CN100433590C - 一种用于通信系统工作模块监控单元的配电方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对同步数字传输(SDH)系统中工作模块的监测单元进行配电的方法和装置，利用本发明的方法和装置，主、备模块上监控单元实现电源互送，在电路成本基本不增加的基础上，针对于电源故障导致的监控异常现象大大减少，因此可以解决由于电源失效所引起的1+1主用/备用模块之间不能正确倒换的问题。

Description

一种用于通信系统工作模块监控单元的配电方法和装置

技术领域

本发明涉及用于同步数字传输(SDH)系统中工作模块的配电方法和装置，具体地涉及对核心工作模块的监测单元进行配电的方法和装置。

背景技术

目前，设备运营商对SDH系统的业务质量，提出非常严格的要求。

为使设备稳定工作，专家们提出了多种技术方案，包括采用对核心工作部件进行1+1冗余备份，即双业务备份技术。例如，对于SDH设备的核心部件例如时钟和交叉模块，主用和备用模块同时工作，来自线卡的业务同时送入主用、备用两个模块，主用、备用模块将交叉后的数据以及系统时钟也都同时送回线卡。当主用模块发生故障时，业务可通过备用模块正常进行。为判断核心模块是否发生故障，较为常用的方法是利用各个模块上的监控单元采集各种监测信号，当监测信号异常时，监控单元产生告警信号，告警信号送入其它线卡，指导其它线卡选用正常工作的业务模块。虽然简单的双业务备份大大减少了业务中断，但仍然无法完全杜绝通信系统故障。

根据通信系统故障统计数据，向核心模块供电的各种隔离或非隔离电源模块的故障率远远高于其它数字集成电路的故障率。通信系统故障多发生在工作电源不正常时，而这时用于控制业务倒换的监控部分也由于电源不正常而不能正常工作，导致不能及时采取倒换保护措施。因此，减少通信系统故障的关键在于减少电源的故障，尤其是减少为监控部分供电的电源故障。

按照常规的电源设计方法，出于降低系统噪声的考虑，各个业务备份模块主要采用各模块分散供电，即主用、备用模块由各自的工作电源供电。这样，当一个工作模块的电源出现故障时，整个工作模块也都同时无法正常工作，影响保护倒换的实施。如果简单的增加电源模块的数量，将每个工作模块的电源模块都增加一个备份电源，虽然可以解决这类问题，但是成本太高、不实用。因此，需要一种既能够解决由于工作模块电源故障影响保护倒换的问题，而又能够实用、低成本的工作模块供电方法和装置。

发明内容

本发明的目的就是要解决现有技术的上述问题，本发明的第一目的提供一种通信系统工作模块中监控单元的配电方法，本发明的第二目的提供一种通信系统工作模块中监控单元的配电装置。

本发明的通信系统工作模块中监控单元配电方法，包括步骤：

在同步数字传输系统中，工作模块的主用、备用模块都采用分散供电，即从系统所输入的48V直流电源中，分别利用隔离电源处理单元产生主用、备用模块所需的工作电源：

主用、备用模块上的各电路单元中，除了监控单元外，其它电路单元均采用本模块的电源处理单元供电，而监控单元由主用模块的电源处理单元和备用模块的电源处理单元同时供电，即来自主用模块上电源处理单元的直流电压与来自备用模块上电源处理单元并经过主用模块上热插拔保护单元处理的直流电压通过主用模块上双电源保护单元同时给主用模块上监控单元供电，来自备用模块上的电源处理单元的直流电压与来自主用模块上电源处理单元并经过备用模块上热插拔保护单元处理的直流电压通过备用模块上双电源保护单元同时给备用模块上监控单元供电；

当主用模块上电源处理单元发生故障时，主用模块上监控单元利用备用模块电源处理单元送入的电源仍能正常工作，送出正确的工作状态指示；当备用模块上电源处理单元发生故障时，主用模块上监控单元不受其影响，仍能正常工作；反之，当备用模块上电源处理单元发生故障时，备用模块上监控单元利用主用模块上电源处理单元送入的电源仍能正常工作，送出正确的工作状态指示；当主用模块上电源处理单元发生故障时，备用模块上监控单元不受其影响，仍能正常工作。

本发明的通信系统工作模块中监控单元配电装置，包括下列结构组成：

主用模块，其进一步包括：电源处理单元，用于向本模块上的双电源保护单元输出一路直流电压，并同时向备用模块上的热插拔保护单元输出另一路直流电压；热插拔保护单元，用于处理来自备用模块上电源处理单元的直流电压，并向本模块上的双电源保护单元输出处理后的直流电压；双电源保护单元，用于将来自本模块上电源处理单元的直流电压与来自本模块上热插拔保护单元的直流电压同时提供给本模块上监控单元；

备用模块，其进一步包括：电源处理单元，用于向本模块上的双电源保护单元输出一路直流电压，并同时向主用模块上的热插拔保护单元输出另一路直流电压；热插拔保护单元，用于处理来主用模块上电源处理单元的直流电压，并向本模块上的双电源保护单元输出处理后的直流电压；双电源保护单元，用于将来自本模块上电源处理单元的直流电压与来自本模块上热插拔保护单元的直流电压同时提供给本模块上监控单元。

在本发明的通信系统工作模块上监控单元配电装置中，其中的主用模块和备用模块可以是时钟交叉模块，主用模块和备用模块上的监控单元均输出工作状态指示信号给线卡，通知线卡与主用、备用模块中的哪个模块进行业务交换。

在本发明的通信系统工作模块上监控单元配电装置中，其中主用模块和备用模块上的双电源保护单元均为两个二极管构成，来自本模块上热插拔保护单元的直流电压连接到一个二极管正极，来自本模块上电源处理单元的直流电压连接到另一个二极管正极，两二极管负极并联后，连接到本模块上的监控单元作为电压源。

在本发明的通信系统工作模块上监控单元配电装置中，其中主用、备用模块上的热插拔保护单元均由热插拔负压控制器、电源变换模块和N沟道场效应管组成，输入正电压通过电源变换模块输出给监控单元，而在N沟道场效应管串联在电源变换模块与接地点之间，热插拔负压控制器跨接在正电压与接地点之间用于防止短路或电流过大，当电流过大时热插拔负压控制器跳开，导致地线回路中N沟道场效应管截止，直至电流恢复正常后，热插拔负压控制器复位，重新供电。

在本发明的通信系统工作模块上监控单元配电装置中，其中主用、备用模块上监控单元的工作电压为3.3伏。

本发明根据故障统计分析，提出主、备模块电源互送的措施。经过此项改进后，在电路成本基本不增加的基础上，针对于电源故障导致的监控异常现象大大减少，因此可以解决由于电源失效所引起的1+1主用/备用模块之间不能正确倒换的问题。

附图说明

图1为本发明的装置用于SDH系统中时钟交叉模块的实施例；

图2为本发明装置中热插拔保护单元的结构示意图；

图3为本发明装置中双电源保护单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图详细介绍本发明的技术原理和具体实施方法。

本发明主要用于克服系统核心模块的电源故障，需要考虑几点技术问题：第一，简化系统设计和不提高成本的基础上，尽可能完善设计；第二，由于通信设备的特殊要求，各模块需要带电插拔，当主、备模块电源互送后，可能引入插拔模块，影响另一正常工作模块问题，必须在设计中考虑热插拔问题；第三，如何利用简单可考的低成本方法进行电源备份。为了解决这些技术问题，本发明将从系统配置和具体关键技术角度进行说明。

图1本发明主用、备用模块为SDH系统中的时钟交叉模块的具体实施例。由于SDH系统通常采用机房的48V直流电源供电，而各功能模块直流工作电压一般低于5V，因此每个模块内部需要利用电源处理单元将48V电压源变换成5V等工作电压；基于电路噪声的考虑，各个模块均采用分散供电的方式。如图1所示，主用模块和备用模块上均有自己的电源处理单元，每个模块上的大部分数字电路工作电源来自本模块的电源处理单元。本发明的特点在于监控单元的工作电源可选用来自本模块的电源处理单元或备份模块的电源处理单元。这样，在本模块电源故障时，利用备份模块送入的电源，监控单元仍可送出正确的告警信号。另外，本发明的配电装置中，备份模块送入本模块的电源，必须经过热插拔保护电路处理，以便抑制浪涌电流，防止模块插拔时影响本模块监控单元的正常工作。

从图1可看出，主用时钟交叉模块的监控单元由本模块中的双电源保护单元供电，而双电源保护单元电压源来自本模块的电源处理单元和备用时钟交叉模块的电源处理单元输出并经过本模块热插拔保护单元处理后的电压源。这样，主用时钟交叉模块上的监控单元的电源实际来自主用模块上和备用模块上的两个电源处理单元。仍然参照图1，备用时钟交叉模块上的监控单元的电源实际也来自备用模块上和主用模块上的两个电源处理单元。

由于图1中的工作模块为时钟交叉模块，该类模块对外的信号采用1+1冗余备份，主要是与线卡的双向业务交流，因此监控单元要将工作状态指示信号通知线卡，以便线卡选择处理来自主用时钟交叉模块或备用时钟交叉模块的哪个模块的业务。

图2为本发明配电装置中热插拔保护单元电路结构的示意图。当模块插入带电的机箱背板时，模块内的电源模块的旁路电容器在充电时会吸收很大的瞬态电流，这种瞬态电流会造成电子元件的永久性损坏，而且会在系统的电源上引发尖峰干扰信号。由于两个主、备模块的电源互送，所以插拔某一模块可能影响另一正在工作的模块，所以本发明设计了热插拔保护单元电路，保证模块可从带电的背板上安全地插入和拔出。热插拔保护单元主要结构包括热插拔负压控制器和N沟道调整管；热插拔负压控制器具有防止短路或电流过大的功能，当电流过大时，热插拔负压控制器跳开，外接在地线回路中的N沟道晶体管便截止，使得电源供电中断；电流恢复正常后，使热插拔负压控制器复位后，重新给电路加电。

图3为本发明配电装置中双电源保护单元结构的示意图，该单元主要由两个二极管组成。以主用时钟交叉模块的双电源保护单元为例，来自本模块的电源正极连接到一个二极管正极，来自备用模块并经过热插拔保护单元处理后的电源正极连接到另一个二极管正极，两个电源输出分别经过二极管负极并联在一起，同时提供给监控单元作为工作电压。选用二极管时需要考虑二极管的额定工作电流和额定工作电压；同时设计中要考虑到，电源经过二极管输出将产生一定压降，要采用一些电压补偿措施。另外，为附图简化起见，在图3中仅仅表示了电源正极的连接关系，省略了电源地线的连接描述。

本发明的配电方法和装置应用于2.488G带宽的SDH设备中进行试验，实现主、备时钟交叉模块的保护功能。该试验系统测试获得的试验效果为：第一，在基本不增加成本的基础上，大大增加了倒换的可靠性，降低设备的业务故障率；第二，本系统的各项倒换功能及指标完全满足ITU-T建议标准。

上述附图和实施例仅仅用于解释本发明的工作原理，并不对本发明的保护范围构成限制，本发明的保护范围由所附带的权利要求书所限定。

Claims (6)

1.一种通信系统工作模块中监控单元配电方法，包括步骤：

在同步数字传输系统中，工作模块的主用、备用模块都采用分散供电，即从系统所输入的48V直流电源中，分别利用隔离电源处理单元产生主用、备用模块所需的工作电源；

主用、备用模块上的各电路单元中，除了监控单元外，其它电路单元均采用本模块的电源处理单元供电，而监控单元由主用模块的电源处理单元和备用模块的电源处理单元同时供电，即来自主用模块上电源处理单元的直流电压与来自备用模块上电源处理单元并经过主用模块上热插拔保护单元处理的直流电压通过主用模块上双电源保护单元同时给主用模块上监控单元供电，来自备用模块上的电源处理单元的直流电压与来自主用模块上电源处理单元并经过备用模块上热插拔保护单元处理的直流电压通过备用模块上双电源保护单元同时给备用模块上监控单元供电；

当主用模块上电源处理单元发生故障时，主用模块上监控单元利用备用模块电源处理单元送入的电源仍能正常工作，送出正确的工作状态指示；当备用模块上电源处理单元发生故障时，主用模块上监控单元不受其影响，仍能正常工作；反之，当备用模块上电源处理单元发生故障时，备用模块上监控单元利用主用模块上电源处理单元送入的电源仍能正常工作，送出正确的工作状态指示；当主用模块上电源处理单元发生故障时，备用模块上监控单元不受其影响，仍能正常工作。

2.一种通信系统工作模块中监控单元配电装置，包括结构组成：

主用时钟交叉模块，其进一步包括：电源处理单元，用于向本模块上的双电源保护单元输出一路直流电压，并同时向备用时钟交叉模块上的热插拔保护单元输出另一路直流电压；热插拔保护单元，用于处理来自备用时钟交叉模块上电源处理单元的直流电压，并向本模块上的双电源保护单元输出处理后的直流电压；双电源保护单元，用于将来自本模块上电源处理单元的直流电压与来自本模块上热插拔保护单元的直流电压同时提供给本模块上监控单元；

备用时钟交叉模块，其进一步包括：电源处理单元，用于向本模块上的双电源保护单元输出一路直流电压，并同时向主用时钟交叉模块上的热插拔保护单元输出另一路直流电压；热插拔保护单元，用于处理来主用时钟交叉模块上电源处理单元的直流电压，并向本模块上的双电源保护单元输出处理后的直流电压；双电源保护单元，用于将来自本模块上电源处理单元的直流电压与来自本模块上热插拔保护单元的直流电压同时提供给本模块上监控单元。

3.根据权利要求2的通信系统工作模块中监控单元配电装置，其特征在于：主用时钟交叉模块和备用时钟交叉模块上的监控单元均输出工作状态指示信号给线卡，通知线卡与主用、备用模块中的哪个模块进行业务交换。

4.根据权利要求2的通信系统工作模块中监控单元配电装置，其特征在于其中主用时钟交叉模块和备用时钟交叉模块上的双电源保护单元均为两个二极管构成，来自本模块上热插拔保护单元的直流电压连接到一个二极管正极，来自本模块上电源处理单元的直流电压连接到另一个二极管正极，两二极管负极并联后，连接到本模块上的监控单元作为电压源。

5.根据权利要求2的通信系统工作模块中监控单元配电装置，其特征在于其中主用、备用时钟交叉模块上的热插拔保护单元均由热插拔负压控制器、电源变换模块和N沟道场效应管组成，输入正电压通过电源变换模块输出给监控单元，而在N沟道场效应管串联在电源变换模块与接地点之间，热插拔负压控制器跨接在正电压与接地点之间用于防止短路或电流过大，当电流过大时热插拔负压控制器跳开，导致地线回路中N沟道场效应管截止，直至电流恢复正常后，热插拔负压控制器复位，重新供电。

6.根据权利要求2的通信系统工作模块中监控单元配电装置，其中主用、备用模块上监控单元的工作电压为3.3伏。

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