CN101252762B - 基于微型电信计算架构标准的基站电源主备倒换控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于微型电信计算架构标准的基站电源主备倒换控制方法，给出了具体的主备倒换控制方案。该方法中微型电信计算架构系统中载板网络通信中心板的载板管理控制器向主电源和备电源发送主备倒换指令，查询所述主电源的电源通道供电状态，获取主用通道，然后打开所述备电源电源通道的通断开关以及感应开关，关闭所述主用通道的感应开关；所述主电源去使能PM_OK#，所述备电源倒换为新的主电源，所述主电源倒换为新的备电源，完成主备倒换。根据本发明方案，电源能够轮流负担功率输出负载，提高电源使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式控制技术，具体地说，是涉及一种基于MicroTCA(Micro Telecommunications Computing Architecture，微型电信计算架构)标准的基站电源主备倒换控制方法。
背景技术
MicroTCA由PICMG(国际PCI工业计算机制造组织)推出的标准，以ATCA(Advanced Telecom Computing Architecture，先进的通讯计算机架构)为基础，为了降低应用设备的成本和外形尺寸，提高可靠性和灵活性，并缩短开发时间。引入MicroTCA标准的主要目的是用于电信和企业计算机网络设备的平台。
ATCA的高带宽、冗余性、大容量板卡及高功率容量使得其非常适合于大规模、高可靠性的电信系统，如核心网设备等。而MicroTCA更低廉的成本，更小的物理形式，模块化和高灵活性，使其成为无线基站的理想选择。
AMC(Advanced Mezzanine Card，先进嵌入子卡)是PICMG组织制定的高级子卡标准。AMC模块是支持ATCA系统的最小的插入式模块。大体上，它们与知名的PMC(PCI子卡)模块卡非常相似。具备热切换功能和前面板插拔功能的AMC模块，不管是用在AdvancedTCA，MicroTCA，还是专有系统中，都将是下一代电信设备中最小的FRU(现场可更换部件)，它们与以往的专有可更换部件相比，能够提供更灵活的标准选项。
一个典型的MicroTCA系统一般包括12块AMC子板，1块MCH(MicroTCA Carrier Hub，载板网络通信中心)板(2块冗余可选)，有冗余的负载共享的电源模块，以及一个CU(Cool Unit，制冷系统)(或者冗余可选)，背板高速连接，以及基架等机械结构。MCH模块的第一个要素是MCMC(MicroTCA Carrier Management Control，载板管理控制器)，它利用连接到AMC子板上的IPMI(Intelligent Platform Management Interface，智能平台管理接口)实现对载板的控制和管理。MCH板还包括通用时钟的产生和分发，每个AMC子板有三个全网同步时钟。两个MCH板组成一个双星结构。
MicroTCA子板一个重要功能是提供控制的电源给AMC子板。AMC标准要求12V供电电源，MicroTCA的电源模块把输入电压转换为12V电源，呈放射状地分发给各个AMC子板。另外电源模块还提供3.3V的管理电源给其他各个模块。电源模块的控制逻辑主要有上电先后顺序、保护及隔离等的功能。电源子系统的控制是通过MCH板的MCMC来完成的。电源模块最多可以有4个，它还有AMC板、MCH板、CU的在位检测，以及监控每个分支电源的情况，如果出现当前电源模块故障，自动切换到备份电源模块上。一个电源模块应该能提供16路的电源通道，每个电源通道完成对载板的供电输出，当某电源通道出现故障时，可以由备电源接管主电源故障的电源通道，同时不影响其它的电源通道的供电。
在MicroTCA标准中对于配置1+1主备模式下的电源的控制管理流程中，对于电源主备方式的确定，以及在硬件故障时主备电源间的倒换提出了要求，但是对于具体实现并没有给出详细的方案。在基站系统实际的应用中，对于主备电源先后插入的情景，以及在系统软件运行异常时由网管系统发起的强制性电源倒换控制流程，都没有给出控制方法，这些应用场景在无线基站系统中都是必须要考虑的内容。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提出一种基于微型电信计算架构标准的基站电源主备倒换控制方法，给出具体的主备倒换控制方案。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于微型电信计算架构标准的基站电源主备倒换控制方法，微型电信计算架构系统中载板网络通信中心板的载板管理控制器向主电源和备电源发送主备倒换指令，查询所述主电源的电源通道供电状态，获取主用通道，然后打开所述备电源电源通道的通断开关以及感应开关，关闭所述主用通道的感应开关；所述主电源去使能PM_OK#，所述备电源倒换为新的主电源，所述主电源倒换为新的备电源，完成主备倒换。
如上所述的方法中，所述新的主电源和新的备电源可以将所述主备倒换通知给所述载板管理控制器。
如上所述的方法中，所述载板管理控制器可以周期性地将主电源的电源开关状态同步到备电源。
如上所述的方法中，可以在所述载板管理控制器对主电源和备电源的控制策略中增加电源倒换周期，主电源和备电源根据所述电源倒换周期自动倒换。
根据本发明方案，在主备电源模块存在先后插入或中途插拔时，依然可以保持主备电源通道能正常保持主备供电的正常开关模式。本发明所述的电源自动倒换策略，可以使得电源能够轮流负担功率输出负载，提高电源使用寿命。在系统处于正常工作模式下时，也可以灵活地实现对电源主备的控制，提高电源模块控制的灵活性，满足基站系统如果负载轮换方面的保护性优化需求。
附图说明
图1是主备竞争流程图。
图2是主备电源控制原理图。
图3是本发明方法实施例流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
按MicroTCA协议表述的电源管理分为电源早期阶段以及受控阶段，其中电源早期是指电源本身刚刚上电后自己控制流程的启动阶段，其主要完成早期的电源的主备竞争及其对CU、MCH的供电，当MCH的MCMC控制单元启动后会向电源模块周期发送PM Heart Beat(心跳)指令，使得电源后期的电源管理完全由MCMC管理模块接管。但主备竞争的流程基本是一致的，如图1所示，说明如下：
广义的主备竞争包括系统加电后的早期电源阶段所有在位的PM的主备之间的竞争，以及系统稳定运行后备用PM或新插入的PM与之前已经确定为主的PM之间的竞争。主备竞争的过程遵循以下步骤：
步骤10，当某个PM，以下称之为PM0，准备打开到MCH和CU的输出通道之前，先检查是否有PM_OK#(遵循协议的一种电源间的硬件连线有效指示信号)处于有效状态的PM(如果是2个电源模块的主备倒换，则为检查另一个PM的PM_OK#是否处于有效状态)，如果有PM_OK#处于有效状态的PM，称之为PM9，则转步骤11继续执行，否则转步骤12继续执行；
步骤11，PM0不使能PM_OK#，不打开MCH和CU的电源供应，转到步骤30继续执行；
步骤12，PM0使能PM_OK#，转到步骤20继续执行；
步骤20，为了避免同时打开的情况，在500微秒之后，重新检查PM9的PM_OK#是否使能，如果PM9正在使能PM_OK#，则转步骤21继续执行，否则转步骤22继续执行；
步骤21，选定site number(占位号)较小的并且正在使能PM_OK#的PM作为启动PM，给MCH和CU提供电源，然后去使能其它所有PM的PM_OK#，不允许它们给MCH和CU提供电源；
步骤22，选定PM0为启动PM。
步骤30，在等待来自母板管理器的PM心跳指令的时候，没有使能PM_OK#的PM(包括PM0)监视选定的启动PM9的PM_OK#的禁止，如果检测到禁止，也就是PM9出现故障，则转到步骤10继续执行。
在早期电源阶段竞争后形成的主备角色，当MCH的MCMC模块启动，电源系统进入受MCMC控制阶段的时候，此时电源的工作完全由MCMC模块来控制，MCMC可以根据用户的配置策略来设定电源的主备角色。对于主备电源的工作原理如图2所示，对某一电源通道供电时，主电源和备电源在开关点A电压是相同的，主电源的通断开关和感应开关全部打开，备电源仅仅是通断电源打开。由于备电源的感应开关被关闭，所以电源输出负载通过主电源模块供电。但是当主电源模块的输出通道有故障时，将备电源来输出负载功率。如果主电源的感应开关由二极管实现，则主电源模块的输出通道有故障时，感应开关二极管将翻转。这些通断开关的打开，是由MCMC模块在决策给某个电源通道供电时，控制电源模块打开的。协议中对电源打开控制，是要求先通知主电源打开，然后间隔100毫秒通知备电源打开，这样备电源才知道打开通断开关，否则备电源不会自发去打开某一个开关。
从上面分析可以发现，当电源模块硬件信号均正常的情况下，如何实现电源的主备倒换，以及当主备电源不是同时插入的情况下，比如先插入一电源模块，给某些模块供电后，再插入另一个电源模块时，如何控制电源开关，这些异常处理的应用在协议中均没有给出处理流程。
本发明提出的主备倒换控制方法，电源前期的早期工作阶段的主备工作流程不变。在系统正常工作时，如果需要主备倒换，则MCMC模块向电源模块发送主备倒换指令。MCMC模块首先查询电源的在位状态，如果仅仅只存在一块电源模块时，则无法发起倒换所以处理流程结束，否则MCMC模块向主电源模块发送查询所有电源通道供电状态的指令，获取目前主电源模块哪些电源通道的通断开关和感应开关是打开的，也即查询并获得主用通道。然后，MCMC模块将查询到的通断开关和感应开关均为供电状态的电源通道，依次向备电源模块发送控制指令，将备电源相应的电源通道的通断以及感应开关打开。之后，在尽可能短的时间内将对应的主用通道的感应开关关闭(一般在100毫秒完成)。主电源将自己的PM_OK#信号去使能，使得备电源重新启动前述的主备竞争算法，原备电源成为新的当前主电源，原主电源成为新的当前备电源，并在主备角色发生变化的同时，主备角色发生变化的电源模块均将主备切换的事件通知给MCMC模块。
为了保证电源模块插拔导致的主备电源控制开关可能不一致的情况，比如将主电源模块的一个电源通道开关打开，本来应该再通知备电源模块打开该通道的通断开关，但如果此时备电源模块并不存在，无法接收打开指令，而后才插上，备电源模块不知道需要将哪些通断开关打开，如果一旦主电源的电源通道出现故障，备电源也无法接管。增加一机制，定时由MCMC模块查询获得主电源模块的电源通道供电状态，再依次向备电源模块发送控制指令，将备用电源相应的电源通道的通断开关以及感应开关打开，完成通道状态的同步。
在电源模块以及MCMC模块正常工作后，电源模块处于受控工作模式，可以在MCMC对电源的控制策略中增加电源模块自动倒换的周期，即当存在主备电源的情况下，电源模块能够根据这个周期实现自动倒换，这样可以均衡地分配系统中各PM模块的负担，使用及验证备用PM的功能。当然也可以手动来发起主备倒换，其导换流程保持不变。
以下通过一个具体的实施例，来说明本发明方法的具体操作过程。按照一般情况，基站系统中存在2个电源模块，第一电源PM1、第二电源PM2，其中第一电源PM1初始设置为主电源模块，第二电源PM2初始设置为备电源模块，分别给第一先进嵌入子卡AMC1、第二先进嵌入子卡AMC2供电，对应的电源通道分别为通道6和通道7。以下参照图3详细说明本发明的操作流程：
步骤100，第一电源PM1、第二电源PM2供电后，根据主备竞争算法完成主备竞争，第一电源PM1为主电源、第二电源PM2为备电源；
步骤200，MCMC模块设置第一电源PM1、第二电源PM2主备的自动倒换周期为1个月，其倒换步骤可以按下述步骤进行；
步骤300，倒换时由MCMC模块自动根据控制策略，向第一电源PM1和第二电源PM2发送倒换指令；
步骤400，PM1查询备电源第二电源PM2是否存在，因为存在第二电源PM2，所以进入步骤500；
步骤500，MCMC收到倒换指令时向第一电源PM1查询电源通道状态，此时，通道6和通道7的通断开关、感应开关为打开状态；
步骤600，由MCMC发送控制指令将第二电源PM2的通道6和通道7的通断和感应开关同时打开；
步骤700，MCMC将第一电源PM1的通道6和通道7的感应开关关闭；
步骤800，此时第一电源PM1的PM_OK#标志被去使能，根据主备竞争算法，第二电源PM2将竞争成为新的主电源板，由于电源模块的角色发生变化，所以第一电源PM1向MCMC模块通知，现已倒换为备电源；第二电源PM2向MCMC模块通知，现已倒换为主电源。
完成主备倒换之后，如果此时将备电源第一电源PM1拔出槽位，同时将第一先进嵌入子卡AMC1拔出，由于AMC1已经拔出所以此时主电源第一电源PM1的电源通道6的控制开关就需要全部关闭，对于电源通道7，由于备电源PM1拔出不影响其供电，主电源PM2依然保持开关全部打开状态；MCMC周期性地将主电源的电源开关状态同步到备电源；当检测到第一电源PM1插入槽位时，由于PM1此时依然是备用电源，所以MCMC将第二电源PM2的电源通道6，7的开关的状态同步到PM1，此时备电源PM1需要将电源通道7的通断开关打开，感应开关关闭，同时将通道6的2个开关全部关闭；同样，如果AMC1再插入，此时MCMC会通知主电源PM2将通道6的开关全打开，同时通知备电源PM1将通道6的通断开关打开，感应开关关闭状态。具体的电源如何与单板交换完成供电流程在此不做详细说明。
本文所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进以及更新等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于微型电信计算架构标准的基站电源主备倒换控制方法，其特征在于，微型电信计算架构系统中载板网络通信中心板的载板管理控制器向主电源和备电源发送主备倒换指令，所述载板管理控制器查询所述备电源的在位状态，如果所述备电源处于在位状态，则查询所述主电源的电源通道供电状态，获取主用通道，然后打开所述备电源相应的电源通道的通断开关以及感应开关，关闭所述主用通道的感应开关；所述主电源去使能PM_OK#信号，所述备电源倒换为新的主电源，所述主电源倒换为新的备电源，完成主备倒换；其中，所述PM_OK#信号为遵循微型电信计算架构协议的一种电源间的硬件连线有效指示信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述新的主电源和新的备电源将所述主备倒换通知给所述载板管理控制器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载板管理控制器周期性地将主电源的电源开关状态同步到备电源。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述载板管理控制器对主电源和备电源的控制策略中增加电源倒换周期，主电源和备电源根据所述电源倒换周期自动倒换。
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