文/张立成

通信设备系统容量的增长带来了设备架构的变化。当今的高端通信设备普遍采用多平面交换技术，采用多交换卡协同工作，共同完成线卡间的数据交换功能。这样，每个线卡需要有高速数据链路连接至每个交换卡。这些高速数据链路通常均在背板中走线，对背板的设计提出了相当高的要求。同时为了提供更多的插卡槽位，可以两面插卡的中间背板（midplane）成为大容量通信设备的主要选择。现有技术中，主要采用如图1和图2所示的中间背板形式。

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图1现有技术中一种中间背板的结构示例图

如图1所示的中间背板，中间背板100的一侧中部为控制卡连接器130；控制卡连接器130的两侧分别为接口卡连接器110；中间背板100的另一侧中部为交换卡连接器120；交换卡连接器120的两侧是业务卡连接器140。其中，业务卡连接器140和接口卡连接器110在中间背板100的两侧一一正对，使得业务处理卡和接口卡以对插方式分别插入对应的业务卡连接器140和接口卡连接器110，共同完成线卡的功能。

对这种中间背板，由于每个交换卡连接器120与每个接口卡连接器110和每个业务卡连接器140之间都有高速通道，交换卡连接器120相对集中地分布在中间背板100的中间，使得中间背板100局部布线密度过大，造成中间背板100层数和设计复杂度的增加，导致设备成本的增加。当通信设备包括两框或多框时，各框分别包括各自的接口卡连接器110、业务卡连接器140和交换卡连接器120，中间背板对应于各框的空间内分别分布配置。这样，上框交换卡连接器120与下框接口卡连接器110和业务卡连接器140之间的高速通道跨接在上下框之间，占用大量的布线层数，因此，不得不采用汇流条或者局部配线等方式来解决背板上的电源分配问题，进一步增加了设备成本。

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图2现有技术中另一种中间背板的结构示例图

如图2所示的中间背板，多个线卡连接器210在中间背板200的一侧相互平行地纵向排列，多个交换卡连接器220相互平行地横向排列；在交换卡连接器220的下方，多个控制卡连接器230与同侧的交换卡连接器220平行排列。每个交换卡连接器220与每个线卡连接器210均在中间背板上有位置不同的相交点，可以在相交点处完成二者之间的高速通道连接，解决了中间背板布线集中的问题。但是，由于中间背板200的两侧采用了方向完全不同的两种插卡方式，导致中间背板200的散热风道方向不一致。一侧的纵向插卡需要采用上下的风道设计，另一侧的横向插卡需要采用左右的风道设计，这样就需要两个不同的散热系统，导致设备成本的增加。而且，这种中间背板不适用于上下两框或者多框的结构，带来了系统容量上的限制。

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图3本发明一种中间背板结构示例图

为了解决前面所提到的技术问题，本专利提出了如图3所述的一种新型中间背板。在中间背板300的一侧（如图3a）包括纵向设置的线卡连接器310和纵向设置的控制卡连接器330，所有的线卡连接器310和控制卡连接器330平行排列。在中间背板300的另一侧（如图3b）包括纵向设置的交换卡连接器320，且设置方向平行于线卡连接器310。同时，如图3c所示，中间背板300一侧的线卡连接器310、控制卡连接器330与另一侧的交换卡连接器320采用间插方式分布，彼此交错，从而使得在两侧的连接器内各自定义不同的信号更为便利。

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图4本发明中间背板中两种连接器间高速通道的走线示意图

基于上面连接器的间插方式分布方式，本中间背板300上线卡连接器310与交换卡连接器320之间高速通道可以采用图4所示的方式走线。这样，一个交换卡连接器320与各个线卡连接器310之间的高速通道可以在中间背板300上的任意高度平行走线，因此，高速通道基本上可以均匀地遍布中间背板300。

对于多框结构的通信设备，则将中间背板的一侧设计为两框结构，另一侧设计为单框结构。

如下图5所示，在中间背板500的正面一侧通信设备分为上框和下框（如图5a）。在上框的空间内包括纵向设置的线卡连接器510，在下框的空间内包括纵向设置的线卡连接器510和纵向设置的控制卡连接器530。在中间背板500的后面一侧为单框结构（如图5b），包括纵向设置的交换卡连接器520，且设置方向平行于正面一侧的线卡连接器510；每个交换卡连接器520跨接各框，在各框中线卡连接器510的背板对侧都有部分交换卡连接器520。同时，中间背板500一侧的线卡连接器510、控制卡连接器530与另一侧的交换卡连接器520同样采用间插方式分布。

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图5本发明另一种中间背板结构示例图

本发明中间背板500上线卡连接器510与交换卡连接器520之间高速通道采用图6所示的方式走线。交换卡连接器520跨接各框，因而每个框中的各个线卡连接器510与该交换卡连接器520之间的高速通道可以在对应于各框的部分中间背板500的任意高度平行走线。同时，在中间背板500对应于上框和下框的两个部分之间没有高速通道走线，可以将这部分中间背板用来分配电源或者进行其他信号的布线。

专利点评：

本发明通过将线卡连接器与交换卡连接器分布在中间背板两侧且将二者间插分布，减少了中间背板的层数和设计的复杂度，从而降低了中间背板的成本；并且因为中间背板布线密度比较均匀，减少了信号间的串扰，提高了高速通道互连信号的信号质量，提高了通信设备的稳定性。对于两框或多框结构的通信设备，采用连接跨接各框的大交换卡，从而保证中间背板上高速通道的互连信号不会跨接在各框之间，这样可以将中间背板各框间区域的印制板各层用来分配电源，使得中间背板的布线支持大电流的配电，降低了通信设备电源分配的难度。再者，相互平行的插卡架构，使两侧的散热风道为相同方向，从而可以采用一套散热系统，在提高了可靠性的同时降低了通信设备的成本。本发明在中国和美国的专利申请已获得授权。