[发明专利]正交互连

说明书

将数字交换子系统设计成普通的架子结构会使多层底板复杂化。开关的转换速度提高时，由于需要在更宽的频谱范围内控制串话、传播延迟和信号的完整性，底板甚至变得更复杂了。

在印刷电路板的普通的二维布局和一块底板用于互连交换板的情况下引起三个问题：

a）出于需要，底板非常复杂。

b）跟踪信号的过程必然长，因而效率低。

c）信号路径不同，径迹长度也就不同。

信号速率提高时，除了这些问题外，还有系统性能上的各种要求，即信号速率接近200兆位/秒时需要“特制的条状线底板”以保持信号特性阻抗，从而避免信号反射、串话和其它损耗。考虑到所有这些方面，底板就成了在这种情况下极其难以设计和制造、花费极大的零件。

随着交换网络速率的提高和复杂性的增加，保持互连通路简单、不交叉和尽可能短的问题变得越来越重要了。在二维布局的情况下，要做到这一点是非常困难的。

三维正交布局就能做到这一点，而且极其完美地解决上述问题，这是因为三维正交布局清除了“底板”上数百个以二维布局的形式存在于“底板”上的、要求极高的径迹。由于各插件板之间的互连长度可以恒定保持在固定的3-4厘米，因而信号径迹的电容负荷效应也降低到最小。

人们并不希望采取与标准的设备实际结构截然不同的作法。但不管怎么说，互连交换板的正交法终究还是解决当前和未来产品中复杂的互连布局问题的一个有效而简单的方法。可是这方法实施起来却会给硬件设计带来一系列问题，例如尺寸的精确性（和重复性）、刚性、接插件、设备操作法、试验、维修等。一般都认为，未来的交换体系结构采用2.4千兆位/秒及以上的位速率时，正交布局可能是互连唯一实用的方法。

本发明提供在中板接线板（mid-plane  board）两侧的两组正交装配的印刷电路板，该中板接线板由一个不含分配信号用的径迹的导电板或印刷电路板组成。各正交接线板组中的中间接线板（central  board）用以分配信号，可能的话还分配电力。两组接线板之间的信号路径由安装后通过中板接线板的接插件连接。接插件可以例如取电气或光学的形式。

现在参照附图通过举例说明本发明的内容。附图中：

图  1是正交印刷电路板阵列的示意图;

图  2是图1阵列更详细的部分分解图;

图  3示出了通过图1和2的中板接线板的接线细节;

图  4示出了别图1和2的中板接线板的接线细节;

图  5是图1阵列更详细的视图，示出了电力和信号分配的一个可能方案;

图  6示出了图1所示的那一种采用“活动的”（free-flight′）光学器件来接通信号的一对接线板;

图  7示出了与图6所示类似的方案，但采用了全息光透镜。

顾名思义，正交互连在几块板内几乎是对称的。就交换而论，我们可以加上或除去一些印刷电路板的边对边连接而不至于影响整个正交矩阵。

在全部布满元器件的交换装置中，一般总有例如18个中央交换模块（CSM）和32个外部交换模块（OSM）。每一模块通常是在一块接插件板上形成的。通常各双重核心交换装置（duplicated  core  switching  unit）可能装在双重架子中（与一个双底板接口）。在这种正交配置方式中，每一CSM接插件板可能会与多达32个OSM有联系，相反，每一OSM接插件板可能会与18个CSM有联系。每OSM接插件板可能会以194.4兆位/秒的速率接收8个双向或16个单向光纤、光或同轴接口。

就交换的增长来说，正交布局由于容许将OSM加到交换模块上，问题就变得简单了。同样，如果只需要一半规模的交换（16个OSM），则可以将按比例缩小了的CSM装入相应的槽中来代替全满交换（full  switch）的方案。中板接线板保持不变，因为它基本上只起接地板的作用。

在上述提出的正交阵列中，通过中板将各接插件板插接在一起就可以将OSM和CSM装配起来（也可以拆卸）。

中间板取中等尺寸，在象上述阵列的阵列中是个关键零件。中间板（通过适当的加强结构）在各水平接插件板/垂直接插件板的交叉处支撑和调整各互连交换点。