CN106301549A - 一种基于qsfp28封装的100g环回模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于QSFP28封装的100G环回模块，旨在为设备生产厂商提供方便、快捷以及低成本的端口测试解决方案，其包括结构件和PCB组件；其中，结构件包括：上盖、解锁滑块、拉钩、一个或多个固定连接件、以及下盖；PCB组件包括：电路板和设置在电路板一端的灯组；电路板包括：QSFP28接口、供电控制单元、电源芯片、MCU微控制单元、CDR时钟数据恢复芯片、模块温度以及供电电压监控单元。

Description

一种基于QSFP28封装的100G环回模块
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于QSFP28封装的100G环回模块。
背景技术
近几年，随着互联网、云计算和大数据等产业的加速发展，诸多行业的竞争明显加剧，IT基础设施已经成为应对这些新趋势，提升企业竞争力的关键，因此各行业的数据中心建设步伐也在不断加快！而在数据中心内部，新一轮的以太网升级也在进行之中，根据调研机构Crehan Research的最新调查报告显示，未来几年，100G以太网将在数据中心领域强势增长。与此同时，QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable，四通道小型可插拔)封装的光模块(例如100G QSFP28光模块，具有四条传输通道，每条通道的传输速率都为25Gbps；“28”代表每个通道最高速率为28Gbps)是未来100G交换和路由连接的主要封装形式，并且是促使100G在数据中心的大规模应用的关键。目前市面上已经有QSFP28封装的光模块出现，如QSFP28-LR4、QSFP28-SR4等。但是这些模块均是由具有实际功能的100G光器件生产制造而成，其制造成本非常高，不适合用于交换机厂商和路由器厂商测试其设备端口，或者会导致测试成本高昂。
发明内容
本发明的目的之一至少在于，针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于QSFP28封装的100G环回模块，能够大幅降低环回模块的器件成本，从而降低***厂商的测试成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于QSFP28封装的100G环回模块，包括结构件和PCB组件；其中，结构件包括：上盖、解锁滑块、拉钩、一个或多个固定连接件、以及下盖；PCB组件包括：电路板和设置在电路板一端的灯组；
PCB组件设置在上盖与下盖形成的两端开口的腔体之间；PCB组件上的灯组与腔体前端的开口对应设置，用于透过灯组发出的光线；上盖和下盖通过一个或多个固定连接件连接；拉钩与解锁滑块可相对转动地连接，解锁滑块固定设置在上盖前端的两侧，通过转动拉勾，可以带动结构件产生相对位移，实现环回模块的解锁。
优选地，上述电路板包括：QSFP28接口、供电控制单元、电源芯片、MCU微控制单元、CDR时钟数据恢复芯片、模块温度以及供电电压监控单元；其中，
QSFP28接口，用于与***侧设备电气连接；
供电控制单元，与QSFP28接口连接，用于为电源芯片、MCU、灯组、模块温度以及供电电压监控单元供电；
电源芯片，用于将供电控制单元输入的电源转换为CDR芯片输入范围内的电源，为CDR芯片供电；
灯组，与MCU连接，用于根据MCU提供的灯组控制信号显示对应的状态指示；
模块温度以及供电电压监控单元，包括设置在供电控制单元、电源芯片、MCU、以及CDR芯片的采样点，用于获取采样点的温度和电压并发送给MCU。
优选地，上述MCU，通过管理接口与QSFP28接口连接，用于通过QSFP28接口向***侧设备发送MCU告警信号，和/或通过QSFP28接口从***侧设备接收MCU控制信号；通过I2C集成电路总线接口与CDR连接，用于通过I2C接口向CDR发送CDR控制信号，和/或通过I2C接口从CDR接收CDR告警信号；通过灯组控制信号控制LED灯组的工作状态。
优选地，上述管理接口包括I2C管理数据输入输出SDA信号线和管理数据时钟SCL信号线；其中，SDA信号线用于向MCU发送MCU控制信号和/或从MCU接收MCU告警信号；SCL信号线用于向MCU提供时钟信号。
优选地，上述CDR芯片，用于通过与QSFP28接口连接的接收端从***侧设备接收4路25G信号，通过锁相环电路恢复出4路25G信号，并通过与QSFP28接口连接的发送端发送给***侧设备。
优选地，上述I2C接口包括I2C数据信号线和I2C时钟信号线；其中，I2C数据信号线用于向CDR发送CDR控制信号和/或从CDR接收CDR告警信号；I2C时钟信号线用于向CDR提供时钟信号。
优选地，上述灯组为LED灯组，包括具有不同颜色的第一LED灯和第二LED灯。
优选地，当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备的QSFP28端口不存在故障，根据CDR告警信号确定CDR无告警，且根据监控信号确定模块的工作温度和电压在预设的正常工作范围内时，MCU通过灯组控制信号控制第一LED灯常亮且第二LED灯灭；
当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备指示基于QSFP28封装的100G环回模块进入低功耗工作模式时，MCU通过灯组控制信号控制第一LED灯闪烁且第二LED灯灭；
当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备解除对基于QSFP28封装的100G环回模块的片选时，MCU通过灯组控制信号控制第一LED灯常亮且第二LED灯常亮；
当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备解除对基于QSFP28封装的100G环回模块的片选，且指示基于QSFP28封装的100G环回模块进入低功耗工作模式时，MCU通过灯组控制信号控制第一LED灯闪烁且第二LED灯常亮；
当MCU根据接收到的监控信号确定模块的工作温度或电压不在预设的工作范围内时，MCU通过灯组控制信号控制第一LED灯常亮且第二LED灯闪烁。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
通过LED灯组的不同状态显示，测试人员可以根据基于QSFP28封装的100G环回模块的各种工作状态，立即判断出***侧设备的高速线接口是否存在故障，如果存在故障，可以迅速根据LED灯组的不同状态指示对***侧设备进行排查或进行更改配置等操作，并能够快速获取相应的LED灯组显示反馈，因此能够大幅简化对***侧设备的测试操作并提高***侧设备的测试效率。由于只采用一片具有锁相环电路的CDR芯片对4路25G信号进行恢复并环回，能够大幅降低环回模块的器件成本，从而大幅降低***厂商的测试成本。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的基于QSFP28封装的100G环回模块的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的基于QSFP28封装的100G环回模块的结构分解示意图；
图3是本发明实施例一提供的基于QSFP28封装的100G环回模块的灯组正视图；
图4是本发明实施例二提供的基于QSFP28封装的100G环回模块的电气功能框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1和图2所示，本发明实施例一公开的基于QSFP28封装的100G环回模块包括结构件和PCB组件；其中，结构件包括：上盖、解锁滑块、拉钩、一个或多个固定连接件、保护塞(可选)、以及下盖；PCB组件包括：电路板、以及设置在电路板一端的灯组(例如，由具有不同颜色的第一LED灯和第二LED灯组成的LED灯组)。
PCB组件设置在上盖与下盖形成的两端开口的腔体之间，上盖与PCB组件之间可选地设置有一个或多个导电橡胶压条；PCB组件上的灯组与腔体前端的开口对应设置，用于透过灯组发出的光线，便于测试人员观察灯组的状态；保护塞用于封闭腔体前端的开口；上盖和下盖通过一个或多个固定连接件(例如沉头M1.6×6×2.5)连接；拉钩与解锁滑块可相对转动地连接，解锁滑块固定设置在上盖前端的两侧，通过转动拉勾，可以带动结构件产生相对位移，从而实现环回模块的解锁，以便将环回模块从***侧设备取下。
组装时，可以先将LED光器件焊接到电路板预留的接口上，然后按照正确的顺序将PCB组件和结构件组装成模块，可以形成如图3所示的由红色LED发光管和绿色LED发光管形成的LED灯组面板。
实施例二
如图4所示，本发明实施例二提供的基于QSFP28封装的100G环回模块中的电路板包括：QSFP28接口、供电控制单元、电源芯片、MCU(Micro Control Unit，微控制单元)、CDR(Clock Data Recovery，时钟数据恢复)芯片、模块温度以及供电电压监控单元。
其中，QSFP28接口，用于与***侧设备电气连接。***侧设备可以包括待测试的交换机、路由器等。
供电控制单元，与QSFP28接口连接(例如与QSFP28接口的VCCIN 3.3V输出端连接)，用于为电源芯片、MCU供电、LED灯组、模块温度以及供电电压监控单元供电。
电源芯片，用于将供电控制单元输入的电源转换为CDR芯片输入范围内的电源，为CDR芯片供电。例如，可以将供电控制单元提供的3.3V的电源转换为1.8V的电源，以符合CDR芯片的工作电压范围。
MCU，通过管理接口(例如，串行管理接口)与QSFP28接口连接，用于通过QSFP28接口向***侧设备发送MCU告警信号，和/或通过QSFP28接口从***侧设备接收MCU控制信号；通过I2C(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)接口与CDR连接，用于通过I2C接口向CDR发送CDR控制信号，和/或通过I2C接口从CDR接收CDR告警信号；通过灯组控制信号(例如Control-1和Control-2)控制LED灯组的工作状态。
在优选的实施例中，管理接口可以包括I2C管理数据输入输出SDA信号线和管理数据时钟SCL信号线；其中，SDA信号线用于向MCU发送MCU控制信号和/或从MCU接收MCU告警信号；SCL信号线用于向MCU提供MCU时钟信号。具体地，MCU告警信号可以包括：数据失锁告警、电源电压高低告警、温度高低告警等信息。
进一步地，在MCU与CDR之间的I2C接口可以包括I2C数据信号线和I2C时钟信号线。其中，I2C数据信号线用于向CDR发送CDR控制信号和/或从CDR接收CDR告警信号；I2C时钟信号线用于向CDR提供CDR时钟信号。
CDR芯片，用于通过与QSFP28接口连接的接收端从***侧设备接收4路25G信号，根据从I2C接口接收的来自MCU的控制信号，通过锁相环电路恢复出4路25G信号，并通过与QSFP28接口连接的发送端发送给***侧设备。***侧设备可以根据接收到的4路25G信号是否有误码来判断***侧设备的QSFP28端口中的每一个25G高速线接口是否存在故障。如果存在故障，则可以通过I2C总线向MCU发送CDR告警信号。
LED灯组，与MCU连接，用于根据MCU提供的灯组控制信号显示对应的状态指示(例如灯组中不同颜色的LED发光管分别常亮、灭、或闪烁)。
模块温度以及供电电压监控单元，包括设置在供电控制单元、电源芯片、MCU、CDR芯片的采样点，用于获取采样点的温度和电压并发送给MCU。MCU进而可以通过QSFP28接口发送给***侧设备。
实施例三
在优选的实施例中，当将上述基于QSFP28封装的100G环回模块连接到诸如交换机、路由器等***侧设备的QSFP28端口后，环回模块可以根据***侧设备对环回模块的各种控制操作，通过LED灯组显示对应的状态。
具体地，当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备的QSFP28端口不存在故障，根据CDR告警信号确定CDR无告警，且根据监控信号确定模块的工作温度和电压在预设的正常工作范围内时(例如，温度为40～60度，电压为3.2～3.5V)，MCU通过灯组控制信号Control-1控制LED1(例如，绿色)常亮，并通过灯组控制信号Control-2控制LED2(例如，红色)灭。根据LED灯组的状态即可确定基于QSFP28封装的100G环回模块处于正常工作状态。
当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备指示基于QSFP28封装的100G环回模块进入低功耗工作模式时(例如，工作温度为20～40度，电压为3.0～3.2V)，MCU通过灯组控制信号Control-1控制LED1闪烁，并通过灯组控制信号Control-2控制LED2灭。根据LED灯组的状态即可确定基于QSFP28封装的100G环回模块处于低功耗工作状态。
当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备解除对基于QSFP28封装的100G环回模块的片选时，MCU通过灯组控制信号Control-1控制LED1常亮，并通过灯组控制信号Control-2控制LED2常亮。根据LED灯组的状态即可确定基于QSFP28封装的100G环回模块未进入工作状态。
当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备解除对基于QSFP28封装的100G环回模块片选，且指示基于QSFP28封装的100G环回模块进入低功耗工作模式时(例如，温度为20～40度，电压为3.0～3.2V)，MCU通过灯组控制信号Control-1控制LED1闪烁，并通过灯组控制信号Control-2控制LED2常亮。根据LED灯组的状态即可确定基于QSFP28封装的100G环回模块处于待机状态。
当MCU根据接收到的监控信号确定模块的工作温度或电压不在预设的工作范围内时(例如，温度大于60度，或者电压大于3.5V)，通过灯组控制信号Control-1控制LED1闪烁，并通过灯组控制信号Control-2控制LED2常亮。根据LED灯组的状态即可确定基于QSFP28封装的100G环回模块工作温度或电压超出预设范围。
通过上述LED灯组的不同状态显示，测试人员可以根据基于QSFP28封装的100G环回模块的各种工作状态，立即判断出***侧设备的接口是否存在故障，如果存在故障，可以迅速根据LED灯组的不同状态指示对***侧设备进行排查或进行更改配置等操作，并能够快速获取相应的LED灯组显示反馈，因此能够大幅简化对***侧设备的测试操作并提高***侧设备的测试效率。由于只采用一片具有锁相环电路的CDR芯片对4路25G信号进行恢复并环回，能够大幅降低环回模块的器件成本，从而降低***厂商的测试成本。
以上实施方式仅用于说明本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于QSFP28封装的100G环回模块，其特征在于，包括结构件和PCB组件；其中，结构件包括：上盖、解锁滑块、拉钩、一个或多个固定连接件、以及下盖；PCB组件包括：电路板和设置在电路板一端的灯组；
PCB组件设置在上盖与下盖形成的两端开口的腔体之间；PCB组件上的灯组与腔体前端的开口对应设置，用于透过灯组发出的光线；上盖和下盖通过一个或多个固定连接件连接；拉钩与解锁滑块可相对转动地连接，解锁滑块固定设置在上盖前端的两侧，通过转动拉勾，可以带动结构件产生相对位移，实现环回模块的解锁。
2.根据权利要求1所述的基于QSFP28封装的100G环回模块，其特征在于，所述电路板包括：QSFP28接口、供电控制单元、电源芯片、MCU微控制单元、CDR时钟数据恢复芯片、模块温度以及供电电压监控单元；其中，
QSFP28接口，用于与***侧设备电气连接；
供电控制单元，与QSFP28接口连接，用于为电源芯片、MCU、灯组、模块温度以及供电电压监控单元供电；
电源芯片，用于将供电控制单元输入的电源转换为CDR芯片输入范围内的电源，为CDR芯片供电；
灯组，与MCU连接，用于根据MCU提供的灯组控制信号显示对应的状态指示；
模块温度以及供电电压监控单元，包括设置在供电控制单元、电源芯片、MCU、以及CDR芯片的采样点，用于获取采样点的温度和电压并发送给MCU。
3.根据权利要求2所述的基于QSFP28封装的100G环回模块，其特征在于，所述MCU，通过管理接口与QSFP28接口连接，用于通过QSFP28接口向***侧设备发送MCU告警信号，和/或通过QSFP28接口从***侧设备接收MCU控制信号；通过I2C集成电路总线接口与CDR连接，用于通过I2C接口向CDR发送CDR控制信号，和/或通过I2C接口从CDR接收CDR告警信号；通过灯组控制信号控制LED灯组的工作状态。
4.根据权利要求3所述的基于QSFP28封装的100G环回模块，其特征在于，所述管理接口包括I2C管理数据输入输出SDA信号线和管理数据时钟SCL信号线；其中，SDA信号线用于向MCU发送MCU控制信号和/或从MCU接收MCU告警信号；SCL信号线用于向MCU提供时钟信号。
5.根据权利要求2所述的基于QSFP28封装的100G环回模块，其特征在于，所述CDR芯片，用于通过与QSFP28接口连接的接收端从***侧设备接收4路25G信号，通过锁相环电路恢复出4路25G信号，并通过与QSFP28接口连接的发送端发送给***侧设备。
6.根据权利要求5所述的基于QSFP28封装的100G环回模块，其特征在于，所述I2C接口包括I2C数据信号线和I2C时钟信号线；其中，I2C数据信号线用于向CDR发送CDR控制信号和/或从CDR接收CDR告警信号；I2C时钟信号线用于向CDR提供时钟信号。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于QSFP28封装的100G环回模块，其特征在于，所述灯组为LED灯组，包括具有不同颜色的第一LED灯和第二LED灯。
8.根据权利要求7所述的基于QSFP28封装的100G环回模块，其特征在于，当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备的QSFP28端口不存在故障，根据CDR告警信号确定CDR无告警，且根据监控信号确定模块的工作温度和电压在预设的正常工作范围内时，MCU通过灯组控制信号控制第一LED灯常亮且第二LED灯灭；
当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备指示基于QSFP28封装的100G环回模块进入低功耗工作模式时，MCU通过灯组控制信号控制第一LED灯闪烁且第二LED灯灭；
当MCU根据接收到的MCU控制信号确定***侧设备解除对基于QSFP28封装的100G环回模块的片选时，MCU通过灯组控制信号控制第一LED灯常亮且第二LED灯常亮；
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