CN222262812U - 一种新型超清kvm光纤矩阵切换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，包括：机体、一张控制卡、若干光纤输入卡、若干光纤输出卡和一个总线切换主板；控制卡、光纤输入卡和光纤输出卡，分别均与总线切换主板连接；控制卡具有RJ45接口和RS232接口，分别设置在机体的后面板上，用于与控制主机连接；每张光纤输入卡具有多个LC接口，每个LC接口用于接收一路4K超清光纤信号；每张光纤输出卡具有多个LC接口，每个LC接口用于发送一路4K超清光纤信号；总线切换主板用于将若干路的4K超清光纤输入信号与若干路的4K超清光纤输出信号做数据路由切换。该光纤矩阵切换器的模块化设计使得设备更加灵活，易于维护和升级。同时有助于保证信号传输的稳定性和可靠性。

Description

一种新型超清KVM光纤矩阵切换器

技术领域

本实用新型涉及视频传输设备技术领域，更具体的说是涉及4K超清视频传输的一种新型超清KVM光纤矩阵切换器。

背景技术

目前，随着信息化技术的迅猛发展，视频源和显示端的全面超清化已成为趋势，使得视频传输也必须进入超高清时代。然而，这一转变也带来了挑战，尤其是在数据速率方面。以4K超清光纤信号为例，其数据速率高达12Gbit/s，对于一个超大型的矩阵切换系统来说，可能需要同时处理成百上千个12Gbit/s速率的数据路由切换。

传统的解决方案是采用更高速率的切换技术来逐一处理各个输入和输出通道的4K超清光纤信号，做数据路由切换。然而，这种方法存在着一系列问题。首先，成本非常高昂，因为需要采购昂贵的高速切换设备和光纤传输设备。其次，对各个部件的要求也非常严格，需要具备高度稳定性和可靠性，以确保视频信号的传输质量。此外，这种方案在实际应用中可能会遇到许多问题，如信号延迟、传输失真等，影响整个系统的稳定性和性能。

因此，面对这一挑战，需要寻找一种更为实用和有效的解决方案，以降低成本、提高系统稳定性，并保证视频信号的传输质量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，可以有效控制成本，降低施工要求，便于用户日常维护和使用。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，包括：机体、一张控制卡、若干光纤输入卡、若干光纤输出卡和一个总线切换主板；

其中，所述控制卡、光纤输入卡和光纤输出卡，分别均与所述总线切换主板连接；

所述控制卡具有RJ45接口和RS232接口，分别设置在所述机体的后面板上，用于与控制主机连接；

每张所述光纤输入卡具有多个LC接口，设置在所述机体的后面板上，每个LC接口用于接收一路4K超清光纤信号；

每张所述光纤输出卡具有多个LC接口，设置在所述机体的后面板上，每个LC接口用于发送一路4K超清光纤信号；

所述总线切换主板用于将若干路的4K超清光纤输入信号与若干路的4K超清光纤输出信号做数据路由切换。

进一步地，所述总线切换主板，包括：切换开关、主板电源模块、若干主板输入连接模块、若干主板输出连接模块和一个主板控制连接模块；

其中，所述主板电源模块与切换开关连接，为切换开关供电；

相同数量的所述主板输入连接模块与相同数量的所述光纤输入卡一一对应连接，接收光纤输入卡分解完成的信号；

所述主板输入连接模块与切换开关的输入端一对一连接，将分解完成的信号发送到切换开关的输入端；

相同数量的所述主板输出连接模块与相同数量的所述光纤输出卡一一对应连接，将被切换开关路由完成的信号发送到光纤输出卡进行信号组合；

所述主板输出连接模块与切换开关的输出端一对一连接，接收切换开关路由的信号；

所述主板控制连接模块一端与所述控制卡连接，另一端与所述切换开关连接。

进一步地，所述控制卡，包括：MCU控制模块、存储模块、控制电源子模块和控制连接模块；

其中，所述控制电源子模块与所述主板电源模块连接，为控制卡内的MCU控制模块、存储模块供电；

所述MCU控制模块通过RJ45接口后RS232接口用于与控制主机连接；所述MCU控制模块分别与存储模块、控制连接模块连接；

所述控制连接模块与主板控制连接模块连接。

进一步地，所述光纤输入卡，包括：输入接口、信号分解模块、输入电源子模块和输入连接模块；

其中，所述输入电源子模块与主板电源模块连接，为光纤输入卡内的输入接口、信号分解模块供电；

所述输入接口用于与外部光纤接口连接，采集光纤接口发送过来的4K超清光纤信号，并将速率高达12Gbit/S的4K超清光纤信号转换成电信号；所述输入接口与信号分解模块连接，将12Gbit/S的电信号发送给信号分解模块；

所述信号分解模块与输入连接模块连接，信号分解模块将12Gbit/S的电信号分解为4路3Gbit/S的电信号，发送给输入连接模块，并且从输入连接模块接收控制信息；

所述输入连接模块与主板输入连接模块连接。

进一步地，所述光纤输出卡，包括：输出接口、信号组合模块、输出电源子模块、输出连接模块；

其中，所述输出电源子模块与主板电源模块连接，为光纤输出卡内的输出接口、信号组合模块供电；

所述输出连接模块与主板输出连接模块连接；

所述信号组合模块与输出连接模块连接，信号组合模块接收由输出连接模块发送来的4路3Gbit/S的电信号，并将这4路电信号组合为1路12Gbit/S的电信号；

所述信号组合模块与输出接口连接，将12Gbit/S的电信号发送给所述输出接口；

所述输出接口用于与外部光纤接口连接，输出接口将12Gbit/S的电信号转换为4K超清光纤信号，发送给所述外部光纤接口。

进一步地，所述控制卡、光纤输入卡和光纤输出卡的两端，均设有松母托。

进一步地，所述机体的两侧面具有散热孔。

进一步地，所述机体的前面板两侧与所述散热孔之间的夹角固定有机箱挂耳，所述机箱挂耳上下两端均设有过孔。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，具有如下优势：

1模块化设计：设备包括机体、控制卡、光纤输入卡、光纤输出卡和总线切换主板，每个模块都独立设计并相互连接。这种模块化设计使得设备更加灵活，易于维护和升级，同时也降低了故障时的维修成本。

2高度集成：光纤输入卡和光纤输出卡设置在机体的后面板上，具有多个LC接口，每个LC接口能够接收和/或发送一路4K超清光纤信号。这种高度集成的设计使得设备体积更小，更适合于现代化的机房和数据中心环境。

3便捷的控制接口：控制卡具有RJ45接口和RS232接口，设置在机体的后面板上，用于与控制主机连接。这种设计使得设备的控制操作更加方便，可以通过常见的网络或串口连接方式来进行控制，提高了设备的易用性和灵活性。

4高效的数据路由切换：总线切换主板负责将多路的4K超清光纤输入信号与多路的4K超清光纤输出信号进行数据路由切换。这种设计保证了信号传输的稳定性和可靠性，能够满足复杂的信号路由需求，提高了设备的整体性能和工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的新型超清KVM光纤矩阵切换器结构前视图。

图2为本实用新型提供的新型超清KVM光纤矩阵切换器结构后视图。

图3为本实用新型提供的新型超清KVM光纤矩阵切换器的功能框图。

图4为本实用新型提供的总线切换主板的结构功能框图。

图5为本实用新型提供的控制卡的结构功能框图。

图6为本实用新型提供的光纤输入卡的结构功能框图。

图7为本实用新型提供的光纤输出卡的结构功能框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，参照图1-2所示，包括机体1、前面板2、后面板3、散热孔4、机箱挂耳5、LCD显示屏7、按键8、光纤输入卡9、光纤输出卡10、控制卡11、电源插座16、电源开关17。

其中，机体1为插卡式结构，其前表面固定安装前面板2，前面板2上固定安装LCD显示屏7，前面板2上LCD显示屏7一侧固定安装按键8，且LCD显示屏7与按键8呈中心对称结构。

机体1两侧均设置散热孔4，前面板2两侧与散热孔4之间的夹角固定有机箱挂耳5，机箱挂耳5上下两端均有过孔，可用于固定机体1。

机体1后表面固定安装后面板3，后面板3左侧可以安装比如4块光纤输入卡9，后面板3右侧比如可以安装3块光纤输出卡10及一块控制卡11，机体1后表面左侧固定安装电源插座16及电源开关17。

上述的LCD显示屏7、按键8、电源插座16和电源开关17分别与内置的总线切换主板连接。LCD显示屏比如可显示切换器的状态信息、操作菜单、输入输出端口状态等。通过与总线切换主板连接，可以实现显示内容的控制和更新，用户可以通过LCD显示屏直观地了解切换器的工作状态。

按键用于切换输入源、调整设置、确认操作等。通过与总线切换主板连接，可以实现按键功能的调度和响应，用户可以通过按键实现对切换器的各项操作。

电源插座和电源开关用于连接和控制切换器的电源供应，可以实现对电源的控制和管理，例如开机、关机、电源管理等功能。

参照图3所示，该超清KVM光纤矩阵切换器，包括一张控制卡11、若干光纤输入卡9、若干光纤输出卡10、一个总线切换主板。每张光纤输入卡比如具有有4个输入接口，每个输入口可以接收一路4K超清光纤信号，同理每张光纤输出卡也有4个输出接口，每个输出接口可以发送一路4K超清光纤信号，总线切换主板可以将若干路的4K超清光纤输入信号与若干路的4K超清光纤输出信号做数据路由切换，控制卡可以与控制主机进行控制信息的交互。

参照图4所示，为总线切换主板，其包括切换开关、主板电源模块、主板输入连接模块、主板输出连接模块、主板控制连接模块。主板电源模块与切换开关连接，为切换开关供电。主板输入连接模块与光纤输入卡连接，接收光纤输入卡分解完成的信号；主板输入连接模块与切换开关的输入端一对一连接，将分解完成的信号发送到切换开关的输入端。主板输出连接模块与光纤输出卡连接，将被切换开关路由完成的信号发送到光纤输出卡进行信号组合；主板输出连接模块与切换开关的输出端一对一连接，接收切换开关路由的信号。主板控制连接模块与控制卡连接，接收由控制卡发送来的控制信息，主板控制连接模块与切换开关连接，发送控制信息。切换开关的输入、输出端分别与主板输入、输出连接模块连接，对其中的信号进行路由切换。

在上述描述中，总线切换主板负责将若干路的4K超清光纤输入信号与若干路的4K超清光纤输出信号进行数据路由切换。这种路由切换功能是由硬件实现的，而不需要额外的软件支持。例如，利用开关矩阵、多路复用器等硬件组件，可以根据控制信号将输入信号路由到指定的输出端口，实现信号的切换。这种硬件实现的路由切换具有响应速度快、稳定性高、不受软件影响等优点。

在具体实施时：切换开关是主板上的一个组件，类似于一个电子开关，用于控制信号的路由切换。切换开关可以是一个开关芯片，可以实现信号的路由功能，其具有多个输入端和多个输出端，可以根据控制信号的输入来选择将哪个输入信号发送到哪个输出端。主板电源模块是负责为整个主板提供电源的组件。主板电源模块通常包括电源转换器、电源连接器、电源管理芯片等部件，用于从外部电源输入接口获取电源并为主板提供稳定的电源供应。

主板输入连接模块是用于连接光纤输入卡和切换开关的组件。在硬件上，主板输入连接模块通常包括连接器或接插件，用于连接光纤输入卡和切换开关的输入端口，以实现信号的传输。主板输出连接模块类似于主板输入连接模块，但是用于连接光纤输出卡和切换开关的输出端口。在硬件上，主板输出连接模块也包括连接器或接插件，用于连接光纤输出卡和切换开关的输出端口，以实现信号的传输。主板控制连接模块是用于连接控制卡和切换开关的组件。在硬件上，主板控制连接模块通常包括连接器或接插件，用于连接控制卡和切换开关的控制端口，以实现控制信号的传输。

参照图5所示，该控制卡，包括MCU控制模块、存储模块、控制电源子模块、控制连接模块。控制电源子模块与主板电源模块连接，为控制卡内的MCU控制模块、存储模块供电。MCU控制模块通过RS232或RJ45与控制主机连接，可以与控制主机进行控制信息的交互；MCU控制模块与存储模块连接，可以将4K超清光纤矩阵切换器的状态存储，并在控制主机需要时，将状态信息读取出来反馈给控制主机；MCU控制模块与控制连接模块连接，所有MCU控制模块需要与总线切换主板、光纤输入卡、光纤输出卡进行的信息交互，都需要通过控制连接模块。控制连接模块与主板控制连接模块连接，可以为MCU控制模块与总线切换主板、光纤输入卡、光纤输出卡的信息交互起到桥梁作用。

在具体实施时：控制电源子模块是控制卡内的一个电源管理组件，用于为MCU控制模块、存储模块等其他电子元件提供电源供应。控制电源子模块通常包括稳压电路、滤波电路等部件，用于将外部电源转换为系统所需的稳定电压。例如，一款常见的控制电源子模块可以是Texas Instruments的稳压电源芯片。控制连接模块是用于与总线切换主板、光纤输入卡、光纤输出卡进行信息交互的组件。控制连接模块通常是一组连接器或接插件，用于与其他模块的控制接口进行连接。例如，一款常见的控制连接模块可以是Amphenol的连接器组件。

参照图6所示，该光纤输入卡，包括输入接口、信号分解模块、输入电源子模块、输入连接模块。输入电源子模块与主板电源模块连接，为光纤输入卡内的输入接口、信号分解模块供电。输入接口与外部光纤接口连接，采集光纤接口发送过来的4K超清光纤信号，并将速率高达12Gbit/S的4K超清光纤信号转换成电信号；输入接口与信号分解模块连接，将12Gbit/S的电信号发送给信号分解模块。信号分解模块与输入连接模块连接，信号分解模块将12Gbit/S的电信号分解为4路3Gbit/S的电信号，然后发送给输入连接模块，并且从输入连接模块接收控制信息。输入连接模块与主板输入连接模块连接，可以为信号分解模块与总线切换主板、控制卡的信息交互起到桥梁作用。这个过程涉及信号的传输和连接，而不涉及信号的处理。而只是简单地将信号从输入卡传输到输出卡，以实现信号的切换和路由。

具体实施时，信号分解模块是以FPGA为核心，将每一路4K信号分解为4路1080P信号。输入电源子模块是用于为输入接口和信号分解模块提供电源供应的模块，其包括稳压电路、电容器等电子元件。例如，一款常见的输入电源子模块可以是Linear Technology的稳压电源芯片。输入连接模块用于连接信号分解模块和主板输入连接模块，以及传输控制信息；其是一组连接器或者接插件。例如，一款常见的输入连接模块可以是TEConnectivity的连接器组件。

参照图7所示，该光纤输出卡，包括输出接口、信号组合模块、输出电源子模块、输出连接模块。输出电源子模块与主板电源模块连接，为光纤输出卡内的输出接口、信号组合模块供电。输出连接模块与主板输出连接模块连接，可以为信号组合模块与总线切换主板、控制卡的信息交互起到桥梁作用。信号组合模块与输出连接模块连接，信号组合模块接收由输出连接模块发送来的4路3Gbit/S的电信号，并将这4路电信号组合为1路12Gbit/S的电信号；信号组合模块与输出接口连接，将12Gbit/S的电信号发送给输出接口；输出接口与外部光纤接口连接，输出接口将12Gbit/S的电信号转换为4K超清光纤信号，然后发送给外部光纤接口。

具体实施时，信号组合模块是用于将多个低速的信号组合成一个高速信号。可包括信号合并器、时钟同步器等电路。例如，常见的信号组合模块可以是Xilinx的FPGA芯片。输出电源子模块和输出连接模块与光纤输入卡的输入模块结构类似，可参照实施。

本实用新型提供的新型超清KVM光纤矩阵切换器，有效控制了系统所需的成本。相较于传统方案需要的高速切换设备和光纤传输设备，本方案采用了更为经济实惠的技术方案，降低了系统的建设和运营成本。其结构设计合理，各个模块之间通过总线切换主板连接，组装和安装相对简单。此外，机体的设计考虑了散热问题，提高了设备的稳定性和可靠性，同时也减少了施工过程中的一些不必要的麻烦。

另外，通过在控制卡、光纤输入卡和光纤输出卡上设置了相应的接口和连接模块，用户可以方便地对设备进行维护和管理。此外，LCD显示屏和按键的设计使得用户可以直观地了解设备的工作状态，并进行相应的操作和设置，提高了设备的易用性和用户体验。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，其特征在于，包括：机体、一张控制卡、若干光纤输入卡、若干光纤输出卡和一个总线切换主板；

其中，所述控制卡、光纤输入卡和光纤输出卡，分别均与所述总线切换主板连接；

所述控制卡具有RJ45接口和RS232接口，分别设置在所述机体的后面板上，用于与控制主机连接；

每张所述光纤输入卡具有多个LC接口，设置在所述机体的后面板上，每个LC接口用于接收一路4K超清光纤信号；

每张所述光纤输出卡具有多个LC接口，设置在所述机体的后面板上，每个LC接口用于发送一路4K超清光纤信号；

所述总线切换主板用于将若干路的4K超清光纤输入信号与若干路的4K超清光纤输出信号做数据路由切换。

2.根据权利要求1所述的一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，其特征在于，所述总线切换主板，包括：切换开关、主板电源模块、若干主板输入连接模块、若干主板输出连接模块和一个主板控制连接模块；

其中，所述主板电源模块与切换开关连接，为切换开关供电；

相同数量的所述主板输入连接模块与相同数量的所述光纤输入卡一一对应连接，接收光纤输入卡分解完成的信号；

所述主板输入连接模块与切换开关的输入端一对一连接，将分解完成的信号发送到切换开关的输入端；

相同数量的所述主板输出连接模块与相同数量的所述光纤输出卡一一对应连接，将被切换开关路由完成的信号发送到光纤输出卡进行信号组合；

所述主板输出连接模块与切换开关的输出端一对一连接，接收切换开关路由的信号；

所述主板控制连接模块一端与所述控制卡连接，另一端与所述切换开关连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，其特征在于，所述控制卡，包括：MCU控制模块、存储模块、控制电源子模块和控制连接模块；

其中，所述控制电源子模块与所述主板电源模块连接，为控制卡内的MCU控制模块、存储模块供电；

所述MCU控制模块通过RJ45接口后RS232接口用于与控制主机连接；所述MCU控制模块分别与存储模块、控制连接模块连接；

所述控制连接模块与主板控制连接模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，其特征在于，所述光纤输入卡，包括：输入接口、信号分解模块、输入电源子模块和输入连接模块；

其中，所述输入电源子模块与主板电源模块连接，为光纤输入卡内的输入接口、信号分解模块供电；

所述输入接口用于与外部光纤接口连接，采集光纤接口发送过来的4K超清光纤信号，并将速率高达12Gbit/S的4K超清光纤信号转换成电信号；所述输入接口与信号分解模块连接，将12Gbit/S的电信号发送给信号分解模块；

所述信号分解模块与输入连接模块连接，信号分解模块将12Gbit/S的电信号分解为4路3Gbit/S的电信号，发送给输入连接模块，并且从输入连接模块接收控制信息；

所述输入连接模块与主板输入连接模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，其特征在于，所述光纤输出卡，包括：输出接口、信号组合模块、输出电源子模块、输出连接模块；

其中，所述输出电源子模块与主板电源模块连接，为光纤输出卡内的输出接口、信号组合模块供电；

所述输出连接模块与主板输出连接模块连接；

所述信号组合模块与输出连接模块连接，信号组合模块接收由输出连接模块发送来的4路3Gbit/S的电信号，并将这4路电信号组合为1路12Gbit/S的电信号；

所述信号组合模块与输出接口连接，将12Gbit/S的电信号发送给所述输出接口；

所述输出接口用于与外部光纤接口连接，输出接口将12Gbit/S的电信号转换为4K超清光纤信号，发送给所述外部光纤接口。

6.根据权利要求1所述的一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，其特征在于，所述控制卡、光纤输入卡和光纤输出卡的两端，均设有松母托。

7.根据权利要求1所述的一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，其特征在于，所述机体的两侧面具有散热孔。

8.根据权利要求7所述的一种新型超清KVM光纤矩阵切换器，其特征在于，所述机体的前面板两侧与所述散热孔之间的夹角固定有机箱挂耳，所述机箱挂耳上下两端均设有过孔。