一种基于BCM56980的超大带宽核心交换设备的制作方法

一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备
技术领域
1.本技术涉及数据交换转发的技术领域，具体涉及一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备。


背景技术：

2.在数字通信技术中，数据传输最简单的形式是在设备之间直接通过传输介质进行数据通信，但更多情况下数据并非从源地址直接传输到达目的地址，而是从源地址发出后，经过若干个中间结点或网络才能到达目的地址。为了使数据能准确地从源地址到达目的地址，就必须考虑如何设置中间结点从而使数据能从源地址正确地传递到目的地址。
3.作为数字通信的一个具体应用场景，在智能网络可视化数据汇聚分流设备中，业务板卡需要进行大量的数据处理工作，并与其他业务板卡之间进行大量的数据的交互，即预设业务板卡上的数据通过汇聚分流设备将数据汇聚之后需要在正交机箱内转发至预设业务板卡或其他业务板卡，因此，整机箱大容量无阻塞交换将是未来超大带宽数据交换的主流需求。对于小于10t数据量的转发需求，现阶段本领域技术人员已经根据不同业务需求开发了相应带宽的交换设备，而对于数据量转发量大于10t超大带宽的交换设备，目前还没有相关产品，即目前还难以实现机箱内大容量系统业务数据的转发功能。


技术实现要素：

4.因此，本技术在目的在于提供一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，其能够解决数字通信领域转发带宽不足的问题，以实现机箱内大容量系统业务数据的转发功能，本技术的技术方案如下：
5.一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，包括交换模块、ipmc模块、单板网管模块、逻辑管理模块、base交换模块、供电模块、时钟模块和正交连接器模块，所述交换模块采用bcm56980芯片，所述交换模块与单板网管模块、正交连接器模块连接，预设业务板卡上的网络数据由正交连接器进入交换模块，所述交换模块对网络数据添加局域网标识形成第二网络数据，并将第二网络数据通过正交连接器转发至预设业务板卡或与正交连接器连接的其他业务板卡；
6.所述逻辑管理模块用于控制交换模块、ipmc模块、单板网管模块和base交换模块的上下电、预设业务板卡复位、lpc接口协议以及串行解析协议，所述供电模块或时钟模块均与交换模块、ipmc模块、单板网管模块、逻辑管理模块、base交换模块连接。
7.进一步的，所述ipmc模块用于：通过ipmb总线的ipmi接口实现正交机箱管理的控制功能；和/或
8.对供电模块进行管理；和/或
9.监测正交机箱中的温度，并根据温度信息控制正交机箱内的风扇运行速度。
10.进一步的，所述单板网管模块采用模块化电脑(come)方案，所述单板网管模块用于向交换模块下发查询预设业务板卡或其他业务板卡信息的指令；和/或
11.配置预设业务板卡或其他业务板卡的参数；和/或
12.对交换设备进行上下电操作。
13.进一步的，还包括一个flash芯片，所述flash芯片通过spi接口与交换模块连接，以便于单板网管模块扫描到交换模块。
14.进一步的，所述逻辑管理模块用于实现用于控制交换模块、ipmc模块、单板网管模块和base交换模块的上下电；和/或
15.对预设业务板卡进行复位控制；和/或
16.通过单板网管模块与ipmc模块进行mdc/mdio总线控制。
17.进一步的，所述base交换模块通过正交连接器与机箱中各个业务板卡建立base通信，且base交换模块用于管理正交机箱中各业务板卡与正交连接器之间的通信。
18.进一步的，所述供电模块用于为交换模块、ipmc模块、单板网管模块、逻辑管理模块、base交换模块供电，且供电模块采用模块化电源。
19.进一步的，所述供电模块包括用于向交换模块供电的多相电源单元，所述多相电源单元包括多相电源控制器和多个与交换模块连接的dc
‑
dc转换器，多个所述dc
‑
dc转换器均与多相电源控制器连接，所述多相电源控制器用于控制管理dc
‑
dc转换器。
20.进一步的，所述时钟模块用于为交换模块、ipmc模块、单板网管模块、逻辑管理模块、base交换模块提供单端时钟或差分时钟；
21.其中，所述时钟模块采用无源晶振和时钟buffer方式实现多路时钟。
22.进一步的，所述正交连接器模块上设置有预设接口，以供预设业务板卡或其他业务板卡连接后io设备。
23.本技术的技术方案，具有如下优点：
24.1.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，交换模块基于新一代broadcom核心交换芯片bcm56980，该芯片支持32个blackhawkcore及1个用于系统管理的merlincore，其中每个falconcore包括8组serdes，每组serdes支持10.3125gb/s至53.125gb/s传输速率，单芯片可配置成32x400gbe，64x200gbe或128x100gbe，接口方面支持常用的kr、sr、lr、er等协议。交换设备与每块业务板卡的fabric通道互联，bcm56980芯片可以提供最大12.8tbps的数据交换转发能力，能够解决转发带宽不足的问题，以实现机箱内大容量系统业务数据的转发功能。
25.2.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，ipmc模块用于记录交换设备的基本信息以及实现对交换设备底层的管理(如热插拔管理、电源管理等)，它通过两条双冗余的ipmb总线(ipmi接口)与shmc进行通信。shmc负责完成对正交机箱中fru(各业务板卡、电源以及正交机箱的风扇)的管理，并监测调控正交机箱中的温度。
26.3.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，单板网管模块是交换设备的网络管理单元，主要用于完成业务板卡各主要器件的参数配置；且单板网管模块通过背板base通道实现交换设备与主控设备的网管模块之间的通信交互。在主控设备的统一管理下，由单板网管模块完成对交换设备的管理控制。
27.4.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，flash芯片通过spi接口与交换模块连接，可以对bcm56980芯片的pcie进行配合，使得单板网管模块(come)通过pcie能够正常扫描到交换模块。
28.5.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，逻辑管理模块主要用于实现预设业务板卡复位控制、mdc/mdio总线控制以及交换设备逻辑控制等功能。另外逻辑管理模块还实现了串口灵活切换功能，逻辑管理模块与主控设备连接后，主控设备可以通过逻辑管理模块访问交换设备的单板网管模块或者ipmc模块。
29.6.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，供电模块采用模块化电源，便于使用和后期维护。
30.7.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，由多个dc
‑
dc转换器对交换模块供电，可以均摊中电流，从而减少交换设备运行时的发热量，进而提高交换设备的运行稳定性。
31.8.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，时钟模块为交换模块、ipmc模块、单板网管模块、逻辑管理模块、base交换模块提供单端时钟或差分时钟。采用无源晶振和时钟buffer方式实现多路时钟。
32.9.本技术提供的一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，预设业务板卡或其他业务板卡均通过正交连接器模块连接，即正交连接器模块用于实现交换设备与业务板卡之间的数据面交互。正交连接器模块上还设置有预设接口，可以为各个业务板卡提供用于连接后io设备的接口。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本技术的具体实施方式中提供的bcm56980超大带宽核心交换设备系统框图；
35.图2是本技术中bcm56980超大带宽核心交换设备的fabric交换拓扑结构示意图；
36.图3是本技术中bcm56980超大带宽核心交换设备的控制电路示意图；
37.图4是本技术中bcm56980超大带宽核心交换设备的多相电源电路示意图。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
42.实施例
43.现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
44.参照图1，本技术提供了一种基于bcm56980的超大带宽核心交换设备，其包括以下功能模块：交换模块101、ipmc模块(智能平台管理控制器)102、单板网管模块103、逻辑管理模块104、base交换模块105、供电模块106、时钟模块107、正交连接器模块108。
45.参照图1，交换模块101与单板网管模块103、正交连接器模块108直接相连，单板网管模块103通过pcie实现对交换模块101的管理；交换模块101通过正交连接器模块108与预设业务板卡以及其他业务板卡连接，预设业务板卡上的网络数据由正交连接器模块108进入交换模块101，交换模块101对网络数据添加局域网标识形成第二网络数据，并将第二网络数据通过正交连接器模块108转发至预设业务板卡或与正交连接器模块108连接的其他业务板卡。
46.ipmc模块通过ipmb总线接受机箱主控设备的指令，并实现对交换设备管理的控制，ipmc模块102通过iic实现对交换设备中的电压和温度的监测；逻辑管理模块104则用于实现交换模块101、ipmc模块102、单板网管模块103和base交换模块105的上下电控制、预设业务板卡的复位控制以及接口协议的控制；供电模块106和时钟模块107均为全局模块，供电模块106或时钟模块107与交换模块101、ipmc模块102、单板网管模块103、逻辑管理模块104、base交换模块105之间均连接。
47.其中，交换模块101基于新一代broadcom核心交换芯片bcm56980，该芯片支持32个blackhawkcore及1个用于系统管理的merlincore，其中每个falconcore包括8组serdes，每组serdes支持10.3125gb/s至53.125gb/s传输速率，单芯片可配置成32x400gbe，64x200gbe或128x100gbe，接口方面支持常用的kr、sr、lr、er等协议。本方案提供的交换设备与每块业务板卡的fabric通道互联，bcm56980芯片可以提供最大12.8tbps的数据交换转发能力，能够解决转发带宽不足的问题，以实现机箱内大容量系统业务数据的转发功能。
48.交换设备与每块业务板卡的fabric通道互联，bcm56980芯片的总带宽为12.8tbps，则交换设备通过正交连接器模块108到8块业务处理设备的背板fabric接口均为1.6tbps带宽，使用4个blackhawkcore，配置成4个400gbase
‑
kr8或者8个100gbase
‑
kr4。
49.其中，单板网管模块103采用模块化电脑(come)方案，单板网管模块103是交换设备的网络管理单元，主要用于完成业务板卡各主要器件的参数配置；此外，单板网管模块103通过背板base通道实现交换设备与主控设备的网管模块之间的通信交互。在主控设备的统一管理下，由单板网管模103块完成对交换设备的管理控制。本专利选择研华的som6897系列或研华的som5692系列，其中som6897满足comexpresscompacttype6规范，外围尺寸为95x95mm，cpu支持intelceleron/i3/i5/i7，内存最大支持32gb，此外还支持hdmi、sataiii、gbe、usb以及pcie等接口；som5962满足comexpresscompacttype7规范，外围尺寸
为125x95mm，cpu支持intelatomc3000系列，内存最大支持128gb，此外还支持sataiii、gbe、usb、pcie以及万兆网口等接口，两种系列采用兼容设计。常规应用时，可选用性价比较高的som6897系列come，针对高需求场景，可灵活升级到som5962系列come。
50.其中，ipmc模块102是正交机箱智能平台管理功能的承载体，物理空间上主要位于正交机架上的每个fru上面。ipmc模块102的型号为lpc4078fdb100，ipmc模块用于记录业务板卡的基本信息以及实现对业务板卡底层的管理(如热插拔管理、电源管理等)，它通过两条双冗余的ipmb总线(ipmi接口)与shmc进行通信。shmc负责完成对正交机箱中fru(单板、电源以及正交机箱的风扇)的管理，并监测调控正交机箱中的温度。
51.其中，逻辑管理模块104采用的cpld芯片，型号为10m08dau324c8g，具有6805个le逻辑资源、211个io资源、4050个寄存器资源以及1个pll倍频资源等，该模块主要用于实现预设业务板卡的复位控制、mdc/mdio总线控制以及交换设备逻辑控制等功能。另外逻辑管理模块还实现了串口灵活切换功能，逻辑管理模块104与主控设备连接后，主控设备可以通过逻辑管理模块访问交换设备的come网管模块或者ipmc模块。
52.其中，预设业务板卡或其他业务板卡均通过正交连接器模块108连接，即正交连接器模块108用于实现交换设备与业务板卡之间的数据面交互。正交连接器模块108中可以包括多个正交连接器，本实施例中使用的正交连接器的型号为10129181
‑
101lf，与正交机箱前面的业务板卡实现1.6t带宽的数据转发，并为业务板卡提供用于连接后io设备的接口，从而扩展业务板卡的接口。
53.其中，供电模块106用于为交换模块101、ipmc模块102、单板网管模块103、逻辑管理模块104、base交换模块供电105，且供电模块106采用模块化电源，便于使用和后期维护。结合电源网络需求分析和目前主流电源模块的实际情况，供电模块106主要选择ericsson的bmr467电源模块、ge的pvx012a电源模块以及英飞凌的多相电源。
54.其中，时钟模块107采用无源晶振，时钟模块107用于为交换模块101、ipmc模块102、单板网管模块103、逻辑管理模块104、base交换模块105提供单端时钟或差分时钟。时钟模块107主要使用50mhz和156.25mhz等规格晶振，时钟buffer则主要是12通道的cdclvp1212rha。
55.其中，base交换模块105采用broadcom公司的bcm5389交换芯片，用于管理正交机箱中各槽位控制层面的通信。
56.参照图2，展示了基于bcm56980超大带宽核心交换设备的fabric交换拓扑结构示意图，fabric交换通道用于各节点槽位之间的数据交换，fabric交换为双星架构，两个交换槽位之间采用了负荷分担的转发机制，交换槽位到每个节点的通信协议为400gbase
‑
kr8，从而实现1.6t的交换带宽。对于单个节点槽位，能够提供3.2t的数据交换能力，对于单个交换槽位而言，则能够提供12.8tbps(对应自定义8槽机箱)的数据交换能力。
57.参照图3，bcm56980芯片与单板网管模块(come)之间通过pcie相连，pcie的版本为pcie3.0，传输速率为8gt/s，模式为x4；bcm56980芯片上外挂一片容量为256mb的flash芯片，flash芯片通过spi接口与交换模块连接，flash芯片可以对bcm56980芯片的pcie进行配合，使得单板网管模块(come)通过pcie能够正常扫描到交换模块。bcm56980芯片的复位信号受逻辑管理模块的控制，复位信号分为系统复位信号sys_reset和pcie复位信号pcie_reset。
58.参照图3，展示了基于bcm56980超大带宽核心交换设备的控制电路示意图。bcm56980芯片所需时钟源主要是50mhz和156.25mhz，供电模块包括用于向bcm56980芯片供电的多相电源单元，使用多相电源单元可以以最优功耗达到最大输出电流。
59.参照图4，展示了基于bcm56980超大带宽核心交换设备的多相电源电路示意图。多相电源单元由多相电源控制器和dc
‑
dc转换器组成，多相电源单元的型号为xdpe132g5c，dc
‑
dc转换器的型号为tda21472。多相电源控制器主要用于控制和管理dc
‑
dc转换器，并且包含控制使能信号(en)和上电完成信号，而且还支持用于下载配置的iic接口。其中，12个dc
‑
dc转换器均与多相电源控制器相连，用于均摊总电流，从而有效减少发热量，有利于稳定性。bcm56980芯片工作时，总电流达400a，实际分担到每个dc
‑
dc转换器的电流为35a左右，其中每个dc
‑
dc转换器的最大电流为50a，能够满足设计要求。此外，多相电源单元还支持核压动态调节，由bcm56980芯片动态反馈核压至多相电源控制器，再由多相电源控制器调节pwm对dc
‑
dc转换器进行动态调节，直到达到最优的状态。
60.在此指出，本技术实施例中的交换模块101、ipmc模块(智能平台管理控制器)102、单板网管模块103、逻辑管理模块104、base交换模块105、供电模块106、时钟模块107以及正交连接器模块108均是采用电路和芯片组成的硬件结构模块，而不是软件模块。
61.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。