專利名稱：基于ATCA的12口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信設備中對數據報文進行處理的ATCA節點單板，特別涉及一種基于ATCA的12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板。
背景技術：
隨著數據業務需求的空前加大，網絡設備和計算設備在計算性能上的需求也隨之提升，現有的ATCA設備系統集成度、密度還有效能都不高，難以滿足技術發展需求。PICMG協會正是在這一需求前提下，推出了 PICMG3. 10ption9+規范，將系統從萬兆以太網Fabric升級到40Gbps以太網Fabric，單板槽位功耗和散熱提升到300W。這樣系統可以支持性能 更高、功能更強的處理器單板設計。新的規范的推出加之需求的推動，業界廠商紛紛推出基于40Gbps以太網Fabric的ATCA刀片，從一些ATCA業界強勢廠商推出的網絡處理刀片來看，大多采用雙網絡處理器架構，號稱支持IOOGbps處理能力，但提供的接口都只為8 口或12 口萬兆以太網接口，缺乏IOGbps或40Gbps POS接口的支持，使其應用范圍大大受限。
發明內容本發明目的是針對現有ATCA產品存在的技術空白，提供一種基于ATCA的12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板。本發明為實現上述目的，采用如下技術方案本發明一種基于ATCA的12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板，其特征在于包括前插板、后插板和ATCA背板，其中前插板包括8x 40Gbps以太網交換模塊、報文深度處理模塊、CPU管理模塊、電源接口即I區、背板連接器即2區和插板連接器即3區，后插板設置40Gbps POS或4xlOGbps POS輸入輸出接口；40Gbps POS線路接口模塊、CPU管理模塊分別與報文深度處理模塊電連接，報文深度處理模塊的Interlaken接口通過插板連接器與后插板電連接，報文深度處理模塊的多路XAUI通信接口與8x40Gbps以太網交換模塊相連，8x 40Gbps以太網交換模塊提供兩路40GBASE-KR4通過背板連接器的FABRIC交換接口與ATCA背板電連接，CPU管理模塊的通信接口通過背板連接器的BASE通道與ATCA背板電連接，CPU管理模塊的電源接口通過電源接口即I區與ATCA背板電連接。本發明采用上述技術方案，與現有技術相比具有如下優點1、集成度高，將接入、處理、交換、均衡、轉發等功能集成在一起，均衡轉發設備的功能都可在板內實現。2、效率高，由于板內接口采用無瓶頸設計，所有板內接口帶寬都大于40Gbps，到兩塊交換板的數據流量帶寬可以達到2x40Gbps，數據報文處理性能達到50Gbps全雙工。3、系統密度高，一塊40Gbps POS接口數據報文處理板同時提供12 口萬兆以太網接口，后插板除可插40Gbps POS接口板，還可以插4xlOGbps POS接口板，這樣整個ATCA系統業務接入能力大幅提聞。4、配置靈活，板內的線路接口、數據處理、均衡交換、端口轉發都采用軟件模塊化設計，可以根據實際應用靈活配置。5、功能強，可實現路由器、防火墻、負載均衡、流量管理等各種數據包處理功能。
圖1是業界最新的高性能網絡處理板系統配置示意圖。圖2是一種基于ATCA的12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板的系統配直不意圖。圖3是本發明硬件設計的系統框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明由于ATCA標準單板尺寸相對比較小，在設計高密度接口網絡處理板時很難在一塊單板上實現，故業界廠商在設計所謂100G網絡處理板時，方案大多如圖3所示，在前插板上設計網絡處理功能，采用兩片最新性能的網絡處理器加8x40Gbps以太網交換，每片網絡處理器通過4路XAUI接口跟8x40Gbps交換芯片相連，該交換芯片提供兩路40GbpsBASE-KR4接口連接背板Fabric，其還通過后插板提供8 口或12 口萬兆以太網接入。這樣的設計完全限制了其提供其他接口種類，更不要說同時提供12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口了。為了解決上述問題，本發明采用了全新的方案設計，設計出一種基于ATCA的12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板。如圖2所示，方案采用帶Interlaken接口的100G網絡器，為了保證該網絡處理器的性能，外加了用于硬件查表的大容量TCAM，交換芯片同樣選用8x40Gbps以太網芯片，該芯片除了提供兩路40Gbps BASE-KR4接口連接背板Fabric，還直接通過前面板提供12 口萬兆以太網接口。據此，前插板已經實現了其他廠商需要前、后兩塊插板實現的接口功能。本方案的最大特點是通過網絡處理器提供的Interlaken接口接入三區連接器連接后插板，后插板可實現40Gbps POS接口或4xlOGbps POS接口，這樣就實現了利用一個ATCA系統前后插板槽位支持12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口數據報文的接入、處理和分流功倉泛。采用業界其他的ATCA系統方案用作數據均衡處理設備時，需要采用多種板卡1、高速接入板提供40G POS數據報文的高速接入。2、數據處理板完成報文的分析、檢索、過濾。3、高密度萬兆以太網接口轉發板提供高密度的萬兆以太網接口，提供萬兆以太網數據的數據分流輸出。具體的數據處理流程如圖1。40Gbps以太網或POS報文從高速接入板進來到從高密度萬兆以太網轉發板出去，共有以下動作，動作1:高速接入板收到的POS或以太網報文通過ATCA背板的FABRIC 口去交換控制板。動作2:交換控制板收到的報文交換后發送到數據處理板進行處理。動作3:數據處理板將報文分析、檢索、過濾后發回交換控制板。動作4 :交換控制板再將數據處理板發來的報文均衡后發送給高密度萬兆以太網轉發板，最后報文從高密度萬兆以太網轉發板的萬兆以太網口出去，分發給系統外的服務器系統。通過對以上方案的處理流程分析，不難發現實現40Gbps POS 口的數據分流功能需要多種ATCA節點板卡，占用多個槽位，使系統的整體處理性能降低。而采用我們設計的一種基于ATCA的12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板，用來做40Gbps POS接口數據分流功能就非常高效。如圖2所示本發明一種基于ATCA的12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板，其特征在于包括前插板、后插板和ATCA背板,其中前插板包括8x40Gbps以太網交換模塊、12 口萬兆/千兆自適應以太網接口、報文深度處理模塊(網絡處理器)、CPU管理模塊、電源接口即I區、背板連接器即2區和后插板連接器即3區，后插板設置40GbpsPOS或4xl0GbpsP0S高速輸入輸出接口，8x40Gbps以太網交換模塊、CPU管理模塊分別與報文深度處理模塊電連接，報文深度處理模塊(網絡處理器)的Interlaken接口通過插板連接器與后插板電連接，8x40Gbps以太網交換模塊的兩路40Gbps BASE-KR4通過背板連接器的FABRIC交換接口與ATCA背板電連接，CPU管理模塊的通信接口通過背板連接器的BASE通道與ATCA背板電連接，CPU管理模塊的電源接口通過電源接口即I區與ATCA背板電連 接。本發明接口符合ATCA規范，除支持40Gbps以太網交換系統，還兼容原有的萬兆以太網交換系統。具體來說，本發明結構上遵循ATCA PICMG3.0規范，適用于ATCA標準插箱。背板I區接口使用ATCA標準電源連接器，定位遵循ATCA規范，給板卡A、B兩組-48V電源，并提供標準IPMI接口。背板2區接口使用至少一只ZD連接器，定位遵循ATCA規范，給板卡提供FABRIC和BASE通道，FABRIC和BASE通道要有兩組，分別和ATCA系統的主備兩塊交換控制板通信。背板3區采用自定義連接器、自定義管腳，用來提供至少8LANE Interlaken接口，和I通道PCIE總線，但設計時不得違反ATCA規范。本發明電路上采用普通FR4板材設計，所有3. 12Gbps以上速率的信號線必須盡可能短，且嚴格控制差分線對的等長和阻抗。后插POS接口板為前插板提供高速POS接口數據接入，將此采用后插板形式，是由于POS接口種類相對較多，在保持前插板不變情況，方便通過更換此后插接口板，來適應不同接口組網要求。后插接口板采用Interlaken或XAUI總線和前插網絡數據處理交換板連接。后插接口板可以設計成lx40Gbps P0S、4xl0Gbps P0S、4xl0GE LAN/WAN等高速接口。前插板一網絡數據處理交換模塊可以采用高性能的網絡處理器或FPGA加TCAM技術實現，從后插板的Interlaken或XAUI總線收到數據報文后，實現報文的分類、查找、過濾、路由轉發、NAT、防火墻、轉發等，可以處理包括所有七層協議的功能。處理后的報文發送到模塊內的8x40Gbps大容量交換芯片。交換芯片將報文通過2路40Gbps BASE-KR4接口去背板2區的FABRIC交換接口，通過交換控制板把報文轉發給其他的板卡，也可以通過交換芯片的SERDES接口，從前面板提供12個千兆/萬兆自適應以太網接口分發出去。CPU管理模塊采用高性能的嵌入式CPU，通過PCIe，總線實現單板的配置、管理、過濾規則更新、MAC表/路由表的管理和更新等功能。CPU管理模塊還應該實現ATCA的標準IPMI協議，提供BASE接口，保證和標準ATCA設備互通，并能被機架管理器管理，這樣才能做到不同廠家設備相互兼容。
權利要求1.一種基于ATCA的12 口萬兆以太網和40Gbps POS接口的數據報文處理板，其特征在于包括前插板、后插板和ATCA背板，其中前插板包括8x40Gbps以太網交換模塊、報文深度處理模塊、CPU管理模塊、背板電源接口即I區、背板連接器即2區和后插板連接器即3區，后插板設置40Gbps POS或4xlOGbps POS接口 ；8x40Gbps以太網交換模塊、CPU管理模塊分別與報文深度處理模塊電連接，報文深度處理模塊的Interlaken接口總線通過插板連接器與后插板電連接，報文深度處理模塊的多路XAUI通信接口與8x40Gbps以太網交換模塊相連，8x40Gbps以太網交換模塊的兩路40GBASE-KR4通過背板連接器的FABRIC交換接口與ATCA背板電連接，CPU管理模塊的通信接口通過背板連接器的BASE通道與ATCA背板電連接，8x40G以太網交換模塊還提供12路萬兆以太網接口，單板電源接口通過電源接口即I區與ATCA背板電連接。
專利摘要一種基于ATCA的12口萬兆以太網和40GbpsPOS接口的數據報文處理板，包括前插板、后插板和ATCA背板，其中前插板包括8x40Gbps以太網交換模塊、報文深度處理模塊、CPU管理模塊、背板電源接口即1區、背板連接器即2區和后插板連接器即3區，后插板設置40GbpsPOS或4x10GbpsPOS接口；8x40Gbps以太網交換模塊、CPU管理模塊分別與報文深度處理模塊電連接，報文深度處理模塊的Interlaken接口總線通過插板連接器與后插板電連接，報文深度處理模塊的多路XAUI通信接口與8x40Gbps以太網交換模塊相連，8x40Gbps以太網交換模塊的兩路40GBASE-KR4通過背板連接器的FABRIC交換接口與ATCA背板電連接，CPU管理模塊的通信接口通過背板連接器的BASE通道與ATCA背板電連接，8x40G以太網交換模塊還提供12路萬兆以太網接口，單板電源接口通過電源接口即1區與ATCA背板電連接。
文檔編號H04L12/70GK202856775SQ20122004767
公開日2013年4月3日 申請日期2012年2月15日 優先權日2012年2月15日
發明者馬紅兵 申請人:南京貝倫思網絡科技有限公司