光背板系统、交换系统及其升级方法与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光背板系统、交换系统及其升级方法。

背景技术：

背板是网络交换设备的重要组成部分，主要功能是实现线路处理单元和交换网络单元之间的交叉互连。根据采用的传输介质的不同，背板可以分为光背板和电背板。对于这两种背板而言，光背板能达到更高的系统容量，因而应用日益广泛。

光背板通常包括承载板和设置在承载板上的多个线路处理单元槽位。每个线路处理单元槽位均通过一定数量的光通道与交换网络单元连接。如果光背板上的光通道数量不够，则需要更换具有更多光通道数量的新光背板或者整个机柜。在更换过程中，需要将设备下电，导致业务中断。

技术实现要素：

为了解决解决光背板升级过程中整个光背板甚至整个机柜的业务需要中断的问题，本申请提供了一种光背板系统、交换系统及其升级方法。所述技术方案如下：

一方面，本申请提供了一种光背板系统，所述光背板系统包括：第一前级光互连模块，第一后级光互连模块和第二后级光互连模块；所述第一前级光互连模块包括m1个第一接口和n1个第二接口，所述m1个第一接口和所述n1个第二接口之间存在连接关系；所述第一后级光互连模块包括l1个第三接口和k1个第四接口，所述l1个第三接口和所述k1个第四接口之间存在连接关系；所述第二后级光互连模块包括l2个第三接口和k2个第四接口，所述l2个第三接口和所述k2个第四接口之间存在连接关系；所述第一前级光互连模块通过n1个第二接口中的一个第二接口和所述第一后级光互连模块的l1个第三接口中的一个第三接口连接；所述第一前级光互连模块通过n1个第二接口中的另一个第二接口和所述第二后级光互连模块的l2个第三接口中的一个第三接口连接；所述m1个第一接口，所述k1个第四接口和所述k2个第四接口均用于与处理模块相连，m1、n1、k1、k2、l1、l2均为大于1的整数。

通过将光背板系统设置由前级光互连模块和后级光互连模块连接而成，在需要对系统进行升级时，只需要逐个更换后级光互连模块，更换某一个后级光互连模块时，不会对其他后级光互连模块所承载的业务产生影响，从而避免了整个光背板系统所涉及的业务均需要中断的问题。

其中，处理模块包括但不限于线路处理单元(lineprocessunit，lpu)、交换网络单元(switchfabricunit，sfu)、接入汇聚单元(access&convergenceunit，acu)、编解码单元(coding&decodingunit,cdu)、深度包检测单元(deeppacketinspectionunit，dpiu)、业务感知单元(serviceawarenessunit，sau)等等。

在一种实际应用中，第一接口连接的处理模块为线路处理单元，第四接口连接的处理模块为交换网络单元或者具有交换功能的线路处理单元。

可选地，l1可以与l2相等，l1也可以与l2不相等。可以根据实际需要选择后级光互连模块的规格，即具有的第三接口的数量。

可选地，所述光背板系统还可以包括第二前级光互连模块，所述第二前级光互连模块包括m2个第一接口和n2个第二接口，所述m2个第一接口和所述n2个第二接口之间存在连接关系；所述第二前级光互连模块通过n2个第二接口中的一个第二接口和所述第一后级光互连模块的l1个第三接口中的一个第三接口连接；所述第二前级光互连模块通过n2个第二接口中的另一个第二接口和所述第二后级光互连模块的l2个第三接口中的一个第四接口连接；所述m2个第一接口用于与处理模块相连，其中，m2、n2均为大于1的整数。

可选地，m1可以与m2相等，m1也可以与m2不相等。

在一些实施例中，所述第一前级光互连模块可以包括多个第一光通道集合，每个所述第一光通道集合包括n1组第一光通道，所述n1组第一光通道与所述n1个第二接口一一对应连接，每个第一光通道集合连接所述m1个第一接口中的至少一个第一接口。

其中，每个第一接口可以包括一个或多个光连接器。第二接口也可以包括一个或多个光连接器。实现时，单个第二接口所连接的第一光通道的数量可以大于或等于单个第一接口所连接的第一光通道的数量，因此，可以存在以下几种配置：第一接口和第二接口中的单个光连接器连接的光通道的数量相等，且第二接口中的光连接器的数量等于第一接口中的光连接器的数量；或者，第一接口和第二接口中的单个光连接器连接的光通道的数量相等，且第二接口中的光连接器的数量大于第一接口中的光连接器的数量；或者，两者的光连接器的数量相等，但第二接口中单个光连接器连接的光通道的数量较大；又或者，第二接口中的光连接器的数量大于第一接口中的光连接器的数量，且第二接口中单个光连接器连接的光通道的数量较大。此外，当后级光互连模块数量较多的情况下，还可以存在单个第二接口所连接的第一光通道的数量小于单个第一接口所连接的第一光通道的数量的情况。

实际应用中，通常一个处理模块上包括多个处理单元，一个第一光通道集合可以被配置为用于传输一个处理单元的信号。当每个第一光通道集合连接m1个第一接口中的y个第一接口且这y个第一接口对应连接的第一光通道组成y个第一光通道集合时，可以将同一个处理模块所需的第一光通道集合配置到这y个第一接口，从而处理模块与这y个第一接口连接后，就可以使得该处理模块上的各个处理单元分别与第一前级光互连模块的各个第二接口连接，进而通过各个第二接口连接的后级光互连模块与其他处理模块，例如交换模块连接。

进一步地，每个所述第一光通道集合连接所述m1个第一接口中的一个第一接口。

当一个第一光通道集合连接一个第一接口时，第一接口的数量与处理单元的数量对应，则处理模块可以根据所包括的处理单元的数量和/或处理单元的规模(例如处理单元具有的收发器的数量)来选择对应数量的第一接口进行连接，从而可以适用于不同规格的处理模块，同时避免资源浪费。

在另一些实施例中，所述第一后级光互连模块还包括l1个第二光通道集合，所述l1个第二光通道集合与所述l1个第三接口一一对应连接，每个第二光通道集合包括多组第二光通道，所述l1个第二光通道集合中的每组所述第二光通道对应连接所述k1个第四接口中的一个第四接口；所述第二后级光互连模块还包括l2个第二光通道集合，所述l2个第二光通道集合与所述l2个第三接口一一对应连接，每个第二光通道集合包括多组第二光通道，所述l2个第二光通道集合中的每组所述第二光通道对应连接所述k2个第四接口中的一个第四接口。

可选地，所述l1个第二光通道集合中的每个所述第二光通道集合均包括k1组第二光通道，所述l2个第二光通道集合中的每个所述第二光通道集合均包括k2组第二光通道。其中，每组第二光通道包括多个第二光通道。

由于每个第二光通道集合对应连接一个第三接口，每个第二光通道集合中的各组第二光通道分别对应连接一个第四接口，从而使得每个第三接口到每个第四接口之间均有第二光通道连接，当处理模块中的每个处理单元均通过前级光互连模块连接到每个后级光互连模块时，每个处理单元均可以通过一个交换单元找到光背板系统连接的另一处理单元并与之进行数据交换，即实现单级交换。

可选地，所述k1个第四接口分为x1组，所述l1个第三接口分为x1组，x1为大于1的整数，所述k1个第四接口中的每组第四接口与对应组中的第三接口连接，所述第一后级光互连模块还包括多个第五接口，所述x1组第四接口中的各组第四接口之间通过所述第一后级光互连模块的第五接口连接；所述k2个第四接口分为x2组，所述l2个第三接口分为x2组，x2为大于1的整数，所述k2个第四接口中的每组第四接口与对应组中的第三接口连接，所述第二后级光互连模块还包括多个第五接口，所述x2组第四接口中的各组第四接口之间通过所述第二后级光互连模块的第五接口连接。通过第五接口将不同组的第四接口连接，可以实现多级交换，从而得到更高容量的光背板系统。

在一种实现方式中，第四接口可以分为2组，多个第五接口中的每个第五接口分别与每个第四接口连接，从而可以实现三级交换。在另一种实现方式中，多个第五接口可以分为至少两级，除了最后一级第五接口以外的每一级第五接口均分组，且从第一级第五接口到最后一级第五接口中，第五接口的组数逐级减小，第一级第五接口与第四接口连接，后一级第五接口与上一级第五接口连接，最后一级第五接口与倒数第二级第五接口中的各个第五接口分别连接，且后一级第五接口中的一组第五接口连接前一级第五接口中的至少两组第五接口，从而通过多级第五接口将不同组的第四接口连接，可以实现多于三级的交换。

在又一些实施例中，所述第一后级光互连模块还包括第一面板，所述k1个第四接口中的至少一部分和所述l1个第三接口设置在所述第一后级光互连模块的第一面板上；或者，所述第二后级光互连模块还包括第一面板，所述k2个第四接口中的至少一部分和所述l2个第三接口设置在所述第二后级光互连模块的第一面板上。

可选地，所述光背板系统还包括支撑架，所述支撑架上设有多个接口固定槽，设置在所述第一面板上的所述第四接口设置在所述接口固定槽中，以便与接口固定槽中的处理模块的光纤接口(即用于连接处理模块和后级光互连模块的光纤的接口)连接。当需要更换后级光互连模块时，新的后级光互连模块可以一次性与接口固定槽中的所有光纤接口连接，并且无需对光纤接口进行重新排列以及重新插拔，简化了操作，节省了时间，提高了工作效率。

进一步地，所述支撑板架支撑架上还设有前级光互连模块支撑槽，所述前级光互连模块支撑槽位于所述支撑架的第一区域，例如支撑架的上部区域，所述多个接口固定槽位于所述支撑架的第二区域，例如支撑架的下部区域。通过在支撑架上设置前级光互连模块支撑槽，可以将新的后级光互连模块一次性与接口固定槽中的所有光纤接口和前级光互连模块支撑槽中的前级光互连模块连接，进一步提高了工作效率。

在一些实施例中，所述支撑架包括第一支撑板、第二支撑板以及连接所述第一支撑板和所述第二支撑板的连接板，所述第一支撑板和所述第二支撑板位于不同的平面且分别位于连接板的两侧，所述前级光互连模块支撑槽位于所述第一支撑板上，所述多个接口固定槽位于所述第二支撑板上。由于前级光互连模块体积较大，将前级光互连模块放入前级光互连模块支撑槽后，为了保证其安装的稳固性，第一支撑板会支撑中前级光互连模块的中部，此时，前级光互连模块会伸出第一支撑板，将第一支撑板和第二支撑板设置在不同的平面，可以使得前级光互连模块的第二接口和接口固定槽中的光纤接口位于同一平面，便于对接。

在一些实施例中，所述第一后级光互连模块和所述第二后级光互连模块的形状和大小相同。采用相同形状和大小的后级光互连模块，当其插入机柜中时，可以采用相同的限位结构例如滑槽，无需中机柜中配置复杂的安装结构，并且相同形状和大小的后级光互连模块便于存放和运输。

可选地，相互连接的所述第二接口和所述第三接口之间直接连接或者通过适配器连接。此时，前级光互连模块和后级光互连模块(包括前述第一后级光互连模块和第二后级光互连模块)可以正交设置，以便于两者对位和组装。

在又一些实施例中，所述第一前级光互连模块与所述第一后级光互连模块和所述第二后级光互连模块之间设有限位导向装置，以便于前级光互连模块和后级光互连模块的对位连接。

可选地，相互连接的所述第二接口和所述第三接口之间通过光纤或聚合物光波导连接，可以满足需要将前级光互连模块和后级光互连模块分离设置的场景，应用更加灵活。

另一方面，本申请还提供了一种交换系统，包括处理模块和第一方面所述的光背板系统，所述处理模块与所述光背板系统连接。

可选地，所述处理模块与所述光背板系统通过光纤或聚合物光波导连接。通过光纤或聚合物光波导连接可以将处理模块与光背板系统分离设置，例如设置在不同的机柜中，从而可以根据实际场景需求进行连接，应用更加灵活。

又一方面，本申请还提供了一种交换系统的升级方法，适用于前述交换系统，所述升级方法包括：将第一块后级光互连模块所连接的处理模块的光纤接口从所述第一块后级光互连模块拔出；拔出所述第一块后级光互连模块；在第一块后级光互连模块被拔处的位置插入一块新的后级光互连模块，所述新的后级光互连模块比所述第一块后级光互连模块具有更多数量的第三接口和第四接口；将已拔出的所述处理模块的光纤接口与所述新的后级光互连模块连接，并在所述新的后级光互连模块的未使用的第四接口连接新的处理模块的光纤接口；按照所述第一块后级光互连模块的更换方式依次更换所有后级光互连模块。

进一步地，所述方法还可以包括：在所述新的后级光互连模块的未连接前级光互连模块的第三接口连接新的前级光互连模块。

附图说明

图1a是本发明实施例提供的一种光背板系统的结构示意图；

图1b是图1a所示光背板系统中的第一前级光互连模块和第一后级光互连模块的连接结构示意图；

图1c是图1a所示光背板系统中的第一前级光互连模块和第二后级光互连模块的连接结构示意图；

图2a和图2b分别是本发明实施例提供的一种前级光互连模块与处理模块连接时的结构示意图；

图2c和图2d分别是本发明实施例提供的一种光纤的结构示意图；

图2e和图2f分别是单核光纤和多核光纤的截面结构示意图；

图2g为本发明实施例提供的一种分叉光纤的结构示意图；

图3a和图3b分别是本发明实施例提供的一种后级光互连模块的结构示意图；

图4a是本发明实施例提供的另一种后级光互连模块的结构示意图；

图4b为图4a所示后级光互连模块的信号传输示意图；

图5a是本发明实施例提供的又一光背板系统的分解结构示意图；

图5b是图5a所示光背板系统的组装结构示意图；

图5c是本发明实施例提供的一种导向槽的结构示意图；

图5d是本发明实施例提供的一种导向柱的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的再一光背板系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的又一光背板系统的结构示意图；

图8a是本发明实施例提供的又一光背板系统的结构示意图；

图8b是图8a所示光背板系统的一种前级光互连模块固定结构的结构示意图；

图8c是图8a所示光背板系统的另一种前级光互连模块固定结构的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种交换系统的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种规格的前级光互连模块；

图11a-11d分别显示了不同规格的单级交换的后级光互连模块；

图12为图10中的前级光互连模块和图11d中的后级光互连模块的组装示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种光背板系统，图1a为本发明实施例提供的一种光背板系统的结构示意图。如图1a所示，该光背板系统包括多个前级光互连模块10和多个后级光互连模块20。多个前级光互连模块10与多个后级光互连模块20相互连接。

下面以第一前级光互连模块、第一后级光互连模块和第二后级光互连模块为例对本发明实施例中前级光互连模块10和后级光互连模块20的连接方式进行说明。

图1b为第一前级光互连模块和第一后级光互连模块的连接结构示意图。如图1b所示，第一前级光互连模块11包括m1个第一接口a和n1个第二接口b，所述m1个第一接口a和所述n1个第二接口b之间存在连接关系。所述第一后级光互连模块21包括l1个第三接口c和k1个第四接口d，所述l1个第三接口c和所述k1个第四接口d之间存在连接关系。所述第一前级光互连模块11通过n1个第二接口b中的一个第二接口b(即左边第1个第二接口)和所述第一后级光互连模块21的l1个第三接口c中的一个第三接口c(即上边起第6个第三接口)连接。

图1c为第一前级光互连模块和第二后级光互连模块的连接结构示意图，如图1c所示，所述第二后级光互连模块22包括l2个第三接口c和k2个第四接口d，所述l2个第三接口c和所述k2个第四接口d之间存在连接关系。所述第一前级光互连模块11通过n1个第二接口b中的另一个第二接口b(即左边第2个第二接口)和所述第二后级光互连模块22的l2个第三接口c中的一个第三接口c(即上边起第6个第三接口)连接。所述m1个第一接口a，所述k1个第四接口d和所述k2个第四接口d均用于与处理模块相连。其中，m1、n1、k1、k2、l1、l2均为大于1的整数。

需要说明的是，图1b和图1c中，第一前级光互连模块11为图1a中的第6个前级光互连模块(从上至下)，第一后级光互连模块21为图1a中第1个后级光互连模块，第二后级光互连模块为图1a中的第2个后级光互连模块，但是其连接方式适用于图1a中任意一个前级光互连模块和任意一个后级光互连模块，区别仅在于连接所使用的第二接口和第三接口的位置不同。当然，第一前级光互连模块11也可以为图1a中的其他任意一个前级光互连模块，第一和第二后级光互连模块也可以为图1a中任意两个后级光互连模块。

此外，图1a所示的光背板系统中前级光互连模块和后级光互连模块的数量仅为举例，并不作为对本申请的限制。只要前级光互连模块的数量为一个以上，后级光互连模块的数量为两个以上即可。图1b和图1c中的接口数量均为举例，可以根据实际需要设置。

本发明实施例通过将光背板系统设置由前级光互连模块和后级光互连模块连接而成，在需要对系统进行升级时，只需要逐个更换后级光互连模块，更换某一个后级光互连模块时，不会对其他后级光互连模块所承载的业务产生影响，从而避免了整个光背板系统所涉及的业务均需要中断的问题。

其中，处理模块包括但不限于线路处理单元(lineprocessunit，lpu)、交换网络单元(switchfabricunit，sfu)、接入汇聚单元(access&convergenceunit，acu)、编解码单元(coding&decodingunit,cdu)、深度包检测单元(deeppacketinspectionunit，dpiu)、业务感知单元(serviceawarenessunit，sau)等等。示例性地，第一接口连接lpu，第四接口连接sfu。

第一接口与处理模块之间可以通过光波导连接，例如通过光纤或者聚合物光波导连接。同样地，第四接口与处理模块之间也可以通过光波导连接，例如通过光纤或者聚合物光波导连接。通过光波导连接可以将处理模块与光背板系统分离设置，例如设置在不同的机柜中，从而可以根据实际场景需求进行连接，应用更加灵活。

其中，第一前级光互连模块包括多个第一光通道集合，每个第一光通道集合包括n1组第一光通道，所述n1组第一光通道与所述n1个第二接口一一对应连接，每个第一光通道集合连接所述m1个第一接口中的至少一个第一接口。其中，每组第一光通道包括至少一条光通道，同一第一光通道集合中不同组第一光通道中第一光通道的数量可以相同。第一前级光互连模块中第一接口和第二接口之间的连接关系可以有以下几种方式。下面结合图2a和图2b进行说明。

在本发明实施例的一种实现方式中，任意一个第一接口与任意一个第二接口之间均有第一光通道连接。该前级光互连模块包括多个第一光通道集合，每个第一光通道集合连接所述m1个第一接口中的一个第一接口，例如，如图2a所示，第一个第一接口a1连接的第一光通道11组成一个第一光通道集合(如图2a中粗实线所示)，第二个第一接口a2连接的第一光通道11也组成一个第一光通道集合……依此类推。每个第一光通道集合包括n1组第一光通道，所述n1组第一光通道与所述n1个第二接口一一对应连接。

其中，n1组第一光通道与所述n1个第二接口一一对应连接，是指每组第一光通道连接一个第二接口，且各组第一光通道连接的第二接口不同。例如，假设有3组第一光通道和3个第二接口，3组第一光通道分别为第1组第一光通道、第2组第一光通道和第3组第一光通道，3个第二接口分别为第1个第二接口、第2个第二接口和第3个第二接口，第1组第一光通道与第1个第二接口连接，第2组第一光通道与第2个第二接口连接，第3组第一光通道与第3个第二接口连接。例如在图2a中，第一个第一接口a1连接的第一光通道11组成的第一光通道集合中，存在到每个第二接口b1-bn的第一光通道，如图2a中粗实线所示。

实际应用中，每个第一接口可以配置为对应一个处理单元(例如处理芯片)，即传输(包括接收和发送)一个处理单元的信号。例如图2a中，第一个第一接口a1连接处理模块31的一个处理单元pu1，第二个第一接口a2连接处理模块31上的处理单元pu2，第三个第一接口a3连接处理模块31上的处理单元pu3，第四个第一接口a4连接处理模块32上的处理单元pu1，第五个第一接口a5连接处理模块32上的处理单元pu2。其中，每个第一接口和一个处理单元之间可以采用一根光纤连接，例如，第一接口a1通过光纤40(图中的椭圆表示一根光纤)与处理单元pu1的接口连接。进一步地，一个第一接口和一个处理单元之间也可以通过两根或者以上光纤连接，或者多个第一接口和多个处理单元之间通过一根光纤连接。

在实际应用中，光纤根据整体外形的不同可以被分为光缆或者光纤带，图2c和图2d分别为光缆和光纤带的结构示意图。如图2c所示，光缆包括呈圆形布置的多芯光纤41和包覆在多芯光纤外的光纤护套42。如图2d所示，光纤带包括并排布置的多芯光纤41。

本发明实施例中，一根光纤可以包括至少一芯光纤，每一芯光纤的直径通常为125μm。结合图2e和图2f，每个芯由至少一个核41a以及包在这至少一个核41a外的包层41b组成。即每芯光纤可以为单核光纤(如图2e所示)或多核光纤(如图2f所示)。核的直径常见有9um(单模)、50um(多模)和62.5um(多模)，多核光纤业界称为mcf(multicorefiber)，常见的多核光纤的核通常为单模的核。

每芯光纤中的每个核为一个光通道，最常见的光纤是单核光纤，有一个光通道，即可以传输一路光(单个或多个波长的光合在一起，都算一路光)，多个核光纤有多个光通道。

在这种情况下，每个处理模块可以根据所具有的处理单元的数量和/或处理单元的规模(例如处理单元具有的收发器的数量)来选择相应数量的第一接口进行连接，实现方便，并且不会存在处理模块占用多余的第一接口以及第一光通道的情况，从而可以避免光背板系统的总线资源浪费的问题。

在本发明实施例的另一种实现方式中，该前级光互连模块包括多个第一光通道集合，每个第一光通道集合包括n1组第一光通道，所述n1组第一光通道与所述n1个第二接口一一对应连接，每个第一光通道集合连接所述m1个第一接口中的至少两个第一接口。例如，如图2b所示，图中粗实线表示一个第一光通道集合，如前所述，通常一个处理模块上包括多个处理单元，一个第一光通道集合可以被配置为用于传输一个处理单元的信号。该第一光通道集合连接了多个第一接口a1、a3……am-1，该第一光通道集合连接的第一接口分布在第一面板的不同区域。第二接口也对应第一接口按区域划分，相对应的区域的第一接口和第二接口之间通过第一光通道连接。例如，图2b中，第一接口a1和第一接口a2位于同一区域，第二接口b1和第二接口b2位于同一区域，第一接口a1分别与第二接口b1和第二接口b2连接，第一接口a2也分别与第二接口b1和第二接口b2连接。这种连接方式可以简化前级光互连模块中第一光通道的布置。

相应地，一个处理单元对应的接口需要与这多个第一接口连接。例如图2b中，处理模块31的处理单元pu1要分别与多个第一接口a1、a3……am-1连接。在这种情况下，可以通过分叉光纤将一个处理单元对应的接口与这多个第一接口连接。

如前所述，一根光纤可以包括多个芯，对于图2c和图2d所示光纤而言，光纤的多个芯可以直接散开，与不同的光纤接口相连，从而得到分叉光纤。图2g为一种分叉光纤的结构示意图。如图2g所示，一根分叉光纤40包括多组光纤，每组光纤包括一芯或多芯光纤，每组光纤的两端分别连接一个接头，其中一端的接头与线路处理模块连接，另一端的接头与前级光互连模块连接。例如第一组光纤两端连接接头1、第二组光纤两端分别连接接头2……。通过分叉光纤将处理模块与图2b所示前级光互连模块相连，实现较为方便。

需要说明的是，本发明实施例的前级光互连模块的第一接口和第二接口之间的连接关系并不限于图2a和图2b所示的连接关系，例如，在其他实施例中，当每个第一光通道集合连接m个第一接口中的y个第一接口且这y个第一接口对应连接的第一光通道组成y个第一光通道集合时，可以将同一个处理模块所需的第一光通道集合配置到这y个第一接口，从而处理模块与这y个第一接口连接后，就可以使得该处理模块上的各个处理单元分别与前级光互连模块的各个第二接口连接，进而通过各个第二接口连接的后级光互连模块与其他处理模块，例如交换模块连接。又例如，还可以将至少两个第一光通道集合中的所有第一光通道连接至同一个第一接口，然后再通过分叉光纤将单个第一接口连接至不同的处理单元(可以是同一个处理模块上的处理单元也可以是不同处理模块上的处理单元)。

通过前述前级光互连模块的第一接口和第二接口之间的连接关系，使得前述前级光互连模块均能够将每个处理单元与前级光互连模块上的每个第二接口连接，由于每个第二接口分别连接一个后级光互连模块，从而使得每个处理单元都能够通过前级光互连模块与每个后级光互连模块连接。

其中，第一光通道是指用于传输光信号的通道，可以为光纤或者聚合物光波导等。在本实施例中，一个第一光通道用于传输一路光信号，例如一个接收器和一个发送器之间需要通过一个第一光通道传输信号，一个接收器和一个发送器组成一个收发器，在非合波的情况下，两个收发器之间需要通过两个第一光通道传输信号。当然，本发明实施例也适用于合波的情况，即一个收发器与另一个收发器之间通过一个第一光通道传输信号。

实际应用中，每个第一接口可以包括一个或多个光连接器。第二接口也可以包括一个或多个光连接器。例如，在图2a和图2b中，每个小矩形框表示一个光连接器，一个第一接口a包括4个光连接器，一个第二接口b包括4个光连接器。实现时，同一接口中的多个光连接器可以装配到一个实体连接器中，以便于组装，当然，也可以为多个独立的光连接器。在每个光连接器对应的光通道的数量一定的情况下，每个第一接口中光连接器的数量可以根据一个处理单元所需要的光通道的数量来设置，例如，若一个处理单元具有48个收发器，每个收发器对应2个光通道，每个光连接器具有48个光通道，则一个处理单元对应的第一接口需要包括2个光连接器。

进一步地，单个第二接口所连接的第一光通道的数量可以大于或等于单个第一接口所连接的第一光通道的数量，因此，可以存在以下几种配置：第一接口和第二接口中单个光连接器的光通道的数量相等，且第二接口中的光连接器的数量等于第一接口中的光连接器的数量；第一接口和第二接口中的单个光连接器连接的光通道的数量相等，且第二接口中的光连接器的数量大于第一接口中的光连接器的数量；或者，两者的光连接器的数量相等，但第二接口中单个光连接器连接的光通道的数量较大；又或者，第二接口中的光连接器的数量大于第一接口中的光连接器的数量，且第二接口中单个光连接器连接的光通道的数量较大。此外，当后级光互连模块数量较多的情况下，还可以存在单个第二接口所连接的第一光通道的数量小于单个第一接口所连接的第一光通道的数量的情况。

在本发明实施例中，光连接器的类型包括但不限于多光纤推压连接或松开(multiple-fiberpush-on/pull-off，mpo)连接器、小型化连体朗讯(lucentconnector，lc)连接器。

实际应用中，前级光互连模块可以包括承载体(用于设置第一光通道)、相对设置在承载板上的第一面板和第二面板，其中第一接口可以设置在第一面板上，第二接口可以设置在第二面板上。进一步地，前级光互连模块可以为盒状结构也可以为板状结构。

图3a为本发明实施例提供的一种后级光互连模块的结构示意图。图3a所示的后级光互连模块用于实现单级交换。如图3a所示，该后级光互连模块包括l个第二光通道集合，所述l个第二光通道集合与所述l个第三接口c一一对应连接，例如，第一个第三接口c1连接了第一个第二光通道集合，每个第二光通道集合包括多组第二光通道，所述l个第二光通道集合中的每组所述第二光通道对应连接所述k个第四接口d中的一个第四接口。且所述l个第二光通道集合中的每个所述第二光通道集合均包括k组第二光通道。也就是说，任意一个第三接口和任意一个第四接口之间均有第二光通道连接。例如，第一个第三接口c1通过第一个第二光通道集合中的一组第二光通道与第一个第四接口d1连接，通过第一个第二光通道集合中的另一组第二光通道与第二个第四接口d2连接。

需要说明的是，在图3a所示实施例中，l＝6，k＝2，即第三接口有6个，分别为c1、c2……c6，第四接口有2个，分别为d1、d2。当然，图3a中的第三接口和第四接口的数量仅为举例，并不作为对本发明实施例的限制。

图3b为本发明实施例提供的另一种后级光互连模块的结构示意图。图3b所示的后级光互连模块也用于实现单级交换，第三接口与第四接口之间的连接关系与图3a中相同，单个第三接口具有的光通道的数量和单个第四接口具有的光通道的数量也与图3a中的第三接口和第四接口相同，区别在于，与图3a所示的后级光互连模块相比，图3b所示的第三接口和第四接口的数量较多，第三接口为12个(分别为c1、c2……c12)，即l＝12，第四接口为4个(分别为d1、d2、d3、d4)，即k＝4，从而第三接口和第四接口之间所连接的第二光通道的数量也更多，即图3b所示的后级光互连模块具备更多的总线资源。

在图3a和图3b所示的后级光互连模块中，由于任意一个第三接口和任意一个第四接口之间均有第二光通道连接，当处理模块中的每个处理单元均通过前级光互连模块连接到每个后级光互连模块时，每个处理单元均可以通过一个交换单元找到光背板系统连接的另一处理单元并与之进行数据交换，即实现单级交换。

图4a为本发明实施例提供的另一种后级光互连模块的结构示意图。如图4a所示，该后级光互连模块包括：l个第二光通道集合，所述l个第二光通道集合与所述l个第三接口一一对应连接，每个第二光通道集合包括多组第二光通道，所述l个第二光通道集合中的每组所述第二光通道对应连接所述k个第四接口中的一个第四接口。

在图4a中，k个第四接口分为2组，l个第三接口也分为2组，2组第四接口中不同组的第四接口与对应组的第三接口连接。例如，图4a中，第一组第四接口d(虚线上方为第一组，虚线下方为第二组)与第一组第三接口c(虚线上方为第一组，虚线下方为第二组)连接，且第一组第四接口中的每个第四接口与第一组第三接口中的每个第三接口之间均存在第二光通道连接。

进一步地，该第一后级光互连模块还包括多个第五接口e，2组第四接口中的各个第四接口之间通过所述第一后级光互连模块的第五接口e连接。在图4a所示后级光互连模块中，每个第五接口e分别与各个第四接口d连接。

图4b为图4a所示后级光互连模块的信号传输示意图。如图4b所示，当不同组的第三接口之间需要进行数据交换时，来自前级光互连模块的信号从第一组的第三接口c传输到第一组的第四接口d连接的交换单元(图未示)，然后经过第五接口e连接的交换单元，再到第二组第四接口d连接的交换单元，最终从第二组的第三接口c发送至前级光互连模块，如图4b中箭头s1所示路径。整个过程中，信号经过了三个交换单元，此时为三级交换。而相同组的第三接口c之间需要进行数据交换时，来自前级光互连模块的信号从第一组的一个第三接口c传输到第一组的一个第四接口d连接的交换单元，然后到达第一组的另一个第三接口c，整个过程中，信号只需要经过一次交换单元，此时为一级交换，如图4b中箭头s2所示路径。

在图3a-3b和图4a-4b所示实施例中，每组第二光通道包括多个第二光通道。其中，第二光通道是指用于传输光信号的通道，可以为光纤或者聚合物光波导等。在本实施例中，一个第二光通道用于传输一路光信号。

需要说明的是，图3a和图3b以单级交换为例对后级光互连模块的结构进行了说明，而图4a和图4b以三级交换为例对后级光互连模块的结构进行了说明，在其他实施例中，还可以采用背靠背(又称二级交换)或更多级交换的形式。

其中，在背靠背交换中，2组第四接口中不同组的第四接口之间采用光通道直接连接。而在多级交换中，第五接口分为至少两级，除了最后一级第五接口以外的每一级第五接口均分组，且从第一级第五接口到最后一级第五接口中，第五接口的组数逐级减小，第一级第五接口与第四接口连接，后一级第五接口与上一级第五接口连接，最后一级第五接口与倒数第二级第五接口中的各个第五接口分别连接，且后一级第五接口中的一组第五接口连接前一级第五接口中的至少两组第五接口，从而通过多级第五接口将不同组的第四接口连接，可以实现多于三级的交换。

实际应用中，每个第三接口可以包括一个或多个光连接器，且第三接口中光连接器与第二接口中的光连接器对应设置，即光连接器的数量相等且单个光连接器连接的光通道数量也相等。第四接口也可以包括一个或多个光连接器。光连接器的类型包括但不限于mpo连接器、小型化连体lc连接器。

进一步地，单个第四接口所连接的第二光通道的数量可以大于或等于单个第三接口所连接的第二光通道的数量，因此，可以存在以下几种配置：第三接口和第四接口中单个光连接器的光通道的数量相等，且第四接口中的光连接器的数量等于第三接口中的光连接器的数量；第四接口和第三接口中的单个光连接器连接的光通道的数量相等，且第四接口中的光连接器的数量大于第三接口中的光连接器的数量；或者，两者的光连接器的数量相等，但第四接口中单个光连接器连接的光通道的数量较大；又或者，第四接口中的光连接器的数量大于第三接口中的光连接器的数量，且第四接口中单个光连接器连接的光通道的数量较大。此外，在交换模块的光通道的数量较少的情况下，还存在单个第四接口所连接的第二光通道的数量小于单个第三接口所连接的第二光通道的数量的情况。

在图1a所示光背板系统的一种实现方式中，l1＝l2，即第一后级光互连模块和第二后级光互连模块具有相等数量的第三接口。例如，第一后级光互连模块和第二后级光互连模块均采用图3a所示的后级光互连模块或者都采用图3b所示的后级光互连模块，或者第一后级光互连模块和第二后级光互连模块均采用具有相同第三接口数量的图4a所示的后级光互连模块。

在图1a所示光背板系统的另一种实现方式中，l1≠l2,即第一后级光互连模块和第二后级光互连模块的第三接口的数量不相等。当l1≠l2时，第一后级光互连模块和第二后级光互连模块可以连接不同数量的前级光互连模块。例如，第一后级光互连模块和第二后级光互连模块中的一个采用图3a所示的后级光互连模块，另一个采用图3b所示的后级光互连模块，又例如，第一后级光互连模块和第二后级光互连模块中的一个采用图3a或图3b所示的后级光互连模块，另一个采用图4a所示的后级光互连模块。需要说明的是，l1≠l2多出现在系统升级过程中。

在图3a、图3b和图4a所示的后级光互连模块中，后级光互连模块均包括相对设置的第一面板23和第二面板24，第三接口c位于第一面板23上，而第四接口d位于第二面板24上。在图4a所示的后级光互连模块中，第五接口e也位于第二面板24上。

在图1a所示实施例中，该光背板系统还可以包括第二前级光互连模块，第二前级光互连模块为除了第一前级光互连模块以外的任意一个前级光互连模块。所述第二前级光互连模块包括m2个第一接口和n2个第二接口，所述m2个第一接口和所述n2个第二接口之间存在连接关系；所述第二前级光互连模块通过n2个第二接口中的一个第二接口和所述第一后级光互连模块的l1个第三接口中的一个第三接口连接；所述第二前级光互连模块通过n2个第二接口中的另一个第二接口和所述第二后级光互连模块的l2个第三接口中的一个第三接口连接；所述m2个第一接口用于与处理模块相连，其中，m2、n2均为大于1的整数。

其中，第二前级光互连模块的第一接口的数量和第一前级光互连模块的第一接口的数量可以相等，即m2可以等于m1；也可以不相等，即m2不等于m1。

在图1a所示实施例中，前级光互连模块的第二接口和后级光互连模块的第三接口直接连接(即通过光连接器插接)或者通过适配器连接。进一步地，前级光互连模块和后级光互连模块可以正交设置，以便于组装。

为了便于插接，该光背板系统还可以包括定位导向装置，图5a和图5b显示了一种具有定位导向装置的光背板系统。图5a为该光背板系统的分解结构示意图；图5b为该光背板系统的组装结构示意图。如图5a所示，该光背板系统包括前级光互连模块10、后级光互连模块20和定位导向装置。在图5所示实施例中，该定位导向装置包括定位架50，定位架50的相对的两侧面分别设有导向柱51，前级光互连模块10上设有导向槽15，后级光互连模块20上设有导向槽25。前级光互连模块10上的导向槽15与第二接口b位于同一面板(即第二面板14)上，后级光互连模块20上的导向槽25与第三接口c位于同一面板(即第一面板23)上。

定位架50可以为网格结构，包括多根平行设置的横杆50a和多根垂直于横杆的竖杆50b，位于定位架50一侧面的导向柱51均设置在横杆50a上，用于与后级光互连模块20上的导向槽25配合；位于定位架50另一侧面的导向柱51均设置在竖杆50b上，用于与前级光互连模块10上的导向槽15配合。

图5c为本发明实施例提供的一种导向槽的设置结构示意图。如图5c所示，在本实施例中，导向槽25设置在导向槽座26上，导向槽座26的一侧设有连接板27，第一面板23的侧边也可以对应设置垂直于第一面板23的连接板(图未示)，两块连接板上对应设有安装孔28，紧固件例如螺栓穿过对应设置的安装孔28，从而将导向槽座27固定在后级光互连模块20上。导向槽15的结构以及导向槽15的安装方式可以与导向槽25的结构相同，在此不再赘述。

图5d为本发明实施例提供的一种导向柱的结构示意图。如图5d所示，本实施例中的导向柱51包括柱体511和设置中柱体511一端的限位块，定位架50上设有多个通孔，导向柱51插设并固定于定位架50的通孔中，与对应的定位槽配合导向限位。当然，在其他实施例中，也可以直接在定位架上形成凸起结构，作为导向柱。

图5a和图5b中定位导向装置的结构仅为示例，本申请并不以此为限，还可以采用其他结构的定位导向装置。例如，可以在第一前级光互连模块上设置导向柱，在后级光互连模块上对应设置导向孔，在连接前级光互连模块和后级光互连模块时，导向柱先插入导向孔中，从而进行导向，以便于第二接口对准第三接口，以降低损坏的可能。当然，也可以将导向柱和导向孔的位置互换，只要能够实现导向功能即可。

图6和图7分别是本发明实施例提供的另一种光背板系统的结构示意图。如图6和图7所示，该光背板系统包括前级光互连模块10和后级光互连模块20。其中前级光互连模块10可以为图2a或图2b所示的结构。后级光互连模块20的第三接口c和第四接口d之间的连接关系可以与图3a、图3b或图4a所示的后级光互连模块的第三接口和第四接口之间的连接关系相同，区别仅在于图6和图7中的第三接口c和第四接口d均位于第一面板23上。

此外，图6和图7中的光背板系统还包括支撑架60，所述支撑架60上设有多个接口固定槽60a，设置在所述第一面板23上的所述第四接口d设置在所述接口固定槽60a中。在更换后级光互连模块时，第四接口所连接的处理模块的光纤接口f均设置在接口固定槽60a中，新的后级光互连模块的第四接口可以一次性与这些光纤接口连接且无需对第四接口所对应的光纤进行重新排列以及重新连接，简化了操作步骤，显著提高了更换效率。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以第四接口d的一部分位于第一面板23上，另一部分位于第二面板24上。

在图6所示实施例中，第一面板23为长条形平面板。第三接口c位于第一面板23的第一区域(如图6中的上部区域)，第四接口d位于第一面板23的另一区域(如图6中的下部区域)。而在图7所示实施例中，第一面板23包括位于相互平行的平面上的两部分，分别为第一部分23a和第二部分23b，第三接口c设于第一部分23a，第四接口d设于第二部分23b上。

进一步地，在图6所示光背板系统中，所述支撑架上还设有前级光互连模块支撑槽60b，所述前级光互连模块支撑槽60b位于所述支撑架60的上部区域，与第三接口c相对布置，所述多个接口固定槽60a位于所述支撑架60的下部区域，与第四接口d相对布置。通过设置前级光互连模块支撑槽，可以将新的后级光互连模块与支撑板上的前级光互连模块以及接口固定槽中的光纤接口一并连接，进一步提高了更换效率。

在图6所示实施例中，所述支撑架60包括第一支撑板61、第二支撑板62以及连接第一支撑板61和第二支撑板62的连接板63，所述第一支撑板61和所述第二支撑板62位于不同的平面且分别位于连接板63的两侧，所述前级光互连模块支撑槽60b位于所述第一支撑板61上，所述多个接口固定槽60a位于所述第二支撑板62上。其中，第一支撑板61和第二支撑板62所在的平面平行，且第二支撑板62比第一支撑板61靠近后级光互连模块设置。

由于前级光互连模块体积较大，将前级光互连模块放入前级光互连模块支撑槽后，为了保证其安装的稳固性，第一支撑板会支撑中前级光互连模块的中部，此时，前级光互连模块会伸出第一支撑板，将第一支撑板和第二支撑板设置在不同的平面，可以使得前级光互连模块的第二接口和接口固定槽中的光纤接口位于同一平面，便于对接。

在图7所示实施例中，所述支撑架60’包括相互平行的第一支撑板61’和第二支撑板62’，第一支撑板61’的上部区域设有前级光互连模块支撑槽60b’，第一支撑板61’的下部区域设有接口固定槽60a’，第二支撑板62’上对应前级光互连模块支撑槽60b’设有接口固定槽60c’。在图7所示实施例中，支撑架60’还包括连接第一支撑板61’和第二支撑板62’的连接板63’。

在图1a、图6和图7所示实施例中，无论第三接口的数量多少，所有的后级光互连模块的形状和大小均相同。这样，可以采用相同的机柜，便于放置，同时也便于存放。当然，在其他实施例中，第三接口的数量不同时，后级光互连模块的大小也可以不同。

在另一种实施方式中，前级光互连模块的第二接口和后级光互连模块的第三接口通过聚合物光波导或光纤等连接。通过该间接连接的方式，可以将前级光互连模块和后级光互连模块分离设置，例如设置在不同的机柜中，从而满足更多的场景需求。

需要说明的是，本发明实施例中提供的支撑架的结构并不限于图6和图7中的支撑架的结构，例如，还可以采用图8a所示光背板系统所采用的支撑架的结构。如图8a所示，支撑架70包括支撑板71、两侧板(图未示)以及多对前级光互连模块固定结构72。支撑板71上设有接口固定槽70a，设置在第一面板23上的所述第四接口d设置在所述接口固定槽70a中。侧板设置于前级支撑模块10的两侧，每对前级光互连模块固定结构72相对固定在两侧板上，每对前级光互连模块固定结构72之间构成一个前级光互连模块支承槽70b，从而在支撑架70的第一区域(即上部区域)设置前级光互连模块支承槽70b，在支撑架70的第二区域(即下部区域)设置接口固定槽70a。

图8b和图8c分别显示了一种前级光互连模块固定结构72。如图8b所示，前级光互连模块固定结构72为l型结构件，l型结构件包括相互垂直连接的横板72a和竖板72b，竖板72b固定在侧板上，横板72a用于支撑前级光互连模块10。如图8c所示，前级光互连模块固定结构72为凹字型结构件，该凹字型结构件包括竖板72b和一对相对平行设置的横板72a，竖板72b垂直连接于一对横板72a的一侧边，其中，竖板72b固定在侧板上，前级光互连模块10位于一对横板72a之间。

此外，再次参见图8a，该支撑架70还可以包括相对设置的顶板73和底板74，支撑板71、侧板均垂直固定在该底板74上，且两侧板垂直连接于顶板73和底板74之间。

需要说明的是，图8a-8c所示的支撑架也适用于图7所示的光背板系统。此外，该前级光互连模块固定结构还可以固定在图6中的第一支撑板61上或图7中的第一支撑板61’上，以更好地支撑前级光互连模块。

下面简单说明本发明实施例提供的光背板系统的在线升级过程。在部署初始，系统容量需求不大(即需求的交换模块数量不大)时，可以使用小规模单级交换的后级光互连模块组成光背板系统，当光背板系统的容量不够时，采用大规模单级交换的后级光互连模块、甚至背靠背交换、三级交换以及更多级交换的后级光互连模块进行升级。具体升级过程如下：

步骤一、将第一块后级光互连模块(可以是任意一块后级光互连模块)所连接的处理模块所承载的业务流量转移到其他后级光互连模块所连接的处理模块中，然后将第一块后级光互连模块所连接的处理模块的光纤接口从所述第一块后级光互连模块全部拔出，然后拔出第一块后级光互连模块。系统设计时，通常交换资源都会有冗余，因此，可以将第一块后级光互连模块所连接的处理模块承载的业务流量转移到其他后级光互连模块所连接的处理模块上。

步骤二、在第一块后级光互连模块被拔出的位置插入一块具有更多数量的第三接口和第四接口的后级光互连模块，然后将步骤一中拔出的处理模块的光纤接口全部插接回来，剩下的第四接口(即未使用的第四接口)可以插接一部分新的处理模块。如果新的后级光互连模块为多级交换，则还会在新的后级光互连模块的第五接口接入新的处理模块。等处理模块全部启动正常后，可以采用其承接业务流量。

步骤三、按照前述步骤一和步骤二，逐个升级剩下的后级光互连模块。

步骤四、在所有的后级光互连模块均升级完成后，通过后级光互连模块的第三接口连接更多数量的前级光互连模块，从而完成光背板系统的升级。

升级后的光背板系统中增加的前级光互连模块可以连接更多的处理模块，从而实现光背板系统交换带宽容量的在线升级。可见，通过后级光互连模块中交换资源的冗余设计，可以完全避免升级过程中对业务流量造成影响。

图9为本发明实施例提供的一种交换系统的结构示意图。如图9所示，该交换系统包括光背板系统91和处理模块。处理模块与光背板系统91连接。其中，光背板系统91的结构参见图1-图8所示实施例的描述，在此不再赘述。

其中，处理模块可以包括线路处理模块92a和交换模块92b，线路处理模块92a与前级光互连模块10的第一接口连接，交换模块92b与后级光互连模块20的第四接口连接。

其中，线路处理模块92a与光背板系统91之间可以直接连接，也可以通过光纤或聚合物光波导等连接。交换模块92b与光背板系统91之间可以直接连接，也可以光纤或聚合物光波导等连接。

下面结合一个具体的实例进行说明。假设光背板系统中所使用的光连接器都是48芯连接器，即可以连接48个光通道(下文均以光纤为例进行说明)。一个lpu的线路处理单元的交换侧收发器(即用于与交换网络连接的收发器)的数量是48个，在非合波的情况下，一个收发器对应2芯光纤，因此一个线路处理单元需要对应连接两个光连接器。一个sfu的交换单元fab的收发器是144个，则需要对应连接6个光连接器。

前级光互连模块的第一接口按照对应连接一个线路处理单元设置，则一个第一接口包括两个光连接器。图10所示的前级光互连模块10的第一面板13上设有20个第一接口a，可以连接20个线路处理单元，每个第一接口a包括2个48芯的光连接器。前级光互连模块10的第二面板14上设有8个第二接口b，可以连接8个后级光互连模块。每个第二接口b包括5个48芯的光连接器。一个第一接口a和一个第二接口b之间连接有12芯光纤。

图11a-11d分别显示了不同规格的单级交换的后级光互连模块。图11a显示了a规模的后级光互连模块20a：有1个第三接口c和1个第四接口d，支持1个前级光互连模块10，第三接口c用光纤全部连接到后面的第四接口d中，光纤数量是240芯。这种情况下，对应构成的光背板系统总线数量是1920。图11b显示了b规模的后级光互连模块20b：有2个第三接口c和2个第四接口d，支持2个前级光互连模块10，一个第三接口c连接到后面每个第四接口d的光纤数量是120芯。这种情况下，对应构成的光背板系统总线数量是3840。图11c显示了c规模的后级光互连模块20c：有3个第三接口c和3个第四接口d，支持3个前级光互连模块10，一个第三接口c连接到后面每个第四接口d的光纤数量是80芯。这种情况下，对应构成的光背板系统总线数量是5760。图11d显示了d规模的后级光互连模块20d：有6个第四接口d和7个第三接口c，支持7个前级光互连模块，一个第三接口c连接到后面每个第四接口d的光纤数量是40芯。这种情况下，对应构成的光背板系统总线数量是13440。

图12为图11d所示的后级光互连模块和对应数量的前级光互连模块10组合成的光背板系统的示意图。

用户根据需要情况选择初始配置，比如8块后级光互连模块20a与1块前级光互连模块10组合，或者8块后级光互连模块20b与2块前级光互连模块10组合等，然后配置上对应数量的sfu和lpu，并通过光纤连接到上述光背板系统对应的第一接口和第四接口。

后级光互连模块的第四接口需要全部连接上交换单元，前级光互连模块的第一接口则根据需要来连接，这样就了构造一个交换系统。当所有前级光互连模块的第一接口全部用完的情况下，就可以通过将后级光互连模块更换为更大规模的后级光互连模块来升级光背板系统。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，根据本申请所作的任何修改、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。