[发明专利]一种背板及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统中的背板设计领域，尤其涉及一种背板及实现方法。

背景技术

目前，复杂的网络设备都采用多槽位插卡式结构，各种主控卡、接口卡、风扇框和一次电源模块等都通过背板连接到一起，其中，主控卡负责整个网络设备的配置、管理和监控，所有的数据都要通过主控卡进行处理；接口卡提供不同种类的接口连接到外部网络，把外部网络的数据通过背板传输到主控卡；背板是一块无源电路板，提供信号连接器和电源连接器给主控卡和接口卡，实现主控卡和接口卡之间的信号连接。

网络设备一般采用双主控模式，在整个网络设备中有两个主控卡。系统正常工作时，一个主控卡处于主用状态，负责整个系统的控制和管理；另外一个主控卡处于备用状态，实时与主用状态的主控卡保持通信，当发现主用状态的主控卡发生故障时，备用状态的主控卡会切换为主用主控卡，原主用主控卡切换为备用主控卡。因此，可以保证一个主控卡发生故障时，立即切换到另外一个主控卡管理整个系统，使系统可以继续正常工作。

然而，双主控卡拓扑结构复杂，硬件和软件实现难度较大，只适用于对安全性、可靠性要求比较高的场合。对于安全、可靠性要求比较低的情况，网络设备只需要插入一块主控卡，工作在单主控模式下，这种系统拓扑结构简单，硬件和软件实现也比较容易。

目前，有一些网络设备厂商对设备进行特殊的设计，使得支持双主控系统的网络设备，工作在单主控模式下时，闲置的主控卡槽位可以插入接口卡工作。如图1a所示网络设备工作在双主控模式下，各主控卡和接口卡的配置；如图1b所示网络设备工作在单主控模式下，各主控卡和接口卡的配置。网络设备通过这种特殊设计，使得设备工作在单主控模式下，可以多插入一块接口卡，提高了设备提供接口的能力。实现上述功能的网络设备中，背板的拓扑结构、背板连接器布局和PCB(Print Circuit Board，印刷电路板)布线都比较复杂，不同厂商实现方式也各不相同。

现在比较广泛存在的一种双主控背板为双星型拓扑结构，如图2所示。双星型系统有两块主控卡和多块接口卡，每块主控卡和每块接口卡间都有一个通道互连，用来交互数据，互连通道一般采用高速SerDes(Serial and Deserial，串行和解串信号)，一般为高速差分信号，一收一发连接两个芯片，每个主控卡和接口卡间有多条高速SerDes信号互连。

为了实现其中一个主控卡槽位在不插主控卡时可以插入接口卡，在背板上该主控卡槽位还需要放置接口卡连接器。图3以5槽位双星型背板为例，背板连接器采用走高速信号的2×10对ZD(高速差分信号)连接器，实线双箭头线表示主控卡1和接口卡1、2、3的互连通道，虚线双箭头线表示主控卡2和接口卡1、2、3的互连通道。每个互连通道为10对SerDes信号互连，每个互连通道信号正好占用一个ZD连接器。图3中主控卡2槽位右边的ZD连接器为接口卡连接器，当该槽位插入接口卡时，接口卡可以通过这个连接器与主控卡1槽位的主控卡连接器互连。

图4a所示为主控卡插入背板上的主控卡1槽位示意图，主控卡上有四个主控卡连接器，背板的主控卡1槽位上有四个主控卡连接器，与主控卡上的连接器位置对应，当主控卡插入背板时，主控卡和背板上的主控卡连接器完全接合。图4b所示为主控卡插入背板上的主控卡2槽位时的示意图，主控卡上有四个主控卡连接器，背板的主控卡2槽位上有3个主控卡连接器，1个接口卡连接器，为了避免误插，接口卡连接器与主控卡连接器间隔应该大于两个连接器。图5a所示为接口卡插入背板上的主控卡2/接口卡0槽位，接口卡上的外侧接口卡连接器与主控卡2/接口卡0槽位上的接口卡连接器完全接合；图5b所示为接口卡插入背板上的接口卡1、2、3槽位时的情况，接口卡上的两个接口卡连接器分别与接口卡1、2、3槽位上的接口卡连接器完全接合。

主控卡2槽位即可以插入主控卡又可以插入接口卡，那么在该技术方案下背板上连接器的放置需要满足：主控卡在背板上对应的连接器和接口卡在背板上对应的连接器，相对位置不能重合。

如果主控卡在背板上对应的连接器和接口卡在背板上对应的连接器，相对位置有重合的地方，如图6中虚线方框处，那么当接口卡误插到主控卡1槽位(见图7a)，或者主控卡误插到接口卡1、2、3槽位时(见图7b)，由于背板连接器和插卡连接器没有对齐，会造成连接器的损坏，不能满足网络设备各插槽防误插的要求。