CN100479379C - 一种提高板倒换稳定性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高板倒换稳定性的方法和系统，该系统包括通过总线相连的控制单元、通信单元和保护单元，该通信单元和保护单元均包括倒换控制模块和倒换处理模块，其中：该倒换控制模块，用硬件逻辑电路实现，在根据总线上的倒换信息判断需要倒换时，如根据同步标志判断该倒换处理模块空闲则马上通知其倒换，如该倒换处理模块正在处理上次倒换，则做倒换计数，在检测到同步标志变为空闲标志后再通知该倒换处理模块进行新的倒换；该倒换处理模块，在收到该倒换控制模块通知倒换的信息后，先设置表示正在倒换的同步标志，然后进行板倒换操作，在倒换完成后将同步标志设置倒换完成的标志。采用本发明可以提高板倒换的稳定性，并缩短倒换时间。

Description

一种提高板倒换稳定性的方法和系统

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及板倒换。

背景技术

在通信设备系统中，网络的服务质量一直是一个很关键的问题，特别是对于像服务在铁路、航空等的通信设备，短暂的业务中断就可能导致不可估量的损失。因此通信设备对于可靠性的要求非常高，在通信设备中，通常采用各个级别的保护来提高设备的可靠性。

目前通信设备上一般都提供多级保护，这些保护方法使用冗余设计，通过提供备用设备或措施来保证业务传输的安全性，在主设备发生故障时，经主备倒换控制，能够及时将通信业务切换到备用设备上，尽可能减少设备故障产生的业务中断时间。

1:N板倒换是通信设备很重要的一种保护方式，1:N板保护系统一般由控制单元、通信单元、保护单元和公用的HW总线组成，控制单元完成板倒换的控制逻辑，保护单元对通信单元做1:N的板级保护，通信单元、保护单元和控制单元间通过HW总线进行通信，控制单元判断单板运行状态，根据单板运行状态情况，控制业务切换，并通过HW线通知1:N保护组内的通信单元和保护单元当前的倒换信息。通信单元和保护单元通过接收到的HW线倒换信息来决定是否进行倒换处理，如果这个倒换信息相对以前有变化，并且连续K帧(K可视具体情况确定)都相同，就进行倒换处理。HW线上传给通信单元和保护单元的一个字节信息主要包括是否倒换的信息和板地址等信息。

为了保证业务正常，通信设备对主备倒换的时间要求是50毫秒之内完成倒换动作。通信单元的倒换逻辑处理通常由软件实现，软件通过判断HW线信息来决定是否启动倒换或倒换恢复，软件处理一般耗时较长，而且倒换时间的波动比较大，波动幅度在10毫秒到20毫秒间，而且软件的功能扩充常常会影响板倒换时间，导致倒换时间超标。所以采用软件处理倒换会给通信设备的稳定性和可维护性带来不确定因素。在软件的倒换处理中，通常的实现方法是软件定时检测HW线信息，经过K帧校验，来判断是否启用倒换控制，由于定时间隔需要花一定的时间，单板的K帧校验检测也要花费一定的时间，这样就会导致板倒换的时间较长并且不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高板倒换稳定性的方法和系统，可以提高板倒换的稳定性，并缩短倒换时间。

本发明提供一种提高板倒换稳定性的系统，包括通过总线相连的控制单元、通信单元和保护单元，其特征在于，所述通信单元和保护单元均包括倒换控制模块和倒换处理模块，其中：

所述倒换控制模块，用硬件逻辑电路实现，在根据总线上的倒换信息判断需要倒换时，如根据同步标志判断所述倒换处理模块空闲则马上通知其倒换，如所述倒换处理模块正在处理上次倒换，则做倒换计数，在检测到同步标志变为空闲标志后再通知所述倒换处理模块进行新的倒换；

所述倒换处理模块，在收到所述倒换控制模块通知倒换的信息后，先设置表示正在倒换的同步标志，然后进行板倒换操作，在倒换完成后将同步标志设置倒换完成的标志。

进一步地，上述系统还可以具有以下特点：所述倒换控制模块包括以下单元：

存储单元，包括用于存储同步标志的同步标志寄存器、存储HW线信息值的总线信息寄存器和倒换计数器；

倒换控制模块的控制单元，用于反复执行以下操作：判断同步标志是否为正在倒换标志，如果正在倒换标志，表示正在进行中断处理，不进行倒换，如果空闲标志，读倒换计数器，判断倒换计数器的值是否为0，如果为0，不进行倒换；如果不为0，则触发一个外部中断，清除倒换计数器；

检测处理单元，用于持续检测HW线上对应的倒换信息值，并判断该信息值与保存的HW线信息值相比是否有变化且K帧内该HW线上对应的倒换信息值完全相同，如果是，则将倒换计数器加1，将当前HW线信息值存入总线信息寄存器，否则，不做处理；

初始值设置单元，用于在上电启动时将同步标志和倒换计数器清零。

进一步地，上述系统还可以具有以下特点：所述硬件逻辑电路是现场可编程门阵列。

进一步地，上述系统还可以具有以下特点：所述倒换处理模块，是先将同步标志置1，然后进入中断处理板倒换操作，板倒换处理完毕后，将同步标志清零。

本发明还提供一种提高板倒换稳定性的方法，应用于由通过总线相连的控制单元、通信单元和保护单元组成的1：N板保护系统，所述通信单元和保护单元均包括倒换处理模块和用硬件逻辑电路实现的倒换控制模块，所述倒换控制模块启动后，执行以下步骤：

(a)将同步标志和倒换计数器清零；

(b)判断同步标志是否正在倒换标志，如果是，进行步骤(c)，否则，进行步骤(d)；

(c)读取总线倒换信息值，根据该倒换信息值判断是否需要进行倒换处理，如果是，则将倒换计数器加1，保存当前总线信息值，返回步骤(b)；否则，直接返回步骤(b)；

(d)读倒换计数器，判断倒换计数器的值是否为0，如果是，返回步骤(b)，否则，通知所述倒换处理模块倒换，清除倒换计数器，返回步骤(b)；

所述倒换处理模块收到倒换通知后，先将同步标志设置为正在倒换标志，然后进入中断处理板倒换操作，板倒换处理完毕后，将同步标志设置为空闲标志。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：所述硬件逻辑电路是现场可编程门阵列。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：所述步骤(c)中，是通过当前总线倒换信息值与保存的总线信息值相比是否有变化且K帧内该总线信息值完全相同来判断是否需要进行倒换处理的。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：所述倒换处理模块收到倒换通知后，是先将同步标志置1，然后进入中断处理板倒换操作，板倒换处理完毕后，将同步标志清零。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：所述通知所述倒换处理模块倒换是通过中断方式通知的。

采用本发明所述的方法和系统，克服现有板倒换控制存在倒换时间不稳定、倒换时间易超限的问题，且改进成本低，效果明显。在研究实验中，发现采用本发明的技术方案后，板倒换的平均处理时间降低了大约10ms，板倒换时间的波动幅度降低了80％左右，大大提高了板倒换的稳定性和实时响应速度。

附图说明

图1是本发明实施例系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中触发外部中断信号的流程图；

图3是本发明实施例中中断处理的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：

本发明的主要思想是把1:N板倒换通信单元和保护单元的倒换判断逻辑由FPGA(现场可编程门阵列)来处理。通过FPGA读取HW线对应的倒换信息值，然后再做K帧校验，如果HW线信息发生变化并且连续K帧相同就产生一个外部中断，通信单元和保护单元的软件在外部中断的处理函数中直接处理单板倒换的业务配置等动作。

由于单板自动倒换由硬件来触发，如果有两次或两次以上的倒换动作连续触发，会连续发出多次中断信号，给通信单元和保护单元软件的处理造成混乱。假设通信单元第一次检测到HW线变化的信息，软件进入中断作单板倒换处理，如果这个时候又有第二个中断信号产生，单板软件将不会处理，而控制单元此时已经将业务做了第二次倒换，这样可能会导致倒换状态混乱，所以在使用外部中断触发倒换的时候，需要对操作采用同步机制，可利用FPGA提供一个同步标志器和倒换计数器来避免中断重入事件。

同步标志主要为了FPGA触发中断和软件做中断处理之间的同步，倒换计数器主要提供记录HW线变化的锁存，如果软件进入中断处理，会首先将同步标志置1，FPGA在触发中断前判断这个同步标志，如果已经置1，那么先不触发中断，而只是将倒换计数器加1，当同步标志被清零再去判断倒换计数器是否有计数，从而决定是否触发中断，倒换计数器在这里起到一个锁存作用，将HW线的变化信息保存。

基于上述思想，本实施例提高板倒换稳定性的系统，如图1所示，包括控制单元、通信单元、保护单元和HW总线，各模块由SDH(同步数字系列)系统上相应的软硬件实现。其中，控制单元和HW总线不必做任何变化，控制单元检测支路板的运行状态，如果发现通信单元发生故障，控制单元发出倒换信号，改变HW总线对应的倒换信息值。由通信单元和保护单元的倒换控制模块和倒换处理模块完成整个倒换过程。其中：

倒换控制模块，用于实现通信单元和保护单元的倒换逻辑控制，用FPGA来实现，当然也可以采用其它硬件逻辑电路，该模块进一步包括：

存储单元，包括用于存储同步标志的同步标志寄存器、存储HW线信息值的总线信息寄存器和倒换计数器。

倒换控制模块的控制单元，用于反复执行以下操作：判断同步标志是否为正在倒换标志，如果正在倒换标志，表示正在进行中断处理，不进行倒换，如果空闲标志，读倒换计数器，判断倒换计数器的值是否为0，如果为0，不进行倒换；如果不为0，则触发一个外部中断，清除倒换计数器。

检测处理单元，用于持续检测HW线上对应的倒换信息值，并判断该信息值与保存的HW线信息值相比是否有变化且K帧内该HW线信息值完全相同，如果是，则将倒换计数器加1，将当前HW线信息值存入总线信息寄存器，否则，不做处理。

初始值设置单元，用于在上电启动时将同步标志和倒换计数器清零。

相应的，通信单元和保护单元上的倒换处理模块用软件实现，在收到外部中断信号后，先将同步标志设置为正在倒换标志，然后进行中断处理，即完成板倒换操作，再将同步标志设置为空闲标志。本发明中，倒换控制模块不局限于用中断方式通知倒换处理模块进行倒换。

采用以上系统实现提高板倒换稳定性的倒换逻辑判断处理流程，如图2所示，包括以下步骤：

步骤110，将同步标志和倒换计数器清零；

步骤120，判断同步标志是否为正在倒换标志，如果是，进行步骤130，否则，进行步骤160；

在本发明的一个实例中，同步标志为1时即正在倒换标志，即“正在处理中断”，为0时即空闲标志。

步骤130，通信单元和保护单元的FPGA持续读取HW线对应的倒换信息值，如果该信息值与保存的HW线信息值相比没有变化，返回步骤120，否则，进行步骤140；

步骤140，作K帧校验，判断K帧内HW线信息值是否完全相同，如果是，则K帧校验有效，进行步骤150，否则，K帧校验不成功，返回步骤120；

步骤150，将倒换计数器加1，保存当前HW线信息值，返回步骤120；

步骤160，读倒换计数器，判断倒换计数器的值是否为0，如果是，进行步骤120，否则进行步骤170；

步骤170，触发一个外部中断，清除倒换计数器，返回步骤120；

通信单元和保护单元的倒换处理模块收到该中断信号后，如图3所示，先将同步标志设置为正在倒换标志，然后进入中断处理板倒换操作，板倒换处理完毕后，将同步标志设置为空闲标志。在上述实例中，在通信单元和保护单元的软件收到该中断信号后，先将同步标志置1，然后进入中断处理板倒换操作，板倒换处理完毕后，将同步标志清零。

Claims (9)

1、一种提高板倒换稳定性的系统，包括通过总线相连的控制单元、通信单元和保护单元，其特征在于，所述通信单元和保护单元均包括倒换控制模块和倒换处理模块，其中：

所述倒换控制模块，用硬件逻辑电路实现，在根据总线上的倒换信息判断需要倒换时，如根据同步标志判断所述倒换处理模块空闲则马上通知其倒换，如所述倒换处理模块正在处理上次倒换，则做倒换计数，在检测到同步标志变为空闲标志后再通知所述倒换处理模块进行新的倒换；

所述倒换处理模块，在收到所述倒换控制模块通知倒换的信息后，先设置表示正在倒换的同步标志，然后进行板倒换操作，在倒换完成后将同步标志设置倒换完成的标志。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述倒换控制模块包括以下单元：

存储单元，包括用于存储同步标志的同步标志寄存器、存储HW线信息值的总线信息寄存器和倒换计数器；

倒换控制模块的控制单元，用于反复执行以下操作：判断同步标志是否为正在倒换标志，如果正在倒换标志，表示正在进行中断处理，不进行倒换，如果空闲标志，读倒换计数器，判断倒换计数器的值是否为0，如果为0，不进行倒换；如果不为0，则触发一个外部中断，清除倒换计数器；

检测处理单元，用于持续检测HW线上对应的倒换信息值，并判断该信息值与保存的HW线信息值相比是否有变化且K帧内该HW线信息值完全相同，如果是，则将倒换计数器加1，将当前HW线信息值存入总线信息寄存器，否则，不做处理；

初始值设置单元，用于在上电启动时将同步标志和倒换计数器清零。

3、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硬件逻辑电路是现场可编程门阵列。

4、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述倒换处理模块，是先将同步标志置1，然后进入中断处理板倒换操作，板倒换处理完毕后，将同步标志清零。

5、一种提高板倒换稳定性的方法，应用于由通过总线相连的控制单元、通信单元和保护单元组成的1:N板保护系统，所述通信单元和保护单元均包括倒换处理模块和用硬件逻辑电路实现的倒换控制模块，所述倒换控制模块启动后，执行以下步骤：

(a)将同步标志和倒换计数器清零；

(b)判断同步标志是否正在倒换标志，如果是，进行步骤(c)，否则，进行步骤(d)；

(c)读取总线倒换信息值，根据该倒换信息值判断是否需要进行倒换处理，如果是，则将倒换计数器加1，保存当前总线信息值，返回步骤(b)；否则，直接返回步骤(b)；

(d)读倒换计数器，判断倒换计数器的值是否为0，如果是，返回步骤(b)，否则，通知所述倒换处理模块倒换，清除倒换计数器，返回步骤(b)；

所述倒换处理模块收到倒换通知后，先将同步标志设置为正在倒换标志，然后进入中断处理板倒换操作，板倒换处理完毕后，将同步标志设置为空闲标志。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硬件逻辑电路是现场可编程门阵列。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)中，是通过当前总线倒换信息值与保存的总线信息值相比是否有变化且K帧内该总线信息值完全相同来判断是否需要进行倒换处理的。

8、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述倒换处理模块收到倒换通知后，是先将同步标志置1，然后进入中断处理板倒换操作，板倒换处理完毕后，将同步标志清零。

9、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)中，是通过中断方式通知所述倒换处理模块倒换的。

Images