[发明专利]在ATCA/ATCA300扩展交换带宽的交换结构

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种在ATCA/ATCA 300扩展交换带宽的方法及系统。

背景技术

ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture，先进电信计算架构)是PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturers Group，PCI工业计算机厂家协会)组织制定并发展的开放工业标准架构(标准为PICMG 3.0)，定位为通信设备和计算服务器通用的硬件平台技术，包括机框结构、电源、散热、单板结构、背板互连拓扑、系统管理及交换网建议等规范。ATCA适用于600mm深机柜，为了适应300mm深机柜的应用需求，PICMG还制定了ATCA300的平台架构标准(标准为PICMG 3.300)，且ATCA和ATCA300的背板兼容。

ATCA为中间背板、前后插板结构，交换板(Hub Board)和节点板(NodeBoard)都为前插板，节点板通过全互连(Full Mesh)相连或者通过交换板互连。根据PICMG 3.0标准，ATCA最多支持16个槽位(21英寸机柜)，在19英寸机柜中支持14个槽位。ATCA每个槽位分为1区(Zone 1)、2区(Zone 2)和3区(Zone 3)三个区域，Zone 1为电源和管理互连区，Zone 3为前插板与对应后插板互连区，Zone 2为节点板之间(Full Mesh拓扑)或节点板与交换板之间(双星型交换网互连)互连区。如果采用全互连，则ATCA最多支持16个节点板；如果采用双星型结构交换网互连，则ATCA最多支持14个节点板和2个交换板，每个交换板需要与另外15个单板(14个节点板和1个交换板)互连；如果采用双双星型结构交换网互连，则ATCA最多支持12个节点板和4个交换板，每个交换板需要与另外15个单板(12个节点板和3个交换板)互连。

PICMG 3.0定义了3种交换接口的交换互连拓扑，分别为全互连(FullMesh)、双星型交换互连(Dual Fabric Star)、双双星型交换互连(Dual DualFabric Star)，这几种交换互连拓扑在16个槽位或14个槽位的系统配置下，两个节点板之间的互连提供8对差分信号(发送4对差分信号，接收4对差分信号)。目前交换互连技术的物理链路工作速率主要为2.5Gb/s、3.125Gb/s、5Gb/s、6.25Gb/s。

如图1所示，全互连拓扑为所有节点板11之间直接互连(图1所示为8个节点板配置情况下的全互连结构)。PICMG 3.0最多可支持16个节点板实现全互连。然而在全互连拓扑结构下，即使物理链路工作速率为6.25Gb/s，两个节点板之间的通信带宽也只有20Gb/s。此外在具体应用中，实现16个节点板全互连的成本是非常高的，一般全互连只用于少于8个节点的系统全互连，不能满足较大容量的设备要求。

如图2所示，在双星型交换互连拓扑结构中有两个交换板节点22(逻辑槽位号为1、2)，最多配置14个节点板(逻辑槽位号为3～16)，节点板21都与交换板节22点互连，节点板21之间的通信通过交换板节点进行。PICMG3.0规定两个交换网为主备份工作方式(PICMG 3.0 Specification，Page 294，第6.2.1.1节)，主备份工作时只有主交换板能执行交换功能，备交换板不执行交换功能；或者两个交换板都能执行交换功能，但节点板只接收主交换板的数据，不接收备交换板的数据。因此，在双星型互连拓扑中，即使采用6.25Gb/s的物理链路速率，节点板也只能提供20Gb/s的带宽，只能提供1路10Gb/s线速的用户接口。

双双星型交换互连拓扑结构与双星型交换互连拓扑相似，交换板节点从两个增加到4个(逻辑槽位为1、2、3、4)，最多配置12个节点板(逻辑槽位为5～16)，节点板都与交换板节点互连，节点板之间的通信通过交换板节点进行。PICMG 3.0规定4个交换板为两组独立的双星型交换互连工作方式(PICMG 3.0 Specificaion，Page 294，第6.2.1.2节)，逻辑槽位为1、2的两个交换板为一组双星型交换网互连结构，逻辑槽位为3、4的两个交换网为另一组双星型交换网互连结构。尽管双双星型交换互连拓扑采用了两个双星型的交换结构，节点板之间的通信带宽增加一倍。但是由于两个交换结构是独立的，所以节点板之间通信的数据流带宽还是一个双星型结构的带宽，只是可以支持两路数据流而已。