一种交换设备互联架构、交换设备及数据中心的制作方法

1.本发明实施例涉及通信技术领域，具体涉及一种交换设备互联架构、交换设备及数据中心。


背景技术：

2.随着大数据、人工智能技术的兴起，数据中心的带宽需求越来越大，数据中心交换机的端口密度需求也越来越大。数据中心为了提高机柜利用率和端口密度，减少基建投资，要求交换机单台/卡大多控制在19寸标准机柜的1u-4u高度，这样就大大限制产品面板端口的数量。众所周知，数据中心交换机的交换芯片(media access control，mac)集成度高，1台产品一般就一颗mac芯片，放置于mac板上，在限定的19寸宽度上，如何扇出64个以及128个甚至更多的端口直接决定着产品的互联架构形态以及最终实现的产品竞争力。
3.高集成度mac芯片放置于mac板上，一般具备扇出32个/48个/96个/128个/256个100g或200g或400g端口的能力。当端口数在48个左右时，可以直接采用一块放置mac芯片的印制电路板(printed circuit board，pcb)实现。当端口数量达到48个以上，到96个甚至128个时，实现上会采取正交对插方式实现。然而，单块mac板扇出架构受限于宽度和高度(1u)，扇出端口只能在60个以下；多线卡端口板与mac板正交互插扇出架构，可以实现100个以上端口的扇出，但是因为互联链路超长，必须要增加中继phy芯片进行高速信号的中继传输，且正交架构对机框要求高，增加了产品复杂度及能耗。
4.因此，如何实现更高的端口扇出，成为研究开发数据中心交换机产品的关键技术课题之一。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种交换设备互联架构、交换设备及数据中心。
6.第一方面，本发明实施例提供一种交换设备互联架构，包括：mac板和端口板；
7.所述mac板上设置有mac芯片和多个第一端口连接器，所述第一端口连接器用于连接所述mac板上的第一端口，所述第一端口通过所述第一端口连接器与所述mac芯片电连接；
8.所述端口板通过高速连接器与所述mac板对扣，所述端口板上设置多个第二端口连接器，所述第二端口连接器用于连接所述端口板上的第二端口，所述第二端口通过所述第二端口连接器与所述端口板连接，并通过所述端口板与所述mac芯片电连接；
9.所述第一端口连接器、所述第二端口连接器与所述mac芯片的距离均小于预设距离。
10.如上述交换设备互联架构，可选地，所述第一端口连接器以所述mac芯片为圆心，以圆弧形式排列布局在所述mac板上；
11.所述第二端口连接器以所述mac芯片为圆心，以圆弧形式排列布局在所述端口板
上。
12.如上述交换设备互联架构，可选地，所述mac芯片位于所述mac板的上表面，所述多个第一端口连接器分别设置于所述mac板的上表面和所述mac板的下表面。
13.如上述交换设备互联架构，可选地，所述端口板的下表面设置多个第二端口连接器；
14.所述端口板的上表面通过所述高速连接器与所述mac板的下表面对扣。
15.如上述交换设备互联架构，可选地，所述mac板和所述端口板均为高频板材，其中所述高频板材为支持预设频率以上信号传输的板材。
16.如上述交换设备互联架构，可选地，所述第一端口连接器和所述第二端口连接器均为高频端口连接器，其中所述高频端口连接器为支持所述预设频率以上信号传输的端口连接器。
17.如上述交换设备互联架构，可选地，所述第一端口连接器的数量为所述mac板支持的最大端口数，所述第二端口连接器的数量为所述端口板支持的最大端口数。
18.第二方面，本发明实施例提供一种交换设备，包括如上任一所述的交换设备互联架构。
19.第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括如上所述的交换设备。
20.本发明实施例提供的交换设备互联架构，通过高速连接器将端口板与mac板上下对扣，实现了交换芯片的高密度端口扇出，同时降低了扇出链路损耗，实现了链路无中继phy的互联设计，降低了产品的整体能耗及成本。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例提供的交换设备互联架构的立体图；
23.图2为本发明实施例提供的交换设备互联架构的底视图；
24.图3a为本发明实施例提供的交换设备互联架构中mac板的正面示意图；
25.图3b为本发明实施例提供的交换设备互联架构中mac板的背面示意图；
26.图4为本发明实施例提供的交换设备互联架构的左视图；
27.图5为本发明实施例提供的交换设备互联架构的信号流示意图；
28.附图标记：
29.100-mac板；110-mac芯片；120-第一端口连接器；
30.200-端口板；210-第二端口连接器；300-高速连接器。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.图1为本发明实施例提供的交换设备互联架构的立体图，如图1所示，该交换设备互联架构包括：mac板100和端口板200；
33.mac板100上设置有mac芯片110和多个第一端口连接器120，第一端口连接器120用于连接mac板100上的第一端口，第一端口通过第一端口连接器120与mac芯片100电连接；
34.端口板200通过高速连接器300与mac板100对扣，端口板200上设置多个第二端口连接器210，第二端口连接器210用于连接端口板200上的第二端口，第二端口通过第二端口连接器210与端口板200连接，并通过端口板200与mac芯片110电连接；
35.其中，第一端口连接器120、第二端口连接器210与mac芯片110的距离均小于预设距离。
36.具体地，mac板100是指交换芯片(mac芯片)所在的电路板，一般地，mac板100中心区域设置mac芯片110，mac板100其中一边均匀排布多个第一端口连接器120，第一端口连接器120用于接收和发送mac芯片110所需要处理的数据信号，第一端口连接器120与mac板100上的端口数量相同，为了增加mac芯片110的端口扇出能力，可以设置第一端口连接器120的数量为mac板100支持的最大端口数。
37.端口板200是指用于扩展端口的电路板，例如可以是线卡端口板等，端口板200通过高速连接器300与mac板100对扣，其中，高速连接器包括公头和母头，将公头设置在端口板200上，将母头设置在mac板100上，通过公头与母头对扣即可实现端口板200与mac板100信号连接，或者将公头设置在mac板100上，将母头设置在端口板200上，通过公头与母头对扣即可实现端口板200与mac板100信号连接，需要说明的是，高速连接器可以有一个或多个，可以根据实际设置的端口连接器确定，端口连接器数量较多时，为了确保信号传输，可设置多个高速连接器，端口板200中与mac板100中第一端口连接器120对应的一边设置有多个第二端口连接器210，第二端口连接器210用于连接端口板200上的第二端口，第二端口通过第二端口连接器210与端口板200电连接，端口板200又通过高速连接器300与mac板100电连接，mac板100中又设置了芯片110，从而第二端口通过第二端口连接器210、端口板200、高速连接器300和mac板100与mac芯片电连接，实现了第二端口与mac芯片110通信，即第二端口也成为了mac芯片100的扇出端口。
38.为了增加mac芯片110的端口扇出能力，可以设置第二端口连接器210的数量为端口板200支持的最大端口数。并且，现有技术中通常需要增加中继phy(物理接口收发器)进行高速信号的中继传输，本发明实施例中，第一端口连接器120、第二端口连接器210与mac芯片110的距离均小于预设距离，从而达到无需phy中继即可进行信号传输的目的。
39.此外，为了实现高速率信号传输，与现有技术中mac板100和端口板200使用pcb板(印制电路板)不同，本发明实施例中，mac板100、端口板200均为高频板材，高频板材为支持预设频率以上信号传输的板材，例如，支持25g/56gbps/112gbps及以上信号传输的板材，并且第一端口连接器120和第二端口连接器210均为高频端口连接器，其中高频端口连接器为支持预设频率以上信号传输的端口连接器，本发明实施例通过设置高频板材和高频端口连接器，可以支持25gbps nrz、56gbps/112gbps pam4信号的传输，在25gbps/56gbps/112gbps pam4的信号传输时，实现了无需中继phy芯片的情况下，满足ieee 802.3ck、802.3cd/802.3bs、802.3bj标准定义的链路插损要求。
40.本发明实施例提供的交换设备互联架构，通过高速连接器将端口板与mac板上下对扣，实现了交换芯片的高密度端口扇出，同时降低了扇出链路损耗，实现了链路无中继phy的互联设计，降低了产品的整体能耗及成本。
41.图2为本发明实施例提供的交换设备互联架构一种实施特例的底视图，如图2所示，第一端口连接器120以mac芯片110为圆心，以圆弧形式排列布局在mac板100上；第二端口连接器210以mac芯片110为圆心，以圆弧形式排列布局在端口板200上，从而每个第一端口连接器120到mac芯片110的链路长度均相同，且每个第二端口连接器210到mac芯片110的链路长度均相同，其中圆弧形式排列布局可以根据实际情况确定圆弧半径大小，此处不做限定，通过mac板、端口板上的端口连接器的以mac芯片为圆心的圆弧形布局方式，实现端口连接器到mac芯片的链路长度最短，提高链路插损预算余量，使链路抗扰性更好，工作更稳定。
42.图3a为本发明实施例提供的交换设备互联架构中mac板的正面示意图，图3b为本发明实施例提供的交换设备互联架构mac板的背面示意图，如图3a和图3b所述，mac芯片110位于mac板100的上表面，多个第一端口连接器120分别设置于mac板100的上表面和mac板100的下表面，第一端口连接器100的数量就可设置为88个，从而进一步提高了mac芯片的端口扇出能力。
43.图4为本发明实施例提供的交换设备互联架构的左视图，如图4所示，、端口板200的上表面通过高速连接器300与mac板100的下表面对扣；端口板200的下表面设置多个第二端口连接器210，例如设置第二端口连接器为40个，这样只使用2张电路板(mac板和端口板)即可实现128个高速端口，通过高密度端口方案，显著减少了两张电路板之间高速连接器的使用数量。同时由于仅使用两张电路板就实现了128个端口的扇出，使得大功率交换芯片的左右方和上方具有充足的空间放置散热器，显著的降低了散热器的热阻，使得可以在4ru高度机箱中完成大功率芯片的散热，并且降低了装配难度。
44.本发明实施例可以支持25gbps nrz、56gbps/112gbps信号的传输，在25gbps nrz、56gbps/112gbps pam4的信号传输时，可以实现无需中继phy芯片的情况下，满足ieee 802.3ck、802.3cd/802.3bs、802.3bj标准定义的链路插损要求。
45.需要说明的，本发明实施例并不局限于对外的端口扇出，同样也可以应用到产品内部接口互联扇出的实现，此外也不仅仅限于pam4信号的互联，也可以是其他协议信号的传输。
46.图5为本发明实施例提供的交换设备互联架构的信号流示意图，如图5所示，对于mac板100上的端口而言：
47.a)发送信号流：112gbps高速信号从mac芯片发出，经过mac板100的传输，到达安装在mac板100上的第一端口连接器120。通过安装在第一端口连接器120上的电缆或者光模块发送到对端设备，如交换机、路由器、服务器，等；
48.b)接收信号流：对端设备的112gbps高速信号通过安装在第一端口连接器120上的电缆或者光模块传送到mac板100的端口上，由端口发出，经过mac板100的传输，由mac芯片接收并处理。
49.对于端口板200上的端口而言：
50.a)发送信号流：112gbps高速信号从mac芯片110发出，经过mac板100的传输，到达
安装在mac板100上的高速连接器300，再传输给安装在端口板200上的高速连接器300，经过端口板200的传输，到达安装在端口板上的第二端口连接器210。通过安装在第二端口连接器210上的电缆或者光模块发送到对端设备，如交换机、路由器、服务器，等；
51.b)接收信号流：对端设备的112gbps高速信号通过安装在第二端口连接器210上的电缆或者光模块传送到端口板200的端口上，由端口发出，经过端口板200的传输，到达安装在端口板200上的高速连接器300，再传输给安装在mac板100上的高速连接器300，经过mac板100的传输，由mac芯片110接收并处理。
52.本发明实施例提供的交换设备互联结构，通过高密度端口设计，使得交换设备只使用两张电路即可实现高密度端口设计，显著降低了硬件成本，提高了良品率和生产效率；采用两层板的设计，保证了大功率芯片上放有足够的空间用于散热，提高了散热器性能，降低了散热器成本。
53.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种交换设备，包括上面所述的交换设备互联架构。此外，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种数据中心，包括上面所述的交换设备。具体信息详见上述交换设备互联架构实施例，此处不再赘述。
54.本发明实施例提供的交换设备互联架构，通过高速连接器将端口板与mac板上下对扣，实现了交换芯片的高密度端口扇出和链路无中继phy的互联设计，降低了扇出链路损耗及成本。同时，mac板、端口板上的端口扇出摆放采取以mac芯片为圆心的方式排布，达到实现点-点的链路长度最短的效果，使每个端口到mac芯片高速链路损耗达到最低，增加了链路信号的抗扰能力和健壮性，同时提升了信号质量。
55.以上所描述的装置等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
56.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的各实施例技术方案的范围。