專利名稱：一種大容量多級交換網母板布線方法
技術領域：
本發明涉及一種大容量程控數字交換機的時分交換網技術，更確切地說是涉及一種大容量多級交換網母板布線方法，是一種大容量交換網模塊母板的實現方法。
大中型交換網絡，如SnTmSk,TnSmTm,Tn(n≥1,m≥1,k≥1)型交換網絡，通常由多級接線器構成，目前國內外的大容量窄帶數字程控交換機業務交換網的接線器主要有T型和S型兩種基本形式。
多級交換網的優點是能以較少的交換資源實現較大容量的交換，但由于每一級交換都會引入交換時延，交換級數過多會造成交換時延過大，從而影響整個通信系統的性能，所以一般以三級交換較為常見。
早期的交換機，受器件規模的限制，如單芯片的交換能力一般小于等于512×512Ts(時隙)，因此網的實現密度較低，一個大容量交換網經常需占用一個甚至數個機架，交換網的物理實現方式一般采用模塊組合方式，組網模塊間一般采用配線互連，既復雜又難于維護。
隨著大規模及高密度交換芯片的問世，如單芯片的交換能力一般可達4096×4096Ts(時隙)，從而大大提高了交換網的容量及密度，使一個大容量交換網可以在一個機架內甚至一兩個機框內實現，而原來需用一框實現的功能只需用一塊板來實現，交換網的物理實現方式也從模塊組合轉變成交換網板的拼接，使各交換模塊通過配線連接的方式改變成在同一母板上各拼板間的連接方式。但當交換網采用拼板方式實現時，在交換網容量很大、實現密度很高的條件下，用于各拼板間互連的母板的設計就變得十分重要。
母板的布線與拼板結構有關，對于大容量交換網來說，為保證交換機的高可靠性，通常要求即使在有故障的情況下也不能間斷工作，當檢測到有拼板故障時就需要對其進行隔離并在線維修，因此，拼板一般采用主備用同時工作的方式，以保障發生故障時的不間斷工作與在線維護。此外，要求能通過增減拼板的數量進行交換網容量的增、減，即實現網容量的可變配置，這就是板級的備份設計方法(是本發明技術方案所依據的設計方法)。
本申請人的另一項專利技術，將多級(m級)交換網的第一級與最后一級的邊緣級交換模塊劃分在一種板上，稱作邊緣級交換模塊拼板，而將第一級至最后一級間的各中間級交換模塊劃分在另一種板上，稱作中間級交換模塊拼板，邊緣級交換模塊拼板與中間級交換模塊拼板之間通過母板連接，保持中間級交換模塊拼板的數量不變，通過增、減邊緣級交換模塊拼板實現動態擴容。


圖1給出一個典型的m級交換網的邏輯結構，是具有m級交換級的(m＞2)全交換時分交換網的邏輯結構。將第1、第m交換級作為邊緣交換級，而將第1至第m交換級間的2…K…m-1交換級作為中間交換級，每一交換級包括若干個交換模塊，如圖中方框所示。上行話路總線(UHW)，用于輸入即將進入交換網進行數據交換的信號，下行話路總線(DHW)用于輸出交換完成后的交換數據信號，上行話路總線(UHW)與下行話路總線(DHW)的數量是可變的，從而決定了邊緣交換級的大小。
圖2給出一個最簡單的拼板劃分結構，是一種單一交換模塊的拼板結構。以第1級邊緣交換級和第2級中間交換級為例說明，第1級邊緣交換級由1#至x#個交換模塊構成，各劃分在一塊拼板上，第2級中間交換級由1#至y#個交換模塊構成，也各劃分在一塊拼板上，第1級邊緣交換級的1#至x#個交換模塊(拼板)與第2級中間交換級的1#至y#個交換模塊(拼板)通過母板連接。同理，第m級邊緣交換級的各個交換模塊(拼板)與第m-1級中間交換級的各個交換模塊(拼板)也通過母板連接。圖中所示分板結構的母板連接線應有x×y根。
由上述說明可以看出，交換網物理結構的實現是“拼板加母板”方式，母板在交換網的拼板式結構中的主要作用是完成交換級間的話路總線(HW)的連接。每一拼板上可包含一個或數個交換模塊，主要完成某級交換，而母板則完成交換級間的話路總線(HW)連接，網容量的可變是通過增減拼板的數量來實現的。同時各拼板采用主、備用工作方式，以保證發生故障時的不間斷運行及在線維護。
本發明的目的是設計一種大容量多級交換網母板布線方法，在大容量高密度條件下及在多級交換網采用拼板式結構的條件下，能利用本發明的布線方法，進行母板設計，以用于拼板間的互連，并能較好地解決多信號密集傳輸時的干擾問題以及實現連接線無交叉無過孔。
本發明的目的是這樣實現的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于包括A．將第1交換級及最末交換級的交換模塊分配在x塊邊緣級交換模塊拼板上，將第1交換級至最末交換級間的交換模塊分配在y塊中間級交換模塊拼板上，在x塊邊緣級交換模塊拼板與y塊中間級交換模塊拼板間設立用于連接的母板；B．按板級備份方法，對x塊邊緣級交換模塊拼板分別設置主拼板和備拼板，各主、備拼板間話路總線的入線與出線復接，對y塊中間級交換模塊拼板分別設置主拼板和備拼板，各主、備拼板間話路總線的入線與出線復接；C．先按x塊邊緣級交換模塊拼板與y塊中間級交換模塊拼板間話路總線的信號連接方向進行分組，再在組內依據話路總線的連接關系對連接線進行布線分層，每一層上只分布一種連接關系，是由一邊緣級交換模塊拼板出線點S至對應的兩組相鄰的中間級交換模塊拼板兩出線點C1、C2間的各一組連線，包括由邊緣級交換模塊拼板的主拼板至對應中間級交換模塊拼板的備拼板間的一組連線和由邊緣級交換模塊拼板的備拼板至對應相鄰中間級交換模塊拼板的主拼板間的一組連線；D．在每一組連線的周側設置伴隨地線。
所述的依據話路總線的信號連接方向進行分組，是以每塊邊緣級交換模塊拼板或中間級交換模塊拼板為參考點，再按左、右傳輸連接方向進行分組，向左傳輸連接為一組，向右傳輸連接為一組。
所述的依據話路總線的連接關系是依據組間話路總線的連接方向，包括從右至左的“/”斜方向和從左至右的“\”斜方向。
所述的x塊邊緣級交換模塊拼板的主、備拼板與y塊中間級交換模塊拼板的主、備拼板分設在上、下框內，所述的母板橫貫上、下框設置，主、備拼板成對且并列設置。
所述的由一邊緣級交換模塊拼板出線點S至對應的兩組相鄰的中間級交換模塊拼板兩出線點C1、C2間的各一組連線，包括S內主拼板連接C1內備拼板、S內備拼板連接C2內主拼板或S內備拼板連接C1內主拼板、S內主拼板連接C2內備拼板所形成的之字形連接。
所述的出線點是由至少三排連接器構成的接插件，接插件上的地呈“工”字型分布，兩接插件“工”字型內同側的話路總線互連，分別形成兩個無交叉連線的話路總線走線區，走線區兩側設置有與兩接插件連接的地線。
所述分層的層數至少為x/2向上取整后的數加上y/2向上取整后的和數。
所述的x等于或不等于y。
所述的主拼板與備拼板是在空間上呈左、右設置的兩塊拼板。
本發明的大容量多級交換網母板布線方法，是一種基于拼板方式的多級交換網母板布線方法，其獨特的走線，較好地解決了多信號密集傳輸干擾問題及無過孔實現問題，由于規律性較強，按本發明方法走線出的母板在保證層數最優的同時還具有易于操作和檢查的特點。
下面結合實施例及附圖進一步說明本發明的技術。
圖1是m級交換網邏輯結構示意2是m級交換網采用單一交換模塊拼板時的分板結構示意3是圖2所示m級交換網邏輯結構中第1、第2交換級間的連線示意4是圖3所示連線在按連接方向分組時的“/”方向下的層分布結構示意5是圖3所示連線在按連接方向分組時的“\”方向下的層分布結構示意6是拼板按傳統連接方法連接時出現連線交叉的示意7是采用主備板結構解決圖6所示連線交叉時的示意8是128KTs三級交換網邏輯結構示意9是圖8所示交換網拼板劃分結構及分板方式示意10是圖9所示拼板劃分結構及分板方式的框結構及板位置分布示意11是圖10所示框結構的母板連接關系示意12是128KTs三級交換網的分層結構示意圖，其中圖12-1示出第一層至第四層，圖12-2示出第五層至第八層。
圖13是圖12-1中第一層HW線組A的布線示意1、圖2說明前已述及，不再贅述。
參見圖3，圖2所示m級交換網邏輯結構中，第1、第2交換級分別由x、y個交換模塊(即x、y塊拼板)構成，兩交換級間的連線經抽象后如圖3中所示，即第1級的x塊拼板分別與第2級的y塊拼板連接。母板布線就是實現這種連接。
根據圖示，交換級間的連線是一個完全的二分圖結構，總連線為xy根，該結構的特點是連線對稱、交叉點多、連線只出現在相鄰交換級的拼板問，同交換級或不相鄰交換級的拼板間則沒有連線。
根據該特點，母板的走線應考慮并解決以下三方面的問題1．由于母板上的話路總線HW多且交叉點也多，因交叉密集傳輸造成相互干擾，會產生大量誤碼，從而影響交換系統的穩定工作，因此母板布線應設法減少信號間的相互干擾。
本發明的方法，對信號按相位進行分組和對組間進行有效的隔離，一組話路總線HW的連接在同一層內完成，同時在布線過程中盡量減少和消除過孔(過孔會造成信號傳輸阻抗的不連續，引起信號過沖，且干擾附近的信號)。
2．由于母板的面積較大、層數較多，母板布線應考慮易于加工問題。
由于母板的物理尺寸在結構設計時已經完成，因此影響加工的兩個主要因素是母板的層數及過孔數，較大板在加工過孔時的定位比較困難，因定位問題會導致產品的一次成品率下降，而大大增加了母板的加工難度，但減少過孔又意味著會有更多的層數，本發明的方法需要通過富有創意的布線方案達到既消除過孔又減少層數的目的。
3．在話路總線HW數目眾多的情況下，應有一種簡便的方法來保證布線的完備性及正確性。
本發明的方法是通過對傳輸話路總線HW的劃分分組、分層、無過孔布線來實現該要求的。
綜上所述，本發明的方法主要就是解決話路總線HW的劃分連接和無過孔布線。
參見圖4、圖5，根據圖3所示二分圖的連接特點，本發明母板布線的主要依據是按信號連接方向進行分組，如“/”方向(如圖4中所示)與“\”方向(如圖5中所示)，組內話路總線HW可按連接關系分層，一層布線只完成一種方向的連線。
圖4中給出的是“/”走向的布線。第1交換級共有1至x塊拼板，第2交換級共有1至y塊拼板，母板布線共設有X/2層。其中第1層完成的連接包括第1級拼板1至第2級拼板1的連接，第1級拼板2至第2級拼板1及拼板2的連接，第1級拼板3至第2級拼板2及拼板3的連接，……，第1級拼板x-1至第2級拼板y-2及拼板y-1的連接，第1級拼板x至第2級拼板y-1及拼板y的連接。其中第2層完成的連接包括第1級拼板3至第2級拼板1的連接，第1級拼板4至第2級拼板1及拼板2的連接，第1級拼板5至第2級拼板2及拼板3的連接，……，第1級拼板x至第2級拼板y-3及拼板y-2的連接。……直至第x/2-1層完成的連接包括第1級拼板x-2至第2級拼板1的連接，第1級拼板x-1至第2級拼板1及拼板2的連接，第1級拼板x至第2級拼板2及拼板3的連接，……。第x/2層完成的連接包括第1級拼板x至第2級拼板1的連接，……。
圖5中給出的是“\”走向的布線。第1交換級共有1至x塊拼板，第2交換級共有1至y塊拼板，母板布線共設有y/2層。其中第1層完成的連接包括第1級拼板1至第2級拼板2及拼板3的連接，第1級拼板2至第2級拼板3及拼板4的連接，…，第1級拼板x-2至第2級拼板y-1及拼板y的連接，第1級拼板x-1至第2級拼板y的連接。……第y/2層完成的連接包括……第1級拼板x-4至第2級拼板y-1及拼板y的連接。
圖4、圖5中的每一根連接線都表示一條話路總線HW，所示的表示向上取整。通過圖中所示的布線，本發明方法的特點是對任一拼板的出線點(圖中陰影圈)來說，在一層內最多完成兩條到達對板的連接，從各層的連線看，同級不同拼板間的連接不會交叉；任一層內只走同方向的連接線。
本發明的分層連接方式是完備的，該連接方法覆蓋了所有的連接關系，不同拼板間的話路總線的連接沒有交叉，因而可有效消除過孔，各交換級的話路總線間可加伴隨地線進行隔離，再加上適當的電源和地層，就可滿足交換網連接的要求。
圖4、圖5所示的是由一塊拼板實現一個交換模塊的情況，但當在一塊拼板上實現有一個以上的交換模塊時，相鄰交換級間的話路總線的連接關系將更為復雜，但從交換模塊間的連接看，也仍然是圖3所示的二分圖結構，只是每一條話路總線HW變成了一組話路總線HW，即改變了話路總線HW的出線定義。
參見圖6，在圖4、圖5所示的層連接關系中，某一拼板A以連線1、連線2連接另兩塊拼板B、C時，由于實際上是通過接插件A’完成連接的，因而此時的連接仍會出現交叉，如圖中所示連線1與連線2的線交叉。本發明是通過主、備拼板的連接關系來解決該問題的。
參見圖7， 圖中示出采用主、備拼板的結構方式來解決圖6中的連線交叉問題。每塊拼板采用主、備板方式，如圖中所示A拼板、B拼板、C拼板均設有主拼板和備拼板，主、備拼板在空間上呈左、右位置設置由于主、備拼板間的話路總線HW是復接的，使主、備拼板間的連接可經靈活布線實現。通過采用主、備拼板分別連接的方式解決圖6所示的出線交叉問題，如拼板A至拼板B及拼板A至拼板C的交叉連線1、連線2，改為采用不交叉的拼板A的主拼板與拼板B的備拼板間的連線1和拼板A的備拼板與拼板C的主拼板間的連線2。
以上所述是針對某一交換模塊只實現某一級交換的情況，若發生由同一交換模塊實現一級以上交換的情況時，在實現相鄰級交換時，將會發生一部分連線在拼板內布線的情況，此時仍能滿足圖3所示的二分圖結構的級間連線，連線組內有雙向或多向連線組，仍可按圖4、圖5所示的方式走線。這是因為模塊的劃分與母板布線設計是一個整體，在設計時是同時考慮的。
參見圖8，圖中示出一個典型的容量為128KTs×128KTs的三級交換網的邏輯結構，通過對該交換網按本發明的方法布線，進一步說明本發明的方法對解決話路總線HW的劃分特別是解決無過孔布線問題的貢獻，可有效保證母板上密集數據傳輸的質量。
圖中所示的128KTs大容量三級交換網，第1、3級分別由32個4K單T網(TNet)交換模塊構成，分別標為0#至31#，上行話路總線UHW0至UHW511共512根，下行話路總線DHW0至DHW511共512根，第2級由16個8K單T網交換模塊構成，分別標為0#至15#，級間話路總線HW的連接采用16M速率，級間的總連線為32×16×2=1024根。
參見圖9，針對圖8所示的128KTs大容量三級交換網，考慮到拼板允許實現的密度及動態擴容的需求，將第1、3級網的交換模塊合在一種邊緣級交換模塊拼板內完成，稱為SNU板，而將第2級網的交換模塊合在另一種中間級交換模塊拼板內完成，稱為CNU板。一塊SNU板上包含有4個第1級的4K單T網交換模塊和4個第3級的4K單T網交換模塊，滿配置時，SNU板的總塊數為16(主備拼板各8塊)。一塊CNU板包含有2個第2級的8K單T網交換模塊，滿配置時，CNU板的總塊數為16(主備拼板各8塊)。利用一塊母板實現所有級間的連接，如圖中所示的母板連線區，即在該母板上要布1024根話路總線HW，圖9中示出了整個128KTs交換網的拼板劃分結構及分板方式。
參見圖10，整個交換網在兩個機框即上框及下框內實現，圖中示出框結構及框內拼板的位置分布。上框順序分布中間級交換模塊拼板，“CNU0主、CNU0備”至“CNU7主、CNU7備”；下框順序分布邊緣級交換模塊拼板，“SNU0主、SNU0備”至“SNU7主、SNU7備”。其中“CNU0主”、“CNU0備”為第2級的一組主備用拼板，“SNU0主”、“SNU0備”為第1、第3級的一組主備用拼板，其余類推。
參見圖11，圖中示出母板的連接關系，母板橫貫上、下兩框。圖中每個圓圈狀陰影節點表示一組主、備SNU板、CNU板，分別標示為0#至7#，每條連線代表從第1級到第2級雙向16根話路總線HW。全部連線分成兩組，第1組8根連線傳輸第1級至第2級信號，第2組8根連線傳輸第2級至第3級信號。組內8根線的相位一致，所以無需特別隔離，組間信號用伴隨地線隔離，并按照本發明的分層方法進行分布及連接。
參見圖12，限于篇幅而由圖12-1和圖12-2組成，圖中示出128KTs交換網的分層結構。共分8層，其中1至4層為“/”向連線，5至8層為“\”向連線，圖中每一根連線代表16根雙向話路總線HW。以第一層為例說明，“CNU0備”連接“SNU0主”，“CNU1主”連接“SNU0備”，“CNU1備”連接“SNU1主”，“CNU2主”連接“SNU1備”，……，“CNU7主”連接“SNU6備”，“CNU7備”連接“SNU7主”。
參見圖13，圖中示出圖12中第一層連接“CNU1主”和“SNU0備”的一組話路總線HW的布線，如圖12-1中的A組連接線的布線。實施時，若采用HM1型5排連接器作為拼板與母板間的接插件(通常只要求接插件具有3排或3排以上的連接器)，“CNU1主”(圖中示為1#CNU主板)和“SNU0備”(圖中示為0#SNU備板)間的一組話路總線HW的連接就是接插件131與接插件132間的連接。
圖中用陰影圈代表節點，每一個節點代表一個HW出線信號。用網格狀圓代表隔離伴隨地線節點，接插件131與接插件132上的伴隨地線節點呈“工”字狀。接插件131一側的8個節點1至8與接插件132同側的8個節點1至8一一對應連接，形成第1級到第2級的HW走線區，走線區周側則是隔離地線，使走線區形成隔離帶。接插件131另一側的8個節點9至16與接插件132同側的8個節點9至16一一對應連接，形成第2級到第3級的HW走線區，該走線區周側也是隔離地線，使走線區形成隔離帶。由于每一走線區周側都有專用伴隨地線進行隔離，有效地保證了信號傳輸質量。實施時，如果還需要進行特殊的保護，可在一組8根HW線間再增加地線。由于布線的規律性強，因而有效降低了布線出錯的概率，也大大方便了錯誤檢查。由圖中布線可以看出，實現圖12中A組線連接沒有交叉線，且完全在同一層內，但需在進行出線信號的分配時注意走線中信號的對應關系。
圖12所示包括8層布線，每層、每條布線均可按圖13所示方法實現，各主、備板間的連線可靈活掌握，再適當加上電源和地層進行層間隔離，整個交換網的話路總線HW的布線需用14至16層完成。本發明方法的分組、分層的布線方案較好地解決了話路總線傳輸的干擾問題，為交換網的穩定工作奠定了堅實的基礎，同時由于沒有過孔，使母板的加工難度大大下降。
由本發明方法所實現的如同二分圖結構及連接關系的布線方案，具有布線規律性強、布線簡單易行的優點，可較好地保證話路總線HW連接時的信號質量，為技術及工藝的實現提供了方便，本發明的方法可供借鑒到具有類似結構的布線連接實現中。
權利要求
1．一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于包括A．將第1交換級及最末交換級的交換模塊分配在x塊邊緣級交換模塊拼板上，將第1交換級至最末交換級間的交換模塊分配在y塊中間級交換模塊拼板上，在x塊邊緣級交換模塊拼板與y塊中間級交換模塊拼板間設立用于連接的母板；B．按板級備份方法，對x塊邊緣級交換模塊拼板分別設置主拼板和備拼板，各主、備拼板間話路總線的入線與出線復接，對y塊中間級交換模塊拼板分別設置主拼板和備拼板，各主、備拼板間話路總線的入線與出線復接；C．先按x塊邊緣級交換模塊拼板與y塊中間級交換模塊拼板間話路總線的信號連接方向進行分組，再在組內依據話路總線的連接關系對連接線進行布線分層，每一層上只分布一種連接關系，是由一邊緣級交換模塊拼板出線點S至對應的兩組相鄰的中間級交換模塊拼板兩出線點C1、C2間的各一組連線，包括由邊緣級交換模塊拼板的主拼板至對應中間級交換模塊拼板的備拼板間的一組連線和由邊緣級交換模塊拼板的備拼板至對應相鄰中間級交換模塊拼板的主拼板間的一組連線；D．在每一組連線的周側設置伴隨地線。
2．根據權利要求1所述的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于所述的依據話路總線的信號連接方向進行分組，是以每塊邊緣級交換模塊拼板或中間級交換模塊拼板為參考點，再按左、右傳輸連接方向進行分組，向左傳輸連接為一組，向右傳輸連接為一組。
3．根據權利要求1所述的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于所述的依據話路總線的連接關系是依據組間話路總線的連接方向，包括從右至左的“/”斜方向和從左至右的“\”斜方向。
4．根據權利要求1所述的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于所述的x塊邊緣級交換模塊拼板的主、備拼板與y塊中間級交換模塊拼板的主、備拼板分設在上、下框內，所述的母板橫貫上、下框設置，主、備拼板成對且并列設置。
5．根據權利要求1所述的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于所述的由一邊緣級交換模塊拼板出線點S至對應的兩組相鄰的中間級交換模塊拼板兩出線點C1、C2間的各一組連線，包括S內主拼板連接C1內備拼板、S內備拼板連接C2內主拼板或S內備拼板連接C1內主拼板、S內主拼板連接C2內備拼板所形成的之字形連接。
6．根據權利要求1所述的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于所述的出線點是由至少三排連接器構成的接插件，接插件上的地呈“工”字型分布，兩接插件“工”字型內同側的話路總線互連，分別形成兩個無交叉連線的話路總線走線區，走線區兩側設置有與兩接插件連接的地線。
7．根據權利要求1所述的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于所述分層的層數至少為x/2向上取整后的數加上y/2向上取整后的和數。
8．根據權利要求1所述的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于所述的x等于或不等于y。
9．根據權利要求1所述的一種大容量多級交換網母板布線方法，其特征在于所述的主拼板與備拼板是在空間上呈左、右設置的兩塊拼板。
全文摘要
本發明涉及一種大容量多級交換網母板布線方法,解決多信號密集傳輸時的干擾及連線無過孔、無交叉。包括:設置x塊邊緣級交換模塊拼板和y塊中間級交換模塊拼板,在兩種拼板間設立用于連接的母板;每一塊拼板分別設置出、入線復接的主拼板和備拼板;先按兩種拼板間話路總線的信號相位進行分組,再依據話路總線的連接方向進行母板分層布線,并通過主備拼板分別連接的方式解決使用拼板接插件后的連線交叉問題;和在每一組連線的周側設置伴隨地線。
文檔編號H04L12/02GK1304239SQ99126248
公開日2001年7月18日 申請日期1999年12月21日 優先權日1999年12月21日
發明者錢湘江, 靳陽葆 申請人:華為技術有限公司