CN101009581A - 基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传输质量分析的通信传输线路的无损伤自动切换方法与装置，方法：通信双方之间设置至少一条冗余传输线路，将待传输数据进行分块，插入时标，以使接收端将各路数据进行对齐，再按传输线路的数量复制待传输数据块；对接收到的各路数据进行解码，提取各传输线路数据块的时间标识信息，按线路的不同对数据块分别存储；对存储的各数据块进行传输质量分析，确定传输质量最好的数据块，并以该数据块为接收的最终数据进行读取，从而达到线路的无损伤自动切换。本发明同时公开了基于上述方法的装置。本发明可提高数据通信质量的等级、自动化程度较高，可用于各种通信系统中。

Description

基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法与装置

技术领域

本发明涉及一种线路切换的方法与装置，尤其涉及一种基于2M接口传输质量分析的线路无损伤自动切换方法与装置。

背景技术

在数字传输系统中，图像传输业务、数据通信业务及某些特殊通信业务对传输的可靠性和传输质量有很高的要求。但由于传输设备系统失效、干扰、传输线断开等原因会影响通信的质量，甚至使业务完全中断。这种情况的发生，会给用户带来很大的麻烦，从而产生严重后果。特别是对于政府机要部门、部队、电力系统等，通信系统的质量和畅通有着更重要的意义。

例如：图像传输业务的终端设备在中断业务后重新握手建立连接的过程相当漫长，一般20s以上，有些设备甚至需要几分钟到十几分钟的时间。重建连接的时间将会让用户无法忍受。

用于传输数据、高层网(如7号信令)的电路，由于这些电路质量的要求大大地高于传输话音电路的质量(误码率＜10e-7)，而由于传输系统的原因，电路质量常难以达到要求。

因此，如何提高通信系统的传输质量，保证通信系统的畅通是一个迫切需要解决的事情。

目前，保证通信质量的方法通常有以下几种：

第一种方式是SDH自愈环方式。即在发现原传输信道出现故障时，重新选择一条传输信道进行自动切换，重新建立通信渠道。它的缺点是切换时有损伤(即切换期间，会产生通信中断)；而且不能保障双向数据能经过相同的路由，从而不能保障双向具有相同的延时，而双向具有相同的延时是一些设备如继电保护设备的基本要求，否则将不能正常工作。

第二种方式是人工切换方式。这里的前提是存在两个传输路由，分别提供2个传输信道，在发现故障时，人工强制切换到另外一个传输信道上。它的缺点是：1、故障延续的时间取决于人工发现故障并产生动作的时间；2、人工切换期间，通信将完全中断。

第三种方式是现有的自动切换方式：即基于多路传输线路自动切换的技术，当一个传输路由发生故障后会自动切换到另一个路由线路，维护人员可以在路由发生故障后有足够的时间进行维修而不会影响终端设备的正常运行。但都是直接在线路之间进行的“硬切换”，切换期间会产生数据的丢失和通信的中断。

发明内容

针对上述现有通信过程中线路切换方法与装置中所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种能提高数据通信质量的等级、操作简单、维护成本低、简便易行的基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法与装置。

本发明是这样实现的：一种基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法，包括以下步骤：

(1)通信双方之间设置至少一条冗余传输线路，将待传输数据进行分块，并插入块标识，以使接收端将各路数据进行对齐，再按传输线路的数量复用待传输数据块；

(2)对接收到的各路数据进行解码，提取各传输线路数据块的标识信息，按传输线路的不同对数据块分别存储；

(3)对存储的各数据块进行传输质量分析，确定传输质量最好的数据块，并以该数据块为接收的最终数据进行读取，从而达到线路的无损伤自动切换。

一种基于传输质量分析的线路无损伤自动切换装置，包括有用于将接收到的各传输线路数据块进行数据块时间标识提取和数据对齐的数据对齐模块，用于对数据时钟进行平滑的时钟平滑模块，用于对各传输线路数据块进行传输质量分析的传输质量分析模块，用于确定并执行最佳传输线路数据块读取的线路切换模块。

本发明通过增加一条冗余传输路径用以提供备用电路，再根据传输信号的质量在两路接收信号之间进行无损伤切换；无损伤切换是通过对信号沿网络中不同路径传输时所产生的传播延时进行时间调整来完成的。本发明对传输质量的提高和保证明显优于以往的各种切换保护方法，是提高传输质量、保证通信畅通的的一种切实、有效的手段。

本发明采用无损伤切换方式提高了传输质量的等级，保证传输线路稳定可靠；无须人工干预，可自动进行线路切换；本发明能在最大程度上提高网络传输数据的传输质量，从而保证了传输网的安全可靠。

附图说明

图1是本发明数据发送模块的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的缓存器读写示意图；

图4是本发明的锁相环结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

目前我国通信系统的设备中，2Mb/s基群设备的数量最大，用途最广。本发明正是基于2Mb/s接口而提出的。

本发明可应用于任何基于2M接口的传输系统中，下面以继电保护设备为例进行说明。这不应理解为对本发明的限制。

本发明应用于无损线路切换时是通过对信号沿网络中不同路径传输时所产生的传播延时进行时间调整来完成的。发送数据时，将经过PCM复用后2Mb/S信号插入时标并重新计算CRC-4编码后，分成多路送往不同的传输系统。插入的时标信息是为了使接收端多路数据能够进行对齐。当然了，如果使用其他标识如序列号也是可以的。以下以两路(一路冗余)数据为例详细说明本发明。

如图1所示，本发明的PCM复用后的数据发送模块包括用于将时标插入复用数据的时标插入模块，用于将CRC-4插入复用数据的循环冗余校验插入模块。时标插入模块将复用后的信号进行数据分块，给每一块加上不同的标签(这里的标签是指时间标签)。该标签可插入到G704的Sa比特或某个空闲时隙中。由于输出1和输出2的内容相同，在接收端，可认为具有相同标签的数据块就是同一块数据，即只用比对两路信号的标签，而不用比对信息内容，就可知这两路接收信号的两个数据块是否是相同的数据块。

如图2所示，本发明的线路无损伤自动切换模块包括有用于收发数据存储的缓存器、用于将接收到的至少两路复用数据进行时标提取和数据对齐的数据对齐模块，用于接收数据缓存的缓存器，用于对PCM复用后的2M信号进行平滑的时钟平滑模块，用于对至少两路复用数据进行传输质量分析的传输质量分析模块。

以下以详细说明本发明的线路无损伤自动切换步骤。

首先说明本发明的数据存储和对齐。对于两路传输线路传输的数据块，分别设置两个缓存器(RAM)进行存储。如图3所示，在对每一传输线路的数据块，根据相应数据块上的不同时间标签依次存入相应缓存器的不同地址区间中，时间标签较小的数据块存入靠前的地址区间，采用循环存储的原则。如接收到的传输线路1的数据存入缓存器1(RAM1)，带有时间标签“1”的数据块存入第1个地址区间，将带有标签“2”的数据块存入第2个地址区间，依次类推。2个缓存器的存储结构完全相同，以方便数据的读取和对齐。这里的缓存器可为先进先出缓存器。时间标签也可采用序号代替。

按写数据的先后顺序分别读取两个缓存器中的数据块，本发明对提取的两路数据进行质量分析，判断出传输质量最好的一路，选择存储该路数据的缓存器中相应数据作为输出数据。本发明传输质量分析包括：对每一传输线路存储的数据块分别进行信号丢失(LOS)、告警指示(AIS)、帧失步(LOF)等的告警进行检查，同时对每一传输线路存储的数据块的帧误码、CRC误码等性能进行检查，还可进行M2100分析等。本发明采用综合判断方式决定欲选择的数据。例如可根据经验为上述各参数设置比重权值，根据设置的权值计算每一传输线路的数据传输质量，并以此作为判断依据。

如果质量分析后两路中都没有误码，这样存储后的两个缓存器的相同地址位置应该存入了完全相同的数据。两路数据实现了在存储器中的对齐，输出时只需选择是从缓存器1还是缓存器2提取数据，即使在两个缓存器之间来回切换，输出数据也不会出现错误即损伤。

在传输发生告警的时候，如一路发生了LOS(信号丢失)，AIS(告警指示)，LOF(帧丢失)告警，使得该路数据完全不能使用，则总输出只需完全从另一路的RAM中取数据输出，就切换到了另一路，直到发生了告警的那一路恢复正常为止。这是告警切换的过程。

如果两路信号没有告警，但发生了误码，假如1路的第“4”块数据有误码，2路的第“5”块数据有误码，则应输出第4块数据时切换到2路，从RAM2中读数据，在应输出第5块数据时切换到1路，从RAM1中读数据。这样就避开了发生误码的数据段。由于两路传输是两个完全独立的传输系统，而同时发生误码的概率非常小，因此，总输出发生误码的概率也大大降低，因此能够提高传输线路的质量。出现误码是切换的依据。

如果数据块中出现了单个的误码就产生切换，称为比特误码切换。如果是该路误码达到一定级别(如10e-4，10e-6)才进行切换，则称为等级误码切换，等级误码切换只能在一路传输性能下降到设定的等级时才能切换，因此难以提高线路误码等级。根据不同的用户要求可以选择比特误码切换或者等级误码切换。

比特误码切换要求快速判断，快速切换，对总输出读指针与两个写指针的间隔的控制要求非常精确，因此较等级误码切换难实现。两个RAM之间通过选择从哪个RAM中读数据，可实现数据切换。正是由于两路进行了对齐，才使得该技术能够实现无损伤切换。

虽然数据实现了无损伤的切换，但如果时钟不进行相应的切换，还是会对线路信号质量造成严重的影响。时钟切换发生在某一路发生LOS，AIS，LOF告警，使得该路时钟信号不能正确提取时。在两路信号都正常时，总输出同步到1路还是2路的时钟都是可以的。假设当前总输出时钟同步于1路，这时，1路发生了告警，1路时钟不再可用，应切换到2路。如果直接切换到2路，由于两路时钟相位不同，必然会造成两路之间有相差，直接切换会导致严重的相位损伤而使输出信号受到损伤。如图4所示，本发明还设置有相应的锁相环，使切换后的输出时钟不会发生突变，从而使输出信号不受损伤。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1、一种基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)通信双方之间设置至少一条冗余传输线路，将待传输数据进行分块，并插入块标识，以使接收端将各路数据进行对齐，再按传输线路的数量复用待传输数据块；

(2)对接收到的各路数据进行解码，提取各传输线路数据块的标识信息，按传输线路的不同对数据块分别存储；

(3)对存储的各数据块进行传输质量分析，确定传输质量最好的数据块，并以该数据块为接收的最终数据进行读取，从而达到线路的无损伤自动切换。

2、根据权利要求1所述的基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法，其特征在于，所述传输质量分析具体为：对每一传输线路的数据进行信号丢失、告警指示、帧失步的告警检查和帧误码、CRC误码的性能检查，为上述各参数设置比重权值，根据设置的权值计算每一传输线路的数据传输质量。

3、根据权利要求1或2所述的基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法，其特征在于，所述数据块的块标识具体为确定数据块顺序的标签；该标签可为时间标签或具体的序号，其被插入到数据帧的特定时隙。

4、根据权利要求3所述的基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法，其特征在于，所述按传输线路的不同对数据块分别存储，具体为，将接收到的各路数据块按传输线路的不同分别存储到不同的缓存器中，针对每一路数据块，按其时间标签或具体序号依次存储到缓存器的对应地址中。

5、根据权利要求3所述的基于传输质量分析的线路无损伤自动切换方法，其特征在于，所述对接收到的各路数据进行传输质量分析具体是针对各路传输线路接收的相同的数据块实时进行的。

6、一种基于传输质量分析的线路无损伤自动切换装置，其特征在于，该装置包括有用于将接收到的各传输线路数据块进行数据块时间标识提取和数据对齐的数据对齐模块，用于对接收到的各传输线路数据块进行存储的缓存器，用于对数据时钟进行平滑的时钟平滑模块，用于对各传输线路数据块进行传输质量分析的传输质量分析模块，用于确定并执行最佳传输线路数据块读取的线路切换模块。

7、根据权利要求6所述的基于传输质量分析的线路无损伤自动切换装置，其特征在于，所述传输线路可为SDH网络、PDH网络或者直接铺设相应的传输线路。

8、根据权利要求6所述的基于传输质量分析的线路无损伤自动切换装置，其特征在于，所述缓存器为先进先出缓存器。

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