专利名称：一种交换机及放置该交换机的网络机仓的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络设备，更具体地说，涉及一种交换机及放置该交换机的网络机仓。
背景技术：
交换机作为重要的网络设备，其作用是转发链路中的电信号。由于作为交换机核心部件之一的交换芯片所能提供的端口有限，所以大型交换机的设计方案一般是，将多个交换芯片按照某种拓扑结构级联，从而达到扩展端口数目的目的。现有技术中，为了实现多个交换芯片的级联与应用，所采用的技术方案为，将各功能部件模块化，按照功能的不同划分为多种具有各自模块的电路板，并将各电路板设计为插件板的实体形式；然后，通过各插件板的连接组装来实现扩展端口数目的目的。具体的，以目前应用的3 端口大型交换机为例对现有技术做一下介绍。如图1 至图4所示，所述大型交换机中包括端口板、交换板和中板3类基本电路板，其中端口板，端口板的数量为18个，其核心组件为36端口交换芯片，所述交换芯片的 36个端口被分别用于提供外部设备连接的18个外连端口和用于内部连接的18个内连端口。由于每个端口板可以提供18个外连端口，所以需要18个端口板，以实现具有324个端口的交换机。交换板，交换板的数量为9个，其核心组件为36个端口交换芯片，所述交换芯片的 36个端口均作为交换端口，用于提供交换功能。中板，作为端口板和交换板的插接基板，中板通过设置有连接电路实现插装在中板上的端口板和交换板之间的端口连接。每个端口板中的18个内连端口通过中板分别与9个交换板的交换端口连接，所有端口板与每个交换板之间连接有两个端口链路。通过上述描述可以得知，现有技术中，324端口大型交换机需要18个端口板和9个交换板。这样，插接在中板上的插件板为27个。具体的组装方式如图5所示，3M端口大型交换机的正面容纳了 18块端口板，背面容纳了 9块交换板。由于插件板的数量较多，在各基本部件组装后，会使得交换机设备的体积很大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种交换及放置该交换机的网络机仓，以实现减小交换机体积的目的。本发明实施例是这样实现的一种交换机，包括机柜、中板和多个结构相同的插件板；每个所述插件板包括两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器、中板连接器和导轨；所述端口交换芯片的端口被划分为数量相同的外连端口和内连端口 ；所述外连端口与所述端口连接器连接；
所述内连端口分别连接每个插件板中内连交换芯片；其中需要跨插件板连接的内连端口和内连交换芯片的端口分别与所述中板连接器连接；通过所述中板连接器与设有连接电路的所述中板插接，实现不同插件板的内连端口和内连交换芯片的连接；所述机柜包括与插件板数量相同的导轨插槽，所述插件板通过将所述导轨沿所述导轨插槽的插入口拔插。优选的，本发明实施例中，所述导轨插槽依次交替分别设于机柜的相对两侧。优选的，本发明实施例中，所述插件板还包括散热装置；所述散热装置包括固定板、导风组件和风扇；所述固定板设于所述插件板与弹性接触式热管散热片之间；所述弹性接触式热管散热片的热管通过固定板设有的透空孔分别与插件板中的各交换芯片接触；所述导风组件包括设于所述弹性接触式热管散热片的前、后和上面的金属挡板； 所述风扇为两组，分别设于所述弹性接触式热管散热片的左右两侧。优选的，本发明实施例中，所述端口交换芯片和内连交换芯片均为36端口交换芯片。优选的，本发明实施例中，所述中板插接插件板的容量为9个，所述机柜的一侧设有5个导轨插槽；相对的另一侧设有4个导轨插槽。优选的，本发明实施例中，所述端口交换芯片中靠近所述中板连接器一侧的端口为内连端口，靠近端口连接器一侧的端口为外连端口。本发明实施例还提供了一种用于放置交换机的网络机仓，所述机仓内安装有安装架，所述安装架的下端与机仓内的底部的距离不小于所述交换机的高度；所述交换机放置于所述安装架下面的机仓内。优选的，本发明实施例中，所述网络机仓内的四角还设有线缆固定板。优选的，本发明实施例中，所述线缆固定板设有多个于固定扎线的绑定部件。优选的，本发明实施例中，所述线缆固定板设有多个用于固定扎线的通孔。从上述的技术方案可以看出，在本发明实施例中，通过在一个插件板中同时设有两个端口交换芯片、一个内连交换芯片的设计；从而在一个插件板中实现了现有技术中需要两个端口板和一个交换板才能实现的交换芯片的排布；本发明实施例通过有效地提高了交换机插件板的集成度和减少了插件板的使用数量，从而使得交换机的组装密度加大，进而也就有效地减小了交换机机柜的体积。此外，由于本发明实施例中的所述插件板可以同时完成现有技术中两个端口板和一个交换板的功能，所以本发明实施例中的交换机节省了电路板的使用数量，进而也就有效的降低了交换机设备的自身成本；而且，由于电路板的数量减少，还使得本发明实施例中交换机的能耗有效的降低。此外，由于本发明实施例中，一个插件板中同时设有两个端口交换芯片和一个内连交换芯片，在同一插件板中的三个芯片之间在插件板内实现连接；与现有技术中所有的芯片之间的连接必须通过不同电路板连接相比，从而使得芯片间的互连差分信号线变短； 而且，由于本发明实施例中的插件板数量的减少，使得与插件板连接的中板的尺寸也相应变小，从而使得中板上的互连差分信号线的长度也由此变短；从而使得交换机各插件板间的数据信号质量提高，降低了传输中的误码率。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。图1为本发明实施例中所述插件板的电路逻辑结构示意图；图2为本发明实施例中端口交换芯片的端口分配示意图；图3为本发明实施例中机柜的结构示意图；图4为本发明实施例所述插线板中散热装置结构爆炸图。
具体实施例方式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，所描述的实施例仅仅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作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。为了有效地减小交换机的体积，本发明实施例提供一种交换机，包括机柜、中板和多个结构相同的插件板；如图1和图2所示，每个所述插件板包括两个端口交换芯片11、一个内连交换芯片12、端口连接器13、中板连接器14和导轨(图中未示出)；所述端口交换芯片11的端口被划分为数量相同的外连端口 111和内连端口 112;所述外连端口 111与端口连接器13连接；所述内连端口 11分别连接每个插件板中内连交换芯片；其中需要跨插件板连接的内连端口和交换芯片的端口分别与所述中板连接器14连接；通过所述中板连接器14与设有连接电路的所述中板插接，实现不同插件板的内连端口 111和内连交换芯片12的连接；所述机柜包括与插件板数量相同的导轨插槽，所述插件板通过将所述导轨沿所述导轨插槽的插入口拔插实现所述插件板在所述机柜中的装入和取出。在实际应用中，特别是大型交换机，在交换机中的交换芯片之间一般会采用全对称的胖树形拓扑结构。在本发明实施例中，以3 端口的交换机为例，该交换机包括27片36端口的交换芯片，其中，18片作为端口交换芯片，另外9片作为内连交换芯片。在每个端口交换芯片的36个端口中，18个为内连端口，18个为外连端口 ；其中，外连端口用于插接外部线缆；内连端口用于与每个内连交换芯片连接；具体的，每个端口交换芯片的18个内连端口均分别与9个内连交换芯片连接，每个端口交换芯片与每个内连交换芯片之间均有两条端口连接线路。通过上述的连接方式，实现了交换机内的交换芯片间的两层胖树形拓扑结构。使得每个端口交换芯片中的每个内连端口在连接其他任意端口交换芯片中的任意内连端口时，其上行数据和下行数据在经过胖树形结构的每层时带宽相同，从而避免树形拓扑结构中由于每层带宽不一样会形成瓶颈而造成的性能下降。当将基于上述的胖树形拓扑结构互连的各个交换芯片制作为具体的电路板时，现有技术中所采用的技术方案为，将每个交换芯片设计在一个插件板中，并将该交换芯片的各个端口连通至该插件板的插接接口处的中板连接器；其中，包括端口交换芯片的插件板被制作为端口板，包括内连交换芯片的插件板则被制作为交换板；然后通过将所有的端口板和交换板通过中板连接器插接在中板上以实现各交换芯片之间端口的连接；采用这样的设计，交换机中需要有18个端口板和9个交换板，共计27个插件板。本发明实施例中，所采用的技术方案为，将每两个端口交换芯片和一个内连交换芯片设计在一个插件板的PCB (Printed Circuit Board)印刷电路板中；在插件板中及各插件板之间，各交换芯片之间的端口连接是以PCB中设有的互连差分信号线作为连接线路的。其中，端口交换芯片的端口分为外连端口 111和内连端口 112两种，外连端口 111 通过互连差分信号线连通至端口连接器13，端口连接器13用于与外部线缆连接。一般通过外部线缆接口与外部线缆连接，具体的，在本发明实施例中，端口连接器可以是QSFP连接
ο此外，由于基于胖树形拓扑结构，每个端口交换芯片的内连端口 113都要与各内连交换芯片12连接，所以，每插件板中的两个端口交换芯片中的内连端口除了需要分别与板内的内连交换芯片12连接外，其他的内连端口 12还需要分别连接其他插件板中的内连交换芯片12。由于在该插件板内的两个端口交换芯片11与内连交换芯片12之间通过互连差分信号线连接，为了简化连接电路，两个端口交换芯片11与内连交换芯片12之间在插件板内直接连接；此外，端口交换芯片11中需要与其他插件板中的内连交换芯片12连接的内连端口 112，以及，内连交换芯片12中与插件板板内端口交换芯片11连接剩余的端口，通过互连差分信号线连通至插件板的连接接口处的中板连接器14。中板连接器14用于连接中板，中板的作用是通过其中设有的互连差分信号线在与中板连接器14插接后，按照拓扑结构图完成各个插件板中的交换芯片之间端口的连接。 具体的，插件板的中板连接器14可以插接在中板上，这样当每个插件板都插接在中板上之后，通过每个插件板及中板中的互连差分信号线完成各交换芯片的端口之间的连接。由于本发明实施例中，每个插件板中包括有两个端口交换芯片，每个端口交换芯片具有18个外连端口和18个内连端口，所以，本发明实施例中，每个插件板具有36个外连端口。由此，本发明实施例中的324 口交换机只需要9个插件板。具体的，可以是通过每个插件板上的插接接口，9个插件板插接在中板上，从而实现各交换芯片之间端口的连接。由于本发明实施例中的插件板的数量相较于现有技术减少了 18个，所以减少了交换机组装之后的占用空间，从而使得组装后的交换机体积更小，进而，当交换机安装至机柜上时，节省了占用机柜的空间。此外，由于本发明实施例中的所述插件板可以同时完成现有技术中两个端口板和一个交换板的功能，所以本发明实施例中的交换机使用了较少的插件板，从而节省了插件板的制作成本，进而也就有效的降低了交换机设备的成本；而且，由于电路板的数量减少， 还使得本发明实施例中交换机的能耗有效的降低。
此外，由于PCB (Printed Circuit Board)印刷电路板中，走线的长短会对传输的信号，特别是高频信号的质量产生重要的影响，即，在PCB中，传输高频信号的互连差分信号线越长，所传输的高频信号的误码率就会越高；这是因为，当PCB中传输高频信号的互连差分信号线较长时，会产生较长的延时，从而可能使得数据信号不能满足信号接收端器件正确接收信号所需的时间，进而导致信号接收错误。本发明实施例中，一个插件板中同时设有两个端口交换芯片和一个内连交换芯片，在同一插件板中的三个芯片之间在插件板内实现连接；与现有技术中所有的芯片之间的连接必须通过不同电路板连接相比，本发明实施例中芯片间的互连差分信号线更短；而且，由于本发明实施例中的插件板数量的减少，使得与插件板连接的中板的尺寸也相应变小，从而使得中板上的互连差分信号线的长度也由此变短；从而使得交换机各插线板间的数据信号质量提高，降低了传输中的误码率。在本发明实施例中，机柜还包括与插件板数量相同的导轨插槽，插件板通过将导轨沿导轨插槽的插入口拔插实现插件板在所述机柜中的装入和取出。通过设有导轨，使得插件板的拔插更加的方便，在安装插件板时，只要将插件板沿机柜上的导轨插槽推入即可完成，而且，在需要对插件板进行维护时，可以方便的沿导轨插槽将插件板取出，从而便于交换机的配置和后期的维护。进一步的，在本发明实施例中，导轨插槽还可以依次交替分别设于机柜的相对两侧，如图3所示的机柜1的前面和后面，S卩，导轨插槽的插入口设于所述机柜的前面和后面。由于交换机的端口较多，且交换机的体积较小，这样，当每个端口都外接好线缆后，如果所有的插件板的端口均在交换机的一侧，会使得线缆难于整理和辨认，不利于交换机的配置的维护；为此，在本发明实施例中，将机柜的导轨插槽分别设在机柜的前后两侧。具体的，可以是机柜的最上端导轨插槽设置于机柜前侧，S卩，该导轨插槽的插入口设置于机柜的前侧，这样，当插件板插入后，该插件板上用于插接外部线缆的QSFP连接器会处于机柜的前侧，从而与该插件板连接的外部线缆都在机柜的前面。与最上端导轨插槽相邻的第二个导轨插槽则设置于机柜的后侧，即，该导轨插槽的插入口设置于机柜的后侧， 这样，当插件板插入后，该插件板上用于插接外部线缆的QSFP连接器会处于机柜的后侧， 从而与该插件板连接的外部线缆都在机柜的后面。接下来的导轨插槽以此类推交替分别设置于机柜的前后两侧，如，第三个导轨插槽设于机柜前侧，第四个导轨插槽设于机柜的后侧；这样，将与交换机连接的线缆分为两部分，从而使得交换机的每一侧的与之连接的线缆数量较少，从而便于整理辨认，进而方便了交换机的配置与维护。在本发明实施例中，如图3所示，可以包括有9个插件板2，具体在机柜1上的安装位置可以为，在机柜1的前侧设有5个导轨插槽；所述机柜1的后侧设有4个导轨插槽。在本发明实施例中，可以将端口交换芯片中靠近所述端口连接器一侧的端口设置为内连端口，将远离所述端口连接器一侧的端口设置为外连端口。具体的，当所采用的36端口的交换芯片作为端口交换芯片时，所述端口交换芯片中靠近所述端口连接器一侧的端口可以为第1至18端口，所述远离所述端口连接器一侧的端口可以为第19至36端口。为了使插件板的互连差分信号线走线更加的合理，避免互连差分信号线在插件板 PCB中出现交叉，本发明实施例中，将端口按照其所在的一侧靠近中板连接器或端口连接器划分，其中，靠近中板连接器的端口被划分为内连端口，靠近端口连接器的端口被划分为外连端口。这样，在设计插件板PCB中互连差分信号线走线时，可以分别直接向各自的连接设备方向走线，从而避免了线路交叉。本发明实施例中，还可以将插件板中的两个端口交换芯片按照设定的方位设置， 且两个端口交换芯片的方位一致，以使两个端口交换芯片的端口中第1至18端口作为内连端口靠近中板连接器，以及，端口中第19至36端口作为外连端口靠近端口连接器。由于本发明实施例中的两个端口交换芯片的方位一致，所以使得端口交换芯片连接至端口连接器的端口在端口连接器的互连差分信号线的排布更加的具有规律，标识更加的方便。此外，在本发明实施例中，当所采用的36端口的交换芯片作为内连交换芯片时， 内连交换芯片的第13和14端口分别与所在插件板内的一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；内连交换芯片的第31和32端口分别与所在插件板内的另一个端口交换芯片的第 13和第14端口连接。由于本发明实施例将两个端口交换芯片和一个内连交换芯片设置在同一插件板中，所以，该插件板中的两个端口交换芯片和内连交换芯片之间可以直接连接，由于两个端口交换芯片都要与内连交换芯片连接，所以将内连交换芯片设于两个端口交换芯片之间， 这样，两个端口交换芯片可以分别与位于中间的内连交换芯片连接，从而避免互连差分信号线的交叉。具体的，当两个端口交换芯片的端口中第1至18端口作为内连端口靠近中板连接器，以及，端口中第19至36端口作为外连端口靠近端口连接器时，内连交换芯片的第13和 14端口分别与所在插件板内的一个端口交换芯片的第1和第2端口连接；内连交换芯片的第31和32端口分别与所在插件板内的另一个端口交换芯片的第13和第14端口连接。进一步的，在本发明实施例中，如图4所示，插件板还包括散热装置；散热装置包括固定板21、导风组件22和风扇23 ；固定板21设于插件板与弹性接触式热管散热片25之间；弹性接触式热管散热片25的热管M通过固定板21设有的通透孔沈分别与插件板中的各交换芯片27接触；导风组件22包括设于弹性接触式热管散热片的前、后和上面三个面的金属挡板；风扇23为两组，分别设于弹性接触式热管散热片25的两侧。由于本发明实施例中，芯片的集成度较高，所以插件板的发热量会比较大，从而不利于交换机的稳定运行，而且影响插件板的使用寿命；为此，在本发明实施例中，插件板还包括散热装置；具体的，为了增加插件板的强度，也是为了避免弹性接触式热管散热片直接安装到插件板上使插件板板体受力而造成插件板板体破裂等问题，在插件板与弹性接触式热管散热片之间设有固定板21 ；固定板21上与插件板上交换芯片相对应的位置，还设有通透孔沈，通过通透孔沈，弹性接触式热管散热片25的热管M与交换芯片27接触，从而可以对交换芯片27散热。为了进一步的加强散热效果，在弹性接触式热管散热片25的外围还设有导风组件22，以使各交换芯片27产生的热量更快的排出，具体的，可以是在弹性接触式热管散热片25的前、后和上面共三个面设有金属挡板，然后在没有设置金属挡板的弹性接触式热管散热片25的左右两侧设有风扇23，这样，通过风扇23的转动将从交换芯片27传导至弹性接触式热管散热片25的热量快速的排出至导风组件22外。
本发明实施例中还提供了一种网络机仓，用以放置如图3所示出的交换机，机仓内安装有19英寸设备的安装架，所述安装架的下端与机仓内的底部的距离不小于所述交换机的高度；所述交换机可以放置于所述安装架下面的机仓内的底部。为了将本发明实施例中的交换机放置于网络机仓中，本发明实施所提供的网络机仓中的19英寸安装架的下端并没有与机仓的底部连接，而是与机仓内的底部具有一定的距离，该距离要不小与交换机的高度，也就是说，交换机可以放置在19英寸安装架的下面的网络机仓内。进一步的，本发明实施例中，机仓内的四角还设有线缆固定板。由于交换机的线缆连接数量较多，为了能够使交换机的拔插拆卸等操作更加的便捷和高效，在机仓内的四角还可以设有用于固定线缆的线缆固定板，这样所有与交换机连接的线缆可以分组捆绑固定在线缆固定板上，从而使得在对交换机中的插件板所插接的线缆作插拔操作时可以更加容易的找到所需线缆和更加方便的找到与线缆锁对应的线缆插口，进而使得交换机的配置与维护更加的高效。具体的，线缆固定板上可以是设有多个固定扎线的绑定部件，比如，可以设有多个用于固定扎线的凸出部件，也可以是在线缆固定板上通过镂空的方式使得扎线可以将外部线缆捆绑在其上。本发明实施例中，由于交换机的体积较小，所以交换机占用网络机仓的空间也较小，所以可以空余出更多的空间用于容纳其他网络设备，具体的，也就是在网络机仓内安装有19英寸安装架的部分可以放置网络设备。从而使得网络机仓能放置更多网络设备，提高了网络机仓的使用率。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种交换机，其特征在于，包括机柜、中板和多个结构相同的插件板；每个所述插件板包括两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器、中板连接器和导轨；所述端口交换芯片的端口被划分为数量相同的外连端口和内连端口 ；所述外连端口与所述端口连接器连接；所述内连端口分别连接每个插件板中内连交换芯片；其中需要跨插件板连接的内连端口和内连交换芯片的端口分别与所述中板连接器连接；通过所述中板连接器与设有连接电路的所述中板插接，实现不同插件板的内连端口和内连交换芯片的连接；所述机柜包括与插件板数量相同的导轨插槽，所述插件板通过将所述导轨沿所述导轨插槽的插入口拔插。
2.根据权利要求1所述交换机，其特征在于，所述导轨插槽依次交替分别设于机柜的相对两侧。
3.根据权利要求2所述交换机，其特征在于，所述插件板还包括散热装置；所述散热装置包括固定板、导风组件和风扇；所述固定板设于所述插件板与弹性接触式热管散热片之间；所述弹性接触式热管散热片的热管通过固定板设有的透空孔分别与插件板中的各交换芯片接触；所述导风组件包括设于所述弹性接触式热管散热片的前、后和上面的金属挡板；所述风扇为两组，分别设于所述弹性接触式热管散热片的左右两侧。
4.根据权利要求3所述交换机，其特征在于，所述端口交换芯片和内连交换芯片均为 36端口交换芯片。
5.根据权利要求4所述交换机，其特征在于，所述中板插接插件板的容量为9个，所述机柜的一侧设有5个导轨插槽；相对的另一侧设有4个导轨插槽。
6.根据权利要求1所述交换机，其特征在于，所述端口交换芯片中靠近所述中板连接器一侧的端口为内连端口，靠近端口连接器一侧的端口为外连端口。
7.一种用于放置如权利要求1至6任一项所述交换机的网络机仓，其特征在于，所述机仓内安装有安装架，所述安装架的下端与机仓内的底部的距离不小于所述交换机的高度； 所述交换机放置于所述安装架下面的机仓内。
8.根据权利要求7所述网络机仓，其特征在于，所述网络机仓内的四角还设有线缆固定板。
9.根据权利要求7所述网络机仓，其特征在于，所述线缆固定板设有多个用于固定扎线的绑定部件。
10.根据权利要求7所述网络机仓，其特征在于，所述线缆固定板设有多个用于固定扎线的通孔。
全文摘要
本实施例公开了一种交换机及放置该交换机的网络机仓，其中交换机包括机柜、中板和多个插件板；每个插件板包括两个端口交换芯片、一个内连交换芯片、端口连接器、中板连接器和导轨；端口交换芯片的端口被划分为数量相同的外连端口和内连端口；外连端口与端口连接器连接；内连端口分别连接每个插件板中内连交换芯片；其中需要跨插件板连接的内连端口和内连交换芯片的端口分别与所述中板连接器连接；通过中板连接器实现不同插件板的内连端口和内连交换芯片的连接；机柜包括与插件板数量相同的导轨插槽，插件板通过将导轨沿导轨插槽的插入口拔插。本实施例提高了交换机插件板的集成度和减少了插件板的使用数量，有效地减小了交换机的体积。
文档编号H04L12/56GK102546186SQ20101059385
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者丁亚军, 薛建顺, 袁华 申请人:无锡江南计算技术研究所