CN103503590B - 用于通信设备的散热*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及用于通信设备的散热***。用于通信设备的散热***，其中通信设备包括机箱、网板、业务板、背板和高速线缆，机箱用于容纳网板、业务板、背板和高速线缆，背板垂直地插置在机箱的中部或中后部并平行于机箱的前侧，业务板和网板平行地连接在背板的前侧，高速线缆在背板后侧连接在网板和业务板之间，散热***还包括以阵列形式安装在机箱后侧上的多个风扇，以及贯穿背板的通风孔。根据本发明实施例，通过特别设计的风扇布局，形成用于高速线缆走线的空间，一方面提高了通信设备机箱内的空间利用率，另一方面提高了通信设备的散热效率。

Description

用于通信设备的散热***

技术领域

本发明实施例涉及散热***，更具体地说，涉及用于通信设备的散热方案，其中所述通信设备包括机箱、网板、业务板（或线卡）、背板和高速线缆。

背景技术

随着宽带网络和海量数据时代的到来，高带宽传输、高密、高性能计算的需求不断攀升，对通信设备***设计提出下列要求:（1）要求设备***内部更高的带宽以及高带宽持续演进的能力；（2）要求设备***具备更高的集成度和高效的散热能力，即***的竞争力体现在高带宽演进，***集成度上。

框式、柜式结构的通信设备***中，传统的设备***内部通信采用PCB（PrintedCircuitBoard，印刷电路板）背板，***散热方式采用由下到上的直通风道或“Z”型风道，因此***在高带宽发展和***集成度提升上遇到瓶颈。传统高速PCB背板受背板层数、背板厚度、背板尺寸、背板材质、背板成本等的约束，无法支撑高密、高速率的布线需求，同时电信号的速率和传输距离等方面也存在制约。例如，在高速信号超过10G以后，在大尺寸背板上互连高速线缆已经颇为困难，在25G及以上的更高速率下问题更为严重。

传统的设备***方案中，散热风道上采用上下直通风道演进到“Z”型风道，需要独立的风道空间，降低了***空间利用率和***集成度并且冷却风经过“Z”通道的转弯部分，增大了风阻、降低了风速，***的散热效率偏低。

发明内容

本发明实施例提出了一种用于通信设备的散热方案：在通过高速线缆提升***带宽的同时，通过合理设计高速线缆的走线方式以及高速线缆与风扇的布局关系，全面提高机箱内的空间利用率，提升通信设备的整体散热能力。

第一方面，本发明实施例提出了一种用于通信设备的散热***，其中所述通信设备包括机箱、网板、业务板、背板和高速线缆，所述机箱用于容纳所述网板、所述业务板、所述背板和所述高速线缆，所述背板垂直地插置在所述机箱的中部或中后部并平行于所述机箱的前侧，所述业务板和所述网板平行地连接在所述背板的前侧，所述高速线缆在所述背板后侧连接在所述网板和所述业务板之间，

所述散热***还包括以阵列形式安装在所述机箱后侧上的多个风扇，以及贯穿所述背板的通风孔。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述多个风扇之间形成沿着垂直方向的第一间隔，连接在所述网板和所述业务板之间的所述高速线缆经过所述第一间隔。

结合第一方面及其上述实现方式，在另一种实现方式中，所述多个风扇安装成两列风扇的形式，所述第一间隔设置所述两列风扇之间。

结合第一方面及其上述实现方式，在另一种实现方式中，所述第一间隔进一步设置在所述成列的风扇与所述机箱的侧壁之间。

结合第一方面及其上述实现方式，在另一种实现方式中，所述两列风扇中的一部分风扇的宽度小于其他风扇，使得所述第一间隔在所述风扇宽度减小的位置形成加宽部，所述网板从所述机箱前侧连接在所述背板上与所述第一间隔的所述加宽部对应的位置。

结合第一方面及其上述实现方式，在另一种实现方式中，所述多个风扇之间形成沿着水平方向的第二间隔，连接在所述网板和所述业务板之间的所述高速线缆经过所述第二间隔。

结合第一方面及其上述实现方式，在另一种实现方式中，所述第二间隔设置在所述机箱后侧上的中部，所述网板从所述机箱前侧连接在所述背板上与所述第二间隔对应的位置。

结合第一方面及其上述实现方式，在另一种实现方式中，宽度小于所述风扇的小型风扇安装在所述第二间隔中。

结合第一方面及其上述实现方式，在另一种实现方式中，所述多个风扇安装成两列风扇的形式，所述第二间隔设置所述两列风扇中彼此垂直相邻的风扇之间，所述网板从所述机箱前侧连接在所述背板上与所述第二间隔对应的位置。

结合第一方面及其上述实现方式，在另一种实现方式中，所述通风孔设置在所述背板上与所述风扇直接面对的位置。

根据本发明实施例，通过特别设计的风扇布局，形成用于高速线缆走线的空间，一方面提高了通信设备机箱内的空间利用率，另一方面提高了通信设备的散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1A是根据本发明实施例的第一示例的通信设备的示意侧视截面图；

图1B是根据本发明实施例的第一示例的通信设备的示意后视截面图；

图1C是根据本发明实施例的第一示例的通信设备的示意俯视图，而且图1C是穿过图1A中的截面A-A的截面图；

图2A是根据本发明实施例的第二示例的通信设备的示意侧视截面图；

图2B是根据本发明实施例的第二示例的通信设备的示意后视截面图；

图2C是根据本发明实施例的第二示例的通信设备的示意俯视图，而且图2C是穿过图2A中的截面A-A的截面图；

图3A是根据本发明实施例的第三示例的通信设备的示意侧视截面图；

图3B是根据本发明实施例的第三示例的通信设备的示意后视截面图；

图3C是根据本发明实施例的第三示例的通信设备的示意俯视图，而且图3C是穿过图3A中的截面A-A的截面图；

图4A是根据本发明实施例的第四示例的通信设备的示意侧视截面图；

图4B是根据本发明实施例的第四示例的通信设备的示意后视截面图；

图4C是根据本发明实施例的第四示例的通信设备的示意俯视图，而且图4C是穿过图4A中的截面A-A的截面图；

图5A是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意侧视截面图；

图5B是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意后视截面图；

图5C是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意俯视图，而且图5C是穿过图5A中的截面A-A的截面图；

图6A是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意侧视截面图；

图6B是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意后视截面图；

图6C是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意俯视图，而且图6C是穿过图6A中的截面A-A的截面图。

在本发明实施例中的附图中，类似的附图标记指代类似的部件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一般来说，通信设备，例如网络服务器，可以包括机箱、网板、业务板、背板和线缆，其中机箱大致为长方体，用于容纳网板、业务板、背板和线缆。机箱一般包括左右侧壁板、顶板、底板和后壁板，根据具体需要，也可以设置前壁板，其中顶板和底板与左右侧壁板基本上垂直连接或者整体成形，后壁板通过紧固件与左右侧壁板、顶板和底板连接在一起。由此形成的机箱，为其中的网板、业务板、背板和线缆等部件提供安装空间并提供结构支撑。在通信设备例如网络服务器中，背板用于连接网板和业务板，一般垂直地插置在机箱中，大致位于机箱中部或者中后部。背板上安装有连接插槽或者连接端口。网板、业务板通过连接插槽或者连接器连接在背板上。传统上，网板和业务板从机箱前侧***，连接在背板的前侧，而线缆从背板的后侧引出，在网板和业务板之间互联。这里所述的网板，一般指的是指***的中心交换单元，用作实现业务板之间的数据交换，而业务板一般指的是***中除交换板外的其他单板，主要用作业务处理或接口处理。在本发明实施例中，网板和业务板仅为了叙述方便，从功能上加以区分，并不用于限定它们的结构和形状等物理属性。本领域技术人员应该理解，在高带宽传输应用场景中，线缆需要采用高速线缆，这种高速线缆需要相对较大的安装空间，同时***为了满***换网板和业务板的高密散热要求，需要合理的散热风道和高性能风扇。

根据本发明实施例，为了对上述通信设备散热，在所述通信设备中提供了散热***。所述散热***包括以阵列形式安装在机箱后侧，更具体地说，安装在机箱后壁板上的多个风扇；以及贯穿所述背板的通风孔。

在本发明实施例中，术语“后侧”在本文中用来指代靠近后壁板一侧，而术语“前侧”在本文中指代与“后侧”相对的一侧。术语“水平”在本文中用来表示机箱放置在平面上的时候，与放置平面平行的方向，而术语“垂直”在本文中用来表示垂直于所述放置平面的方向。术语“顶部”在本文中指的是在垂直方向远离机箱放置平面的一侧，而术语“底部”在本文中指的是靠近机箱放置平面的一侧。术语“左侧”在本文中指的是面对放置在平面上的机箱的后壁板时的左侧，而术语“右侧”在本文中指的是在这种情况下的右侧。术语“平行”在本文中用于表示两个部件大致平行，并不限定两者绝对地平行，两者之间可以存在一定的误差或者两者成一定的角度，只要在两者之间隔开一定的间隔即可。术语“垂直”在本文中用于表示两个部件基本上垂直，并不限定两者之间成绝对90度相交，可以容许存在一定的合理误差。

下面结合本发明实施例的几种具体示例来具体说明。

图1A是根据本发明实施例的第一示例的通信设备的示意侧视截面图。如图1A所示，通信设备10包括机箱100、网板110、业务板120、背板130和高速线缆150，机箱100用于容纳网板110、业务板120、背板130和高速线缆150。背板130垂直地插置在机箱100的中后部并平行于机箱100的前侧，业务板120和网板110平行地连接在背板130的前侧。例如，业务板120和网板110插接在固定于背板130上的连接插槽140上。本领域技术人员应该理解，连接插槽140前侧可以与业务板120或网板110连接，而连接插槽140后侧可以与线缆，例如高速线缆150连接。高速线缆150在背板130后侧连接在网板110和业务板120之间。根据需要，高速线缆150也可以在背板130后侧连接在网板110之间，连接在业务板120之间。

图1B是根据本发明实施例的第一示例的通信设备的示意后视截面图。结合图1A和1B所示，通信设备10还包括散热***，这里的散热***包括以阵列形式安装在机箱100后侧上的多个风扇160，以及贯穿背板130的通风孔170。通风孔170靠近网板110或者业务板120的表面，设置在所述背板130上与风扇160直接面对的位置，以便在风扇160的作用下，冷却气流（如图1A中箭头所示）从机箱100前侧经过网板110或者业务板120的表面上的电子部件，对其进行冷却，然后经由通风孔170被风扇160排出机箱100外侧。如图1A所示，在本发明实施例中，M表示机箱100内，位于背板130前侧的可用于安装网板110和业务板的空间，N表示机箱100内，位于背板130后侧的可用于安装风扇160以及用于高速线缆150走线的空间。

图1C是根据本发明实施例的第一示例的通信设备的示意俯视图，而且图1C是穿过图1A中的截面A-A的截面图。如图1C所示，高速线缆150在风扇160的前侧连接在网板110的连接插槽140之间，以及连接在网板110的连接插槽140和未示出的其他网板110或业务板120的连接插槽之间140，其中在图1C中，以虚线示出了未示出的网板110或业务板120的连接插槽140。

参照图1A和1C可知，在空间N中，风扇160的厚度越小，则可用于高速线缆150走线的空间就越大，而走线空间的大小可能直接影响高速线缆150的布线，也直接影响***的散热效果。根据这示例，可以在机箱100的后侧安装较多数量的风扇160，有利于提高整体通信设备10的散热效果。

下面结合图2A至2C进一步详细描述根据本发明实施例的一种改进方案。

图2A是根据本发明实施例的第二示例的通信设备的示意侧视截面图。图2B是根据本发明实施例的第二示例的通信设备的示意后视截面图。图2C是根据本发明实施例的第二示例的通信设备的示意俯视图，而且图2C是穿过图2A中的截面A-A的截面图。如图2A所示，通信设备10包括机箱100、网板110、业务板120、背板130和高速线缆150，机箱100用于容纳网板110、业务板120、背板130和高速线缆150。

第二示例与第一示例不同之处在于，阵列形式的多个风扇160之间形成沿着垂直方向的第一间隔200，如图2B所示，连接在网板110和业务板120之间的高速线缆150经过所述第一间隔200，如图2C所示。例如，多个风扇160安装成两列风扇160的形式，第一间隔200设置两列风扇160之间。在第二示例中，如图2C所示，通风孔170可以相应地改变其在背板130上的位置，例如设置在与风扇160对应的位置，例如直接面对风扇160，以提高冷却效率。网板110的连接插槽140可以安装在背板130与第一间隔200对应的位置，以方便高速线缆150经由第一间隔200在网板110的连接插槽140与其他业务板120或者网板110的连接插槽140（在图2C中以虚线示出）之间走线。第二示例所代表的这种方案，由于高速线缆150可以经由风扇160之间的第一间隔200，使得高速线缆150有比较充分的空间进行走线，提高了业务板和网板之间的走线密度和布线容量，同时，由于通风孔170到风扇之间的风道没有东西阻挡，提高了***的散热效果。这里需要说明的是，第二示例仅为例述，本领域技术人员可以根据具体需要，例如将风扇设置成三列形式，并且在三列风扇中的相邻的两列之间形成第一间隔200，或者可以将风扇设置成更多列，在这些成列设置的风扇的相邻两列之间形成第一间隔200。

下面结合图3A至3C进一步详细描述根据本发明实施例的一种改进方案。

图3A是根据本发明实施例的第三示例的通信设备的示意侧视截面图。图3B是根据本发明实施例的第三示例的通信设备的示意后视截面图。图3C是根据本发明实施例的第三示例的通信设备的示意俯视图，而且图3C是穿过图3A中的截面A-A的截面图。

第三示例是第二示例的一种替代方案。如图3A所示，第三示例的通信设备10包括机箱100、网板110、业务板120、背板130和高速线缆150，机箱100用于容纳网板110、业务板120、背板130和高速线缆150。第三示例与第二示例不同之处在于，第一间隔200可以设置在成列的风扇160与机箱100的侧壁180之间，如图3B和3C所示。例如，风扇160安装成两列风扇160的形式，所述第一间隔200设置所述两列风扇160之间，以及成列的风扇160与机箱100的侧壁板180之间。在第三示例中，如图3C所示，通风孔170可以相应地改变其在背板130上的位置，例如设置在与风扇160对应的位置，例如直接面对风扇160，以提高冷却效率。网板110的连接插槽140可以安装在背板130与第一间隔200对应的位置，以方便高速线缆150经由第一间隔200在网板110的连接插槽140与其他业务板120或者网板110的连接插槽140（在图3C中以虚线示出）之间走线。第三示例所代表的这种方案，由于高速线缆150可以经由风扇160之间的第一间隔200以及风扇160与机箱100的侧壁板180之间的第一间隔200，使得高速线缆150有比较充分的空间进行走线，提高了业务板和网板之间的走线密度和布线容量，这里需要说明的是，第三示例仅为例述，本领域技术人员可以根据具体需要，例如将风扇设置成三列形式，并且在三列风扇中的相邻的两列之间形成第一间隔200，而在两侧的两列风扇分别与相近的机箱侧壁之间形成第二间隔200。

下面结合图4A至4C进一步详细描述根据本发明实施例的一种改进方案。

图4A是根据本发明实施例的第四示例的通信设备的示意侧视截面图。图4B是根据本发明实施例的第四示例的通信设备的示意后视截面图。图4C是根据本发明实施例的第四示例的通信设备的示意俯视图，而且图4C是穿过图4A中的截面A-A的截面图。

第四示例是第三示例的一种替代方案。如图4A所示，第四示例的通信设备10包括机箱100、网板110、业务板120、背板130和高速线缆150，机箱100用于容纳网板110、业务板120、背板130和高速线缆150。第四示例与第三示例不同之处在于，如图4B所示，两列风扇160中的一部分风扇160’的宽度小于其他风扇160，使得所述第一间隔200在所述风扇160’宽度减小的位置形成加宽部210。例如，位于两列风扇160沿着垂直方向大致中部的位置，形成加宽部210。在这种情况下，如图4A所示，网板110从所述机箱100前侧连接在所述背板130上与所述第一间隔200的所述加宽部210对应的位置。在这种情况下，由于网板110安装在与加宽部210对应的位置，因此可以为网板110安装多个连接插槽140，或者安装加宽的连接插槽140，以进一步提高***的走线密度，有利于进一步提高传输效率。高速线缆可以在第一间隔200中，以及第一间隔200的加宽部210中走线，在确保网板散热能力的情况下，实现走线空间的有效利用，以进一步提高***的走线密度。在第四中实施例中，在背板130上与加宽部210对应的位置，可以在面对风扇160’的位置设置通风孔170，以便为网板110散热。

根据替代方案，加宽部也可以根据需要沿着垂直方向设置在靠近机箱100顶部、底部的地方。

下面结合图5A至5C进一步详细描述根据本发明实施例的一种改进方案。

图5A是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意侧视截面图。图5B是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意后视截面图。图5C是根据本发明实施例的第五示例的通信设备的示意俯视图，而且图5C是穿过图5A中的截面A-A的截面图。

第五示例是第四示例的一种替代方案。如图5A所示，第四示例的通信设备10包括机箱100、网板110、业务板120、背板130和高速线缆150，机箱100用于容纳网板110、业务板120、背板130和高速线缆150。第五示例与第四示例不同之处在于，可以在部分加宽部210处取消风扇160’，以进一步扩展加宽部210的宽度，从而实现更高的走线密度，并且进一步加大高速线缆150的走线空间，在确保网板散热能力的情况下，实现走线空间的有效利用，以进一步提高***的走线密度。

根据第五示例的替代方案，也可以在全部加宽部210处都取消风扇160’，则加宽部贯通机箱100的左右两侧，形成水平方向的第二间隔。例如，在加宽部210在机箱后侧上沿着垂直方向设置在大致中部的时候，则在中部形成水平方向的第二间隔。

下面结合图6A至6C进一步详细描述根据本发明实施例的一种改进方案。

图6A是根据本发明实施例的第六示例的通信设备的示意侧视截面图。图6B是根据本发明实施例的第六示例的通信设备的示意后视截面图。图6C是根据本发明实施例的第六示例的通信设备的示意俯视图，而且图6C是穿过图6A中的截面A-A的截面图。

第六示例是第二示例的一种替代方案。如图6A所示，第六示例的通信设备10包括机箱100、网板110、业务板120、背板130和高速线缆150，机箱100用于容纳网板110、业务板120、背板130和高速线缆150。第六示例与第二示例不同之处在于，阵列形式的多个风扇160之间除了形成沿着垂直方向的第一间隔200之外，垂直方向上彼此相邻的风扇160之间还形成沿着水平方向的第二间隔220，连接在网板110和业务板120之间的高速线缆150经过所述第一间隔200和所述第二间隔220，如图6C所示。在这种情况下，如图6A所示，网板110从机箱100的前侧连接在背板130上与第二间隔220对应的位置。在这种情况下，由于网板110安装在与第二间隔220对应的位置，因此可以为网板110安装多个连接插槽140，或者安装加宽的连接插槽140，以进一步提高***的走线密度，有利于进一步提高传输效率。高速线缆可以在第一间隔200和第二间隔220中走线，在确保网板和业务板散热能力的情况下，实现走线空间的有效利用，以进一步提高***的走线密度。

根据本发明实施例，通过特别设计的风扇布局，形成用于高速线缆走线的空间，一方面提高了通信设备机箱内的空间利用率，另一方面提高了通信设备的散热效率。在本发明实施例中，采用前后直通风道，风从网板和业务板前侧进风，经过背板上的通风孔到风扇，***风阻小，散热效率高，并且不需要额外的散热风道，提高***的空间利用率和集成度。风扇和第一间隔和/或第二间隔都位于背板后侧。风扇和线缆在空间上复用，进一步提高***的空间利用率和集成度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于通信设备的散热***，其中所述通信设备包括机箱、网板、业务板、背板和高速线缆，所述机箱用于容纳所述网板、所述业务板、所述背板和所述高速线缆，所述背板垂直地插置在所述机箱的中部或中后部并平行于所述机箱的前侧，所述业务板和所述网板平行地连接在所述背板的前侧，所述高速线缆在所述背板后侧连接在所述网板和所述业务板之间，

所述散热***还包括以阵列形式安装在所述机箱后侧上的多个风扇，以及贯穿所述背板的通风孔，

其中，所述多个风扇之间形成沿着垂直方向的第一间隔，连接在所述网板和所述业务板之间的所述高速线缆经过所述第一间隔。

2.如权利要求1所述的散热***，其特征在于，所述多个风扇安装成两列风扇的形式，所述第一间隔设置所述两列风扇之间。

3.如权利要求2所述的散热***，其特征在于，所述第一间隔进一步设置在所述成列的风扇与所述机箱的侧壁之间。

4.如权利要求2所述的散热***，其特征在于，所述两列风扇中的一部分风扇的宽度小于其他风扇，使得所述第一间隔在所述风扇宽度减小的位置形成加宽部，所述网板从所述机箱前侧连接在所述背板上与所述第一间隔的所述加宽部对应的位置。

5.如权利要求1所述的散热***，其特征在于，所述多个风扇之间形成沿着水平方向的第二间隔，连接在所述网板和所述业务板之间的所述高速线缆经过所述第二间隔。

6.如权利要求5所述的散热***，其特征在于，所述第二间隔设置在所述机箱后侧上的中部，所述网板从所述机箱前侧连接在所述背板上与所述第二间隔对应的位置。

7.如权利要求6所述的散热***，其特征在于，宽度小于所述风扇的小型风扇安装在所述第二间隔中。

8.如权利要求5所述的散热***，其特征在于，所述多个风扇安装成两列风扇的形式，所述第二间隔设置所述两列风扇中彼此垂直相邻的风扇之间，所述网板从所述机箱前侧连接在所述背板上与所述第二间隔对应的位置。

9.如前述权利要求任一项所述散热***，其特征在于，所述通风孔设置在所述背板上与所述风扇直接面对的位置。