一种光互联交叉背板、传输设备及信号调度方法技术

一种光互联交叉背板、传输设备及信号调度方法；所述光互连交叉背板包括：印制电路板、包含一条或多条光波导的光互连层、用于将从所述印制电路板接收的电信号调制为光信号的光发射模块、用于将接收到的光信号转换为电信号并发送给所述印刷电路板的光接收模块、用于将所述光发射模块产生的光信号耦合进所述光互连层的第一波导耦合模块、用于将所述光互连层传输的光信号耦合进所述光接收模块的第二波导耦合模块、一个或多个交换芯片，用于实现任一路输入到任一路输出的交叉配置；各所述交换芯片连接至少一个所述光发射模块及光接收模块。本发明专利技术可代替背板和交叉板，简化了设计、降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种光互联交叉背板、传输设备及信号调度方法。
技术介绍
随着通信和计算机技术等信息科学技术的发展，特别是近几年来高速信息通信网的飞速发展，信息量呈指数增长，要求计算机处理速度向着每秒千亿次、万亿次甚至更快的高性能计算机方向发展。宽带、高速、大容量的信息处理和传输对系统内印制电路板之间、板到背板之间、芯片之间的互联速率、带宽和密度提出了更高的要求。面对新世纪高速信息通信网传输速度的挑战，传统的金属线的“电互联”方式已越来越不适应高速信息处理与传输的要求。而计算机内的数据，例如芯片内的微处理器，其中的数据以惊人的速率传输。但是在芯片与芯片、电路板与电路板之间连接的导线，数据传输速率可以用“爬行”来形容。英特尔的奔腾4处理器工作主频高达4GHz以上，但是系统总线却只有几百MHz。如何消除电路板上数据传输的瓶颈，是一个关键问题，并是以后为之努力的方向。在高速通信系统中，已有的传输设备通常采用如下结构：若干业务板，用于实现各种业务接入接出功能；背板，用于实现各业务板之间的互联互通，但背板通常都是无源的，仅提供通信通道；交叉板若干，用于实现各业务板之间信号的调度；所述业务板及交叉板为PCB(PrintedCircuitBoard，印制电路板)，均包括背板插座；所述背板上也包含背板插座，与业务板/交叉板上的背板插座配合使用，实现与业务板/交叉板的连接。详细结构如图1所示。所述的业务板至少有一对对外收发口，对外收口接收各种业务信号，业务板对业务进行处理后下背板，然后由背板将信号传递到交叉板；同时，业务板接收交叉板从背板传递过来的信号，进行处理后再从对外发口发出去。所述的业务板和交叉板通过背板插座直接插在背板上实现与背板的互连互通。所述的交叉板接收从背板传递过来的各个业务板的信号，然后进行调度转发。如图2所示，业务板1、业务板2、……、业务板n各具有对外收发口，业务板通过对外收口收到的信号通过背板传递到交叉板，由交叉板通过背板传递给其它业务板，再通过对外发口发送出去。上述传输设备中业务信号交叉容量的受限主要取决于目前PCB板电互联的有限带宽瓶颈。当传输高速信号时，尤其是上GHz的电信号，损耗大，传输距离短，抗干扰性差，串扰严重同时，交叉板还需要对从背板接收到的高速信号进行电中继。如何在保证信号传输距离/质量和业务灵活调度的前提下简化设计，是当前有待解决的一个问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光互联交叉背板，及采用该光互联交叉背板的传输设备及信号调度方法，可代替背板和交叉板，既可实现业务的灵活调度，还无需考虑信号的传输距离受限，亦无需采用电中继，这样简化了设计、降低了成本，同时还提高了设备运行的稳定性。为了解决上述问题，采用以下技术方案。一种光互连交叉背板，包括：印制电路板；包含一条或多条光波导的光互连层；用于将从所述印制电路板接收的电信号调制为光信号的光发射模块；用于将接收到的光信号转换为电信号并发送给所述印刷电路板的光接收模块；用于将所述光发射模块产生的光信号耦合进所述光互连层的第一波导耦合模块；用于将所述光互连层传输的光信号耦合进所述光接收模块的第二波导耦合模块；一个或多个交换芯片，用于实现任一路输入到任一路输出的交叉配置；各所述交换芯片连接至少一个所述光发射模块及光接收模块。可选地，所述光发射模块包括激光器阵列和激光器驱动电路芯片；所述光接收模块包括光电探测器阵列和探测器驱动电路芯片。可选地，所述激光器阵列中各激光器为垂直腔面发射激光器，所述光电探测器阵列中各光电探测器为PIN光电探测器。可选地，所述激光器阵列中各激光器用倒装焊的方式与激光器驱动电路芯片焊在一起，所述光电探测器阵列中各光电探测器用倒装焊的方式与探测器驱动电路芯片焊在一起，所述激光器的发光面和光电探测器的受光面朝向所述光互连层。可选地，所述光互连层包括上包层、纤芯层和下包层；所述纤芯层中包含一条或多条光波导，各条光波导平行排列。可选地，所述激光器阵列包含m个激光器；所述光电探测器阵列包括m个光电探测器，所述纤芯层中包含m条光波导，所述第一波导耦合模块和第二波导耦合模块各包含m个波导耦合器；m为大于或等于1的整数；所述第一波导耦合模块中的m个波导耦合器的一端与m个激光器的发光口一一对应，另一端与所述m条光波导的输入端一一对应；所述第二波导耦合模块中的m个波导耦合器的一端与所述m个光电探测器的受光口一一对应，另一端与所述m条光波导的输出端一一对应。可选地，所述印制电路板为多层印制电路板，所述光互连层放置在所述多层印制电路板的下面或中间，所述光互连层与所述多层印制电路板胶合在一起；所述光发射模块和光接收模块放置在所述多层印制电路板的顶层。可选地，光互连层中的光线和所述光发射模块发出的光线、以及和所述光接收模块接收的光线均成90°角。可选地，所述的光互连交叉背板还包括：一个或多个背板插座，用于提供业务板与所述光互连交叉背板之间的高速电信号接口；各所述背板插座通过所述印制电路板的电走线与所述交换芯片一一对应相连；各所述交换芯片通过对应的所述背板插座与业务板一一对应相连。可选地，所述光发射模块、光接收模块、第一波导耦合模块、第二波导耦合模块各为(P-1)×2个，所述光发射模块与所述第一波导耦合模块一一对应连接，所述光接收模块与所述第二波导耦合模块一一对应连接；所述交换芯片为P个，与业务板一一对应连接；P为业务板的个数；各所述交换芯片依次连接；第一个和最后一个交换芯片各连接一个所述光发射模块，一个所述光接收模块；其它交换芯片各连接用于第一方向传输的一个所述光发射模块和一个所述光接收模块，以及用于第二方向传输的一个所述光发射模块和一个所述光接收模块；第一个交换芯片通过所连接的光发射模块与下一个交换芯片所连接的用于第一方向传输的光接收模块相连；通过所连接的光接收模块与下一个交换芯片所连接的用于第二方向传输的光发射模块相连；最后一个交换芯片通过所连接的光接收模块与前一个交换芯片所连接的用于第一方向传输的光发射模块相连；通过所连接的光发射模块与前一个交换芯片所连接的用于第二方向传输的光接收模块相连；其它两个相邻的所述交换芯片之间，一个交换芯片通过所连接的用于第一方向传输的所述光发射模块与另一个所述交换芯片所连接的用于第一方向传输的所述光接收模块相连，通过所连接的用于第二方向传输的所述光接收模块与另一个所述交换芯片所连接的用于第二方向传输的所述光发射模块相连；其中，光发射模块和光接收模块相连是指光发射模块通过对应连接的第一波导耦合模块及所述光互连层连接到光接收模块对应连接的第二波导耦合模块。可选地，P为偶数时，各所述交换芯片有(P+1)*K对电收发口，包括：K对用于连接所述背板插座的电收发口，P*K个用于连接所述光发射模块的电收发口，P*K个用于连接所述光接收模块的电收发口；一个所述光发射模块/光接收模块中包括P*K/2个激光器/光电探测器；P为奇数时，各所述交换芯片有K*P对电发收口，包括：K对用于连接所述背板插座的电收发口，(P-1)*K个用于连接所述光发射模块的电收发口，(P-1)*K个用于连接所述光接收模块的电收发口；一个所述光发射模块/光接收模块中包括(P-1)*K/2个激光器/光电探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光互连交叉背板，包括：印制电路板；其特征在于，还包括：包含一条或多条光波导的光互连层；用于将从所述印制电路板接收的电信号调制为光信号的光发射模块；用于将接收到的光信号转换为电信号并发送给所述印刷电路板的光接收模块；用于将所述光发射模块产生的光信号耦合进所述光互连层的第一波导耦合模块；用于将所述光互连层传输的光信号耦合进所述光接收模块的第二波导耦合模块；一个或多个交换芯片，用于实现任一路输入到任一路输出的交叉配置；各所述交换芯片连接至少一个所述光发射模块及光接收模块。

【技术特征摘要】
1.一种光互连交叉背板，包括：印制电路板；其特征在于，还包括：包含一条或多条光波导的光互连层；用于将从所述印制电路板接收的电信号调制为光信号的光发射模块；用于将接收到的光信号转换为电信号并发送给所述印刷电路板的光接收模块；用于将所述光发射模块产生的光信号耦合进所述光互连层的第一波导耦合模块；用于将所述光互连层传输的光信号耦合进所述光接收模块的第二波导耦合模块；一个或多个交换芯片，用于实现任一路输入到任一路输出的交叉配置；各所述交换芯片连接至少一个所述光发射模块及光接收模块。2.如权利要求1所述的光互连交叉背板，其特征在于：所述光发射模块包括激光器阵列和激光器驱动电路芯片；所述光接收模块包括光电探测器阵列和探测器驱动电路芯片。3.如权利要求2所述的光互连交叉背板，其特征在于：所述激光器阵列中各激光器为垂直腔面发射激光器，所述光电探测器阵列中各光电探测器为PIN光电探测器。4.如权利要求2所述的光互连交叉背板，其特征在于：所述激光器阵列中各激光器用倒装焊的方式与激光器驱动电路芯片焊在一起，所述光电探测器阵列中各光电探测器用倒装焊的方式与探测器驱动电路芯片焊在一起，所述激光器的发光面和光电探测器的受光面朝向所述光互连层。5.如权利要求3所述的光互连交叉背板，其特征在于：所述光互连层包括上包层、纤芯层和下包层；所述纤芯层中包含一条或多条光波导，各条光波导平行排列。6.如权利要求5所述的光互连交叉背板，其特征在于：所述激光器阵列包含m个激光器；所述光电探测器阵列包括m个光电探测器，所述纤芯层中包含m条光波导，所述第一波导耦合模块和第二波导耦合模块各包含m个波导耦合器；m为大于或等于1的整数；所述第一波导耦合模块中的m个波导耦合器的一端与m个激光器的发光口一一对应，另一端与所述m条光波导的输入端一一对应；所述第二波导耦合模块中的m个波导耦合器的一端与所述m个光电探测器的受光口一一对应，另一端与所述m条光波导的输出端一一对应。7.如权利要求1所述的光互连交叉背板，其特征在于：所述印制电路板为多层印制电路板，所述光互连层放置在所述多层印制电路板的下面或中间，所述光互连层与所述多层印制电路板胶合在一起；所述光发射模块和光接收模块放置在所述多层印制电路板的顶层。8.如权利要求1所述的光互连交叉背板，其特征在于：光互连层中的光线和所述光发射模块发出的光线、以及和所述光接收模块接收的光线均成90°角。9.如权利要求1所述的光互连交叉背板，其特征在于，还包括：一个或多个背板插座，用于提供业务板与所述光互连交叉背板之间的高速电信号接口；各所述背板插座通过所述印制电路板的电走线与所述交换芯片一一对应相连；各所述交换芯片通过对应的所述背板插座与业务板一一对应相连。10.如权利要求1到9中任一项所述的光互连交叉背板，其特征在于：所述光发射模块、光接收模块、第一波导耦合模块、第二波导耦合模块
\t各为(P-1)×2个，所述光发射模块与所述第一波导耦合模块一一对应连接，所述光接收模块与所述第二波导耦合模块一一对应连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅君瑶，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44