CN101043309A - 主备倒换的控制方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主备倒换的控制方法，首先，按照预设的指示信号的输出方式，分别输出指示同一业务主、备用业务数据帧对齐位置的指示信号，然后，缓存所述主、备用业务数据帧以及相应的指示信号，并在缓存到所述指示信号指示的对齐位置的主、备用业务数据时，上报所述对齐位置的信息，最后，根据所述对齐位置的信息，控制所述主、备用业务数据的倒换。另外，本发明还公开了相应的装置。采用本发明，实现了异步通讯系统的主备业务无损倒换。

Description

主备倒换的控制方法以及装置

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种主备倒换的控制方法以及装置。

背景技术

在通讯系统中，主备倒换技术被广泛应用于许多通信设备，例如程控交换机，以太网交换机，路由器等，以及各种控制系统内部节点之间进行业务和控制消息通讯的过程中，以保证通讯的可靠性。

目前，在同步数字体系(Synchronous Digital Hierachy，SDH)/同步光纤网(Synchronous Optical Networksonet，SONET)等同步数字通信系统中，在进行主备倒换时，主、备板分别发送相同的输入数据至主备倒换控制装置，该主备倒换控制装置对输入业务从帧头位置进行缓存，由系统时钟在固定时刻同时读出，两缓存器输出的业务数据完全相同，可以在任何位置实现两路业务之间的切换。

上述同步数字通信系统的主备倒换过程，采用同步数字通信系统中统一的系统帧头和系统时钟，系统帧头可以固定在某一时刻同时读出两路缓存，由于系统时钟的存在，时钟不需要进行切换，降低了无损倒换的实现难度。但是在的异步数字通讯系统中，例如光传送网(optical transport network，OTN)，如果采用类似SDH等同步系统的主备倒换技术，由于异步通讯系统不存在系统时钟和系统帧头，则增加了主备倒换的难度。

发明内容

本发明的实施例提供一种主备倒换的控制方法以及装置，降低了异步数字通讯系统中主备倒换实现的难度，实现了异步数字通讯系统主、备用业务数据的无损切换。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种主备倒换的控制方法，该方法包括：

按照预设的指示信号的输出方式，分别输出指示同一业务主、备用业务数据帧对齐位置的指示信号；

分别缓存所述主、备用业务数据帧以及相应的指示信号，并在缓存到所述指示信号指示的对齐位置的主、备用业务数据时，上报所述对齐位置的信息；

根据所述对齐位置信息指示的主、备用业务数据的对齐位置，倒换所述主、备用业务数据。

相应地，本发明实施例还提供了一种主备倒换的控制装置，该装置包括：

数据帧处理单元，用于按照预设的指示信号的输出方式，分别输出指示同一业务主、备用业务数据帧对齐位置的指示信号；

主用缓存处理单元：用于缓存所述主用业务数据帧以及相应的指示信号，并在写入、读出所述指示信号指示的对齐位置的主用业务数据时，上报所述对齐位置的信息；

备用缓存处理单元：用于缓存所述备用业务数据帧以及相应的指示信号，并在写入、读出所述指示信号指示的对齐位置的备用业务数据时，上报所述对齐位置的信息；

倒换控制单元，用于根据所述对齐位置信息指示的主、备用业务数据的对齐位置，倒换所述主、备用业务数据。

由于本发明实施例主、备用业务数据具有指示对齐位置的指示信号，因此异步通讯系统可以在缓存主、备用业务数据时根据所述指示信号的指示，上报对齐位置的信息，从而能够确定主、备用数据的对齐位置，近而降低了异步通讯系统的主、备倒换难度，实现了主备业务的无损倒换。

附图说明

图1是本发明的第一实施例示意图；

图2是本发明指示信号与数据帧的对应关系示意图；

图3是本发明的第二实施例示意图；

图4是本发明的第三实施例示意图；

图5是本发明的第四实施例示意图；

图6是本发明的第五实施例示意图；

图7是本发明实施例的切换锁相时钟源电路；

图8是本发明实施例的切换锁相时钟源电路的时序图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参考图1，该图为本发明的第一实施例示意图，示出了主备倒换方法的主要流程，主要包括：

步骤s12，根据所述主、备用业务数据的数据帧，分别输出指示同一业务主、备用业务数据帧对齐位置的指示信号；

步骤s13，分别缓存所述主、备用业务数据帧以及相应的指示信号，并在缓存到所述指示信号指示的对齐位置的主、备用业务数据时，上报所述对齐位置的信息；

步骤s14，根据所述主、备用缓存单元上报的对齐位置的信息，控制所述主、备用业务数据的倒换。

需要说明的，本发明实施例引入了指示所述主、备用业务数据帧的对齐位置的指示信号，该指示信号的结构与帧结构基本相同，不同的是采用“0”、“1”代码表征各帧位的有效性，例如当设置帧头的位置为对齐位置时，则所述的指示信号与帧头相对的位置处可设置为“1”，其它位置设置为“0”，反之亦然，如图2所示，该图以帧头位置为对齐位置为例对指示信号与数据帧的对应关系进行说明，但不局限于该位置，其中Frame表示一完整的帧，Ind表示指示信号指示的对齐位置，可以看到与Ind相对的指示信号为高电平，其它的位置为低电平。

本发明实施例中所述的指示信号的输出方式与网络规划中的传输延时有关，若备用业务数据的路径延时与主用业务数据的路径延时相比相间差小于半帧的传输时间，则可对每一个数据帧输出一个指示信号；若备用业务数据的路径延时与主用业务数据的路径延时相比时间差大于半帧数据传输的时间，则可多个数据帧输出一次指示信号。下面以OTN的复帧定位信号(MFAS)为例进行说明，但并不局限于此。

MFAS的复帧指示字节为0-255循环，若备用业务数据的路径延时与主用业务数据的路径延时相比时间差小于半帧的传输时间，则可每一个数据帧输出一个指示信号；若备用业务数据的路径延时与主用业务数据的路径延时相比时间差大于半帧的传输时间，但不超过256/2个数据帧的传输时间，则可根据具体的延时和复帧字节数选择每N个帧输出一个指示信号，例如备用业务数据的路径路延时与主用业务数据的路径延时相比，时间差大于半个数据帧的传输时间略小于1个数据帧的传输时间，则N的取值为2，即每2个数据帧输出指示信号；若备用业务数据的路径延时与主用业务数据的路径延时相比时间差超过256/2个字节的传输时间，则可利用帧的保留字节来扩大延时的范围，例如，超过256/2个字节的传输时间，则可利用帧的保留字节扩展8bit，那么最大可容忍65536/2个数据帧的延时，所以当延时256/2个数据帧的传输时间，但略小于258/2个数据帧的传输时间时，N的取值为258，即每258个数据帧输出指示信号。

另外，主用业务数据的指示信号与备用业务数据的指示信号是相同的，即如果主用业务数据的指示信号在与帧头对应的位置处的值为“1”时，那么备用业务数据的指示信号在与备用业务数据帧帧头对应的位置处的值也为“1”。

另外，帧对齐位置，即指示信号指示的有效位置，可根据实际需要进行设定，例如帧头、复帧都可以，也可以在帧结构中的任意位置。

参考图3，该图为本发明的第二实施例示意图，示出了第一实施例中的步骤s14的具体实现流程，该流程主要包括：

步骤s24，获取当前缓存的主用业务数据量，实际应用中，主用缓存单元实时上报主用业务数据量；

步骤s25，判断所述获取的主用业务数据量是否大于等于预设的阈值，若是，则执行步骤s26，否则，执行步骤s30；

步骤s26，开始读取主用业务数据，并在当前待读取的主用业务数据处于所述指示信号指示的对齐位置时，判断是否接收到备用缓存单元上报的对齐位置的信息，若是，则执行步骤s27，否则，执行步骤s31；

步骤s27，确定主、备用业务数据当前已对齐；

步骤s28，根据外部倒换命令，切换所述确定的当前已对齐的主、备用业务；

步骤s29，结束；

步骤s30，继续缓存主用业务数据后返回步骤s24；

步骤s31，增大所述预设的阈值后继续缓存主用业务数据，并返回步骤s24。

需要说明的是，在中继模式下时，步骤s28在根据外部倒换命令，切换所述确定的当前已对齐的主、备用业务数据的同时，要切换主、备用业务数据的随路时钟，并在切换主、备用业务数据的随路时钟之后，根据切换主、备用业务的数据随路时钟所产生的缺口，调整时钟的分频设置。从而避免了在中继模式下对两路业务数据随路时钟进行切换时，产生毛刺。

下面说明本发明实施例的另一方面。

参考图4，该图为本发明的第三实施例示意图，示出了主备倒换控制装置的主要结构，主要包括：数据帧处理单元11、主用缓存处理单元12、备用缓存处理单元13以及倒换控制单元14。

具体实现时，首先，由数据帧处理单元11分别对经不同路径延时到达的同一业务的主、备用业务数据进行定帧，并根据所述主、备用业务数据的数据帧，分别输出指示所述主、备用业务数据帧的对齐位置的指示信号，然后，由主用缓存处理单元13缓存所述主用业务数据帧以及相应的指示信号，并在写入、读出所述指示信号指示的对齐位置的备用业务数据，上报所述对齐位置的信息，以及备用缓存处理单元13缓存所述备用业务数据帧以及相应的指示信号，并在写入、读出所述指示信号指示的对齐位置的备用业务数据时，上报所述对齐位置的信息，最后，由倒换控制单元14根据所述上报的对齐位置的信息，控制所述主、备用业务数据的倒换。

需要说明的，本发明实施例引入了指示所述主、备用业务数据帧的对齐位置的指示信号，该指示信号的结构与帧结构基本相同，不同的是采用“0”、“1”代码表征各帧位的有效性，例如当设置帧头的位置为对齐位置时，则所述的指示信号与帧头相对的位置处可设置为“1”其它位置设置为“0”，反之亦然；

另外，主用业务数据的指示信号与备用业务数据的指示信号是相同的，例如，若主用业务数据的指示信号在与帧头对应的位置处的值为“1”时，那么备用业务数据的指示信号在与备用业务数据帧帧头对应的位置处的值也为“1”，反之亦然。

另外，帧对齐位置，即指示信号指示的有效位置，可根据实际需要进行设定，例如帧头、复帧都可以，也可以在帧结构的任意位置，下面以帧头位置为对齐位置为例，对本发明实施例作进一步说明，其中，以主用缓存处理单元以及备用缓存处理单元采用先入先出(First In First Out，FIFO)缓存处理单元，因此主用缓存处理单元称为主用FIFO，相应地备用缓存处理单元称为备用FIFO。参考图5，该图为本发明的第四实施例的示意图，示出了主备倒换控制装置的具体实现，首先对主用FIFO 12以及备用FIFO 13进行说明，本发明实施例所述的主用FIFO 12与备用FIFO 13的读使能由倒换控制单元14控制，即在未进行倒换时倒换控制(Switch_control)单元14始终从主用FIFO 12中读取数据，而备用FIFO13读使能被Switch_control单元14关闭。

另外，主用FIFO与备用FIFO的功能相同，下面以备用FIFO为例进行说明，备用FIFO 13主要包括：存储单元131，信息上报单元132、满标志输出单元133以及复位单元134。

具体实现时，首先，由存储单元131存储来自数据帧处理单元11的备用业务数据帧以及相应的指示信号，并由信息上报单元132在存储单元131存储到所述指示信号指示的对齐位置的备用业务数据时，向倒换控制(Switch_control)单元14上报备用业务数据的对齐位置信息；

当被倒换控制单元14从主用FIFO 12读取数据时，备用FIFO13的读使能被倒换控制单元14关闭，在备用FIFO13存储的备用业务数据达到预设的满标志阈值时，即通常所说的缓存满时，由满标志输出单元133输出满标志，然后由复位单元134根据所述满标志，清空已存储的备用业务数据，使读写数据指针复位，即读写指针归0，备用FIFO 13转为空状态，直到下一帧到来时再次缓存数据；

其次，本发明实施例的倒换控制单元14具体包括：判断单元141、对齐控制单元142以及倒换执行单元143；

具体实现时，首先，由判断单元141判断主用缓存单元当前缓存的主用业务数据量是否大于等于预设的阈值，若是，则指示对齐控制单元142进行处理，否则，仍然关闭主用缓存处理单元的读使能；

对齐控制单元142在进行处理时，首先，开启主用缓存处理单元的读使能，从主用FIFO 12中读取缓存的主用业务数据，若帧头位置为指示信号指示的对齐位置，则在读取主用业务数据的帧头之前，判断是否接收到备用业务数据的对齐位置信息，若是，则确定主、备用业务数据当前已对齐，如果帧头位置为对齐位置，则当备用业务数据帧的帧头处于备用FIFO13的0地址时，指示倒换执行单元143根据外部倒换命令，切换所述确定的当前已对齐的主、备用业务数据，即关闭主用FIFO的读使能，开启备用FIFO的读使能，从备用FIFO 13中读取缓存的备用业务数据，否则，增大所述预设的阈值；

需要说明的是，当判断单元141判断主用FIFO12中缓存的主用业务数据大于等于预设的阈值时，开启主用FIFO12的读使能，从主用FIFO 12中读取缓存的主用业务数据，即主用FIFO 12的水线值大于等于Switch_control单元14设定的低水线则读取数据，这样主用FIFO始终处于一个设定的低水线附近，读取时钟(Clk_switch)可以来源于后级功能单元的工作时钟，也可以是外部提供的时钟，所述的后级功能单元，可为映射功能单元或者解映射功能单元等，在根据Clk_switch速率选择读数据位宽时，总的原则是数据的读出速率要大于写入速率，即Clk_switch频率×读数据位宽(FIFO_dout)＞写时钟(Clk_in)频率×写数据位宽(FIFO_din)。

另外，本发明实施例中的主用FIFO 12以及备用FIFO 13的缓存量可以根据实际应用中的业务延时进行设定，但如果对设计占用的资源不敏感的话，则可以将主用FIFO以及备用FIFO的缓存量设置为大于2倍的业务最大时延，这样当主用FIFO达到一半缓存量时，备用FIFO的帧头数据必然已经存储在其0地址处，这样可省略掉FIFO水线调整的部分电路。

另外，中继模式下在进行主备业务数据的倒换的同时，要切换时钟给锁相环模块，但如果不作处理就进行切换，将产生毛刺，多次倒换后的毛刺将造成中继时钟的变化，从而导致中继缓存(REG_FIFO)模块的水线值产生变化，近而造成中继FIFO异常的现象，针对这一现象，本发明实施例提供了第五实施例，参考图6，该实施例应用于中继模式下，本实施例与第四实施例不同的是，本实施例中倒换控制单元14还包括：

时钟控制单元144，用于根据当前主备用业务数据的随路时钟产生锁相时钟源，并将所述锁相时钟源输出至锁相环模块15，锁相环模块15根据所述锁相时钟源产生中继时钟，输出给中继缓存模块16，以及在接收到所述外部倒换命令时，倒换主备用业务数据的随路时钟，并在倒换主备用业务数据的随路时钟后，根据倒主备用业务数据的随路时钟所产生的时钟缺口，调整时钟的分频设置，下面结合切换锁相时钟源电路对调整时钟的分频设置过程进行说明。

在实际应用中时钟控制单元144中切换锁相时钟源电路可为如图7所示的电路，其中，Ctrl表示倒换控制信号，C1表示主用业务数据的随路时钟，C2表示备用业务数据的随路时钟，C′表示倒换后的随路时钟，q11/q12/q21/q22均表示电路中的寄存器输出，该电路的具体工作过程为现有技术，在此不进行赘述。该电路的时序如图8所示，假设两时钟均为理想的时钟源，不存在抖动漂移，只存在固定相差(dP)，可以分析得出如果C1切换到C2的缺口为1+dP；则从C2再倒换回C1的缺口为2-dP，则两次倒换总的缺口之和为3个时钟周期，因此在倒换时考虑根据时钟缺口，修改时钟的分频设置，每两次倒换补偿3个时钟缺口，这样不会带来后级的中继缓存模块(REG_FIFO)16的水线波动，但由于两路时钟相位关系在业务传输过程中是不断变化的，使得无法补偿完全，REG_FIFO 16的水线仍有可能会产生波动，因此根据REG_FIFO 16的水线情况加大或者减小调整力度，即可通过增大或者减小分频设置实现，避免REG_FIFO16异常。

本实施例中通过时钟控制单元144对输出时钟作相应的处理，减小了时钟切换过程中因时钟的抖动对后级功能单元的冲击，例如对REG_FIFO16的冲击。

综上，本发明实施例可在异步系统中主备业务均正常的情况下实现主备业务数据的无损切换；中继模式下对输出的时钟进行了相应的处理，减小了切换过程中因时钟抖动对后级功能单元的冲击；另外，本发明实施例还可使采用1+1热备份的OTN系统实现对主备交叉板发送过来的业务的选收，便于交叉板的更换和维护；也可以应用在重要业务的线路1+1保护的情况下。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种主备倒换的控制方法，包括：

按照预设的指示信号的输出方式，分别输出指示同一业务主、备用业务数据帧对齐位置的指示信号；

分别缓存所述主、备用业务数据帧以及相应的指示信号，并在缓存到所述指示信号指示的对齐位置的主、备用业务数据时，上报所述对齐位置信息；

根据所述对齐位置信息指示的主、备用业务数据的对齐位置，倒换所述主、备用业务数据。

2、如权利要求1所述的主备倒换的控制方法，其特征在于，还包括：

根据网络规划中的路径延时，预设同一业务主、备用业务数据指示信号的输出方式。

3、如权利要求1所述的主备倒换的控制方法，其特征在于，根据所述对齐位置信息指示的主、备用业务数据的对齐位置，倒换所述主、备用业务数据的步骤具体包括：

获取当前缓存的主用业务数据量；

判断所述获取的主用业务数据量是否大于等于预设的阈值，并在判断为是后，读取主用业务数据，并在当前待读取的主用业务数据处于所述指示信号指示的对齐位置时，判断是否接收到备用业务数据的对齐位置信息，若是，则确定主、备用业务数据当前已对齐，否则，增大所述预设的阈值，直到接收到备用业务数据的对齐位置信息；

根据外部倒换命令，切换所述确定的当前已对齐的主、备用业务数据。

4、如权利要求1、2或3所述的主备倒换的控制方法，其特征在于，在中继模式下，根据所述对齐位置的信息，控制所述主、备用业务数据的倒换的步骤还包括：

在根据外部倒换命令倒换主备用业务数据的随路时钟后，调整时钟的分频设置以补偿在倒换主备用业务数据的随路时钟时产生的时钟缺口。

5、一种主、备倒换的控制装置，其特征在于，包括：

数据帧处理单元，用于按照预设的指示信号的输出方式，分别输出指示同一业务主、备用业务数据帧对齐位置的指示信号；

主用缓存处理单元：用于缓存所述主用业务数据帧以及相应的指示信号，并在写入、读出所述指示信号指示的对齐位置的主用业务数据时，上报所述对齐位置的信息；

备用缓存处理单元：用于缓存所述备用业务数据帧以及相应的指示信号，并在写入、读出所述指示信号指示的对齐位置的备用业务数据时，上报所述对齐位置的信息；

倒换控制单元，用于根据所述对齐位置信息指示的主、备用业务数据的对齐位置，倒换所述主、备用业务数据。

6、如权利要求5所述的主备倒换的控制装置，其特征在于，所述的倒换控制单元包括：

判断单元，用于判断主用缓存单元当前缓存的主用业务数据量是否大于等于预设的阈值；

对齐控制单元，用于在所述判断单元判断为是后，读取主用业务数据，并在当前待读取的主用业务数据处于所述指示信号指示的对齐位置时，判断是否接收到所述备用缓存处理单元上报的对齐位置的信息，若是，则确定主、备用业务数据当前已对齐，并指示倒换执行单元进行处理，否则，增大所述预设的阈值；

倒换执行单元，用于根据外部倒换命令，切换所述确定的当前已对齐的主、备用业务数据。

7、如权利要求6所述的主备倒换的控制装置，其特征在于，所述倒换控制单元还包括：

时钟控制单元，用于在中继模式下，在根据外部倒换命令倒换主备用业务数据的随路时钟后，调整时钟的分频设置以补偿在倒换主备用业务数据的随路时钟时产生的时钟缺口。

8、如权利要求7所述的主备倒换的控制装置，其特征在于，所述主、备用缓存单元具体包括：

存储单元，用于存储业务数据帧以及相应的指示信号；

信息上报单元，用于在所述存储单元存储到所述指示信号指示的对齐位置的业务数据时，上报所述对齐位置的信息。

9、如权利要求8所述的主备倒换的控制装置，其特征在于，所述主、备用缓存单元还包括有：

满标志输出单元，用于在存储的业务数据达到预设的满标志阈值时，输出满标志；

复位单元，用于在所述满标志输出单元输出满标志时，清空所述已存储的业务数据，使读写数据指针复位。

10、根据权利要求5-9中任一项所述的主备倒换的控制装置，其特征在于，所述备用缓存单元采用先入先出缓存单元，所述主用缓存单元采用先入先出缓存单元。

Images