[实用新型]一种基于OpenVPX标准的正交交换系统

说明书

技术领域

本实用新型属于信息处理技术领域，尤其涉及一种基于OpenVPX标准的正交交换系统。

背景技术

新体制高性能信息处理系统要求系统具有数字化、软件化、大数据流、大带宽、海量存储、高速实时等特点，并对系统的抗震性、散热性、可靠性等提出了苛刻的要求。传统的信息处理系统针对特定的应用需求定制实现专用的信息处理系统，虽然其效率高、实时性好，但是有灵活性差、技术复用率低、成本高、研制周期长等局限。目前，标准化、模块化、可扩展、可重构已成为新一代信息处理系统的发展趋势，在这些趋势的推动下，OpenVPX(Vita65)作为新一代高性能、高可靠性处理平台标准，被广泛应用于航空、航天、军工等高可靠、高性能领域的信息处理系统。目前，Curtiss-Wright、Mercury Computer Systems等业界主流的系统提供商均把研究和设计重点都转移到OpenVPX架构上，纷纷推出了基于OpenVPX标准的各类标准模块及对应的数据交换系统。

在典型的基于OpenVPX标准的交换系统中，标准的负载模块和交换模块均与背板呈现空间上的垂直正交，而两者在背板的同侧，且呈现为空间上的平行；背板承载各模块的分布式电源网络并加固模块的机械结构，并提供模块间扩展层、数据层、控制层、管理层、应用层、用户自定义层等多层次的互连网络，如图1所示。在这些互连网络中，高速、高效、大带宽数据传输均是基于交换方式进行的，如Serial RapidIO(SRIO)、PCIe、千兆/万兆以太网等，即系统需要交换模块或者交换芯片提供交换路由，以SRIO交换为例，其互连拓扑如图2所示。然而，随着高性能信息处理系统对处理能力和传输能力需求的进一步提升，系统的槽位越来越多，使得互连的长度越来越长，互连密度越来越大，如图3所示。VPX核心交换可以提供32对差分对，每对差分对理论上可以提供10Gbps的数据交换能力，随着信号传输速率越来越高，使得传输线的非理想效应凸显，这使得交换系统设计面临严峻的挑战。首先，端到端的传输链路的损耗随信号速率、走线长度的增加而增加，使得信号幅度大幅衰减；其次，高速、高密度互连使得走线与走线、走线与过孔、过孔与过孔间的串扰变得严重，从而恶化信号质量；最后，高密度的互连势必会加剧PCB的布线难度，并增加PCB的层数及特殊工艺的使用(如背钻、盲孔、埋孔等)，从而增加人力及制板成本。

图3为现有技术的基于OpenVPX标准6U尺寸8槽位的SRIO交换系统某一信号层互连设计示意图(图中省去了其他信号线)，图中包括了7个负载槽位和1个交换槽位，各负载槽位的SRIO通道和交换槽位一一互连。从图中可以看出，系统的槽位越多，数据的传输能力越强，但会导致互连信号线的长度越来越长，互连密度越来越大。当信号传输速率越来越高，传输线的非理想效应凸显，这使得交换系统的设计面临严峻的挑战。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于OpenVPX标准的正交交换系统，使负载模块与交换模块由空间上的平行转变为空间上的正交，从而整个交换系统形成空间上的双面正交结构。

一种基于OpenVPX标准的正交交换系统，包括负载模块组、交换模块以及背板；

所述负载模块组包括至少2块相互平行的负载模块；

所述背板的一面上设有与各块负载模块所在位置一一对应的负载槽位，且各负载槽位上设有与负载模块相连的负载连接器，其中负载连接器包括公用负载连接器和自定义负载连接器；

所述负载槽位中相同位置处的任一个自定义负载连接器的位置被设定为交换槽位的位置，同时该交换槽位被设置于背板的另一面，且所述交换槽位与负载槽位相互正交；其中，交换槽位的位置上只设有与交换模块相连的交换连接器。

进一步地，所述正交交换系统使用欧卡6U尺寸的背板，且背板上包括7个负载槽位和7个交换槽位；

每个负载槽位上均设有1个公用负载连接器P0和5个自定义负载连接器P1、P2、P3、P5、P6，其中原自定义负载连接器P4所在位置被定义为交换槽位所在位置；任意一个交换槽位上设置公用交换连接器T0，剩余交换槽位分别设置6个自定义交换连接器T1～T6。

进一步地，所述正交交换系统使用欧卡3U尺寸的背板，且背板上包括7个负载槽位和7个交换槽位；

每个负载槽位上均设有1个公用负载连接器P0和1个自定义负载连接器P1，其中原自定义负载连接器P2所在位置被定义为交换槽位所在位置；任意一个交换槽位上设置公用交换连接器T0，剩余交换槽位分别设置6个自定义交换连接器T1～T6。