專利名稱：基于服務器的網絡設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及數字通信系統(tǒng)，具體地涉及在這樣的系統(tǒng)中使用的基于計算機的網絡設備。
背景技術：
從各種供應商處可普遍地買到標準計算機母板。由于它們的廣泛使用，這樣的母板通常高度可靠且廉價。一個典型的標準母板包括由總線連接的中央處理單元(CPU)、存儲器以及外圍器件，所述總線遵循外圍部件互連(PCI)總線標準中的一種。諸如網絡適配器卡之類的帶有附加外圍部件的電路板，可通過總線上的總線槽插入母板中?？偩€槽通常位于母板的后部，從而允許在計算機的后面板處訪問插入式電路板上的連接器。美國專利5，592，366描述了一種前端裝載機(front-loading computer) /總線擴展器，該專利以全文引用的方式納入本文。一種儀器包括殼，在第一裝載面中具有前部開口 ；以及，儀器接收槽，位于該殼中。機箱可被用作獨立式計算機，或者，它可作為現有計算機的總線擴展器運行。它被設計為允許頂部裝載的PC儀器卡從前端裝載。美國專利6，507，882描述了計算機存儲器件艙(bay)的一種替代使用，該專利以全文引用的方式納入本文。提供了一個用于安裝在計算機的驅動器艙中的模塊，以及該模塊適于容納擴展電路系統(tǒng)而非傳統(tǒng)地安裝在驅動器艙中的電機器件。提供了一個系統(tǒng)接口板，用于插入計算機母板上的擴展插座，以及該系統(tǒng)接口板被連接至所述模塊，從而使擴展電路系統(tǒng)與計算機接口。

發(fā)明內容
不同于標準計算機，網絡設備通常在它們的前面板處設計有網絡端口，從而便于連接和配置，以及在一些情況下，能夠在不打開整個殼體的情況下更換模塊。下文描述的本發(fā)明的實施方案提供了新穎的計算機配置，這些配置在使用標準計算機部件時提供此種便利。因而根據本發(fā)明的一個實施方案，提供了一種通信裝置，其包括一個殼體，該殼體包括前面板并且具有與所述前面板相對的后側。計算機母板，包括處理器以及具有總線槽的總線，該計算機母板被安裝在所述殼體中，以使得所述總線槽鄰近于所述殼體的后側。一個或多個通信適配器卡，每一所述通信適配器卡都包括一個與所述總線兼容的總線連接器以及一個或多個用于接收通信電纜的端口，所述一個或多個通信適配器卡被安裝在所述殼體中，以使得所述端口在所述前面板處是可訪問的?？偩€擴展電路系統(tǒng)，在所述殼體內部被連接在所述母板上的總線槽和所述一個或多個通信適配器卡之間，該總線擴展電路系統(tǒng)包括背板，該背板具有至少一個背板槽(backplane slot)，以用于接收所述一個或多個通信適配器卡的總線連接器。在一個公開的實施方案中，所述總線擴展電路系統(tǒng)通常包括連接在所述背板上的總線中繼電路。通常，所述殼體被配置為安裝在機架中，以及當所述通信裝置被安裝在機架中時， 所述一個或多個通信適配器卡經由前面板是可插入和可移除的。所述殼體可具有等于IU 或2U的形狀因數。在一些實施方案中，母板和至少一個通信適配器卡被水平地安裝在所述殼體中。替代地或附加地，至少一個所述通信適配器卡可被豎直地安裝在所述殼體中。在所公開的實施方案中，所述一個或多個通信適配器卡包括用于經由所述通信電纜發(fā)送信號和接收信號的通信器件。所述總線可以是高速串行總線。通常，所述總線擴展電路系統(tǒng)包括至少一個插入式卡，其插入所述母板上的至少一個總線槽；以及，總線電纜， 連接在所述至少一個插入式卡和所述背板之間。根據本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種用于通信的方法，該方法包括提供一殼體，所述殼體包括前面板和具有與所述前面板相對的后側。將一個包括處理器和具有總線槽的總線的計算機母板安裝在所述殼體中，使得所述總線槽鄰近于所述殼體的后側。將一個或多個通信適配器卡安裝在所述殼體中，每一所述通信適配器卡包括一個與所述總線兼容的總線連接器以及一個或多個用于接收通信電纜的端口，由此使得所述端口在所述前面板處是可訪問的。將總線擴展電路系統(tǒng)連接在所述母板上的總線槽和所述一個或多個通信適配器卡之間，用于接收所述一個或多個通信適配器卡的總線連接器，其中所述總線擴展電路系統(tǒng)包括背板，所述背板包括至少一個背板槽。根據下文結合附圖對本發(fā)明的實施方案的詳細描述，將更完整地理解本發(fā)明。


圖1是根據本發(fā)明的一個實施方案的網絡設備的示意性圖示圖解；圖2是圖1的網絡設備的分解視圖；圖3是圖1的網絡設備的示意性前視圖；圖4A和圖4B是示意性示出根據本發(fā)明的實施方案的網絡適配器卡的方塊圖；圖5是示意性示出根據本發(fā)明的一個實施方案的背板的方塊圖；圖6是根據本發(fā)明的另一實施方案的網絡設備的示意性圖示圖解；圖7是圖6的網絡設備的示意性內部視圖。
具體實施例方式概覽“網絡設備”是被設計用在通信應用中的專用計算機，所述通信應用例如是數字通信量(digital communication traffic)的交換、路由、安全性、WAN加速和過濾。這樣的設備通常包括一個或多個中央處理單元(CPU)和帶有用于接收標準網絡插頭的端口的多個通信接口電路。網絡設備通常被設計安裝在標準機架中。為便于配置和連接機架中的網絡設備，用于連接至網絡插頭的端口通常位于該設備的前面板中。另一方面，標準服務器通常在后面板處配置有用于通信電纜和其他外圍部件的連接器。該計算機母板——具有用于通信適配器和其他外圍連接的總線槽，被設計成安裝在服務器的殼體中，使得所述總線槽位于鄰近所述殼體的后側。安裝通信適配器通常需要打開殼體并且將適配器插入一個槽中，由此端口在后面板處是可用的。
標準服務器母板和外圍部件，從主要供應商處是普遍可買到的。由于它們的普遍使用，所以這樣的板和部件通常高度可靠、穩(wěn)定和廉價，并且運行現有操作系統(tǒng)軟件和應用。另一方面，由于后部連接以及后部連接所引起的安裝和更換網絡適配器的困難，所以這些標準元件的機械設計用于網絡設備時是不合適的。由于此原因，許多當前的網絡設備使用專用母板和其他部件。下文描述的本發(fā)明的實施方案提供了通信裝置，在提供便于連接的機械配置以及可安裝在機架中的網絡設備的配置中，該通信裝置可被建造在標準母板、總線和外圍部件周圍。以一種標準方式將計算機母板安裝在殼體中，使得母板上的總線槽位于鄰近所述殼體的后側。一個或多個網絡適配器卡被安裝在所述殼體中。然而，這些卡未在后側直接安裝在總線槽中。而是，它們在前部被安裝，使得所述卡上的端口在所述殼體的前面板處是可訪問的。通過將網絡適配器卡包括在背板的殼體中，使得該配置是可能的。每一網絡適配器卡包括總線連接器，該總線連接器與母板總線兼容并且插入所述背板的背板槽中。所述背板被連接(通常通過總線擴展器電纜)至所述母板上的一個或多個總線槽，并且通常包括連接在所述母板上的總線槽和所述背板槽之間的一個或多個總線中繼電路。所述總線中繼電路使得保持所述母板和網絡適配器之間的標準總線連接是可能的，甚至使用高速串行總線，例如PCI Express0因而，它允許在整個裝置中使用標準服務器部件和操作系統(tǒng)軟件， 即使該裝置是非標準物理配置。系統(tǒng)描述圖1、圖2和圖3示意性示出了根據本發(fā)明的一個實施方案的網絡設備20。圖1 是圖示圖解，而圖2示出了分解視圖。圖3是該設備的前側的細節(jié)視圖。網絡設備20包括殼體22，殼體22具有前面板32和后側30。該殼體可被配置為安裝在標準通信機架中，因而具有標準形狀因數(寬度和高度)。所圖示的實施方案具有 2U形狀因數，但是依賴于應用需求，它包括的殼體和部件可替代地配置為較低的IU形狀因數，或者配置為其他合適的形狀因數。殼體22包括母板M，所述母板M具有CPU 25、總線控制器四和其他標準部件 (未示出)，以及電源26。包括總線鏈路27的諸如PCI Express高速串行總線之類的總線， 互連母板M上的部件。該總線通常在超過mb/s的速度下運行，并且可在大于10(ib/S的速度下運行，盡管可替代地支持較低的總線速度。帶有標準邊緣連接器的卡38，插入母板上的總線槽觀中。這些卡用作總線擴展電路系統(tǒng)的一部分，從而將位于前面板32處的網絡適配器卡34連接至母板后部處的(一個或多個)總線27。(下文將更加詳細地描述總線擴展電路系統(tǒng)。)卡38位于殼體22的后側30處，但是通常它們自身不具有在所述殼體的后側處可訪問的任何連接器。網絡適配器卡34在前面板32處具有端口 36，用于接收高速通信電纜。例如，端口 36可包括標準RJ-45插座，用于連接至以太網電纜。替代地，所述端口可包括用于電連接器或光連接器和/或其他類型的收發(fā)器的插孔。此外，替代地或附加地，卡34可被設計用于其他輸入/輸出(I/O)功能，并且不限于網絡通信。因而，在本專利申請的上下文中和權利要求中，術語“通信適配器卡”，指的是任何以及所有網絡適配器卡和I/O適配器卡，術語“端口 ”可指適于用在這些卡上的任何種類的電纜連接器。
通常，卡34上的端口 36和相關聯的電路系統(tǒng)(如下面所描述的)，能夠在至少 IMb/s的網絡速度或I/O速度下運行，并且可支持大于10(ib/S的速度。盡管圖1中圖示的實施方案，在每一卡34上具有四個端口，以及具有總共三個卡，但是該網絡設備可替代地包括更小或更大數目的通信適配器卡，在每一卡上具有更小或更大數目的端口。所述卡和端口可以是同一種類型，如圖中所示，或者它們可替代地混合不同的類型。網絡適配器卡34插入背板48中，所述背板48被安裝在殼體22的中間。為此，卡 34包括總線連接器52，該總線連接器52插入所述背板48上的背板槽(圖5中所示)中。 這些總線連接器和背板槽與母板M上的總線鏈路27是兼容的(在它們接收信號和發(fā)送信號方面)。例如，總線連接器52可包括PCI Express Module連接器，或者它們可包括與PCI Express總線電氣兼容但是具有不同機械配置的其他的連接器類型。設備20中的這樣的連接器的配置，便于經由殼體22的前面板32來插入和移除卡34。下面的圖4A、圖4B和圖5 中，示出了卡34和背板48的合適的電氣設計的實施例。背板槽通常經由總線中繼電路(圖5中所示)被連接至背板48上的插孔40。這些插孔經由電纜42(諸如，高速雙股電纜)連接至卡38。每一電纜42，具有用于連接至各自卡38的內側的連接器40，以及用于插入背板上的各自插孔40的連接器44。網絡適配器卡34被安裝在機箱50中，所述機箱50允許卡經由前面板32而被插入和移除。所述布置使得可以在不將設備20從其機架移除或打開殼體22的情況下來更換網絡適配器卡。在該實施方案中，卡34被水平安裝，S卩當設備20被安裝在標準豎直機架中時，所述卡平行于所述母板且水平取向?？蛇x地，設備20可包括一個或多個存儲驅動器51，諸如硬盤驅動器或閃盤驅動器。這些驅動器通常經由合適的串行連接SCSI (SAQ接口或者串行高級技術附件(SATA) 接口和母板M通信。如圖3中所示，驅動器51可同樣經由前面板32被插入和移除。該驅動器可插入背板48上合適的插座(未示出)，或者它可替代地通過其他方式被連接至母板。 此外，替代地或者附加地，設備20可被配置為經由前面板32來接收其他類型的外圍器件。示例性電路圖4A是示意性示出根據本發(fā)明的一個實施方案的網絡適配器卡34的功能性和電氣細節(jié)的方塊圖。以上僅是這樣的卡的可能設計的一個實施例，這里通過示例性而非限制性地示出，用作輔助理解本發(fā)明的一些實施方案的操作和益處。在該實施方案中，卡34包括六個端口 36，諸如RJ-45以太網連接器，與前述圖中示出的每一卡上四個端口相對。所述六個端口成對布置在卡34上的三個處理通道61中。然而，在其他方面，卡34的功能與上文描述的卡相同。卡；34上的總線連接器52發(fā)送PCI Express信號至背板48以及從背板48接收 PCI Express信號。PCI Express交換機M具有，經由PCI Express鏈路被連接至連接器 52的一個端口 56 (標為PORT 0)，以及經由PCI Express鏈路被分別連接至通道61的三個附加的端口(PORT 1、2和3)。根據速度需求，所述PCI Express鏈路中的每一個可包括多個支路(lane)。每一處理通道61建造在通信控制器62周圍，該通信控制器為一對端口 36提供雙以太網接口。通常，每一接口包括一物理層接口(PHY)和一媒體訪問控制(MAC)接口。控制器62可包括市售的集成電路器件，例如Intel 82576千兆以太網控制器。每一控制器62具有本地存儲器64和時鐘66，并且經由磁性接口(變壓器)68被鏈接至端口 36。圖4B是示意性示出根據本發(fā)明的另一實施方案的網絡適配器卡67的細節(jié)的方塊圖。作為另一實施例，所述卡可被用在設備20中，代替圖4A中所示類型的卡34，或與圖4A 中所示類型的卡34—起使用。如上面所提到的，其他類型的網絡適配器卡以及其他類型的 I/O適配器卡，可被用在相同的構造中?？?7包括雙端口 lOGb/s的以太網控制器69，例如htel 82599器件，該以太網控制器與總線連接器52通信，并且由時鐘66定時?？刂破?9執(zhí)行以太網的PHY和MAC功能?？刂破?9經由標準XFI接口被連接至兩個SFP+10(ib/S光學收發(fā)器71，該光學收發(fā)器用作連接至光纖電纜(未示出)的活動端口。圖5是示意性示出根據本發(fā)明的一個實施方案的背板48的功能細節(jié)和電氣細節(jié)的方塊圖。對于每一個網絡適配器卡34，電纜連接器40經由電纜42連接至插入母板M (圖 1、圖2)的各自的卡38。背板48中與PCI Express兼容的卡槽53，接收網絡適配器卡34 的連接器52。(如上面所提到的，槽53與PCI Express電氣兼容，但是具有不同的機械形狀因數。)替代地，多個卡槽53可共享相同的電纜連接器和卡38。背板48可包括連接在電纜連接器40和卡槽53之間的總線中繼電路55。所述與 PCI Express要求兼容的電路，用于在母板對和網絡適配器卡34之間的相對大的距離上以保持良好的總線信號質量。對于每一鏈接方向，電路陽包括平衡器57，用于通過升高已接收的總線信號中的高頻信號分量的增益來減少由長信號跟蹤和電纜所引起的信號間干擾； 以及，去加重器(deemphasizer)和輸出控制器59，用來提供優(yōu)化的輸出功率和信號質量。 背板可包括邏輯塊61，用于轉換某些PCI Express控制信號，以滿足卡34的要求。替代實施方案圖6和圖7示意性示出了根據本發(fā)明的另一實施方案的網絡設備70。圖6是該設備前側的圖示圖解，而圖7是圖示后視圖。在該實施方案中，與前述實施方案的元件相似的元件用相同的標識數字標記。類似于設備20，設備70可安裝在機架中，但是具有更大的形狀因數，例如3U或 4U。該形狀因數使得在殼體22中能夠豎直地安裝網絡適配器卡72，S卩，垂直于母板M安裝。如同前述實施方案，卡72經由前面板32是可訪問以及可更換的。此外，設備70容納其他類型的模塊74，這些模塊74可豎直地或者水平地安裝在殼體22中，并且可具有不同的形狀因數，如圖6中所示。這些模塊可包括存儲驅動器76或其他的外圍器件。應理解，上面描述的實施方案通過實施例的方式來描述，并且應理解本發(fā)明不限于上文所具體示出和描述的。而是，本發(fā)明的范圍包括上文描述的各種特征的組合和子組合，以及本領域普通技術人員在閱讀前面的描述而可想到未在現有技術中公開的本發(fā)明的變體和改型。
權利要求
1.一種通信裝置，包括一個殼體，包括前面板并具有與所述前面板相對的后側；一個計算機母板，包括處理器和具有總線槽的總線，所述計算機母板被安裝在所述殼體中，以使得所述總線槽鄰近于所述殼體的后側；一個或多個通信適配器卡，每一所述通信適配器卡包括一個與所述總線兼容的總線連接器以及一個或多個用于接收通信電纜的端口，所述一個或多個通信適配器卡被安裝在所述殼體中，以使得所述端口在所述前面板處是可訪問的；以及一個總線擴展電路系統(tǒng)，其在所述殼體內部被連接在所述母板上的總線槽和所述一個或多個通信適配器卡之間，該總線擴展電路系統(tǒng)包括背板，所述背板包括至少一個背板槽， 以用于接收所述一個或多個通信適配器卡的總線連接器。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述總線擴展電路系統(tǒng)包括總線中繼電路，所述總線中繼電路被連接在所述母板上的總線槽和所述至少一個背板槽之間。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中所述殼體被配置為安裝在機架中，以及其中當所述裝置被安裝在所述機架中時，所述一個或多個通信適配器卡經由所述前面板是可插入和可移除的。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中所述殼體具有等于IU或2U的形狀因數。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述母板和至少一個所述通信適配器卡被水平安裝在所述殼體中。
6.根據權利要求1所述的裝置，其中所述母板被水平安裝在所述殼體中，而至少一個所述通信適配器卡被豎直安裝在所述殼體中。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中所述一個或多個通信適配器卡包括經由所述通信電纜用于發(fā)送和接收信號的通信器件，以及其中所述總線和所述通信器件能夠在至少1( / s的速度下運行。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中所述總線和所述通信器件能夠在至少10(ib/S的速度下運行。
9.根據權利要求7所述的裝置，其中所述總線是高速串行總線。
10.根據權利要求1-9中任一所述的裝置，其中所述總線擴展電路系統(tǒng)包括至少一個插入式卡，該至少一個插入式卡插入所述母板上的至少一個所述總線槽；以及，總線電纜， 被連接在所述至少一個插入式卡和所述背板之間。
11.一種用于通信的方法，包括提供一殼體，所述殼體包括前面板并具有與所述前面板相對的后側；將一個包括處理器和具有總線槽的總線的計算機母板安裝在所述殼體中，使得所述總線槽鄰近于所述殼體的后側；將一個或多個通信適配器卡安裝在所述殼體中，每一所述通信適配器卡包括一個與所述總線兼容的總線連接器以及一個或多個用于接收通信電纜的端口，由此使得所述端口在所述前面板處是可訪問的；以及將總線擴展電路系統(tǒng)連接在所述母板上的總線槽和所述一個或多個通信適配器卡之間，用于接收所述一個或多個通信適配器卡的總線連接器，其中所述總線擴展電路系統(tǒng)包括背板，所述背板包括至少一個背板槽。
12.根據權利要求11所述的方法，其中連接所述總線擴展電路系統(tǒng)包括，將一總線中繼電路連接在所述母板上的總線槽和所述至少一個背板槽之間。
13.根據權利要求11所述的方法，其中所述殼體被配置為安裝在一個機架中。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括當所述殼體安裝在所述機架中時，經由所述前面板插入或移除所述一個或多個通信適配器卡。
15.根據權利要求13所述的方法，其中所述殼體具有等于IU或2U的形狀因數。
16.根據權利要求11所述的方法，其中所述母板和至少一個所述通信適配器卡被水平安裝在所述殼體中。
17.根據權利要求11所述的方法，其中所述母板被水平安裝在所述殼體中，而至少一個所述通信適配器卡被豎直安裝在所述殼體中。
18.根據權利要求11所述的方法，還包括經由所述通信電纜發(fā)送來自所述通信適配器卡的信號或者接收通向所述通信適配器卡的信號，以及經由所述總線擴展電路系統(tǒng)以至少 lGb/s的速度發(fā)送和接收數據。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述總線是高速串行總線。
20.根據權利要求11-19中任一所述的方法，其中連接所述總線擴展電路系統(tǒng)包括，將至少一個插入式卡插入所述母板上的至少一個所述總線槽，并且將一個總線電纜連接在所述至少一個插入式卡和所述背板之間。
全文摘要
通信裝置，包括一殼體，所述殼體包括前面板和具有與所述前面板相對的后側。計算機母板包括處理器和具有總線槽的總線，并且被安裝在所述殼體中，使得所述總線槽鄰近于所述殼體的后側。一個或多個通信適配器卡被安裝在所述殼體中，使得所述端口在前面板處是可訪問的，每一所述通信適配器卡包括一個與所述總線兼容的總線連接器以及一個或多個用于接收通信電纜的端口?？偩€擴展電路系統(tǒng)在所述殼體內部被連接在所述母板上的總線槽和所述一個或多個通信適配器卡之間，并且包括一背板，所述背板用于接收所述一個或多個通信適配器卡的總線連接器。
文檔編號G06F1/16GK102362234SQ201080012696
公開日2012年2月22日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權日2009年6月10日
發(fā)明者D·卡斯蒂爾 申請人:思利康有限公司