“高门槛”造就“新牛顿” ——锐捷“零背板”创新故事

在移动互联网、云计算、大数据等新技术推动下，国内数据中心产业飞速增长。在新一代数据中心建设的热潮中，各项新技术、新产品层出不穷。其中，一颗耀眼的新星近来频频获得大型企业及云数据中心提供商的青睐，这就是锐捷网络推出的新一代“牛顿”交换机——RG-N18018-X。该产品最大的特点，就是采用了“零背板”创新设计，实现了高密度、低损耗、绿色节能、平滑升级等一系列现代商业用户亟需的特性。

“零背板”技术刚刚问世时，其特性便让不少用户抛来了橄榄枝。但是，说到将这项技术应用到100T的交换平台上，并实现普及化，业界此前却一直存在着争论，这是因为，“零背板”有着极高的制造工艺等技术门槛，因此被认为商业化量产的难度很大。

那么，锐捷的研发人员又是如何迈过这个“高门槛”，打造出新一代的“牛顿”传奇呢？带着这个问题，我们采访了锐捷网络研究院的王兴国（化名），解密了“零背板”诞生背后的故事。
一颗脱落的铆钉

“零背板”，顾名思义，就是无背板技术，在数据中心交换机设备里不再设计背板这个部件。表面上看，虽说只是去掉了交换机的一个部分，但由于背板在原有交换机架构中的核心位置，这对于网络设备厂商生绝对是一次全新的考验。首先就是在缺少背板支撑的情况下，如何确保机箱结构坚固，否则，在运输和安装过程中，都会对设备产生大幅振动，若强度不够，就会导致板卡断裂等严重故障。

“振动测试是业内的通用标准，通常的做法是进行90分钟（X、Y、Z三个方向各30分钟)的振动实验，然后检测试验样品的包装，机械性能和电器性能。但由于没有了背板的支撑，我们特地用龙骨，加强筋等方法增加机箱强度。同时，在测试样品时，故意将时间延长到168小时，而就是在这多出来的166.5个小时里，我们发现有1颗铆钉断了。” 王兴国（化名）回顾了“零背板”新“牛顿”交换机在当初测试研发时的情况。那么，在几百颗铆钉中，为什么偏偏是这颗铆钉会被振断呢？

为此，锐捷网络研究院的工程师们搭建了极为复杂的机箱模型，对内外的所有铆钉进行应力仿真测试，又通过了无数个小时的调整优化、数以亿次的迭代计算，终于找到问题的根源。他们通过引入新型材料，并改良应力结构，使得应力可以均匀分摊，最终彻底地解决了该问题。改良后的机箱经过高出业界百倍时间的震动测试，整机无掉件、零件脱落、异响等情况，大大提升了系统的可靠性。

5厘米走线省下“一台大功率空调用电”

RG-N18018-X的单板支持36个100G接口，实现了单板3.6T的交换容量，整机最大提供576个100G端口或2304个25G端口，超过了同等尺寸设备接口密度的20%。如此高的性能，可以为用户业务提供更加轻松灵活的选择和应用支撑，不过同时也带来了新的技术挑战。

王兴国（化名）表示：“通常这种超高速信号设计，都要增加物理层芯片（PHY）进行信号加强。但这种常规设计会导致整机要增加1728W的功率，相当于1个大功率空调。而我们新一代“牛顿”交换价，主打的特性之一，就是绿色节能。为了把这一目标实现并落地，我们必须要为客户省掉这1728W的功耗！“

“通过反复模拟实验，我们发现必须让信号多走5厘米才能去掉这个耗能的物理层芯片。虽然5厘米是个看似很短的距离，但在超高速信号设计领域中确是很大的难关。”为了给用户交付一个绿色节能、性价比最高的产品，锐捷的工程师对几十种部件反复实验，最终选定了最佳的部件，并组合出一条特殊走线，赢得了这宝贵的5厘米，实现无PHY设计，节省了1728W的耗电量。

0.035毫米与5级定位

“CPU针脚弯了怎么办？”这是百度上非常常见的PC终端硬件技术问题，实际上，这一问题在交换机安装时也会存在。因为高性能需要更密的芯片针脚，而在“零背板”情况下，由于没有背板协助定位，这就对RG-N18018-X提出了前所未有的设计精度要求。否则，用户在安装设备和板卡升级时非常容易造成针脚变形，导致安装不到位、损坏甚至烧毁设备的故障。
为此，锐捷针对这款“零背板”交换机特别设计出了5级定位系统，但是机箱生产完成后，是否能满足高要求的设计指标呢？“由于板长将近1米，常规适用该长度的测量工具只能达到0.5毫米精度，远不能满足我们的精度要求。新‘牛顿’采用了精度高达0.035mm的3D扫描技术，彻底排除设计隐患“。王兴国（化名）介绍到，“另外，考虑到用户升级或安装时的一些误差，锐捷工程师还特意找到100名非专业人员参与测试，结果表明，只要在外壳对准之后，针面的角度可以保证连接器偏差2°范围内自动导入连接匹配状态，未受过专业训练的用户都能保障在无损的情况下完成安装。”

名牌大学生和“野蛮装卸员”

通过介绍可以看到，要具备“零背板”优势，成为新一代的“牛顿”，需要经历诸多考验。而类似的故事还有许许多多，除了殚精竭虑的思考，其中很多更需要“身体力行”。
“为了解决设备跌落可能导致的芯片焊球断裂的问题，同事们不但用软件仿真分析出了芯片的受力区域，摸清了跌落的重灾区，还需要进行大量的跌落实验。”王兴国（化名）说，很多人会经常看到一个小哥在锐捷研究院里面在摔包裹，举起来又扔下去，不断重复，常让路过的人以为是一个在野蛮装卸员在发泄心中不满，而实际上，他却是一位名牌大学毕业的优秀工程师。

新“牛顿”的诞生需要这种锤炼和摔打，企业的创新发展之路同样如是。正是这种“工匠精神“下的高标准、高要求，让锐捷的工程师们迈过了高门槛，造就了零背板技术，保障了产品品质。