用于KVM切换设备的通信模块及KVM切换设备、系统的制作方法

本发明涉及视频显控技术领域，具体涉及用于kvm切换设备的通信模块及kvm切换设备、系统。

背景技术：

kvm切换设备指的是通过一组键盘(keyboard)、显示器(video)和鼠标(mouse)控制多台服务器的计算机外围设备，kvm切换设备通过预设的通信模块能够与外部设备进行通信。目前，kvm切换设备主要是采用基于多个单通道通信接口(如sfp接口或rj45接口)的光纤通信模块，即每个单通道通信接口仅能与一个外部设备通信连接，当外部设备数量较多时，这势必会增大通信电缆的数量、成本和布线难度。同时，由于通信模块的尺寸限制，不能设置数量级较大的单通道通信接口，从而无法满足kvm切换设备对大规模外部设备的通信需求。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决如何便捷地实现kvm切换设备与大规模外部设备进行通信的技术问题。本发明提供了一种用于kvm切换设备的通信模块及kvm切换设备、系统，通过该用于kvm切换设备的通信模块能够便捷地实现kvm切换设备与大规模外部设备进行通信。

在第一方面，本发明提供的一种用于kvm切换设备的通信模块主要包括以下结构：

光接口子模块，其包括多路光电信号通道，每路光电信号通道的两端分别设置有光收发单元，所述光收发单元配置成对接收到的光数据信号进行光电转换并输出以及对接收到的电数据信号进行电光转换并输出；

通道控制子模块，其包括多个第一串行通信接口和多个第二串行通信接口，每个第一串行通信接口分别与每路光电信号通道连接，每个第二串行通信接口分别与kvm切换设备中kvm切换模块的每路串行通信通道，所述通信模块包括：每路串行通信通道连接，所述通道控制子模块配置成控制每个第二串行通信接口与一个或多个第一串行通信接口通信连接，以便每路串行通信通道与一路或多路光电信号通道形成通信连接。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述通信模块还包括背板连接器，所述通道控制子模块中的每个第二串行通信接口分别通过所述背板连接器与所述kvm切换模块中的每路串行通信通道连接。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述通道控制子模块进一步配置成接收所述kvm切换模块输出的通道控制指令，并控制所述通道控制指令指定的第一串行通信接口与第二串行通信接口通信连接。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述通信模块还包括：

监控子模块，其与所述通道控制子模块通信，所述监控子模块配置成监控所述通道控制子模块的运行状态。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述监控子模块包括mcu处理器。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述通道控制子模块包括fpga处理器。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述第一串行通信接口与所述第二串行通信接口的数据传输速率分别是6bps和12bps。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述光接口子模块是增强型qsfp光模块、cxp光模块或cfp光模块。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述通道控制子模块进一步配置成接收所述kvm切换模块输出的通道控制指令，并控制所述通道控制指令指定的第一串行通信接口与第二串行通信接口通信连接。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述通信模块还包括：

监控子模块，其与所述通道控制子模块通信，所述监控子模块配置成监控所述通道控制子模块的运行状态。

在第二方面，本发明提供的另一种用于kvm切换设备的通信模块主要包括以下结构：

背板连接器；

光接口子模块，其包括多路光电信号通道，每路光电信号通道的两端分别设置有光收发单元，所述光收发单元配置成对接收到的光数据信号进行光电转换并输出以及对接收到的电数据信号进行电光转换并输出；

通道控制子模块，其包括多个第一串行通信接口和多个第二串行通信接口，每个第一串行通信接口分别与每路光电信号通道连接，每个第二串行通信接口分别通过所述背板连接器与所述kvm切换设备中kvm切换模块的每路串行通信通道连接，所述通道控制子模块配置成接收所述kvm切换模块输出的通道控制指令，并控制所述通道控制指令指定的第一串行通信接口与第二串行通信接口通信连接；

监控子模块，其与所述通道控制子模块通信，所述监控子模块配置成监控所述通道控制子模块的运行状态。

在第三方面，本发明提供的一种kvm切换设备主要包括kvm切换模块和上述技术方案中任一项所述的用于kvm切换设备的通信模块。

在第四方面，本发明提供的一种kvm切换系统主要包括上述技术方案所述的kvm切换设备和多个远端光端机，所述kvm切换设备中通信模块的光接口子模块包括mpo光纤连接器，所述光接口子模块中的每路光电信号通道分别与所述mpo光纤连接器连接；

所述kvm切换系统还包括多路第一长度光纤、多路第二长度光纤和光纤配线架，每路第一长度光纤的一端分别与所述mpo光纤连接器连接，每路第一长度光纤的另一端分别与所述光纤配线架的一个端口连接，每路第二长度光纤的一端分别与所述光纤配线架中每路第一长度光纤对应的端口连接，每路第二长度光纤的另一端分别与一个远端光端机连接；

其中，所述第二长度光纤的长度远大于所述第一长度光纤的长度。

在第五方面，本发明提供的另一种kvm切换系统主要包括上述技术方案所述的kvm切换设备和多个远端光端机，所述kvm切换设备中通信模块的光接口子模块包括光波分复用器，所述光接口子模块中的每路光电信号通道分别与所述光波分复用器连接；

所述kvm切换系统还包括两路第三长度光纤、多路第四长度光纤和光波分复用设备，每路第三长度光纤的一端分别与所述光波分复用器连接，每路第三长度光纤的另一端分别与所述光波分复用设备连接，每路第四长度光纤的一端分别与所述光波分复用设备连接，每路第四长度光纤的另一端分别与一个远端光端机连接；

所述光波分复用器配置成通过一路第三长度光纤将所述光接口子模块输出的光数据信号传输至所述光波分复用设备，以及通过另一路第三长度光纤接收所述光波分复用设备输出的光数据信号并将接收到的光数据信号传输至所述光接口子模块；

其中，所述第三长度光纤的长度远大于所述第四长度光纤的长度。

与最接近的现有技术相比，上述技术方案至少具有如下有益效果：

本发明提供的用于kvm切换设备的通信模块主要包括光接口子模块和通道控制子模块；光接口子模块主要包括多路光电信号通道，每路光电信号通道的两端分别设置有光收发单元，光收发单元配置成对接收到的光数据信号进行光电转换并输出以及对接收到的电数据信号进行电光转换并输出；通道控制子模块主要包括多个第一串行通信接口和多个第二串行通信接口，每个第一串行通信接口分别与每路光电信号通道连接，每个第二串行通信接口分别与kvm切换模块中的每路串行通信通道连接，通道控制子模块配置成控制每个第二串行通信接口与一个或多个第一串行通信接口通信连接，以便每路串行通信通道与一路或多路光电信号通道形成通信连接。

基于上述结构，本发明通过光接口子模块可以增加通信模块中每个光模块的数据传输通道数量，使得每个光接口子模块可以通过一组通信光纤与多个外部设备通信连接，从而降低了kvm切换模块的光纤布线难度和成本。同时，通过通道控制子模块可以将kvm切换模块中的每路串行通信通道与一个或多个光接口子模块中的多路光电信号通道建立通信连接，使得kvm切换模块通过一路串行通信通道即可控制与光接口子模块连接的多个外部设备，满足了kvm切换设备对大规模外部设备的通信需求。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的用于kvm切换设备的通信模块的主要结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的用于kvm切换设备的通信模块的主要结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的kvm切换系统的主要结构示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的kvm切换系统的主要结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明一个实施例的用于kvm切换设备的通信模块进行说明。

参阅附图1，图1示例性示出了本实施例中用于kvm切换设备的通信模块的主要结构。如图1所示，本实施例中用于kvm切换设备的通信模块12主要包括光接口子模块121和通道控制子模块122，通道控制子模块122与kvm切换设备中的kvm切换模块11通信连接，kvm切换模块可以配置成根据接收到的切换指令切换kvm切换设备与外部设备的通信连接关系。具体地，在本实施例中光接口子模块121可以包括多路光电信号通道，每路光电信号通道的两端分别设置有光收发单元，该光收发单元可以配置成对接收到的光数据信号进行光电转换并输出以及对接收到的电数据信号进行电光转换并输出。通道控制子模块122可以包括多个第一串行通信接口和多个第二串行通信接口，每个第一串行通信接口分别与每路光电信号通道连接，每个第二串行通信接口分别与每路串行通信通道连接，通道控制子模块121可以配置成控制每个第二串行通信接口与一个或多个第一串行通信接口通信连接，以便每路串行通信通道与一路或多路光电信号通道形成通信连接。

在本实施例中光收发单元指的是基于光电子器件(photoelectrondevices，即利用电-光子转换效应制成的各种功能器件)构建的能够实现光电转换以及电光转换的单元。第一串行通信接口和第二串行通信接口均指的是能够实现串行通信(即使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度)的串行接口(serialinterface)。串行通信通道指的是能够实现串行通信的通信信道(communicationchannel)。

可选的，在本实施例中第一串行通信接口的数据传输速率(datatransferrate)小于与第二串行通信接口的数据传输速率。例如，第一串行通信接口与第二串行通信接口的数据传输速率可以分别是6bps和12bps。

可选的，在本实施例中通信模块12还可以包括背板连接器(backplaneconnector，图1未示出)，如背板高速连接器；通道控制子模块122中的每个第二串行通信接口分别通过该背板连接器与kvm切换模块11中的每路串行通信通道连接。

可选的，在本实施例中通道控制子模块122还可以配置成接收kvm切换模块11输出的通道控制指令，并控制该通道控制指令指定的第一串行通信接口与第二串行通信接口通信连接。例如，通道控制指令可以包括每路串行通信通道与一路或多路光电信号通道的通信连接指令，通道控制子模块122根据该通信连接指令，将控制与该通信连接指令中指定的串行通信通道对应的第二串行通信接口，以及该通信连接指令中指定的光电信号通道对应的第一串行通信接口建立通信连接。

进一步地，在本实施例中图1所示的通信模块还可以包括监控子模块，该监控子模块可以配置成监控通道控制子模块122的运行状态。

可选的，在本实施例中光接口子模块121可以采用视频显控技术领域中常规的具有多个数据传输通道的光模块，如增强型qsfp(quadsmallform-factorpluggable)光模块、cxp(120gb/s12xsmallform-factorpluggable，120gbps)光模块或cfp(centumform-factorpluggable，100gbp)光模块，通道控制子模块122可以包括fpga(field-programmablegatearray)处理器，监控子模块可以包括mcu(microcontrollerunit)处理器。要说明的是，本实施例虽然仅提供了qsfp光模块、cxp光模块和cfp光模块这三种光接口子模块的具体实施方式、fpga处理器这一种通道控制子模块的具体实施方式，以及mcu处理器这一种监控子模块的具体实施方案是，但是，本领域技术人员能够理解的是，本发明的保护范围不限于这些具体实施方式，在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以使用其他具有多路光电信号通道的光模块作为光接口子模块，也可以使用其他处理器构建通道控制子模块和监控子模块，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

在本实施例中本发明通过光接口子模块可以增加通信模块中每个光接口的数据传输通道数量，使得每个光接口子模块可以通过一组通信光纤与多个外部设备通信连接，从而降低了kvm切换设备的光纤布线难度和成本。同时，通过通道控制子模块可以将kvm切换设备中的每路串行通信通道与一个或多个光接口子模块中的多路光电信号通道建立通信连接，使得kvm切换设备通过一路串行通信通道即可控制与光接口子模块连接的多个外部设备，满足了kvm切换设备对大规模外部设备的通信需求。

下面结合附图对本发明另一个实施例中的用于kvm切换设备的通信模块进行说明，在本实施例中用于kvm切换设备的通信模块与前述通信模块实施例所述的通信模块结构和功能类似，主要区别是本实施例中光接口子模块的数量是多个，为了描述简洁，在此不再对本实施例中光接口子模块和通道控制子模块的结构和功能进行赘述。

参阅附图2，图2示例性示出了一个实施例中用于kvm切换设备的通信模块的主要结构。如图2所示，本实施例中用于kvm切换设备11的通信模块12主要包括5个光接口子模块121(图2所示的光接口子模块1-光接口子模块5)和1个通道控制子模块122，通道控制子模块122主要包括20个第一串行通信接口(图2所示的第一串行通信接口1-第一串行通信接口20)和10个第一串行通信接口(图2所示的第二串行通信接口1-第二串行通信接口10)，第一串行通信接口和第一串行通信接口的数据传输速率分别是6bps和12bps，kvm切换设备中的kvm切换模块11主要包括10路串行通信通道，每个光接口子模块121均包括4路光电信号通道。

在本实施例中第一串行通信接口1-4分别与光接口子模块1的4路光电信号通道连接，第一串行通信接口5-8分别与光接口子模块2的4路光电信号通道连接，第一串行通信接口9-12分别与光接口子模块3的4路光电信号通道连接，第一串行通信接口13-16分别与光接口子模块4的4路光电信号通道连接，第一串行通信接口17-20分别与光接口子模块5的4路光电信号通道连接；第二串行通信接口1-10分别与10路串行通信通道连接。

在本发明的一个kvm切换设备实施例中，kvm切换设备可以包括kvm切换模块和前述通信模块实施例所述的用于kvm切换设备的通信模块。

在本发明的一个kvm切换系统实施例中，kvm切换系统可以包括前述kvm切换设备实施例所述的kvm切换设备、多个远端光端机、多个近端光端机和光纤配线架等结构。下面结合附图3对本实施例中的kvm切换系统进行具体说明。

参阅附图3，图3示例性示出了本实施例中kvm切换系统的主要结构。如图3所示，本实施例中kvm切换系统主要包括kvm切换设备21、光纤配线架22、4路第一长度光纤23、4路第二长度光纤24、4个远端光端机25(图3所示的kvm-rx光端机1至kvm-rx光端机4)、4路第五长度光纤25和4个近端光端机27(图3所示的kvm-tx光端机1至kvm-tx光端机4)；kvm切换设备21是前述kvm切换设备实施例所述的kvm切换设备(即图1或图2所示的由通信模块11与kvm切换模块12构成的kvm切换设备)，在本实施例中kvm切换设备21包括两个通信模块(图3所示的通信模块1-2)，此外，在本实施例中每个通信模块中的光接口子模块还包括mpo(multipushon)光纤连接器，光接口子模块中的每路光电信号通道分别与该mpo光纤连接器连接。在本实施例中每路第一长度光纤23的一端分别与mpo光纤连接器连接，每路第一长度光纤23的另一端分别与光纤配线架22的一个端口连接，每路第二长度光纤24的一端分别与光纤配线架22中每路第一长度光纤对应的端口连接，每路第二长度光纤24的另一端分别与一个远端光端机25的sfp(smallform-factorpluggable)接口连接，每路第五长度光纤26的一端分别与mpo光纤连接器连接，每路第五长度光纤26的另一端分别与一个近端光端机27的sfp接口连接。

可选的，本实施例中的光接口子模块是增强型qsfp光模块(图3所示的qsfp+)，第二长度光纤的长度远大于第一长度光纤的长度，第一长度光纤与第五长度光纤的长度相等或接近。

在本实施例中远端光端机25指的是设置于距离kvm切换设备21较远的光端机(opticaltransmitterandreceiver)，近端光端机27指的是设置于距离kvm切换设备21较近的光端机。例如，远端光端机25与kvm切换设备21之间的距离大于等于预设的第一距离阈值(如1km)，近端光端机27与kvm切换设备21之间的距离小于等于预设的第二距离阈值(如100m)。

在本发明的另一个kvm切换系统实施例中，kvm切换系统可以包括上述kvm切换设备实施例所述的kvm切换设备、多个远端光端机、多个近端光端机和光波分复用设备等结构。下面结合附图4对本实施例中的kvm切换系统进行具体说明。

参阅附图4，图4示例性示出了本实施例中kvm切换系统的主要结构。如图4所示，本实施例中kvm切换系统主要包括kvm切换设备31、光波分复用设备32、两路第三长度光纤33、4路第四长度光纤34、4个远端光端机35(图4所示的kvm-rx光端机1至kvm-rx光端机4)和多个近端光端机(图4未示出)。kvm切换设备31是前述kvm切换设备实施例所述的kvm切换设备(即图1或图2所示的由通信模块11与kvm切换模块12构成的kvm切换设备)，且kvm切换设备31包括两个通信模块(图4所示的通信模块1-2)，此外，在本实施例中每个通信模块中的光接口子模块还包括光波分复用器(图4未示出)，光接口子模块中的每路光电信号通道分别与该光波分复用器连接。在本实施例中每路第三长度光纤33的一端分别与光波分复用器连接，每路第三长度光纤33的另一端分别与光波分复用设备32的一个端口连接，每路第四长度光纤34的一端分别与光波分复用设备32连接，每路第四长度光纤34的另一端分别与一个远端光端机35的sfp接口连接。

在本实施例中光波分复用设备32和光波分复用器均是基于波分复用技术(wavelengthdivisionmultiplexing)构建的器件，该器件能够将多种不同波长的光载波信号汇合在一起并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输，还能够将各种波长的光载波分离并恢复为原始信号。

在本实施例中光波分复用器配置成通过一路第三长度光纤33将光接口子模块输出的光数据信号传输至光波分复用设备32，以及通过另一路第三长度光纤33接收光波分复用设备32输出的光数据信号并将接收到的光数据信号传输至光接口子模块。

可选的，本实施例中的光接口子模块是增强型qsfp光模块(图4所示的qsfp+)，本实施例中第三长度光纤的长度远大于第四长度光纤的长度。

要说明的是，本实施例中kvm切换设备31与近端光端机的连接方式，以及kvm切换设备31与远端光端机的连接方式类似，为了描述简洁，在此不再对本实施例中kvm切换设备31与近端光端机的连接方式进行赘述。可选的，本实施例中kvm切换设备31中的光接口子模块还可以包括mpo(multipushon)光纤连接器，kvm切换设备31与近端光端机的连接方式，以及前述kvm切换系统实施例中kvm切换设备21与近端远端机27的连接方式类似，为了描述简洁，在此不再对本实施例中kvm切换设备31与近端光端机的连接方式进行赘述。

应该理解，图1-4中的各个模块的数量仅仅是示意性的。根据实际需要，各模块可以具有任意的数量。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本发明的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一和第二的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。