CN207588907U - 基于r25交换芯片实现的100g大数据交换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，包括机箱和控制主板；所述控制主板设置在所述机箱内；所述控制主板包括R25交换芯片、25Gbps光口、IIC总线选择开关、IIC总线EEPROM存储器、JTAG接口以及供电模块；通过25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，每个全双工网络交换口包含4条25Gbps的Lane，任意两个全双工网络交换口可通过4条Lane实现100Gbps数据交换。本实用新型采用自主可控的国防科大自研R25交换芯片及国产化配套软件程序，更有利于保证芯片来源稳定及信息安全保护，而且成本低，散热性能好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大数据交换装置，尤其涉及一种基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置。
背景技术
随着大数据处理时代的到来，大数据交换的应用越来越广泛。而惠普、联想、华为走在了大数据交换机研发的前列。目前他们的100G网络交换机已在服务器、移动通信等行业发挥着不可替代的大数据交换作用。目前在国内使用的100G交换机大多是惠普和华为的产品。而他们推出的交换机大多使用国外的交换芯片，华为只有少部分使用自研的ENP芯片，成本普遍较高。目前，国家正处于“信息安全自主可控”推行的关键时期。而网络交换机是关系国家信息安全的核心设备，所以网络交换机的国产化是推行此政策的重要一步。只有实现了网络信息产品的国产化应用才能更好的保证国家信息安全。同时，传统的100G网络交换机还存在的一个问题是散热性能不佳，在温度升高至一定值后，将严重影响100G网络交换机的性能及工作的稳定性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于通过一种基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，该装置包括机箱和控制主板；所述控制主板设置在所述机箱内；所述控制主板包括R25交换芯片、25Gbps光口、IIC总线选择开关、IIC总线EEPROM存储器、JTAG接口以及供电模块；所述25Gbps光口连接所述R25交换芯片，通过所述25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，每个所述全双工网络交换口包含4条25Gbps的Lane，任意两个全双工网络交换口可通过4条Lane实现100Gbps数据交换；所述R25交换芯片连接所述IIC总线选择开关；所述IIC总线EEPROM存储器连接所述R25交换芯片，用于存储路由表地址；所述JTAG接口与所述R25交换芯片连接；所述R25交换芯片连接所述供电模块。
特别地，所述控制主板包括12个所述25Gbps光口；通过所述25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，该36个100G全双工网络交换口与R25交换芯片的36个全双工高速接口相连。
特别地，所述控制主板包括两个所述IIC总线选择开关，其中一个IIC总线选择开关与IIC总线温度传感器连接。
特别地，所述供电模块包括ATX电源插座、核芯电源、存储器电源、25G模拟电源、25G接收器模拟电源及25G发送器模拟电源；所述核芯电源、存储器电源、25G模拟电源、25G接收器模拟电源及25G发送器模拟电源的一端连接ATX电源插座，另一端连接所述R25交换芯片。
特别地，所述控制主板还包括链路指示灯；所述链路指示灯连接所述R25交换芯片。
特别地，所述控制主板还包括100M晶振；所述100M晶振连接所述R25交换芯片。
特别地，所述供电模块上设置有散热片和抽风式风扇；所述控制主板的安装孔与机箱采用金属结构连接；所述机箱上设置有散热风扇。
本实用新型提出的明提出的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置通过IIC总线选择开关实现的多路设备温度监测、设备状态读取、设备网络路由表地址编译及加载；36个100G全双工网络交换口与R25交换芯片的36个全双工高速接口相连，通过路由表地址实现多口之间的数据相互交换，而且每个接口的连接状态及数据传输通过链路指示灯实现连接及数据交换指示，通过R25交换芯片的LINK_STATUS[0..35]及DATA_STATUS[0..35]接口指示36个全双工高速接口的连接状态、数据收发状态指示接口，通过链路指示灯的状态来判断每个高速口的Link及数据收发状态。通过R25交换芯片的JTAG接口烧写路由表地址到IIC总线EEPROM存储器，也可以通过预留的IIC接口进行路由表地址的在线修改。本实用新型在供电模块上设置有散热片和抽风式风扇，控制主板的安装孔与机箱采用金属结构连接，而且在机箱上设置有散热风扇，大幅提高了100G大数据交换装置的散热性能。本发采用自主可控的国防科大自研R25交换芯片及国产化配套软件程序，更有利于保证芯片来源稳定及信息安全保护；且可以代替从外部成套采购相关设备的高成本方案。本实用新型从芯片到产品完全自主设计，软硬件完全自主可控，安全性高，为互联网、通信、金融、国防通信等国家命脉行业的信息安全提供有力保证。同时，本实用新型通过25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，每个全双工网络交换口包含4条25Gbps的Lane，任意两个全双工网络交换口可通过4条Lane实现100Gbps数据交换，通过4条全双工25Gbps的Lane可以实现端口200Gbps的数据吞吐量，可满足现在各通信行业需求。同时本实用新型在产品开发阶段，可以验证25G信号PCB设计方式对信号的优化改善，圆弧布线、背钻、隔离反焊盘等对信号衰减的影响优化。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置结构图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1所示，图1为本实用新型实施例提供的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置结构图。
本实施例中基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置具体包括机箱和控制主板；所述控制主板设置在所述机箱内；所述控制主板包括R25交换芯片、25Gbps光口、IIC总线选择开关、IIC总线EEPROM存储器、JTAG接口以及供电模块；所述25Gbps光口连接所述R25交换芯片，通过所述25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，每个所述全双工网络交换口包含4条25Gbps的Lane，任意两个全双工网络交换口可通过4条Lane实现100Gbps数据交换；所述R25交换芯片连接所述IIC总线选择开关；所述IIC总线EEPROM存储器连接所述R25交换芯片，用于存储路由表地址；所述JTAG接口与所述R25交换芯片连接；所述R25交换芯片连接所述供电模块。在本实施例中R25交换芯片是由国防科大完全自主研发的芯片，该芯片1)采用专用通信协议的高性能交换芯片，吞吐率高达5.376Tbps；2)包括36个全双工高速传输端口，任意两个端口间可实现数据交换；3)每端口双向传输速率高达224Gbps，由4条25Gbps速率的Lane组成；4)在30米光缆/电缆内，可实现流水式传输；5)支持Link-To-Link的Rolling CRC数据校验和重传；6)支持链路状态自检测与自恢复；7)支持1Lane到4Lane的自动检测和传输；8)支持Lane的全速率和半速率传输；9)支持JTAG IEEE 1149.1、JTAGIEEE 1149.6；10)支持100KHZ、400KHZ I2C接口传输，实现内部寄存器读写访问。11)在14GHz基频时可容许-30dB的信号衰减。
具体的，在本实施例中所述控制主板包括36个所述25Gbps光口；通过所述25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，该36个100G全双工网络交换口与R25交换芯片的36个全双工高速接口相连。在本实施例中25Gbps光口即图中的QSFP，采用MOLEX 1000141242型25Gbps光口(4X全双工)。
所述控制主板包括两个所述IIC总线选择开关，其中一个IIC总线选择开关与IIC总线温度传感器连接。在本实施例中所述IIC总线选择开关选用PCA9548PW芯片，IIC总线温度传感器选用LM75ADP。通过IIC总线选择开关实现的多路设备温度监测、设备状态读取、设备网络路由表地址编译及加载；PCA9548PW芯片是8通道IIC选择开关，可以选择下游的温度监控输入，设备路由表地址等。
所述路由表地址通过R25交换芯片的JTAG接口烧写到IIC总线EEPROM存储器存储及调用，也可以通过预留的IIC接口进行路由表地址的在线修改。在本实施例中IIC总线EEPROM存储器采用24LC1025T Flash即图中24LC1025T-I_SM，24LC1025T Flash是一款11024KB的IIC总线EEPROM存储器，外设可通过IIC总线对此存储器进行数据读写。
所述控制主板还包括100M晶振和链路指示灯。所述100M晶振连接所述R25交换芯片。所述100M晶振采用KC7050P100MHz，KC7050P100MHz是日本KSS公司生产的100MHz差分输出晶振。其频率稳定性很高，频率偏移只有50ppm。所述链路指示灯连接R25交换芯片。36个100G全双工网络交换口与R25交换芯片的36个全双工高速接口相连，通过路由表地址实现多口之间的数据相互交换。每口的连接状态及数据传输通过R25交换芯片的链路LINK_STATUS[0..35]及DATA_STATUS[0..35]接链路指示灯实现连接及数据交换指示。LINK_STATUS[0..35]及DATA_STATUS[0..35]是R25交换芯片指示36个全双工高速接口的连接状态、数据收发状态指示接口，通过外接链路指示灯状态判断每个高速口的Link及数据收发状态。在本实施例中链路指示灯采用LED灯。
R25交换芯片在全资源使用情况下，其功耗达到：150瓦；本实用新型供电模块的设计首先要满足R25交换芯片的功耗需求，其次要满足大功率电源散热需求；供电模块包括ATX电源插座、核芯电源、存储器电源、25G模拟电源、25G接收器模拟电源及25G发送器模拟电源；所述核芯电源、存储器电源、25G模拟电源、25G接收器模拟电源及25G发送器模拟电源的一端连接ATX电源插座，另一端连接所述R25交换芯片；其中上述电源的要求具体为：ATX电源插座采用2-1586495-4，2-1586495-4为富士康生产的ATX电源插座，采用ATX电源插座供电可以做到很好的电源适配。并有利于机箱设计；核芯电源VDD＝0.95V I＝47A、存储器电源VSC＝1.0V I＝12A、25G模拟电源HSS_AVDD＝1.2V I＝10A、25G接收器模拟电源HSS_AVTR＝1.1V I＝46A、25G发送器模拟电源HSS_AVTT＝1.2V I＝26A；由于这些电源功耗需求大所以本实用新型采用大功率输出DC-DC电源转化设计，例如图中的VT263WFQR-ADJ、VT1676SAFQR、MAX8517EUB等PWM+MOS电源输出方案，其中，VT263WFQR-ADJ是Volterra公司的一款DC-DC电源转换模块。由于其输出电压在0.7V-5.5V可调且输出电流达到40A，常用于一些高功率IC的核心供电。VT1676SAFQR是Volterra公司的一款带反馈调整的功率MOS芯片。其余VT1596M配合使用可以实现3向55A的电源输出。
MAX8517EUB是美信公司的一款线性降压电源芯片。由于其输出稳定性高常用于一些对电压纹波噪声要求严格的负载供电。。至于散热解决方案：本实用新型在所述供电模块上设置有散热片和抽风式风扇；所述控制主板的安装孔与机箱采用金属结构连接；所述机箱上设置有散热风扇。该散热方案大幅提升了100G大数据交换装置的散热性能。
本发采用自主可控的国防科大自研R25交换芯片及国产化配套软件程序，更有利于保证芯片来源稳定及信息安全保护；且可以代替从外部成套采购相关设备的高成本方案。本实用新型从芯片到产品完全自主设计，软硬件完全自主可控，安全性高，为互联网、通信、金融、国防通信等国家命脉行业的信息安全提供有力保证。同时，本实用新型通过25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，每个全双工网络交换口包含4条25Gbps的Lane，任意两个全双工网络交换口可通过4条Lane实现100Gbps数据交换，通过4条全双工25Gbps的Lane可以实现端口200Gbps的数据吞吐量，可满足现在各通信行业需求。同时本实用新型在产品开发阶段，可以验证25G信号PCB设计方式对信号的优化改善，圆弧布线、背钻、隔离反焊盘等对信号衰减的影响优化。本实用新型可以在重要行业的大数据交换设备的国产化替换提供后备保障，且可缓解我国重要信息处理交换设备受制于人的困境。同时自主开发有利于我国在大数据交换机领域的技术累积。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，其特征在于，包括机箱和控制主板；所述控制主板设置在所述机箱内；所述控制主板包括R25交换芯片、25Gbps光口、IIC总线选择开关、IIC总线EEPROM存储器、JTAG接口以及供电模块；所述25Gbps光口连接所述R25交换芯片，通过所述25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，每个所述全双工网络交换口包含4条25Gbps的Lane，任意两个全双工网络交换口可通过4条Lane实现100Gbps数据交换；所述R25交换芯片连接所述IIC总线选择开关；所述IIC总线EEPROM存储器连接所述R25交换芯片，用于存储路由表地址；所述JTAG接口与所述R25交换芯片连接；所述R25交换芯片连接所述供电模块。
2.根据权利要求1所述的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，其特征在于，所述控制主板包括12个所述25Gbps光口；通过所述25Gbps光口实现36个100G全双工网络交换口，该36个100G全双工网络交换口与R25交换芯片的36个全双工高速接口相连。
3.根据权利要求1所述的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，其特征在于，所述控制主板包括两个所述IIC总线选择开关，其中一个IIC总线选择开关与IIC总线温度传感器连接。
4.根据权利要求1所述的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，其特征在于，所述供电模块包括ATX电源插座、核芯电源、存储器电源、25G模拟电源、25G接收器模拟电源及25G发送器模拟电源；所述核芯电源、存储器电源、25G模拟电源、25G接收器模拟电源及25G发送器模拟电源的一端连接ATX电源插座，另一端连接所述R25交换芯片。
5.根据权利要求1所述的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，其特征在于，所述控制主板还包括链路指示灯；所述链路指示灯连接所述R25交换芯片。
6.根据权利要求1所述的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，其特征在于，所述控制主板还包括100M晶振；所述100M晶振连接所述R25交换芯片。
7.根据权利要求1至6之一所述的基于R25交换芯片实现的100G大数据交换装置，其特征在于，所述供电模块上设置有散热片和抽风式风扇；所述控制主板的安装孔与机箱采用金属结构连接；所述机箱上设置有散热风扇。
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Cited By (1)
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| CN111880634A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-11-03 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种srio交换芯片的复位结构及其复位状态监控方法 |
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2017
- 2017-11-28 CN CN201721615390.9U patent/CN207588907U/zh active Active
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