CN218734654U - 一种可扩展的交换机 - Google Patents

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潘纯娣
常琦
魏晓磊
刘亚光
张玮
刘冬梅
李晓丹
谭丽明
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Abstract

本实用新型公开了一种可扩展的交换机，所述交换机包括：通过板间连接器电连接的核心板与扩展板，以及与扩展板电连接的VPX连接器；核心板包括：芯片，设置有串行总线接口SerDes、电源接口、LED接口、串口接口UART、串行千兆媒体独立接口CPUSGMII、通用输入输出接口GPIO；扩展板包括：第一以太网模块，一端与SerDes电连接，另一端与VPX连接器电连接；第二以太网模块，一端与CPUSGMII电连接，另一端与VPX连接器电连接；转换芯片，一端与UART电连接，另一端与VPX连接器电连接；IPMC模块，一端与GPIO电连接，另一端与VPX连接器电连接；第一电源模块，与板间连接器及VPX连接器均电连接。采用本方案，将芯片的信号资源引至扩展板并根据需求扩展出各类端口，减少二次开发成本。

Description

一种可扩展的交换机
技术领域
本实用新型涉及信息处理技术领域，尤其涉及一种可扩展的交换机。
背景技术
随着云计算、物联网技术的飞速发展，设备内部的信息交换需求与日俱增，而市面上的交换机都是成型设备，其结构形式决定了无法将其装入设备内。若将设备与交换机在外部互联，线缆的数量和系统的体积随之变得庞大复杂。目前交换机大部分以国外产品或芯片为主导，存在极大的安全隐患，而且很多交换机产品无法适应复杂的电磁环境和恶劣的温度环境。且交换机的端口形式和数量都由厂家统一确定，无法根据设备机箱的实际使用需求进行裁剪，进行二次开发的价格高、周期长。
实用新型内容
本实用新型提供一种可扩展的交换机，用以至少解决现有技术中交换机的端口形式和数量无法修改配置的问题。
本实用新型实施例提出一种可扩展的交换机，包括：通过板间连接器电连接的核心板与扩展板，以及与所述扩展板电连接的VPX连接器；
所述核心板包括：芯片，设置有串行总线接口SerDes、电源接口、LED接口、串口接口UART、串行千兆媒体独立接口CPU SGMII、通用输入输出接口GPIO；
所述扩展板包括：
第一以太网模块，一端通过所述板间连接器与所述SerDes电连接，另一端与所述VPX连接器电连接；
第二以太网模块，一端通过所述板间连接器与所述CPU SGMII电连接，另一端与所述VPX连接器电连接；
转换芯片，一端通过所述板间连接器与所述UART电连接，另一端与所述VPX连接器电连接；
IPMC模块，一端通过所述板间连接器与所述GPIO电连接，另一端与所述VPX连接器电连接；
第一电源模块，与所述板间连接器及所述VPX连接器均电连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述扩展板还包括：
光电转换模块，一端通过所述板间连接器与所述SerDes电连接，另一端与外部光缆电连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述扩展板还包括：
指示灯模块，通过所述板间连接器与所述LED接口电连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述交换机采用3U-VPX架构。
根据本实用新型的一些实施例，所述核心板还包括：
存储模块，与所述芯片电连接；
时钟模块，与所述芯片电连接及通过所述板间连接器与所述VPX连接器电连；
第二电源模块，与所述芯片电连接及通过所述板间连接器与所述第一电源模块电连接；
复位模块，与所述芯片电连接及通过所述板间连接器与所述IPMC模块电连接；
I2C模块，与所述芯片及外接设备均电连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述VPX连接器包括：依次连接的P0连接器、P1连接器及P2连接器；
所述P0连接器至少包括：
IPMC管理总线，与所述IPMC模块的另一端电连接；
时钟总线，通过所述板间连接器与所述时钟模块电连接；
VS1电源接口，与所述第一电源模块电连接；
所述P1连接器至少包括：
8路物理网口，与所述第一以太网模块的另一端电连接；
1路管理网口，与所述第二以太网模块的另一端电连接；
复位信号接口，通过所述板间连接器与所述复位模块电连接；
所述P2连接器至少包括：
1路管理串口，与所述转换芯片的另一端电连接；
16路高速SerDes差分信号接口，通过所述板间连接器与所述SerDes电连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述外接设备至少包括：
温度传感器、GPIO扩展芯片、带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。
根据本实用新型的一些实施例，所述第一以太网模块包括：
第一转换芯片，一端通过所述板间连接器与所述SerDes电连接；
第一网络变压器，一端与所述第一转换芯片的另一端电连接，另一端与所述VPX连接器电连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述第二以太网模块包括：
第二转换芯片，一端通过所述板间连接器与所述CPU SGMII电连接；
第二网络变压器，一端与所述第二转换芯片的另一端电连接，另一端与所述VPX连接器电连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述芯片为CTC7132芯片。
采用本实用新型实施例，通过板间连接器将核心板上包括但不限于交换、管理、控制等信号资源引入至扩展板，扩展板可以根据实际需求对信号资源进行合理的处理，从而扩展出机箱所需的网口、串口等通信端口，减少了二次开发的时间与成本。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型实施例中交换机的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中核心板的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中扩展板的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参考图1，本实用新型实施例提出一种可扩展的交换机，包括：通过板间连接器2电连接的核心板1与扩展板3，以及与所述扩展板3电连接的VPX连接器4；
所述核心板1包括：芯片，设置有串行总线接口SerDes、电源接口、LED接口、串口接口UART、串行千兆媒体独立接口CPU SGMII、通用输入输出接口(GPIO)。
可以理解的是，所述核心板1为交换芯片，作为交换和管理业务核心处理单元，其至少包括CPU子系统与交换内核。所述串行总线接口包括若干对SerDes链路。例如，32。
参考图3，所述扩展板3包括：
第一以太网模块，一端通过板间连接器2与2对SerDes链路电连接，另一端与所述VPX连接器4电连接。第一以太网模块用于将2对SerDes链路转化为VPX连接器4的8路1000Base-T的网络接口。
第二以太网模块，一端通过板间连接器2与所述CPU SGMII电连接，另一端与所述VPX连接器4电连接。第二以太网模块用于将核心板1的SGMII转换为VPX连接器4的管理网口。
转换芯片，一端通过板间连接器2与所述UART电连接，另一端与所述VPX连接器4电连接。转换芯片用于将核心板1的UART转换为VPX连接器的管理串口。
IPMC模块，一端通过板间连接器2与所述GPIO电连接，另一端与所述VPX连接器4电连接。IPMC模块用于完成整个扩展板3与核心板1的上电和复位控制，以及对电流、电压、温度等进行实时的监测与显示。
第一电源模块，与所述板间连接器2及所述VPX连接器4均电连接。第一电源模块用于搭载外部电源，将外部电源输入的电压转换为各模块所需的适用电压。
采用本实用新型实施例，通过板间连接器将核心板上包括但不限于交换、管理、控制等信号资源引入至扩展板，扩展板可以根据实际需求对信号资源进行合理的处理，从而扩展出机箱所需的网口、串口等通信端口，减少了二次开发的时间与成本。
在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
参考图3，根据本实用新型的一些实施例，所述扩展板3还包括：
光电转换模块，一端通过板间连接2与所述一对SerDes链路电连接，另一端与外部光缆电连接。光电转换电路用于将其连接的一对SerDes链路中的电信号转换为光信号并利用外部电缆进行传输，或接收外部电缆所传输的光信号，并将其转换为电信号通过这对SerDes链路传输至核心板1。
参考图3，根据本实用新型的一些实施例，所述扩展板3还包括：
指示灯模块，通过板间连接器2与所述LED接口电连接。指示灯模块用于控制各指示灯显示每路网路的连接状态和速率以及整个交换机的运行状态。
根据本实用新型的一些实施例，所述交换机采用3U-VPX架构。适合任何一款3U结构形式的VPX设备机箱，即插即用，避免了外接交换机设备繁杂的线缆数量和庞大的系统体积。将交换机设计为扩展板加核心板的形式，将网络信息交换功能聚焦在核心板上，便于系统的升级换代。采用双层板结构，有利于散热。并可根据具体需求合理裁剪芯片资源，对网络端口进行动态扩展，进一步降低功耗，同时降低二次开发时间和成本，提高了复用率。
根据本实用新型的一些实施例，参考图2，所述核心板还包括：
存储模块，与所述芯片电连接。存储模块包括内存单元与存储单元，存储单元可用于保存bootload程序、系统程序、操作系统等。
时钟模块，与所述芯片电连接，并通过所述板间连接器与所述VPX连接器电连接。时钟模块用于产生交换机所需要的时钟。
第二电源模块，与所述芯片电连接，并通过所述板间连接器与第一电源模块电连接。第二电源模块从板间连接器获取输入电压，并将输入电压转换为核心板各模块所需的适用电压。例如，3.3V、1.8V、1.5V、1.2V、0.9V。
复位模块，与所述芯片电连接，并通过板间连接器与IPMC模块电连接。复位模块用于进行复位操作。例如，通过板间连接器接收复位指令，通过看门狗复位电路对整个交换机系统进行复位操作。
I2C模块，与所述芯片及外接设备均电连接。I2C模块用于根据实际需求连接不同功能的外接设备。
根据本实用新型的一些实施例，参考图1，所述VPX连接器4包括：依次连接的P0连接器41、P1连接器42及P2连接器43。
所述P0连接器41至少包括：
IPMC管理总线，与所述IPMC模块的另一端电连接。
时钟总线，通过所述板间连接器与所述时钟模块电连接。
VS1电源接口，与所述第一电源模块电连接。
所述P1连接器42至少包括：
8路物理网口，与所述第一以太网模块的另一端电连接。
1路管理网口，与所述第二以太网模块的另一端电连接。
复位信号接口，通过所述板间连接器与所述复位模块电连接。
所述P2连接器43至少包括：
1路管理串口，与所述转换芯片的另一端电连接。
16路高速SerDes差分信号接口，通过所述板间连接器与所述SerDes电连接。
根据本实用新型的一些实施例，参考图2，所述外接设备至少包括：
温度传感器、GPIO扩展芯片、EEPROM。
根据本实用新型的一些实施例，参考图3，所述第一以太网模块包括：
第一转换芯片，例如，YT8618芯片。设置有SMI接口、SGMII接口、MDI接口，所述第一转换芯片通过所述板间连接器与芯片的一对SerDes链路电连接。用以完成配置于传输数据。
第一网络变压器，例如，HS4P01网络变压器。一端通过所述MDI接口与所述第一转换芯片电连接，另一端与所述VPX连接器电连接，用于对外接收或传输数据。增加第一网络变压器，使得第一转换芯片与外部隔离，并具有信号增强，阻抗匹配，波形修复、信号杂波抑制等作用，在保护芯片的同时使得传输距离与抗干扰能力增强。
根据本实用新型的一些实施例，参考图3，所述第二以太网模块包括：
第二转换芯片，例如YT8511芯片。一端通过所述板间连接器与所述CPU SGMII电连接。
第二网络变压器，例如HST-24022网络变压器。一端与所述第二转换芯片的另一端电连接，另一端与所述VPX连接器电连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述芯片为CTC7132芯片。CTC7132芯片提供3组8路低速SerDes Lanes，速率为1.25Gbps～12.5Gbps。2组4路高速SerDes Lanes，速率为1.25Gbps～28Gbps。每路SerDes Lane都可以配置为SGMII/1000Base-X/QSGMII等模式。
下面以一个具体的实施例详细描述可扩展的交换机。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本实用新型的具体限制。凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
本实施例中，可扩展的交换机为3U-VPX架构，交换机包括核心板、扩展板、板间连接器及VPX连接器。核心板通过板间连接器与扩展板电连接，VPX连接器与扩展板电连接。
核心板包括：CTC7132芯片，以及与该芯片均电连接的存储模块、时钟模块、复位模块、第二电源模块、I2C模块。
所述CTC7132芯片包括CPU子系统与交换内核。芯片提供32对串行总线接口(SerDes)、电源接口、LED接口、串口接口(UART)，串行千兆媒体独立接口(CPU SGMII)，通用输入输出接口(GPIO)。本实施例中，从核心板芯片中共引出19对SerDes链路。VPX连接器包括依次连接的P0连接器、P1连接器、P2连接器。P0连接器上分布IPMC管理总线、时钟总线、测试总线与电源接口。P1连接器上分布有8路1000Base-T网络差分信号接口、RS232信号接口、复位信号接口。P2连接器上分布有16对高速SerDes差分信号接口、SMI单端信号接口。需要说明的是，从核心板芯片引出的19对SerDes链路中的16对链路通过板间连接器与P2连接器的16对高速SerDes差分信号接口直连。
扩展板包括：
第一以太网模块，包括YT8618芯片与HS4P01网络变压器。YT8618芯片的一端通过板间连接器与CTC7132芯片的2对SerDes链路电连接，另一端与HS4P01网络变压器电连接。HS4P01网络变压器的另一端与P1连接器电连接，将2对SerDes链路转换为P1连接器的8路网络接口。
第二以太网模块，包括YT8511芯片与HST-24022网络变压器。YT8511芯片的一端通过板间连接器与CTC7132芯片的CPU SGMII电连接，另一端与HST-24022网络变压器电连接。HST-24022网络变压器的另一端与P1连接器电连接，将CTC7132芯片的CPU SGMII转化为P1连接器的管理网口。
转换芯片，一端通过板间连接器与CTC7132芯片的UART电连接，另一端与P2连接器电连接。将CTC7132芯片的UART转换为P2连接器的管理串口。
IPMC模块，一端通过板间连接器与CTC7132芯片的GPIO电连接，另一端与P0连接器电连接的管理总线接口电连接，通过IPMC模块对交换机的上电与复位进行控制，对交换机的电流、电压及运行温度进行实时的监测与显示。
光电转换模块，一端通过板间连接器与CTC7132芯片的1对SerDes链路电连接，另一端与外部光缆电连接。将1对SerDes链路的电信号转换为光信号通过光缆进行传输，或将从光缆接收的光信号转换为电信号通过SerDes链路传输至CTC7132芯片。
指示灯模块，通过板间连接器与CTC7132芯片的LED接口电连接，用于显示每路网络的连接状态与速率，也可以显示整个交换机的运行状态。
第一电源模块，一端通过板间连接器与第二电源模块电连接，另一端与P0连接器的电源接口电连接。第一电源模块将电源的输入电压转化为扩展板各模块的适用电压。
采用本实施例的技术方案，通过将核心板CTC7132芯片的各项信号资源引入扩展板，配以芯片所必须的辅助电路，结合驱动软件实现网络信息交换核心功能，扩展板可根据实际需求合理裁剪核心板的资源，扩展出所需的网络接口、光口、串口等各形式的通信端口，既可以减少功耗，又可以降低二次开发的时间与成本。
需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，可以将各个实施例进行不同的自由组合。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
需要说明的是，在本说明书的描述中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (10)

1.一种可扩展的交换机，其特征在于，包括：通过板间连接器电连接的核心板与扩展板，以及与所述扩展板电连接的VPX连接器；
所述核心板包括：芯片，设置有串行总线接口SerDes、电源接口、LED接口、串口接口UART、串行千兆媒体独立接口CPUSGMII、通用输入输出接口GPIO；
所述扩展板包括：
第一以太网模块，一端通过所述板间连接器与所述SerDes电连接，另一端与所述VPX连接器电连接；
第二以太网模块，一端通过所述板间连接器与所述CPUSGMII电连接，另一端与所述VPX连接器电连接；
转换芯片，一端通过所述板间连接器与所述UART电连接，另一端与所述VPX连接器电连接；
IPMC模块，一端通过所述板间连接器与所述GPIO电连接，另一端与所述VPX连接器电连接；
第一电源模块，与所述板间连接器及所述VPX连接器均电连接。
2.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述扩展板还包括：
光电转换模块，一端通过所述板间连接器与所述SerDes电连接，另一端与外部光缆电连接。
3.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述扩展板还包括：
指示灯模块，通过所述板间连接器与所述LED接口电连接。
4.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述交换机采用3U-VPX架构。
5.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述核心板还包括：
存储模块，与所述芯片电连接；
时钟模块，与所述芯片电连接及通过所述板间连接器与所述VPX连接器电连接；
第二电源模块，与所述芯片电连接及通过所述板间连接器与所述第一电源模块电连接；
复位模块，与所述芯片电连接及通过所述板间连接器与所述IPMC模块电连接；
I2C模块，与所述芯片及外接设备均电连接。
6.如权利要求5所述的交换机，其特征在于，所述VPX连接器包括：依次连接的P0连接器、P1连接器及P2连接器；
所述P0连接器至少包括：
IPMC管理总线，与所述IPMC模块的另一端电连接；
时钟总线，通过所述板间连接器与所述时钟模块电连接；
VS1电源接口，与所述第一电源模块电连接；
所述P1连接器至少包括：
8路物理网口，与所述第一以太网模块的另一端电连接；
1路管理网口，与所述第二以太网模块的另一端电连接；
复位信号接口，通过所述板间连接器与所述复位模块电连接；
所述P2连接器至少包括：
1路管理串口，与所述转换芯片的另一端电连接；
16路高速SerDes差分信号接口，通过所述板间连接器与所述SerDes电连接。
7.如权利要求5所述的交换机，其特征在于，所述外接设备至少包括：
温度传感器、GPIO扩展芯片、带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。
8.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述第一以太网模块包括：
第一转换芯片，一端通过所述板间连接器与所述SerDes电连接；
第一网络变压器，一端与所述第一转换芯片的另一端电连接，另一端与所述VPX连接器电连接。
9.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述第二以太网模块包括：
第二转换芯片，一端通过所述板间连接器与所述SGMII电连接；
第二网络变压器，一端与所述第二转换芯片的另一端电连接，另一端与所述VPX连接器电连接。
10.如权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述芯片为CTC7132芯片。
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