本申請涉及網(wǎng)絡交換設備技術領域，尤其涉及一種線卡框、多框集群路由器、及報文處理方法。

背景技術：

路由器是工作在開放系統(tǒng)互連協(xié)議模型的第三層的網(wǎng)絡基礎設備，即網(wǎng)絡層的分組交換設備，具有連接不同網(wǎng)絡類型的能力，并能夠選擇報文傳輸路徑。隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，對作為網(wǎng)絡基礎設備的路由器提出進一步的要求；很多情況下，核心節(jié)點路由器的交換容量、槽位數(shù)量和接口容量不能滿足需求。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供了一種線卡框、多框集群路由器、及報文處理方法。

本申請實施例提供了一種線卡框，所述線卡框內(nèi)包括線卡單元、光電轉換單元以及光纖接口單元；

光電轉換單元中具有板載光組件模塊，用于實現(xiàn)光信號和電信號的相互轉換；板載光組件模塊的電信號接口通過電連接器連接到線卡單元，板載光組件模塊的光信號接口通過光連接器連接到光纖接口單元；

光纖接口單元通過光纖將光信號連接到路由器面板上的集群接口，所述集群接口用于實現(xiàn)路由器的不同框之間的級聯(lián)。

可選地，

所述線卡單元包括報文處理模塊；

每個集群接口與本線卡框內(nèi)的所有報文處理模塊具有信號傳輸通道；和/或，

本線卡框內(nèi)的每個報文處理模塊，與本線卡框的所有集群接口具有信號傳輸通道。

可選地，每個集群接口與本線卡框內(nèi)的所有光電轉換單元具有信號傳輸通道；和/或，

本線卡框內(nèi)的每個報文處理模塊，與本線卡框內(nèi)的所有光電轉換單元具有信 號傳輸通道。

可選地，線卡框內(nèi)還包括風扇單元；所述線卡框采用3級槽位結構，每一個線卡單元或光纖接口單元占據(jù)一個第1級槽位，每一個光電轉換單元占據(jù)一個第2級槽位，風扇單元占據(jù)第3級槽位；線卡單元與光電轉換單元之間采用無背板正交電連接，光纖接口單元與光電轉換單元之間采用光連接。

可選地，在板載光組件模塊到線卡單元的電信號傳輸通路上，還包括信號驅動電路。

可選地，所述光電轉換單元進一步包括光交叉互連模塊；

通過光交叉互連模塊實現(xiàn)光連接器與板載光組件模塊之間的光信號連接。

可選地，光交叉互連模塊為多芯分支光纖或光背板。

本申請實施例還提供了一種多框集群路由器，包括中央交換框以及線卡框，中央交換框與線卡框之間通過光纖互連，所述線卡框為前述線卡框；

所述中央交換框實現(xiàn)同一線卡框內(nèi)不同線卡單元之間的選路，以及不同線卡框之間的選路。

可選地，中央交換框包括第一類選路單元和第二類選路單元；其中，第二類選路單元連接集群接口和第一類選路單元，實現(xiàn)從同一線卡框內(nèi)集群接口到第一類選路單元或者從第一類選路單元到集群接口的選路；第一類選路單元連接第二類選路單元，實現(xiàn)不同線卡框之間的第二類選路單元的選路。

本申請實施例還提供了一種報文處理方法，方法采用前述多框集群路由器，包括如下步驟：

入口線卡框的線卡單元進行報文入方向處理，將報文發(fā)送到入口線卡框的光電轉換單元；

所述光電轉換單元將電信號轉換為光信號，將光信號傳輸至中央交換框；

中央交換框進行報文交換，入接口將光信號轉化為電信號，根據(jù)報文頭查找目的線卡框，出接口將電信號轉換為光信號，將光信號傳輸至目的線卡框；

目的線卡框的光電轉換單元將光信號轉換為電信號，將電信號傳輸至目的線卡單元；

目的線卡單元執(zhí)行報文出方向處理，發(fā)送所述報文。

由此可見，在線卡框內(nèi)引入光纖接口單元，將線卡框內(nèi)的交換單元替換為光電轉換單元，交換選路功能由中央線卡框實現(xiàn)；光纖接口單元提供實現(xiàn)路由器級聯(lián)的集群接口，光電轉換單元中的板載光組件模塊實現(xiàn)光纖接口單元的光信號和線卡單元的電信號的相互轉換，從而在線卡框的交換單元無法在面板上提供級聯(lián)的光纖接口的情況下，實現(xiàn)線卡框與中央交換框的級聯(lián)，從而使集群路由器線卡框能夠采用更為靈活的 布局方式。在較佳實施例中，線卡框采用3級槽位結構，線卡單元與交換單元采用無背板正交電連接，在不改變機箱高度情況下提高了單框的交換容量、槽位密度和接口密度，而且支持前后風道。

附圖說明

圖1為一種典型的多框集群路由器功能模塊框圖；

圖2為本申請一個實施例提供的多框集群路由器的線卡框的側視圖與前視圖；

圖3為本申請另一實施例提供的多框集群路由器功能框圖；

圖4為本申請又一實施例提供的線卡框的連接關系結構示意圖；

圖5為本申請又一實施例提供的線卡單元與光電轉換單元的連接關系示意圖；

圖6為本申請又一實施例提供的光接口單元連接關系示意圖；

圖7為本申請又一實施例提供的光連接器內(nèi)部結構示意圖；

圖8為本申請又一實施例提供的光連接器和集群接口的內(nèi)部結構示意圖；

圖9為本申請又一實施例提供的線卡單元與光電轉換單元連接關系示意圖；

圖10為本申請又一實施例提供的板載光組件模塊與光連接器之間的4×4多芯光纖交叉互連示意圖；

圖11為本申請又一實施例提供的中央交換框的網(wǎng)板單元功能框圖；

圖12為本申請又一實施例提供的多框集群系統(tǒng)報文轉發(fā)處理流程圖。

具體實施方式

為使本申請技術方案的技術原理、特點以及技術效果更加清楚，以下結合具體實施例對本申請技術方案進行詳細闡述。

核心節(jié)點路由器的交換容量、槽位數(shù)量和接口容量不能滿足需求，尤其是在剛剛部署完成即不滿足需求，運營商希望核心節(jié)點的路由器能夠彈性可擴充，在一臺路由器設備不能滿足的情況下，可以通過多臺路由器設備擴充交換容量和接口容量，多框集群路由器應運而生。

多框集群是指利用級聯(lián)技術將原有的單機框路由器互連，組成一個新的多框集群系統(tǒng)，在交換容量、槽位數(shù)量和接口容量上進行擴展。多框集群系統(tǒng)通常由中央交換框、線卡框和互連光纖組成。在多框集群路由器中，線卡框與線卡框之間的報文交換通過中央交換框實現(xiàn)。

多框集群通常采用多級交換架構，報文穿過整個多框集群經(jīng)歷3級選路，如圖1所示，該多框集群由線卡框x100、中央交換框x300和線卡框x200組成，線卡框x100與中央交換框x300之間通過光纖x400連接，中央交換框x300與線卡框x200之間通 過光纖x500連接。線卡框x100內(nèi)包括多個線卡單元x101和多個交換單元x103，這些線卡單元x101和交換單元分別連接在背板單元x102上；類似地，線卡框x200內(nèi)包括多個線卡單元x201和多個交換單元x203，這些線卡單元x201和交換單元x203分別連接在背板單元x202上。在入方向上，報文在線卡框x100的交換單元x103進行第1級選路，報文在中央交換框x300的交換單元x301進行第2級選路；在出方向上，報文在線卡框x200的交換單元x203進行第3級選路。即多框集群路由器的報文轉發(fā)路徑為：入接口－>線卡框x100的線卡單元x101－>線卡框x100的背板單元x102－>線卡框x100的交換單元x103－>光纖x400－>中央交換框x300的交換單元x301－>光纖x500－>線卡框x200的交換單元x203－>線卡框x200的背板單元x202－>線卡框x200的線卡單元x201－>出接口。如果以線卡框x200為如方向，線卡框x100為出方向，則與上述路徑完全相反。

線卡框x100和線卡框x200的結構和功能完全相同。線卡框x100的線卡單元x101完成報文解析、流分類、查表轉發(fā)、緩存、監(jiān)測與統(tǒng)計、流量管理、隊列調(diào)度、報文分片與重組等；線卡框x100的交換單元x103完成本框內(nèi)不同線卡單元之間的報文交換(基于包交換或信元交換)，線卡框x100的交換單元x103還將本框報文通過中央交換框x300發(fā)送到目的線卡框，反之還接收來自中央交換框x300的報文；中央交換框x300的交換單元x301負責將不同線卡框之間的報文交換。

請參見圖2，本申請實施例提供的集群路由器線卡框采用“主控單元104/線卡單元101槽位+交換單元103槽位+風扇單元105槽位”的三級結構，其中，相同功能的多個單元彼此平行，它們所占據(jù)的空間位于同一級。如圖2所示，每一個線卡單元101或主控單元104占據(jù)一個第1級槽位，每一個交換單元占據(jù)一個第2級槽位，風扇單元占據(jù)第3級槽位。

線卡單元101槽位與交換單元103槽位之間采用無背板正交電連接，這樣做的一個明顯的優(yōu)勢就是在不改變機箱高度情況下提高了單框的交換容量、槽位密度和接口密度，而且支持前后風道。所述無背板正交電連接，是指單板與單板之間通過連接器直接連接，而無需印制電路板實現(xiàn)的背板，且單板與單板之間的角度為90度或270度；區(qū)別于傳統(tǒng)的背板連接、背板正交連接。

若采用如圖2所示的硬件結構，需要解決如下技術問題：首先，線卡框100的交換單元103無法在面板上提供級聯(lián)的光纖接口，即線卡框100將無法通過交換單元103級聯(lián)到中央交換框300；其次，隨著交換容量和轉發(fā)性能的提升，在交換單元103槽位上同時實現(xiàn)大容量的交換和光電轉換功能，工程實踐難度加大。

針對上述技術問題，本申請實施例提供了相應的解決方案。請參見圖3，與圖1所示的傳統(tǒng)集群路由器線卡框相比，線卡框100內(nèi)移除了背板單元102，并將交換單元103替換為光電轉換單元107，光電轉換單元107占據(jù)原先交換單元103所在的槽位。同理，線卡框200內(nèi)移除了背板單元202，并將交換單元103替換為光 電轉換單元207。線卡框100采用3級槽位結構，每一個線卡單元101占據(jù)一個第1級槽位，每一個光電轉換單元107占據(jù)一個第2級槽位，風扇單元105占據(jù)第3級槽位；線卡單元101與光電轉換單元107之間采用無背板正交電連接。

在本申請實施例提供的集群路由器線卡框結構中，由于路由器的交換容量非常巨大，多框集群還是采用多級交換架構，但第1、2、3級選路都是由中央交換框300的交換單元301實現(xiàn)。線卡框100和200不實現(xiàn)第1、3級選路，線卡框100和200內(nèi)不同線卡單元之間的選路也由中央交換框300實現(xiàn)。

如圖4所示，為了適應圖2的機電結構，本申請實施例對于線卡框連接關系做出如下改進：

將一部分線卡單元槽位更改為光纖接口單元槽位，即通過犧牲部分線卡單元槽位實現(xiàn)路由器的集群；光纖接口單元106通過光連接器1062連接光電轉換單元107。通常情況下，光連接器1062的體積小于電連接器1013，因此能夠實現(xiàn)更高密度，光纖接口單元106僅占用較少的槽位空間；此外，無背板連接使得機框不變更的情況下很容易更換電連接器1013和光連接器1062。

光電轉換單元107中具有板載光組件模塊1071，用于實現(xiàn)光信號和電信號的相互轉換，板載光組件模塊1071具有電信號接口與光信號接口，板載光組件模塊1071的電信號接口通過電連接器1013連接到線卡單元101，板載光組件模塊1071的光信號接口通過光連接器1062連接到光纖接口單元106，光纖接口單元106通過光纖再將光連接器1062上的光信號連接到路由器面板上的集群接口1061，通過上述一系列連接，來自報文處理模塊1012的信號最終到達集群接口1061。

集群接口1061的信號可以是來自本線卡框內(nèi)的全部或部分報文處理單元1012。

線卡單元101包括報文處理模塊1012；為了使線卡單元的報文處理模塊的信號能夠到達集群接口，進一步的，每個集群接口1061與本線卡框內(nèi)的所有報文處理模塊1012具有信號傳輸通道；和/或，本線卡框內(nèi)的每個報文處理模塊1012，與本線卡框的所有集群接口1061具有信號傳輸通道。所述具有信號傳輸通道，指的是信號可以在介質(zhì)中傳輸，從起始端達到目的端，所述介質(zhì)包括不限于報文處理模塊、印制板電路、電連接器、交換芯片模塊、光電轉換模塊、光纖、光連接器等。

集群接口1061的信號可以是來自本線卡框內(nèi)的全部或部分交換芯片模塊1031。較佳的，每個集群接口1061與本線卡框內(nèi)的所有交換芯片模塊1031具有信號傳輸通道；和/或，本線卡框內(nèi)的每個報文處理模塊，與本線卡框內(nèi)的所有交換芯片模塊1031具有信號傳輸通道。在每個集群接口1061與本線卡框內(nèi)的所有交換芯片模塊1031具有信號傳輸通道，同時，本線卡框內(nèi)的每個報文處理模塊 1012，與本線卡框內(nèi)的所有交換芯片模塊1031均具有信號傳輸通道時，

較佳地，每個集群接口1061的信號平均來自線卡框100的所有線卡單元101的所有報文處理模塊1012。集群接口用于實現(xiàn)路由器的各框之間的級聯(lián)，即通過犧牲部分線卡單元槽位實現(xiàn)路由器的集群；在有中央交換框的情況下，實現(xiàn)線卡框與中央交換框之間的級聯(lián)。

可選地，光連接器1062支持光纖接口單元106的插拔，也支持光電轉換單元107的插拔。

可選地，電連接器1013支持線卡單元101的插拔，也支持光電轉換單元107的插拔。

可選地，在傳輸距離較遠的情況下，在板載光組件模塊1071到線卡單元101的電信號傳輸通路上，增加信號驅動電路。

可選地，光連接器1062可以包括多個子接口，每個子接口提供多芯光纖互連；

可選地，集群接口1061可以包括多個子接口，每個子接口提供多芯光纖互連。

請參考圖5，每個報文處理模塊1012與該報文處理模塊1012所在的線卡框內(nèi)的所有光電轉換單元107具備鏈路連接，從而實現(xiàn)每個報文處理模塊1012的連接信號平均分配到該報文處理模塊1012所在的線卡框內(nèi)的所有光電轉換單元107。這樣實現(xiàn)的優(yōu)勢，報文處理模塊1012的連接負載分擔到所有的光電轉換單元107，這是系統(tǒng)冗余所必須的，當一個光電轉換單元107故障時，仍然能夠保證無阻塞線速轉發(fā)。

為了便于進一步理解本申請實施例提供的線卡單元101與光電轉換單元107連接關系，以下通過具體示例進行說明。假設在一個線卡框中共有12個線卡單元1012、6個光電轉換單元107、3個光纖接口單元106，每個線卡單元101提供3個報文處理模塊1012，每個報文處理模塊1012共有36Lanes(36個接收和36個發(fā)送)信號到光電轉換單元107，每個光電轉換單元107提供3個光連接器1062，每個光連接器1062提供6個子接口，每個光電轉換單元107共有18個板載光組件模塊1071，每個板載光組件模塊1071將12Lanes(12個發(fā)送和12個接收)信號轉換為24芯光信號，每個光纖接口單元106提供12個集群接口1061，每個集群接口1061提供3個子接口。

如圖5所示，報文處理模塊1012與6個光電轉換單元107具備鏈路連接，從而實現(xiàn)報文處理模塊1012的36Lanes信號平均分配到6個光電轉換單元107，每個光電轉換單元107得到6Lanes；將18個板載光組件模塊1071分成6個板載光模塊虛擬單元1072，每個板載光模塊虛擬單元1072得到每個報文處理模塊1012的1Lanes，即每個板載光模塊虛擬單元1072的36Lanes來自36個報文處理模塊1012，即每個報文處理模塊1012分別提供1Lane信號給一個板載光模塊虛擬單元1072。

每個板載光模塊虛擬單元1072包括3個板載光組件模塊1071，因此每個板載光模塊虛擬單元1072將36Lanes的電信號轉換為72芯光信號后連接到光連接器1062，每個光連接器1062提供6個子接口1063，每個子接口1063提供24芯多模光纖。3個子接口1063的72芯多模光纖信號來自一個板載光模塊虛擬單元1072，所以這些信號平均來自12個線卡單元的36個報文處理模塊各1Lane信號。

請參考圖6，每個集群接口1061提供72芯多模光接口(即3個24芯子接口)連接到光連接器1062的3個子接口，綜上所述，集群接口1061的72芯光纖信號(即36Lanes信號)平均來自12個線卡單元101的36個報文處理模塊1012。

請參考圖7，光連接器1062包括多個子接口1063，每個子接口1063提供多芯光纖連接，多個子接口的優(yōu)勢是一方面可以提高光信號的連接密度，另一方面又可以降低光連接器的工程實踐難度。插拔光纖接口單元106和光電轉換單元107時，光連接器1062必須能夠保護光纖頭部，即在插拔過程中保護子接口光連接器和光纖不受損壞。

集群接口1061采用多個子接口也可以提高光信號的連接密度，降低子接口光連接的工程實踐難度；另外一方面還可以簡化線卡框與中央交換框光纖的數(shù)量，工程布線更容易實現(xiàn)。

可選的，采用更高密度的光纖連接器和多芯分支光纖(Breakout Cable)。如圖8所示，假設光連接器1062的子接口1063為72芯的光接口，集群接口1061a的子接口為24芯，集群接口1061b的子接口為72芯。

對于光連接器1062與板載光組件模塊1071之間的光連接的具體實現(xiàn)方式，本申請的另一實施例提供了一種解決方案，通過光纖交叉連接實現(xiàn)光連接器1062與板載光組件模塊1071之間的光信號連接，進一步優(yōu)選的，在光電轉換單元107的印制電路板上，將板載光組件模塊1071就近布置到相應的電連接器1013附近，從而解決了印制電路板布局復雜、層數(shù)較多、傳輸距離遠、電氣信號質(zhì)量差的技術問題。

請參考圖9，光交叉互連模塊1073實現(xiàn)板載光組件模塊1071到光連接器1062的光信號互連，最終目的實現(xiàn)集群接口的72芯光信號(36Lanes信號)還是平均來自36個報文處理模塊。

光交叉互連模塊1073可以通過多芯分支光纖或光背板(Shuffle)實現(xiàn)，其基本原理都是相同的，都是光纖的連接，只是承載的物理介質(zhì)不同。請參考圖10，來自不同的板載光組件模塊的光信號通過光纖跳線的模式連接到不同的光連接器或光連接器的子接口。

本申請的各個實施例中，多框集群路由器還是采用多級交換架構。

本申請實施例提供一種多框集群路由器，包括中央交換框以及線卡框，中央交換框與線卡框之間通過光纖互連，采用上述所述的線卡框；

所述中央交換框實現(xiàn)同一線卡框內(nèi)不同線卡單元之間的選路，以及不同線卡框之間的選路。

進一步的，本申請實施例提供的多框集群路由器，中央交換框包括第一類選路單元和第二類選路單元；其中，第二類選路單元連接集群接口和第一類選路單元，實現(xiàn)從同一線卡框內(nèi)集群接口到第一類選路單元或者從第一類選路單元到集群接口的選路；第一類選路單元連接第二類選路單元，實現(xiàn)不同線卡框之間的第二類選路單元的選路。

請參考圖11，左側的現(xiàn)有的中央交換框x301，其中僅包括多個第二級選路單元x3011，每個第二級選路單元連接多個集群接口，實現(xiàn)集群接口之間的選路。右側為本申請一個實施例中提供的中央交換框301，其中包括了第二級選路單元3011、第一級選路單元3012和第三級選路單元3012。其中，第一級選路單元3012和第三級選路單元3012在連接關系和功能上完全一致，只是在入口方向上的是第一級選路單元，在出口方向上的是第三級選路單元，故以下不作區(qū)分，統(tǒng)稱為第二類選路單元，相對應地，第二級選路單元3011成為第一類選路單元。每個第一、三級選路單元3012連接線卡框100中的每一個集群接口1061和多個第二級選路單元3011，實現(xiàn)從集群接口1061到第二級選路單元3011或者從第二級選路單元3011到集群接口1061的選路。第二級選路單元3011連接多個第一、三級選路單元3012，實現(xiàn)不同的第一、三級選路單元3012之間的選路。

本發(fā)明實施例還提供了一種報文處理方法，該方法采用上述所述的多框集群路由器，包括如下步驟：

入口線卡框的線卡單元進行報文入方向處理，將報文發(fā)送到入口線卡框的光電轉換單元；

所述光電轉換單元將電信號轉換為光信號，將光信號傳輸至中央交換框；

中央交換框進行報文交換，入接口將光信號轉化為電信號，根據(jù)報文頭查找目的線卡框，出接口將電信號轉換為光信號，將光信號傳輸至目的線卡框；

目的線卡框的光電轉換單元將光信號轉換為電信號，將電信號傳輸至目的線卡單元；

目的線卡單元執(zhí)行報文出方向處理，發(fā)送所述報文。

請參考圖12，基于以上所述的多框集群路由器，本申請的另一實施例提供的報文處理流程包括：

步驟S1201：入口線卡框的線卡單元進行報文入方向處理，包括報文解析、流分類、緩存、流量管理、查表轉發(fā)、報文切片和貼頭，然后將報文發(fā)送到光電轉換單元。

步驟S1202：光電轉換單元執(zhí)行電信號轉換為光信號的過程：依次通過板載光組件、光纖、光連接器、光纖，集群接口、光纖，然后將光信號發(fā)送到中央交換框。

步驟S1203：中央交換框進行報文交換：入接口將光信號轉化為電信號，根據(jù)報文頭查找目的線卡框，出接口將電信號轉換為光信號，發(fā)送到目的線卡框。

步驟S1204：目的線卡框的光電轉換單元將光信號轉換為電信號：依次通過光纖、集群接口、光纖、光連接器、板載光組件，發(fā)送到目的線卡單元，目的網(wǎng)絡對應的線卡單元為目的線卡單元。

步驟S1205：接收到所述電信號的線卡單元即所述目的線卡單元執(zhí)行報文出方向處理：報文重組、服務質(zhì)量保證(流量管理、隊列調(diào)度等)、鏈路層信息添加，發(fā)送報文。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施方式描述的，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

以上所述僅為本申請的較佳實施例而已，并不用以限制本申請的保護范圍，凡在本申請技術方案的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請保護的范圍之內(nèi)。