一种业务线卡及基于PCIE总线背板的通信系统的制作方法

本实用新型涉及数据交换技术领域，尤其涉及一种业务线卡及基于PCIE总线背板的通信系统。

背景技术：

目前的视频矩阵或拼接控制器中需要用到背板交换技术，一般，背板交换技术可以分为两类，一类是过去传统的电路交换，采用纵横式(Crosspoint)交换实现；第二类是采用数据包交换，通常采用快速外部设备互联总线(Peripheral Component Interconnect，PCIE)交换实现，这种采用数据包交换方式由于灵活性好，已成为矩阵或拼接控制器背板交换的主流实现方式。如图1所示，基于PCIE交换的视频矩阵或拼接控制器包含有：交换板01，该交换板01上包含管理中央处理器(Central Processing Unit，CPU)02和PCIE交换芯片03；背板04，该背板04上设置有基于PCIE总线05的物理链路；业务线卡06，该业务线卡06上包含多颗业务处理器07和PCIE桥片08。但某些业务处理器仅支持通过网络总线加载程序，这时仅有PCIE总线就会存在限制，只能通过加装本地存储(如硬盘)的方式加载程序，更新与维护繁琐不便。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种业务线卡及基于PCIE总线背板的通信系统，用于实现网络和PCIE总线的双交换。

本实用新型实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种业务线卡，应用于基于PCIE总线背板的通信系统中，包括快速外部设备互联总线PCIE桥片、处理器、PCIE总线；所述PCIE桥片通过PCIE总线与所述处理器连接；还包括网络控制器和网络总线；其中：

所述网络控制器，用于从PCIE总线连接端口扩展出网络总线连接端口；

所述PCIE桥片通过PCIE总线与所述网络控制器连接；

所述网络控制器通过网络总线与所述处理器连接。

较佳地，所述处理器的数量为N个，所述网络控制器的数量为N个；N的取值为正整数；

所述PCIE桥片通过N条PCIE总线分别与N个所述处理器连接；

所述PCIE桥片通过N条PCIE总线分别与N个所述网络控制器连接；

N个所述网络控制器通过N条网络总线分别与N个所述处理器连接。

较佳地，所述处理器的数量为N个，所述网络控制器的数量为1个；N的取值为大于1的正整数；

所述业务线卡还包括1个网络桥片；

所述PCIE桥片通过N条PCIE总线分别与N个所述处理器连接；

所述PCIE桥片通过1条PCIE总线与1个所述网络控制器连接；

1个所述网络控制器与1个所述网络桥片连接；

1个所述网络桥片通过N条网络总线分别与N个所述处理器连接。

一种基于PCIE总线背板的通信系统，包括交换板、基于PCIE总线的背板和多个如以上任一项所述的业务线卡；所述交换板以及各所述业务线卡分别与所述背板上的PCIE总线连接。

较佳地，所述业务线卡中的PCIE桥片与所述背板上的PCIE总线连接。

较佳地，所述交换板包括PCIE交换芯片与PCIE交换芯片连接的管理CPU；

所述交换板的PCIE交换芯片与所述背板上的PCIE总线连接。

较佳地，所述通信系统为视频矩阵或拼接控制器。

本实用新型实施例的有益效果如下：

本实用新型实施例提供的业务线卡及基于PCIE总线背板的通信系统方案中，在业务线卡上，通过在PCIE桥片下扩展网络控制器的方式扩展出网络交换功能，对接到业务线卡上的处理器，实现处理器与交换卡的网络互连，达到实现网络与PCIE双交换总线的目的；由于网络交换功能是从PCIE总线上通过网络控制器扩展而来，所有的网络数据包均通过PCIE总线的物理链路传输，所以应用中无需再使用大端口的网络交换芯片，无需改动原先的PCIE总线背板，可以简化结构，大幅降低成本。

附图说明

图1为现有技术中的一种基于PCIE总线背板的通信系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的业务线卡的结构示意图之一；

图3为本实用新型实施例提供的业务线卡的结构示意图之二；

图4为本实用新型实施例提供的业务线卡的结构示意图之三；

图5为本实用新型实施例提供的基于PCIE总线背板的通信系统的结构示意图之一；

图6为本实用新型实施例提供的基于PCIE总线背板的通信系统的结构示意图之二；

图7为本实用新型实施例提供的基于PCIE总线背板的通信系统的结构示意图之三。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型提供的一种业务线卡及基于PCIE总线背板的通信系统进行更详细地说明。

如图2所示，本实用新型实施例提供一种业务线卡001，应用于基于PCIE总线背板的通信系统中，该业务线卡001包括PCIE桥片011、处理器012、PCIE总线；PCIE桥片011通过PCIE总线与处理器012连接；业务线卡还包括网络控制器013和网络总线；其中：

网络控制器013，用于从PCIE总线连接端口扩展出网络总线连接端口；

PCIE桥片011通过PCIE总线与网络控制器013连接；

网络控制器013通过网络总线与处理器012连接。

本实用新型的方案中，在业务线卡上，通过在PCIE桥片下扩展网络控制器的方式扩展出网络交换功能，对接到业务线卡上的处理器，实现处理器与交换板的网络互连，达到实现网络与PCIE双交换总线的目的；由于网络交换功能是从PCIE总线上通过网络控制器扩展而来，所有的网络数据包均通过PCIE总线的物理链路传输，所以应用中无需再使用大端口的网络交换芯片，无需改动原先的PCIE总线背板，可以简化结构，大幅降低成本。

具体实施时，业务线卡中可以有多个处理业务的处理器，基于处理器的数量的不同，相应的，业务线卡的结构有多种，下面列举其中两种结构。

在一种可能的实施例中，较佳地，如图3所示，处理器012的数量为N个，网络控制器013的数量为N个；其中，N的取值为正整数；

PCIE桥片011通过N条PCIE总线分别与N个处理器012连接；

PCIE桥片011通过N条PCIE总线分别与N个网络控制器013连接；

N个网络控制器013通过N条网络总线分别与N个处理器012连接。

在另一种可能的实施例中，较佳地，如图4所示，处理器012的数量为N个，网络控制器013的数量为1个；N的取值为大于1的正整数；

以上业务线卡001还包括1个网络桥片014；

PCIE桥片011通过N条PCIE总线分别与N个处理器012连接；

PCIE桥片011通过1条PCIE总线与1个网络控制器013连接；

1个网络控制器013与1个网络桥片014连接；

1个网络桥片014通过N条网络总线分别与N个处理器012连接。

考虑到降低网络控制器的整体成本，如果处理器的数量较少时，可以采用以上第一种结构，每个处理器对应一个网络控制器；如果处理器的数量较多，可以采用第二种结构，只利用一个网络控制器，然后通过网络桥片扩展出多个网络连接端口，分别与N个处理器连接。

基于同样的构思，本实用新型实施例还提供一种基于PCIE总线背板的通信系统，如图5所示，包括交换板002、基于PCIE总线的背板003和多个如以上任意实施例的业务线卡001；交换板002以及各业务线卡001分别与背板003上的PCIE总线连接。

本实用新型实施例的方案中，在业务线卡上，通过在PCIE桥片下扩展网络控制器的方式扩展出网络交换功能，对接到业务线卡上的处理器，实现处理器与交换板的网络互连，达到实现网络与PCIE双交换总线的目的；由于网络交换功能是从PCIE总线上通过网络控制器扩展而来，所有的网络数据包均通过PCIE总线的物理链路传输，所以应用中无需再使用大端口的网络交换芯片，无需改动原先的PCIE总线背板，可以简化结构，大幅降低成本。

其中，交换板002包括PCIE交换芯片021与PCIE交换芯片连接的管理CPU022；交换板的PCIE交换芯片021与背板上的PCIE总线连接。交换板中，由于只需要管理PCIE交换芯片，无需管理网络交换芯片，降低了开发和维护的复杂度。

需要说明的是，本实用新型的基于PCIE总线背板的通信系统的结构可以但不限于应用于视频技术领域，如果应用到视频领域中，通信系统可以为视频矩阵或拼接控制器。

需要说明的是，交换过程可以是由业务线卡侧或者交换板侧发起的，需要发送的数据包中有传输的发送端口地址和目的端口地址，因而可以通过拓扑网络以及端口地址确定是通过网络总线传输还是通过PCIE总线传输。

下面以具有单一PCIE总线的视频矩阵设备为例，视频矩阵设备包括交换板002、基于PCIE总线的背板003和多个业务线卡001。

其中，交换板002包括管理CPU022和PCIE交换芯片021。由管理CPU管理PCIE交换芯片，通过PCIE总线完成各个业务线卡之间的数据交换。背板上承载有交换板002到各个业务卡001的PCIE总线物理链路，呈星型的拓扑。

要实现网络交换的功能，只有通过业务线卡来实现。

本实施例中，业务线卡001包括1个PCIE桥片011、1个网络控制器013、1个网络桥片和N个处理器。PCIE桥片通过PCIE总线与1个网络控制器连接，扩展出网络总线，通过1个网络桥片分别连接业务线卡上的N个处理器。假设业务线卡上有2个处理器需要对接网络，如图6所示，这时就可以在PCIE桥片011的下行口挂1个网络控制器013，这个网络控制器013再接到网络桥片014上实现与2个处理器012的网络连接，此时，由于处理器的数量较少，甚至可以省掉网络桥片014，在PCIE桥片011的下行口挂2个网络控制器013，直接将网络控制器013与处理器012对接，如图7所示。由此，可以实现交换板上的管理CPU与业务线卡1上的各处理器之间的网络交换。同理，实现交换板上的管理CPU与业务线卡2上的处理器之间的网络交换。通过管理CPU作为中间桥梁，实现业务线卡1与业务线卡2之间的网络交换，并实现所有业务线卡之间的网络交换。

本实施例中，与传统配备大端口的网络交换芯片方案实现业务线卡之间的网络交换方式相比，这种通过PCIE扩展出的网络交换总线，实现很灵活，完全可以按照业务线卡的需求定制网络带宽，目前主流的PCIE2.0/3.0的端口带宽远远超过当前主流千兆网络带宽，实际扩展网络总线后对PCIE数据带宽的影响很小。而传统配备大端口网络交换芯片到每个线卡槽位的带宽在设计初就已经固定了，这样反而会对某些需要用到大带宽网络的应用造成限制。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。