框和下框。中间背板500在上框的空间内包括8个纵向设置的线卡连接器510，相互平行排列；在下框的空间内包括6个纵向设置的线卡连接器510和2个纵向设置的控制卡连接器530，下框内的所有连接器相互平行排列。
图5b为中间背板500的后视图，在中间背板500的后面一侧为单框结构，包括7个纵向设置的交换卡连接器520，相互平行排列，交换卡连接器520的设置方向平行于正面一侧的线卡连接器510；每个交换卡连接器520在纵向延伸至中间背板500对应于每个框的部分，即每个交换卡连接器520跨接各框，在各框中线卡连接器510的背板对侧都有部分交换卡连接器520。
图5c为中间背板500的俯视图，中间背板500一侧的线卡连接器510、控制卡连接器530与另一侧的交换卡连接器520可以采用间插方式分布。由于本发明中中间背板500两侧的连接器内部的信号不尽相同，间插分布使得在两侧的连接器内各自定义不同的信号更为便利。
本实施例中的中间背板500上线卡连接器510与交换卡连接器520之间高速通道可以采用图6所示的方式走线，图6中以虚线边框表示中间背板500后面一侧的交换卡连接器520。清楚起见，图6中只表示了一个交换卡连接器520与每个线卡连接器510的高速通道连接。
交换卡连接器520跨接各框，因而每个框中的各个线卡连接器510与该交换卡连接器520之间的高速通道可以在对应于各框的部分中间背板500的任意高度平行走线，即交换卡连接器520与上框线卡连接器510之间的高速通道在中间背板500对应于上框的部分横向平行走线，与下框线卡连接器510之间的高速通道在中间背板500对应于下框的部分横向平行走线。这样，在中间背板500对应于上框和下框的两个部分之间没有高速通道走线，可以将这部分中间背板用来分配电源或者进行其他信号的布线。
另外，本实施例中的交换卡连接器520跨接各框，所连接的交换卡可以具有更大的面积。当多个通信设备采用堆叠方式互连为一个逻辑上的通信设备时，与其他通信设备间的大带宽连接由交换卡完成，面积较大的交换卡可以为大带宽连接提供放置并行光模块或者电接口的足够空间。
由于控制卡连接器530与线卡连接器510、交换卡连接器520之间通过低速的控制通道连接，或者通过一定数量的高速通道连接。由于整个通信设备中控制卡连接器530的数量很少，通常只有1个至2个，对中间背板的布线不会造成多大影响，因而控制卡连接器530在中间背板上可以设置在任意的位置，在中间背板500正面一侧上框和下框中的任一个槽位或者在后面一侧的任一个槽位均可。
任何本领域技术人员均可了解，本实施例适用于两个以上的线卡连接器和两个以上的控制卡连接器在中间背板上的布置，而不局限于图5所示的连接器个数。同样，本实施例中线卡连接器、交换卡连接器以及控制卡连接器也可以全都采用横向设置，能够取得相同的技术效果，但此时通信设备的各框也应为横向排列。
本发明的中间背板采用交换卡连接器的分布式结构，保证了通信设备的可扩展性；这种结构不会造成中间背板的局部布线密度过高，减少了中间背板的层数和设计的复杂度，从而降低了中间背板的成本；并且因为中间背板布线密度比较均匀，减少了信号间的串扰，提高了高速通道互连信号的信号质量，提高了通信设备的稳定性。
再者，通信设备在中间背板的两侧采用了相互平行的插卡架构，两侧的散热风道为相同方向，这样通信设备可以采用一套散热系统，降低了设计的复杂度，在提高了可靠性的同时降低了通信设备的成本。
对于两框或多框结构的通信设备，可以连接跨接各框的大交换卡，并且可以保证中间背板上高速通道的互连信号不会跨接在各框之间，这样可以将中间背板各框间区域的印制板各层用来分配电源，使得中间背板的布线支持大电流的配电，降低了通信设备电源分配的难度，从而降低了通信设备的成本。
本发明的上述两个实施例中，需要采用高速通道互连的是交换卡连接器和线卡连接器，分别设置于中间背板的两侧；只通过低速通道与其他连接器连接的是控制卡连接器，可以设置于中间背板的任意位置。任何需要通过高速通道互连的不同类型连接器在中间背板上的设置都可以采用本发明所述的结构，此外，中间背板还可以包括以低速通道连至其他连接器的连接器。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种通信设备的中间背板，其特征在于，包括通过高速通道互连的第一连接器和第二连接器，其中：第一连接器在中间背板的一侧平行排列；第二连接器在中间背板的另一侧平行排列，并且与第一连接器平行。
2.如权利要求1所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述第一连接器与第二连接器在中间背板的两侧间插分布。
3.如权利要求1所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述第一连接器和第二连接器横向或者纵向设置。
4.如权利要求1所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述中间背板还包括与第一连接器或者第二连接器同侧且平行设置的第三连接器。
5.如权利要求4所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述第三连接器为控制卡连接器。
6.如权利要求1所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述第一连接器为交换卡连接器，第二连接器为线卡连接器。
7.一种通信设备的中间背板，所述通信设备为两框或多框结构，其特征在于，包括通过高速通道互连的第一连接器和第二连接器，其中：第一连接器在中间背板的一侧平行排列，每个第一连接器跨接各框；第二连接器于中间背板的另一侧分别在各框内平行排列，并且与第一连接器平行。
8.如权利要求7所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述第一连接器与第二连接器在中间背板的两侧间插分布。
9.如权利要求7所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述通信设备的第一连接器与第二连接器纵向设置。
10.如权利要求7所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述中间背板还包括第三连接器，与第一连接器同侧且平行排列或者与第二连接器同侧且在框内平行排列。
11.如权利要求10所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述第三连接器为控制卡连接器。
12.如权利要求7所述通信设备的中间背板，其特征在于：所述第一连接器为交换卡连接器，第二连接器为线卡连接器。
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