CN101232341B - 一种用于sdh业务接口盘1：n盘保护的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于SDH业务接口盘1：N盘保护的装置和方法，除采用常规告警线来传送支路盘失效信息外，还利用交叉盘对支路上话数据进行支路指针解释，指针解释结果是否正常作为业务接口盘失效的判断条件之一；另外还利用各业务接口盘对来自交叉盘的下话数据进行支路指针解释，把指针解释结果通过告警线反馈给交叉盘。交叉盘对支路盘告警线、支路上话数据指针解释、支路下话数据指针解释这三种途径采集到的告警采取不同的响应措施。

Description

一种用于SDH业务接口盘1:N盘保护的装置和方法

技术领域

本发明涉及光通信设备，具体涉及一种用于SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)业务接口盘1:N盘保护的装置和方法。 

背景技术

在SDH系统中，多种业务接口盘，如2Mb/s、34Mb/s、45Mb/s、140Mb/s、以太网等，接收方向需要将业务数据经映射、定位后复用到SDH的帧结构中，通过SDH的光线路传输，称为上话(ADD)；相反从SDH的光线路数据中通过解复用、定位、解映射把特定时隙的数据送往用户接口，称为下话(DROP)。业务接口盘，即支路盘，在系统侧通过背板的上下话数据总线与交叉盘连接，在线路侧通过端子板与用户数据端口连接，一般的支路盘包括均衡/增益、编码/解码、映射/解映射等功能，不同的业务接口类型对应不同的支路盘。光线路盘，即群路盘，完成复用/解复用、管理单元指针调整、高阶通道开销处理等功能。支路盘数据通过交叉连接，占用群路盘的特定时隙，经过群路盘接口到光纤线路。 

SDH传输设备对可靠性要求较高。针对群路盘和光线路的失效，有完善的复用段保护、通道保护等方式来避免业务数据的中断；针对交叉盘的失效，有交叉盘热备份来保证业务的可靠传输。随着通信系统对可靠性进一步的提高，越来越多的时候还需要设计支路盘的1:N盘保护来避免由于支路盘失效而导致的业务中断。现有的实现方法是：在系统中除必须的支路盘作为工作盘之外，再配置冗余的支路盘作为保护盘。交叉盘检测各支路盘提供的失效信息，在保护盘正常的条件下，选择优先级高的失效工作盘作为保护对象，通过控制交叉连接和端子板的协调动作，将失效工作盘系统侧的上下话数据和线路侧的用户接口数据切换到保护盘处理。保护的实施需要支路盘的失效信息作为触发条件，因此，是否能够准确迅速的对支路盘进行全面的失效检测，是衡量保护可靠性的重要参数。 

现有方法判断支路盘的失效，主要由支路盘CPU来检测各功能电路，如是否出现芯片寄存器读写异常，是否有时钟异常，是否出现FPGA下载失败等失效条件，检测结果以电平或总线的方式传送到交叉盘，这些检测都是针对比较极端的失效情况，在单盘的出厂检测中一般可以检出。而实际工程应用中的很多失效现象，由于支路盘本身不能检测到，从而不能触发支路盘的倒换，导致用户业务中断。用这种常规方法不易检出的主要失效条件包括以下几种： 

1、支路盘电源失效时，电源输出处于一种不确定的电平，导致CPU和接口芯片的工作异常，影响输出给交叉盘的告警线，交叉盘不能正确判断该支路盘的工作状态。 

2、支路盘的CPU启动或运转异常时，由于失效是由CPU判断，CPU本身的失效没有纳入失效检测范围，则无法在支路盘的输出告警线上反映出来。 

3、由于支路盘接口芯片、交叉盘接口芯片或背板故障等原因，出现上话数据的传送失效，支路盘本身无法检测； 

4、芯片部分电路失效，但寄存器仍读写正常，仅仅通过寄存器读写来验证芯片是否工作正常的方法是不全面的。 

综上所述，用常规方法检测支路盘失效，涵盖的失效范围有限，很多失效条件下不能够正确触发支路盘的1:N盘保护切换，导致用户业务中断。 

发明内容

本发明目的在于提供一种用于SDH业务接口盘1:N盘保护的装置和方法，即一种增强支路盘保护可靠性的办法，具体来说是一种支路盘上下话指针告警辅助的支路1:N盘保护方法，以便克服上述问题，使支路盘1:N保护能更有效的发挥作用。 

SDH设备传输业务信号时各种业务信号要进入SDH帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器(C)，再加入通道开销(POH)形成虚容器(VC)的过程，帧相位发生的偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元(TU)或管理单元(AU)的过程，它通过支路单元指针(TU-PTR)或管理单元指针(AU-PTR)的功能来实现；复用则是将多个低阶通道层信号通过码速调整使之进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。 

具体来说，指针的作用就是定位，通过定位使收端能正确地从STM-N中拆离出相应的VC，进而通过拆VC、C的包封分离出PDH低速信号，也就是说实现从STM-N信号中直接下低速支路信号的功能。AU-PTR是指示VC4起点在STM帧中的具体位置，而TU-PTR用以指示低阶VC的起点在支路单元TU中的具体位置。其中，TU指针用以指示VC12的首字节V5在TU-12净负荷中的具体位置，以便收端能正确分离出VC12。TU-12指针为VC12在TU-12复帧内的定位提供了灵活动态的方法。TU-PTR的位置位于TU-12复帧的V1、V2、V3。 

当支路盘失效时，与其相关的上下话数据中的支路单元指针往往会出现丢失或者错误。 

本发明利用上述特点，在SDH设备支路盘的1:N保护中除采用常规告警线来传送支路盘失效信息外，还利用交叉盘对支路上话数据进行支路指针解释，指针解释结果是否正常作为支路盘失效的判断条件之一；另外还利用支路盘对来自交叉盘的下话数据进行支路指针解释，把指针解释结果通过告警线反馈给交叉盘。交叉盘对支路盘告警线、支路上话数据指针解释、支路下话数据指针解释这三种途径采集到的告警采取不同的响应措施。对于上话指针解释得到的告警和支路告警线上采集到的失效告警立即确认，两 个中有任何一个告警即认为该支路失效。对支路盘反馈给交叉盘的下话指针告警，采用试探比较方式，具体做法是：某工作盘检测到下话数据全部出现支路指针告警后，通过支路告警总线把信息传送给交叉盘，交叉盘需要判断是该工作盘下话相关电路失效，还是交叉盘自身输出的数据失效，于是，交叉盘把该工作盘的下话数据并发到保护盘。在同样的下话数据条件下，比较工作盘和保护盘返回的指针解释结果，如果保护盘无所有下话指针告警而工作盘有所有下话指针告警，则判断该工作盘失效。工作中如遇保护盘之前已被占用的情况，则交叉盘对新出现的前两种告警，依据事先设定的优先级选择需要保护的工作盘，对第三种失效情形不做并发试探处理，维持原有状态。 

更具体地，本发明涉及一种用于SDH业务接口盘1:N盘保护的装置，包括： 

告警总线解析单元，用于解析来自各业务接口盘的支路告警总线信息，所述支路告警总线信息报告各业务接口盘是否出现硬件故障以及是否存在所有下话指针均异常的业务接口盘； 

支路上话指针解释单元，用于对各业务接口盘的上话数据进行指针解释，并将指针解释得到的上话指针异常信息通知失效告警采集单元； 

告警采集单元，用于根据告警总线解析单元得到的解析结果将出现硬件故障的业务接口盘或者所有下话指针均异常的业务接口盘定义为失效盘，或者根据来自支路上话指针解释单元的上话指针异常信息将存在上话指针异常的业务接口盘定义为失效盘，并向倒换控制单元发送包括失效盘位置的告警信息； 

倒换控制单元，用于根据来自告警采集单元的所述包括失效盘位置的告警信息来控制交叉连接器进行失效盘到保护盘的保护切换； 

交叉连接器，用于接受倒换控制单元命令，将源自失效盘上话的数据改为来自保护支路盘上话，并将送往失效盘的下话数据交叉到保护业务接口盘下话。 

其中，所述告警采集单元首先检查是否存在上话指针异常的业务接口盘，如果有，则发送告警信息启动保护切换，否则继续检查是否有业务接口盘出现硬件故障，如果有，则发送告警信息启动保护切换，否则最后检查是否存在所有下话指针均异常的业务接口盘，如果有，则发送告警信息启动保护切换。 

其中，所述告警采集单元在发现所有下话指针均异常的业务接口盘时，控制所述交叉连接器将该所有下话指针均异常的业务接口盘的下话数据并发到保护盘，并在同样的下话数据条件下，由所述告警采集单元比较两者返回的指针解释结果，如果保护盘未出现所有下话指针异常，则判断该存在下话指针异常的业务接口盘为失效盘。 

同时，本发明还涉及一种用于SDH业务接口盘1:N盘保护的方法，包括如下步骤： 

A、交叉盘检查是否存在上话指针异常的业务接口盘，如果是，则将其标记为失效盘，记录失效盘的位置，执行步骤D，否则执行步骤B； 

B、交叉盘检查是否有业务接口盘出现硬件故障，如果是，则将其标记为失效盘，记 录失效盘的位置，执行步D，否则执行步骤C； 

C、交叉盘检查是否存在所有下话指针均异常的业务接口盘，如果是，则将其标记为失效盘，执行步骤D，否则，判定没有需要进行保护切换的业务接口盘； 

D、将步骤A或B或C中确定的失效盘的下话数据交叉到保护盘，并判定保护盘是否失效； 

E、如果保护盘正常，则启动保护切换，将上话数据来源从失效盘切换为保护盘；把送往失效盘的下话数据同时送往保护盘。 

其中步骤C进一步包括： 

C1、发现所有下话指针均异常的业务接口盘时，控制所述交叉连接器将该所有下话指针均异常的业务接口盘的下话数据并发到保护盘； 

C2、在同样的下话数据条件下，比较该所有下话指针均异常的业务接口盘和所述保护盘返回的指针解释结果，如果保护盘未出现所有下话指针异常，则判断该存在下话指针异常的业务接口盘为失效盘。 

对于上述涉及的装置和方法，支路指针异常包括支路单元指针丢失和支路单元指针告警指示。 

本发明中采用交叉盘的支路上话指针解释结果作为支路盘是否正常的依据，可以间接反映支路盘的多种失效条件，包括各种电源失效、CPU异常、FPGA异常、上话数据异常、芯片异常、时钟异常、背板异常等失效信息，更全面有效的监测支路盘工作状态。本发明中交叉盘对工作支路盘反馈的所有下话支路指针告警采用一种试探比较的方式，来判断实施倒换的必要性，避免无效的倒换发生。采用下话指针告警辅助倒换，把影响下话数据传送的环节，包括交叉芯片下话接口异常、下话传输线异常、支路盘下话数据处理电路异常等，也作为失效条件触发支路盘倒换，使失效检测更全面。 

采用本发明支持的失效检测机制来设计支路盘1:N保护，使业务可靠性大大提高，更有效的发挥了保护盘的作用。 

附图说明

图1是支持本发明的交叉盘功能框图； 

图2是支持本发明的失效检测方法的流程图。 

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，这里以2Mb/s的业务接口为例说明，本领域技术人员可以理解所述的系统和方法可以适用于其它类型的业务接口盘。 

交叉盘是实现支路1:N盘保护的核心单元。图1是支持本发明的交叉盘的相关部分的功能框图，所述的交叉盘包括支路上话指针解释单元、交叉连接器、支路告警线解析、告警采集、倒换控制等部件，下面对各部分分别进行说明。 

支路上话指针解释单元：其在进入交叉矩阵之前，先对各支路盘的上话数据作TU12级别的指针解释，SDH中由复帧结构中的V1、V2、V3字节指示TU12的指针，通过指针解析，产生出两种结果，指针正常和指针告警(指针告警包括指针丢失TU-LOP和指针告警指示TU-AIS两种情况)。实际应用中，支路盘正常工作时，无论是否有用户业务接入，所有支路上话指针规格均正常，一旦交叉盘检测到支路盘的上话指针告警，即可等同于支路盘失效，这是支路上话指针解释结果参与支路盘1:N保护的依据。 

支路上话指针解释单元可以通过支路净荷处理单元(TUPP)对支路盘的上话数据作TU12级别的指针解释来实现。在SDH系统中一般采用TUPP用于吸收管理单元(AU)指针调整，AU指针浮动的群路数据经过TUPP处理后，AU指针处于锁定模式，各低阶支路单元数据在帧结构中的位置固定，再进行低阶支路数据的交叉连接。TUPP处理过程中需要对每个支路数据做TU12级别的指针解释。 

TUPP单元一般由专用的ASIC实现。随着ASIC电路规模不断扩大，TUPP芯片资源日益丰富，很多系统出于定时方便会把支路上话数据和群路下话数据一起引入TUPP单元处理。 

如果TUPP单元资源紧张，也可以采用FPGA来做支路上话指针解释，支路的上话数据一般处于AU指针锁定模式，TU12在帧结构中位置已经固定，并且可以只对每个支路盘的一个或几个时隙作指针解释，采用少量的FPGA资源即可完成，随着FPGA电路规模增长，成本迅速降低，增加支路上话指针解释单元对系统成本几乎不会有影响。 

交叉连接器：即低阶交叉单元，它的一部分端口连接群路上下话，另一部分连接支路上下话，通过群路和支路各TU12/TU3颗粒的时隙交换，实现SDH系统中各低阶业务的动态调配。在支路1:N保护发生时，控制单元改变交叉连接配置，把源自失效支路盘上话的数据改为来自保护支路盘上话；同时把送往失效支路盘的下话数据交叉到保护支路盘下话，完成了工作盘失效时系统侧数据切换到保护盘的过程。具体地，在图1中，告警采集单元指示支路上话1对应的支路盘失效，启动盘保护切换时，交叉连接器将该支路盘对应的上下话数据均切换到保护支路盘上，即将群路上话1的上话数据来源由支路上话1切换至保护支路上话，同时将群路下话1的下话数据目的由支路下话1切换至保护支路下话。 

告警总线解析单元：支路告警总线可以是有一定帧结构的串行码流，每个支路盘按槽位不同占用告警总线的特定时隙，填充内容需根据单盘告警检测结果，遵循系统统一的规范。8个BIT可以包含有三种信息，前三个BIT指示支路盘类型，比如2M支路盘用“001”表示，34M用“010”指示，交叉盘收到非预先指定的编码则判断该支路盘失效。第四个bit指示支路盘是否有硬件故障，如时钟是否异常，FPGA是否正常下载，主芯片检测是否正常等，‘0’指示所有检测项目正常，‘1’指示至少出现一种故障。其余四个BIT指示支路盘下话指针解释结果，收到“0101”表示至少一个支路下话指针正常， 否则，表示所有下话指针异常。交叉盘对支路告警总线的解析一般在FPGA中进行，采用三帧校验方式避免误判，解析出的总线告警结果送给告警采集单元，用于分析是否发生支路盘失效。 

告警采集单元：用于从多种渠道获取支路盘的工作状态。首先读取支路上话指针解释单元的告警信息，如果出现指针告警，则判定该支路盘失效；如果上话指针正常，再从支路告警总线解析出对应于每个支路盘的状态字节，如果状态字节解析出某支路盘编码类型不合法或出现明显的硬件失效，则判定该支路盘失效；如果支路盘编码类型合法，也没有明显的硬件失效，则再检测支路盘是否出现所有支路下话指针告警，如果某个支路盘出现了所有支路下话指针告警，并不能马上判定该支路盘失效，因为下话指针与上话指针不同，它依赖于支路下话是否有合法的数据来源，很多时候未投入使用的支路因为交叉为空，没有合法的数据来源，也会出现下话所有指针告警。为了区分所述所有下话指针告警是通道未投入使用而引起的所有下话指针告警还是正常使用时由于支路盘本身失效引起的下话指针告警，需要由交叉盘来作进一步的判别，其方法是把相同的下话数据同时并发到正在工作的支路盘和保护盘去，再对比反馈回来的下话指针告警信息，如果正在工作的支路盘返回所有下话指针告警信息而保护盘没有出现所有下话指针告警信息，就可以判定该支路盘失效；如果二者都出现所有下话指针告警，则不能判定是该支路盘失效。 

倒换控制单元：与倒换相关的控制单元由两部分组成。线路侧的控制一般由一组N个支路倒换控制线组成，连接交叉盘和支路盘接口的端子板，端子板装有收发方向的选路器件。正常情况下，倒换控制线由交叉盘控制输出低电平，此时保护盘处于空闲状态，端子板的选路器件选择主用盘方向收发数据；确定出现了支路盘失效，需要启动支路盘保护时，交叉盘控制失效盘的倒换线电平翻转，端子板上的选路器件选择保护盘与自己的业务接口数据线相连，完成线路侧业务接口数据由失效盘到保护盘的切换。系统侧的切换由控制交叉盘的连接关系来实现。如图1所示，假设支路盘1是被保护的工作盘，支路盘1的数据通过交叉连接上话到群路1发的方向，灰色实线箭头所示；支路盘1的下话来自群路1收的方向，黑色实线箭头所示；当确认支路盘1失效且保护盘正常时，交叉盘通过改写交叉数据，把群路盘1的上话来源从支路盘1切换到保护盘，图1中灰色虚线箭头所示，同时把保护支路的下话连接到与支路1的下话相同的端口上，图1中黑色虚线箭头所示，完成了系统侧数据由失效盘到保护盘的切换。 

上面的说明着重于硬件实现，为完成本发明支持的1:N支路盘保护，需要软硬件结合，各功能单元协调动作。下面结合图2解释本发明所述的1:N支路盘保护方法。在步骤201，交叉盘首先判断是否有被保护的支路盘失效，即支路上话指针解释结果是否有指针告警，如果是，则记录失效支路盘位置，跳转步骤204执行，否则继续步骤202的检测；在步骤202，交叉盘读取支路告警总线上传输的各支路盘的对应信息，判断是否有支 路盘硬件失效，如果是，则记录失效支路盘位置，跳转执行步骤204，否则执行步骤203；在步骤203，交叉盘检测支路告警总线上反馈的支路盘下话指针解释信息，是否有被保护盘出现所有下话支路指针告警，如果该支路盘也没有出现所有支路下话告警，判定该支路盘正常，本次检测结束，等待下一次轮询，如果该支路盘出现所有支路下话告警，则执行步骤204的操作，即把失效盘的下话数据通过交叉连接到保护支路盘下话接口，再继续执行步骤205；步骤205的目的是在执行切换之前要确认保护盘正常，判断标准同工作支路盘的失效检测，从上话指针告警、硬件失效、下话所有指针告警三个方面来判断。如果步骤205检测结果显示保护盘不正常，则不执行保护，本次检测结束，等待下一阶段的轮询；如果保护盘正常，则执行步骤206，即执行保护倒换操作，将上话数据来源从失效工作盘切换为保护支路单盘；把送往失效支路盘的下话数据同时送往保护支路盘下话；同时控制端子板的选路器件，把和失效盘接口的线路数据切换到保护支路盘上，线路侧和系统侧全部完成失效盘到保护盘的切换功能，1:N盘保护程序完成此阶段的任务。 

采用本发明的方法，已经成功地在本公司开发的622M SDH系统设备上实现了2Mb/s支路盘的1:8保护，系统验证结果显示：1、对支路盘不在位和各种情形的电源失效、FPGA失效、时钟失效均可以检测到失效并正常启动支路保护；2、对于CPU运转异常或不能接收网管配置等故障可以正常启动倒换；3、对于支路盘与交叉盘的接口芯片以及背板故障可正常启动倒换；4、对于支路盘主芯片的上下话相关电路失效也可以正常启动倒换；5、本发明将失效检测范围有效扩大，显著提高了支路盘1:N保护的可靠性，经测试验证，各种条件下的倒换时间远小于50ms，性能指标满足ITUT标准要求。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种用于SDH业务接口盘1:N盘保护的装置，包括：

告警总线解析单元，用于解析来自各业务接口盘的支路告警总线信息，所述支路告警总线信息报告各业务接口盘是否出现硬件故障以及是否存在所有下话指针均异常的业务接口盘；

支路上话指针解释单元，用于对各业务接口盘的上话数据进行指针解释，并将指针解释得到的上话指针异常信息通知告警采集单元；

告警采集单元，用于根据告警总线解析单元得到的解析结果将出现硬件故障的业务接口盘或者所有下话指针均异常的业务接口盘定义为失效盘，或者根据来自支路上话指针解释单元的上话指针异常信息将存在上话指针异常的业务接口盘定义为失效盘，并向倒换控制单元发送包括失效盘位置的告警信息；

倒换控制单元，用于根据来自告警采集单元的所述包括失效盘位置的告警信息来控制交叉连接器进行失效盘到保护盘的保护切换；

交叉连接器，用于接受倒换控制单元控制进行将源自失效盘上话的数据改为来自保护支路盘上话，并将送往失效盘的下话数据交叉到保护业务接口盘下话；

其中，所述告警采集单元首先检查是否存在上话指针异常的业务接口盘，如果有，则发送告警信息启动保护切换，否则继续检查是否有业务接口盘出现硬件故障，如果有，则发送告警信息启动保护切换，否则最后检查是否存在所有下话指针均异常的业务接口盘，如果有，则发送告警信息启动保护切换。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述告警采集单元在发现所有下话指针均异常的业务接口盘时，控制所述交叉连接器将该所有下话指针均异常的业务接口盘的下话数据并发到保护盘，并在同样的下话数据条件下，由所述告警采集单元比较两者返回的下话指针解释结果，如果保护盘未出现所有下话指针异常，则判断该所有下话指针均异常的业务接口盘为失效盘。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：支路指针异常包括支路单元指针丢失和支路单元指针告警指示。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述支路上话指针解释单元利用支路净荷处理单元TUPP实现。

5.一种用于SDH业务接口盘1:N盘保护的方法，包括如下步骤：

A、交叉盘检查是否存在上话指针异常的业务接口盘，如果是，则将其标记为失效盘，记录失效盘的位置，执行步骤D，否则执行步骤B；

B、交叉盘检查是否有业务接口盘出现硬件故障，如果是，则将其标记为失效盘，记录失效盘的位置，执行步D，否则执行步骤C；

C、交叉盘检查是否存在所有下话指针均异常的业务接口盘，如果是，则将其标记为失效盘，执行步骤D，否则，判定没有需要进行保护切换的业务接口盘；

D、将步骤A或B或C中确定的失效盘的下话数据交叉到保护盘，并判定保护盘是否失效；

E、如果保护盘正常，则启动保护切换，将上话数据来源从失效盘切换为保护盘；把送往失效盘的下话数据同时送往保护盘。

6.如权利要求6所述的方法，其中步骤C进一步包括：

C1、发现所有下话指针均异常的业务接口盘时，控制所述交叉连接器将该所有下话指针均异常的业务接口盘的下话数据并发到保护盘；

C2、在同样的下话数据条件下，比较该所有下话指针均异常的业务接口盘和所述保护盘返回的指针解释结果，如果保护盘未出现所有下话指针异常，则判断该存在下话指针异常的业务接口盘为失效盘。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：支路指针异常包括支路单元指针丢失和支路单元指针告警指示。

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