Development and test of a route processor card for a network convergence system

The main goal of this elaborate is to illustrate the functions, features and development of a Network Converge System. It is composed by a central main block, which is a main card installed inside a mechanical Box, and by different pluggable modules. The pluggable modules are FAN, PSU, CPU card, Line card. The two PSUs supply the current at the box, the three FANs are used to cool, and the CPU card is needed as control and interface system to the four Line Cards that are the core of the project (all the traffic run over them). The Box, with QSFP and power supply cables plugged, must have a length shorter than 600mm to be installed into rack of Service Providers, in addition to those of Data Center (that requires a maximum length of 800mm). Each Line Card can manage traffic up to 1.2Tb, it aggregates the signals coming from twelve QSFP (with a maximum speed of 100 GB) into two trunks at 600 GB, and so the maximum traffic manageable from the box is 4.8Tb. The line cards are developed to be able to manage different kind of QSFP, up to now, the fastest QSFP manageable is the one that use the 100GbE. In future, it will develop Line Cards able to use QSFP that can use faster protocols, as 400GbE and OTN. The work focuses on the development of the hardware and software of the CPU card (RP card control). In the first prototype, RP is developed as a board in which the main device are represented by a CPU and the other devices are used to support and permit, at the user, to communicate with the Box. In the second prototype, the board is divided in two different PCBs, in order to optimize the use of space. The work concludes with the characterization of the Box, both from thermal and acoustic points of view, to verify if the product is able to respect the NEBS (Network Equipment-Building System) standards for the Network System in controlled area.

Lo scopo di questo elaborato, che si colloca nell’ambito delle comunicazioni ottiche, è illustrare il funzionamento e lo sviluppo di un Network Converge System. Esso è composto da un blocco principale, costituito da una main card installata in un Box meccanico, e da diversi moduli inseribili all’interno della board principale. I moduli sono di quattro tipi: FAN, PSU, CPU card, Line card. I due moduli PSU forniscono energia all’intero Box e i tre moduli FAN servono per raffreddare i PCB. La CPU card serve come sistema di controllo e interfacciamento alle Line Card che sono il nucleo di tutto il dispositivo, infatti è su di esse che gira e viene gestito tutto il traffico. Tutto il Box, compreso di cablatura (sia di cavi di alimentazione sia di fibre ottiche), ha come requisito fondamentale di stare nella misura massima di 600mm per poter essere installato nei rack dei Service Providers oltre che in quelli dei Data Center (dove la massima lunghezza è estesa a 800mm). Il Box può gestire fino a 4 Line Card ognuna delle quali può gestire traffico fino a 1.2Tb, aggregando i segnali provenienti da 12 QSFP, attualmente a una velocità massima di 100Gb, su due trunk a 600Gb ciascuno. In totale dunque l’aggregatore arriva a gestire 4.8Tb di traffico dati. Per adesso il protocollo con più alto throughput gestito è il 100GbE ma si pensa di poter arrivare a gestire anche QSFP che utilizzano come protocollo il 400GbE o protocolli OTN (naturalmente questo richiederà la progettazione di nuove Line Card). In particolare l’elaborato si concentra sullo sviluppo hardware, e in parte anche software, della CPU card. Inizialmente, nel prototipo 0, essa è stata pensata come un’unica board sulla quale risiedevano, oltre alla CPU, tutti i dispositivi necessari per il funzionamento della CPU stessa e i vari fisici necessari all’utente per interfacciarsi con il Box; poi nel prototipo 1 essa è stata divisa in due PCB per sfruttare meglio lo spazio verticale a nostra disposizione. L’elaborato si conclude con una prima caratterizzazione del Box, sia dal punto di vista termico sia dal punto di vista acustico, per verificare se il nostro prodotto possa rispettare gli standard richiesti dal NEBS (Network Equipment-Building System) per i Network System in aree controllate.