CN214045654U - 基于clos正交架构的大容量otn信号交叉平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台。该平台包括竖板、横板和电源转接板，竖板安装信号接入板，横板安装主控板、时钟板、管理板、交叉板和风扇模块，电源转接板安装电源模块；该平台采用基于CLOS的正交架构，解决因背板的设计瓶颈对交叉信号通道带宽及速率的限制，具有极高交换容量和传输速率。采用两层交换板设计，提高设备交换容量。同时，只采用上层板卡，该设备硬件平台完全兼容8槽位平台低交换容量的需求，具有高灵活性；设备支持多种信号类型、速率类型的接入，具有高集成度。在满足散热要求的同时，交叉板支持引出指示接口、光接口、控制接口及调试接口，解决了正交设备交叉板不能引出接口的问题。

Description

基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台

技术领域

本实用新型涉及OTN信号交叉设备，具体是涉及一种基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台。

背景技术

OTN（Optical Transport Network）融合SDH与WDM技术优越而成，既具备超大容量的数据业务承载能力，又能实现更大颗粒度上的灵活业务调度，能够满足运营商对于IP数据业务大颗粒接入、大容量交叉、透明传输及灵活业务调度的要求，是构建省际干线传送网、省内干线传送网以及城域传送网核心层的关键技术之一。作为调度枢纽，OTN设备必须具备超大容量电交叉功能，否则将限制其在大型干线节点中的应用。

三级CLOS网络由于模块化强和良好的可扩展性及能够在交换网络内部实现严格无阻塞而受到越来越多人的青睐。目前基于CLOS非正交架构的OTN信号交叉设备受背板的设计限制，很难提升交叉容量，突破100Gbps传输。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，如何能够基于CLOS的正交架构实现高交换容量的OTN信号交叉是本实用新型需要解决的问题。

为了能够解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台。本平台基于先进的无背板正交架构，采用三级CLOS网络架构，成功实现19.2Tbps容量的OTN信号交叉。

本实用新型采取的技术方案是：一种基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台，其特征在于，所述平台包括交叉连接的竖板和横板及两侧供电的电源转接板，竖板上安装有16块信号接入板，横板上安装有两块主控板、两块时钟板、两块管理板、12块交叉板和3组风扇模块，每侧电源转接板安装有6个电源模块。

所述的主控信号的传输路线为：第一主控板分别连接第一管理板、第二管理板、第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板、第六交叉板、第一时钟板和第二时钟板；第二主控板分别连接第一管理板、第二管理板、第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板、第六交叉板、第一时钟板和第二时钟板；第一管理板和第二管理板分别连接12个电源模块和3组风扇模块；第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板分别通过两个主备通道对应连接第七交叉板、第八交叉板、第九交叉板、第十交叉板、第十一交叉板和第十二交叉板；第一交叉板和第二交叉板分别连接第一信号接入板、第二信号接入板、第三信号接入板、第四信号接入板、第五信号接入板、第六信号接入板、第七信号接入板和第八信号接入板；第七交叉板和第八交叉板分别连接第九信号接入板、第十信号接入板、第十一信号接入板、第十二信号接入板、第十三信号接入板、第十四信号接入板、第十五信号接入板和第十六信号接入板。

所述的时钟信号的传输路线为：第一时钟板和第二时钟板分别连接第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板；第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板分别通过两个主备通道对应连接第七交叉板、第八交叉板、第九交叉板、第十交叉板、第十一交叉板和第十二交叉板；第一交叉板、第二交叉板和第三交叉板分别连接第一信号接入板、第二信号接入板、第三信号接入板、第四信号接入板、第五信号接入板、第六信号接入板、第七信号接入板和第八信号接入板；第七交叉板、第八交叉板和第九交叉板分别连接第九信号接入板、第十信号接入板、第十一信号接入板、第十二信号接入板、第十三信号接入板、第十四信号接入板、第十五信号接入板和第十六信号接入板。

所述的16块信号接入板安装在竖板的前插槽，水平放置；两块主控板、两块时钟板、两块管理板分别安装在横板的前插槽，水平放置；所述的12块交叉板和3组风扇模块分别安装在横板的后插槽，垂直放置。

所述的用于插入交叉板的后插槽分为上下两层，上下对应槽位的交叉板安装在一个托盘中，即第一交叉板和第七交叉板安装在一个托盘中，第二交叉板2和第八安装在一个托盘中，依次类推。

所述的每个信号接入板包括6个高速正交连接器和1个电源连接器；高速正交连接器型号为10131766-11JLF。

所述的每个交叉板包括8个高速正交连接器、1个Cable连接器、1个低速信号连接器和1个电源连接器；高速正交连接器型号为10129181-101LF；Cable连接器为上下两层交叉板提供数据物理通道。

所述的单个信号接入板和单个交叉板之间使用一个正交连接器连接建立数据物理通道。

所述的每个主控板、每个时钟板和每个管理板均包括1个低速信号连接器和1个电源连接器。

本实用新型的设计原理：本平台基于CLOS无背板正交架构进行设计，包括信号接入板、交叉板、主控板、时钟板、管理板、电源模块和风扇模块。信号接入板采用多种类型板卡兼容设计，具备多种速率的光信号统一兼容接入和输出能力，同时具备多通道100Gbps速率电信号的接入和输出能力。交叉板具备多通道100Gbps速率电信号的接入和输出能力，同时集成控制模块和时钟模块，为主控板至信号接入板提供控制信号和时钟信号物理通道。主控板上行与PC通信，下行与各功能板通信，实现设备控制指令与监控信息下发与上传，同时主控板采用主备1+1冗余设计，提高设备稳定性。时钟板是整个设备的重要组成部分，具备产生稳定全局时钟和帧同步时钟的功能，且采用主备1+1冗余设计，当主时钟板异常时，备时钟板将自动输出与主时钟板同步的时钟信号，保证设备业务不会中断。管理板负责监控机箱电源模块和风扇模块的运行状态，可通过机箱温度传感器实时读取温度值，调节风扇转速，具有低碳节能特点，同时管理板与主控板通过ETH接口通信，定时上报机箱运行状态。电源模块支持AC220V或DC-48V兼容接入，通过电源转接板Bus-Bar至横板和竖板, 馈电至所有功能单板，采用6+6冗余设计，支持热插拔。风扇模块为设备提供散热系统，采用前后散热风道，与正交带背板的Z字型风道相比，大大提高了散热效果。

本实用新型所产生的有益效果是：采用基于CLOS的正交架构，解决因背板的设计瓶颈对交叉信号通道带宽及速率的限制，具有极高交换容量和传输速率。采用上下两层交换板设计，大大提高设备交换容量。同时，只采用上层板卡，该设备硬件平台完全兼容8槽位平台低交换容量的需求，具有高灵活性；设备支持多种信号类型、速率类型的接入，具有高集成度。该设备在满足散热要求的同时，交叉板支持引出指示接口、光接口、控制接口及调试接口，解决了以往正交设备交叉板不能引出接口的问题。

附图说明

图1为本实用新型的平台前视图；

图2为本实用新型的平台后视图；

图3为本实用新型平台采用的CLOS交叉网络图；

图4为本实用新型平台的控制拓扑图；

图5为本实用新型平台的时钟拓扑图；

图6为本实用新型实施例的高速信号拓扑图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本平台包括交叉连接的竖板和横板及两侧供电的电源转接板，竖板上安装有16块信号接入板，横板上安装有两块主控板、两块时钟板、两块管理板、12块交叉板和3组风扇模块，每侧电源转接板安装有6个电源模块；交叉板与信号接入板处于正交关系。

本平台的16块信号接入板安装在竖板的前插槽，水平放置；两块主控板、两块时钟板、两块管理板分别安装在横板的前插槽，水平放置；12块交叉板和3组风扇模块分别安装在横板的后插槽，垂直放置。用于插入交叉板的后插槽分为上下两层，上下对应槽位的交叉板安装在一个托盘中，即第一交叉板和第七交叉板安装在一个托盘中，第二交叉板2和第八安装在一个托盘中，依次类推。

如图3所示，本平台采用三级CLOS架构，分为输入级、交叉级和输出级，每个输入级至每个交叉级提供400G高速物理通道，每个交叉级至每个输出级提供400G高速物理通道，交叉级1至交叉级7，交叉级2至交叉级8，依次类推，提供400G高速物理通道。具体的，输入级和输出级集成到信号接入板，也就是输入级1和输出级1集成到信号接入板1，依次类推。交叉级与交叉板相互对应，也就是交叉级1和交叉板1对应，依次类推。

如图4所示，本平台主控信号的传输路线为：第一主控板分别连接第一管理板、第二管理板、第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板、第六交叉板、第一时钟板和第二时钟板；第二主控板分别连接第一管理板、第二管理板、第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板、第六交叉板和第二时钟板；第一管理板和第二管理板分别连接12个电源模块和3组风扇模块；第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板分别通过两个通道对应连接第七交叉板、第八交叉板、第九交叉板、第十交叉板、第十一交叉板和第十二交叉板；第一交叉板和第二交叉板分别连接第一信号接入板、第二信号接入板、第三信号接入板、第四信号接入板、第五信号接入板、第六信号接入板、第七信号接入板和第八信号接入板；第七交叉板和第八交叉板分别连接第九信号接入板、第十信号接入板、第十一信号接入板、第十二信号接入板、第十三信号接入板、第十四信号接入板、第十五信号接入板和第十六信号接入板。

第一、第二主控板提供至第一至第六交叉板和第一、第二管理板的ETH物理通道，用于控制指令及板卡运行状态的上传及下发，第一、第二主控板提供至第一、第二时钟板的I2C接口，用于时钟板运行状态的监测。第一、第二交叉板提供至第一至第八信号接入板的ETH物理通道，为主控板至信号接入板建立控制通道，同时第一至第六交叉板分别提供至第七至第十二交叉板的两个ETH物理通道，两个ETH物理通道作为主备通道，为主控板至第七至第十二交叉板建立控制通道，第七、第八交叉板提供至第八至第十六信号接入板的ETH通道，为主控板至第八至第十六信号接入板建立控制通道。图4中实线默认为主控制通道，虚线为备控制通道。

如图5所示，本平台时钟信号的传输路线为：第一时钟板和第二时钟板分别连接第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板；第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板分别通过两个通道对应连接第七交叉板、第八交叉板、第九交叉板、第十交叉板、第十一交叉板和第十二交叉板；第一交叉板、第二交叉板和第三交叉板分别连接第一信号接入板、第二信号接入板、第三信号接入板、第四信号接入板、第五信号接入板、第六信号接入板、第七信号接入板和第八信号接入板；第七交叉板、第八交叉板和第九交叉板分别连接第九信号接入板、第十信号接入板、第十一信号接入板、第十二信号接入板、第十三信号接入板、第十四信号接入板、第十五信号接入板和第十六信号接入板。

第一、第二时钟板提供至第一至第六交叉板的全局时钟及帧同步时钟物理通道，第一至第三交叉板提供至接入板1-8的全局时钟及帧同步时钟物理通道，为第一、第二时钟板至第一至第八信号接入板建立时钟通道；同时第一至第六交叉板分别提供至第七至第十二交叉板的双倍全局时钟及帧同步时钟物理通道，双倍时钟通道用于主备时钟通道，第七至第九交叉板提供至第八至第十六接入板的全局时钟及帧同步时钟通道，为第一、第二时钟板至第九至第十六信号接入板建立时钟通道。图5中实线默认为主时钟通道，虚线为备时钟通道和从时钟通道。

本平台设计独立的主备时钟板，为信号接入板提供全局时钟和帧同步时钟，所有接入的线路侧光信号在信号接入板上做对齐处理，且同步发送至交叉板，为交叉板的FPGA节省资源。

本平台的信号接入板和交叉板采用高端FPGA，支持多种速率、多种类型的光信号自适应输入，基于ODUK（k=0,1,2,3,4,flex）颗粒度的时隙交叉和多种类型的客户侧信号的提取。

信号接入板包含100G 线路接入板、100G接入板和10G接入板，支持线路侧100GOTN光信号、客户侧100GE/ OTU4光信号、客户侧OTU2/10GE/10G 及以下SDH/光信号等多类型、多速率信号类型接入。

其中100G接入板设有12个QSFP28光接口，因此，设备最大支持接入容量是19.2Tbps。10G接入板设有多个三层对压的SFP+光接口，提高设备接入容量。100G线路接入板设有多个线路侧100G光信号接口，然后解调出客户侧100G或10G光信号，可以引接至100G接入板和10G接入板，也可以直接交叉到交叉板，灵活性和兼容性更高。

本平台的每个信号接入板包括6个高速正交连接器和1个电源连接器；高速正交连接器采用安费诺品牌的6 pairs 12 row 共72个差分对270°的10131766-11JLF。

本平台的每个交叉板包括8个高速正交连接器、1个Cable连接器、1个低速信号连接器和1个电源连接器；高速正交连接器采用与信号接入板对应的安费诺品牌的10129181-101LF；Cable连接器为上下两层交叉板提供数据物理通道。

本平台的单个信号接入板和单个交叉板之间使用一个正交连接器连接建立数据物理通道。

本平台的每个主控板、每个时钟板和每个管理板均包括1个低速信号连接器和1个电源连接器。

本平台所有板卡的电源连接器采用同一型号，所有低速信号连接器采用同一型号。

本平台的电源模块连接电源转接板，通过Bus-Bar连接至横板和竖板, 馈电至所有功能单板。

本平台的风扇模块采用独立的对旋风扇，增大风量，采用前后散热风道，提升设备散热效果。一组风扇模块与两块交叉板宽度一致，且风扇模块安装在交叉板的外侧，提升设备散热效果，同时风扇模块中间部分留有足够空间，供交叉板引出指示接口、光接口、控制接口及调试接口。

实施例：以100G的 1-8块信号接入板和1-6块交叉板举例，描述具体实施方法。

如图6所示，包括8块100G的信号接入板和6块上层交叉板，每块100G的信号接入板包括12个QSFP28光模块、FPGA、1-6共6个高速正交连接器；每块交叉板包括FPGA、1-8共8个高速正交连接器和1a Cable连接器；每条连接线表示双向100Gbps速率的物理通道；首先12路100Gbps光信号通过100G的信号接入板的12个QSFP28光模块接入，并转化为电信号，连接至FPGA，FPGA实现1.2Tx2.4T容量、颗粒度为1.25G的时隙交叉矩阵，输出24路100Gbps电信号，通过6个高速正交连接器分别连接至6块交叉板，第一高速正交连接器连接至第一交叉板，第二高速正交连接器连接至第二交叉板，以此类推，第六高速正交连接器6连接至第六交叉板，每个高速正交连接器支持800Gbps的带宽；然后交叉板通过高速正交连接器实现电信号的接入，第一高速正交连接器连接至100G的第一信号接入板，第二高速正交连接器连接至100G的第二信号接入板，以此类推，第八高速正交连接器连接至100G的第八信号接入板，第一交叉板的1a Cable连接器连接至第七交叉板，第二交叉板的1a Cable连接器连接至第八交叉板，以此类推，第六交叉板的1a Cable连接器连接至第十二交叉板，1a Cable连接器支持800Gbps的带宽，FPGA实现3.6Tx3.6T容量、颗粒度为1.25G的时隙交叉矩阵。

100G的9-16块信号接入板和7-12块交叉板间的高速信号拓扑与上述实施方式相同。

Claims (7)

1.一种基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台，其特征在于，所述平台包括交叉连接的竖板和横板及两侧供电的电源转接板，竖板上安装有16块信号接入板，横板上安装有两块主控板、两块时钟板、两块管理板、12块交叉板和3组风扇模块，每侧电源转接板安装有6个电源模块；

主控信号的传输路线为：

第一主控板分别连接第一管理板、第二管理板、第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板、第六交叉板、第一时钟板和第二时钟板；

第二主控板分别连接第一管理板、第二管理板、第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板、第六交叉板、第一时钟板和第二时钟板；

第一管理板和第二管理板分别连接12个电源模块和3组风扇模块；

第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板分别通过两个通道对应连接第七交叉板、第八交叉板、第九交叉板、第十交叉板、第十一交叉板和第十二交叉板；

第一交叉板和第二交叉板分别连接第一信号接入板、第二信号接入板、第三信号接入板、第四信号接入板、第五信号接入板、第六信号接入板、第七信号接入板和第八信号接入板；

第七交叉板和第八交叉板分别连接第九信号接入板、第十信号接入板、第十一信号接入板、第十二信号接入板、第十三信号接入板、第十四信号接入板、第十五信号接入板和第十六信号接入板；

时钟信号的传输路线为：

第一时钟板和第二时钟板分别连接第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板；

第一交叉板、第二交叉板、第三交叉板、第四交叉板、第五交叉板和第六交叉板分别通过两个通道对应连接第七交叉板、第八交叉板、第九交叉板、第十交叉板、第十一交叉板和第十二交叉板；

第一交叉板、第二交叉板和第三交叉板分别连接第一信号接入板、第二信号接入板、第三信号接入板、第四信号接入板、第五信号接入板、第六信号接入板、第七信号接入板和第八信号接入板；

第七交叉板、第八交叉板和第九交叉板分别连接第九信号接入板、第十信号接入板、第十一信号接入板、第十二信号接入板、第十三信号接入板、第十四信号接入板、第十五信号接入板和第十六信号接入板。

2.根据权利要求1所述的基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台，其特征在于，所述的16块信号接入板安装在竖板的前插槽，水平放置；两块主控板、两块时钟板、两块管理板分别安装在横板的前插槽，水平放置；所述的12块交叉板和3组风扇模块分别安装在横板的后插槽，垂直放置。

3.根据权利要求1所述的基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台，其特征在于，用于插入交叉板的后插槽分为上下两层，上下对应槽位的交叉板安装在一个托盘中，即第一交叉板和第七交叉板安装在一个托盘中，第二交叉板2和第八安装在一个托盘中，依次类推。

4.根据权利要求1所述的基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台，其特征在于，每个信号接入板包括6个高速正交连接器和1个电源连接器；高速正交连接器型号为10131766-11JLF。

5.根据权利要求1所述的基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台，其特征在于，每个交叉板包括8个高速正交连接器、1个Cable连接器、1个低速信号连接器和1个电源连接器；高速正交连接器型号为10129181-101LF；Cable连接器为上下两层交叉板提供数据物理通道。

6.根据权利要求1所述的基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台，其特征在于，单个信号接入板和单个交叉板之间使用一个正交连接器连接建立数据物理通道。

7.根据权利要求1所述的基于CLOS正交架构的大容量OTN信号交叉平台，其特征在于，每个主控板、每个时钟板和每个管理板均包括1个低速信号连接器和1个电源连接器。

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