CN102204150B - 用于保护倒换的装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电信系统中线路卡(270、280)的保护倒换的单元(200)和系统(290)。已知的解决方案实现了具有数个缺点的、所谓的保护总线。例如，保护总线不允许不同的同时保护倒换配置。本发明克服了这些缺点，并且包括在通信线路(250)和线路接口单元(270)之间可连接的保护单元(200)。通过可分离的电连接元件(251、252)，保护单元(200)与其他保护单元(210、220)互连，以形成保护倒换系统(290)。保护倒换系统(290)中的一个保护单元(210)可连接到备用线路卡(260)。保护倒换系统(290)被调适成使得当需要保护倒换时，线路信号经由电连接元件(251、252)，在故障线路卡(280)的通信线路(240)和备用线路卡(260)之间重新定向。

Description

用于保护倒换的装置和系统
技术领域
本发明涉及用于对电信系统中的线路接口单元保护倒换的单元和系统。
背景技术
在电信系统中(例如，具有连接的任何类型通信线路的交换机或路由器)，将通信线路与交换机或路由器进行接口的线路接口单元(或者用更简单的术语，线路卡)正常工作是重要的。如果线路卡发生故障，则终端或其他电信系统不能与交换机或路由器通信。应付此问题并且提供更可靠电信系统的已知方法是使用保护倒换。
在保护倒换中，通信线路和故障的线路卡之间的线路信号重定向到备用线路卡。对于系统中的保护倒换，能够有不同的配置。例如，在1+1保护倒换中，对每个工作的线路卡具有相应的备用线路卡。在N+1保护倒换中，对N个工作的线路卡具有一个共用的备用线路卡。
从现有技术已知的、用于保护倒换的实现是在容纳线路卡的机箱的底板中使用固定总线，保护总线。保护总线由所有线路卡共享。这具有的缺点是：如果保护倒换已经对第一故障线路卡执行，则不可能保护第二故障线路卡。另一个缺点是根本不能保护诸如2Mb/s E1线路卡的线路卡。共用的保护总线引入了例如在E1线路信号中的HDB3线路编码无法容忍的、严重的桥接抽头。又一个缺点是备用线路卡通常需要具有与其他线路卡不同的设计。
在专利申请US2004/0114510中公开了对保护总线的示例。此申请涉及具有一个主总线和一个保护总线的复用器/解复用器。
发明内容
本发明克服了上面列出的缺点。本发明包括：适于连接在通信线路和线路卡之间的保护单元。数个保护单元能够连接在一起，以形成保护倒换系统。为此，保护单元包括适于与其他保护单元中相应的桥接器连接的本地桥接器。保护倒换系统中的每个保护单元经由桥接器、通过可分离的电连接元件，而连接到至少一个其它(例如，邻近的)保护单元。
保护倒换系统中的每个保护单元可连接到相应的线路卡，其中一个线路卡是备用线路卡。
保护单元进一步包括倒换元件(例如，电继电器)，其在正常运行中在通信线路和线路卡之间定向线路信号，但是当需要保护倒换时，该倒换元件适于在通信线路和本地桥接器之间定向线路信号。
可连接到备用线路接口单元的保护单元还配有旁路元件(例如，跳线)，其旁路此保护单元中的倒换元件。
保护倒换系统被调适成使得当需要保护倒换时(例如，线路卡故障时)，线路信号经由桥接器、可分离的电连接元件和旁路元件，在故障线路卡的通信线路和备用线路卡之间重新定向。
保护单元例如能够实现为经由机箱中的底板连接到相应的线路卡的、分离的印刷板部件。桥接器例如能位于印刷板部件的前面，从而使得保护单元能够通过在桥接器中手工插入可分离的电连接元件(例如，外部跳线或电缆)而容易地连接到其它保护单元。
本发明的一个重要的优点在于：不同的保护倒换配置(1+1和N+1)能用于相同的机箱子架中。每种配置能具有不同类型的线路卡(E1，ADSL等)。现在能通过容易地配置1+1配置而保护带有对桥接抽头敏感的线路信令的线路卡(例如，2Mb/s E1线路卡)。
另一个优点在于：每个保护单元能生产为相等单元，因为它们能够连接任意类型的线路卡，例如工作的E1或ASDL线路卡或备用的E1或ADSL线路卡。相等的保护单元降低了生产和存储成本，并且极大简化了维护和其他有关后勤工作。
又一个优点在于：与工作的线路卡相比，对于备用线路卡不需要不同的设计。
因而，本发明的目的在于：当在电信系统中配置保护倒换时，允许非常高程度的灵活性。
现在，将通过优选实施例并参考附图对本发明进行更详细的描述。
附图说明
图1是示出从现有技术已知的固定保护总线的框图。
图2是示出根据本发明的三个保护单元的框图。
图3是示出根据本发明的保护倒换系统的第一配置的框图。
图4是示出根据本发明的保护倒换系统的第二配置的框图。
图5是示出根据本发明的保护倒换系统的第三配置的框图。
图6a至图6c是示出根据本发明的保护单元的许多实施例的框图。
图7a是示出通过跳线子单元互连的保护单元的框图。
图7b是示出用于降低的EMI/EMC的跳线子单元金属覆盖的框图。
图8是示出适于测试通信线路的保护系统的框图。
具体实施方式
图1示出了从现有技术已知的保护倒换系统。线路卡120、130、140连接到相应的通信线路122、132、142。通信线路例如能连接到用户预设设备CPE，例如用于数字订户线路DSL的调制解调器。每个线路卡120、130、140还可连接到保护总线100。备用线路卡110也连接到保护总线100。每个线路卡120、130、140还包括一组电继电器121、131、141。在正常运行中，设置继电器121、131、141，使得在通信线路122、132、142和相应的线路卡120、130、140之间定向线路信号。但是，如果例如线路卡130发生故障，继电器131在动作133倒换到一个位置，使得线路信号替代地定向在通信线路132和保护总线100之间。现在备用线路卡110接管来自通信线路132的线路信号的处理。在像交换机、路由器等的电信系统中，线路卡120、130、140和备用线路卡110典型地插入具有用于为所述卡馈电等的底板的机箱中(未在图1中示出)。图1中的保护总线100是位于所述底板中的固定总线。由于保护总线100是固定的，因此不具有用于拥有数个不同保护倒换配置的灵活性。
图2示出了根据本发明的包含三个保护单元200、210、220的保护系统290。保护单元200、210、220和保护系统290位于通信线路250、240和线路卡260、270、280之间。两个保护单元200和220分别连接到线路卡270和280。第三保护单元210连接到备用线路卡260。保护单元200和220分别经由线路连接器206和226连接到通信线路250、240。保护单元210中的线路连接器216在此配置中未使用(图2中画阴影线)。
每个保护单元200、210、220还包括桥接器207、217、227。不同保护单元200、210、220中的桥接器207，217、227设计成连接到彼此。在图2示出的实施例中，每个桥接器207、217、227被分成一对分离的桥接器202、212、222和203、213、223，其中每对电连接到彼此204、214、224。桥接器207、217、227优选地放置在保护单元200、210、220的前端。
每个桥接器202、203、213等设计成接受可分离的电连接元件251、252。这些连接元件251、252优选是可分离的跳线或电缆的集合。例如，跳线能够用于连接如图2中并排布置的两个保护单元，而电缆能够用在彼此不那么邻近的保护单元之间。(图2中画阴影线的)桥接器212和223未用在本配置中。未使用的连接器可以用合适的塑料或金属盖覆盖。
在图2中，保护单元220中的桥接器222通过可分离的电连接元件251连接到保护单元200中的桥接器202，并且桥接器203通过可分离的电连接元件252连接到保护单元210中的桥接器213。
保护单元200、210、220能以不同的方式在205、215、225处连接到线路卡270、280和备用线路卡260。如何做到这的不同实施例在下文中进一步更详细地描述，并通过图6示出。
每个保护单元200、210、220还包括倒换元件201、211、221，其在优选实施例中是一个或多个继电器的集合。
连接到备用线路卡260的保护单元210进一步配置有电旁路元件218和识别元件219，两者都可实现为可分离的内部跳线。旁路元件218设计成旁路倒换元件211，而识别元件219设计成识别(例如，对管理系统)保护单元210连接到备用线路卡260。如果保护单元210插入底板，则识别能够例如通过来自底板中槽管理总线(slot managementbus)的读命令来执行。同样，倒换元件201、211、221能够由来自相同槽管理总线的倒换命令控制。
在正常运行中，倒换元件201、211、221被设置在‘正常’位置‘N’中。这意味着线路信号255、245定向在通信线路250、240和相应的线路卡270、280之间，而保护单元210中的桥接器217从备用线路卡260电断开。如果一个线路卡(比如线路卡280)发生故障，则倒换元件221和211被设置在‘保护倒换’位置‘P’中。
具有的效果在于：现在线路信号245经由桥接器227、电连接元件251和252、以及旁路元件218，定向在通信线路240和备用线路卡260之间。
通过使用保护单元200、210、220和桥接器202、203、213、222之间的可分离的连接元件251、252，获得了配置保护倒换系统290的很大灵活性。这通过图3、图4和图5示出的不同配置进行例示。
图3示出了具有包含两个保护倒换系统3100、3200和六个线路卡3310、3320、3330、3340、3350、3360的配置的电信系统3000，所有六个线路卡都装配在相同子架3300中。
保护倒换系统3100是所谓的N+1配置，并由四个保护单元3110、3120、3130、3140组成，每个单元分别连接到相应的线路卡3330、3340、3350、3360。线路卡3330、3340、3350、3360是ASDL线路卡，其中一个线路卡3330是具有旁路元件3114的备用线路卡。通过使用诸如外部跳线3115、3125、3135的可分离的电连接元件，四个保护单元3110、3120、3130、3140串联互连。
保护倒换系统3200是所谓的1+1配置，并由两个保护单元3210、3220组成，每个单元分别连接到相应的线路卡3310、3320。线路卡3310、3310是E1(2Mb/s)线路卡，其中线路卡3310是具有旁路元件3214的备用线路卡。通过使用外部跳线3215，两个保护单元3210、3220串联互连。
在图3的配置中，两个保护倒换系统3100和3200能够独立工作，并且具有不同类型的线路卡。例如，如果ADSL卡3360发生故障，则通过将倒换元件3111和3141设置到‘保护倒换’位置‘P’来执行到备用ADSL卡3330的保护倒换。经由可分离的连接元件3135、3125、3115和旁路元件3114，线路信号3165现在从通信线路3160定向到备用ADSL卡3330。
如果E1卡3320也发生故障，则通过将倒换元件3211和3221设置到‘保护倒换’位置‘P’，而以类似方式执行到备用E13310的保护倒换。经由可分离的连接元件3215和旁路元件3214，线路信号3255现在从通信线路3250定向到备用E1卡3310。
除了是独立的，两个保护倒换事件还在相互间没有电干扰的情况下执行。而且，诸如E1线路卡3310、3320、对桥接抽头敏感的线路信号的线路卡能够容易地通过外部跳线3215而配置在1+1配置中。
通过如图1中的固定和共用的保护总线，所有这些都将是不可能的。
如图3中所示，一个ADSL卡3360能够设计成服务多个不同的ADSL通信线路3160(这里为64个线路)。因此，保护单元3140适于服务与线路卡3360能服务的一样多的通信线路3160，并且保护单元3140具有例如用于每个通信线路3160的桥接器3142。这意味着在桥接器3132和3142之间连接的可分离的电连接元件3135也必须支持多个不同的通信线路。为了获得这些，使用包含一组跳线的、这里称为跳线子单元715、725、735的等价电连接元件。
这些跳线子单元715、725、735在图7a中示出。每个跳线子单元715、725、735装配在两个邻近(并排的)保护单元700、710、720、730上。当仅使用跳线子单元715、725、735时，要求保护单元700、710、720、730并排在一起编组(像在图3中的保护系统3100、3200中做的那样)。
作为一种选择，通过金属屏覆盖跳线子单元715、725、735的前面，用于改进的EMI/EMC。图7b显示了通过金属屏750覆盖的跳线单元715。为了接地(grounding)，金属屏750配有垫圈751和752。
偶尔地，线路卡配置必须进行修改。举例来说，将线路新卡加入到现有配置可能是必要的。图4示出了此种状况。
两个ADSL线路卡4310、4320和三个SHDSL线路卡4330、4340、4350已经分两组插到子架4300中。每个线路卡连接到相应的保护单元4110、4120、4130、4140、4150。线路卡4310和4330是备用线路卡。用于ADSL线路卡4310，4320的保护单元4110、4120通过跳线子单元4201互连，而用于SHDSL线路卡4330、4340、4350的保护单元4130、4140、4150通过跳线子单元4203、4204互连。
用户需求可要求必须安装新的ADSL线路卡4360。此新的ADSL线路卡4360不得不插入得与其它ADSL线路卡4310、4320的组有一定距离。新的ADSL线路卡4360连接到相应的保护单元4160。
在这种状况下，可能在保护单元4120、4130以及4150、4160之间分别简单地加上两个新的跳线子单元4202和4205。
ADSL线路卡4320、4360的组和SDHSL卡4340、4350的组现在分别通过备用线路卡4310和4330而都具有保护，但带有的限制是两个组不能同时被保护。为了克服此限制，必要时跳线子单元能够用跳线电缆替代。说明此替换的配置在图5中找到。
在图5中，三个ADSL线路卡5310、5320、5340和ADSL备用线路卡5330最初与相应的保护单元5110、5120、5140、5130一起安装。保护单元5110、5120、5140、5130通过三个跳线子单元5210、5220和5230互连。另外，E1线路卡5360和E1备用线路卡5350与相应的保护单元5150、5160一起安装。两个新的ADSL线路卡5370、5380与两个相应的保护单元5170、5180一起安装。两个新的ADSL线路卡5378、5380通过跳线子单元5260互连。由于E1线路信号传输对桥接抽头非常敏感，因此如图4中所示的跳线子单元的串联连接不被接受。代替地，跳线电缆5240在保护单元5140和5170之间连接，旁路E1线路卡5350、5360。通过该方式，ADSL线路卡5310、5320、5340、5370、5380能够独立于用于E1线路卡5360的保护而受保护，并且未对E1线路卡5360引入桥接抽头。
通过图6a示出了如何将保护倒换单元连接到线路卡的优选实施例。图6a示出了带有与相应的线路卡613分离的保护单元610的电信系统600。通信线路602通过线路连接器601连接到保护单元610。保护单元610和相应的线路卡613经由保护单元610上的接口连接器611和电信系统600中的底板612连接到彼此。线路连接器601和桥接器603、604位于保护单元610的前端605。
图6b示出了第二实施例。在此实施例中，保护单元620通过接口连接器621装配(重叠安装(piggybacked))在线路卡623的前面。如在图6a的优选实施例中那样，线路连接器601和桥接器603、604位于保护单元620的前端605。
图6c示出了第三实施例，其中保护单元630与线路卡633形成集成单元607。如在图6a和图6b的实施例中那样，线路连接器601和桥接器603、604位于集成单元607的前端605。
上述保护倒换单元和系统主要构思成在线路卡发生故障时应付保护倒换。向系统中的保护单元的至少一个加入少量额外元件，上述及通过图2至图5示出的保护倒换系统还能够用作对测试通信线路的帮助。
图8示出了具有额外测试特征并服务64个ADSL线路的保护系统890的示例。出于示例的目的，保护系统890在图8中限制成两个保护单元800、810。保护单元810连接到64线路的ADSL线路815和64线路的ADSL线路卡870。保护单元800连接到备用64线路的ADSL线路卡850。保护单元800和810中各自的桥接器803和813通过跳线子单元840(与上述以及通过图7a示出的任何跳线子单元715、725、735相同)或跳线电缆(如必要)互连。
保护单元800设计成具有板上测试头891和/或至少一个测试头连接器892、893。测试头连接器892、893允许外部测试头861或其它测试或电信设备862、863连接到保护单元800。其它电信设备862、863例如能够是以菊链(daisy chain)方式连接的、具有根据本发明的保护倒换系统的多个子架。通过此菊链，单个测试设备能用于在多个保护倒换系统中测试通信线路。
测试头891和测试头连接器892、893优选地装配在保护单元800的前端。保护单元800中的桥接器802设计成具有线路抽头880，使得所有的64个ADSL线路对于测试头切换元件(test head switchelement)890是可用的，该测试头切换元件又连接到测试头891和/或测试头连接器892、893。测试头切换元件890设计成从64个线路抽头880中选择一个任意线路抽头881。
为了测试连接到保护单元810的64个ADSL线路815中的某个选择的线路(“测试中的线路”)，至少三种测试配置是可能的。在第一测试配置中，仅对于选择的线路，保护单元810中的倒换元件811设置在‘保护倒换’位置‘P’中，而对于剩余63个通信线路，倒换元件811设置到‘正常’位置‘N’。
选择的线路中的线路信号816进一步经由桥接器813，803和跳线子单元840，而定向到保护单元800中的桥接器802。保护单元800中的倒换元件801设置到‘正常’位置‘N’，使得备用线路卡850未被涉及。保护单元800中的测试头切换元件890进一步设置到某个位置使得测试头切换元件890连接到相应于已选择的线路的线路抽头881。用于选择的线路的线路信号816现在定向到测试头891和/或测试头连接器892、893。通过将倒换元件811、801和测试头切换元件890设置在某些位置中，连接到保护单元810的64个ADSL线路815中的每个对于一个接一个测试都是可用的。在此第一测试配置中，测试中的线路从线路卡870和备用线路卡850断开。
在第二测试配置中，用于所有通信线路815的线路信号816定向到备用线路卡850。对于所有64个ADSL线路815，保护单元810中的倒换元件811设置在‘保护倒换’位置‘P’中。对于所有64个ADSL线路815，保护单元800中的倒换元件801也设置到‘保护倒换’位置‘P’。以与用于第一测试配置的相同方式、通过测试头切换元件890来选择测试中的线路。与第一测试配置主要的不同在于：在第二测试配置中，测试中的线路仍然连接到线路卡(在这种情况下是备用线路卡850)。
第三测试配置与第二测试配置相似，但其中测试中的线路从备用线路卡850断开。这通过仅为测试中的线路将保护单元800中的倒换元件801设置在‘正常’位置‘N’中来获得。

Claims (13)

1.一种用于在电信系统中为线路接口单元提供保护倒换的保护单元(200、210)，其特征在于：所述保护单元(200、210)包含在印刷板部件中，并适于在至少一个通信线路(250)和至少一个线路接口单元(260、270)之间连接，并且其中所述保护单元包括：
-本地桥接器(207，217)，位于所述印刷板部件的前端(605)，并适于接受至少一个可分离的电连接元件(251、252)，从而所述本地桥接器能够连接到在两个其它保护单元(210、220)中的桥接器(217、227)；
-倒换元件(201、211)，其适于在正常运行中在所述通信线路(250)和所述线路接口单元(260，270)之间定向线路信号(255)，并且适于当需要保护倒换时，在所述通信线路(250)和所述本地桥接器(207)之间定向所述线路信号(255)。
2.如权利要求1中所述的保护单元(200、210)，进一步包括：用于接口所述线路信号(255)往来所述通信线路(250)的线路连接器(206、216)，并且其中所述线路连接器(206、216)位于所述印刷板部件的前端(605)。
3.如权利要求1至2中任一项所述的保护单元(200、210)，进一步配置有可分离的识别元件(219)，所述识别元件(219)适于指示所述保护单元(210)连接到备用线路接口单元(260)。
4.如权利要求3中所述的保护单元(200、210)，其中所述识别元件(219)从管理系统是可读取的。
5.如权利要求1至2中任一项所述的保护单元(610、620)，进一步包括：用于接口所述线路信号(255)往来所述线路接口单元(613、623)的接口连接器(611，621)。
6.如权利要求5中所述的保护单元(610)，其中所述接口连接器(611)经由所述电信系统(600)中的底板(612)可连接到所述线路接口单元(613)。
7.如权利要求5中所述的保护单元(620)，其经由所述接口连接器(621)直接可附连到所述线路接口单元(623)。
8.如权利要求1至2中任一项所述的保护单元(630)，其与相同印刷板部件(607)上的线路接口单元(633)集成。
9.如权利要求1至2中任一项所述的保护单元(200、210)，其中所述倒换元件(201、211)包括至少一个电继电器。
10. 如权利要求1所述的保护单元(200、210)，其中所述保护单元(200、210)进一步配置有适于旁路所述倒换元件(201、211)的可分离的旁路元件(218)。
11.一种用于在电信系统中为线路接口单元提供保护倒换的系统(290)，其特征在于所述系统包括如前面任一项权利要求中所述的至少一个第一保护单元(200)和如前面任一项权利要求中所述的一个第二保护单元(210)，配置它们以使得：
-所述至少一个第一保护单元(200)连接到通信线路(250)和相应的线路接口单元(270)；
-所述第二保护单元(210)连接到备用线路接口单元(260)，并且配有旁路元件(218)；
-所述至少一个第一保护单元和所述第二保护单元(200、210)经由桥接器(207、217)、通过可分离的电连接元件(252)电连接到彼此；并且
-其中，所述系统(290)适于在正常运行中在所述通信线路(250)和所述线路接口单元(270)之间定向所述线路信号(255)，并且当需要保护倒换时，经由所述可分离的电连接元件(252)和所述旁路元件(218)，在所述通信线路(250)和所述备用线路接口单元(260)之间定向所述线路信号(255)。
12.如权利要求11所述的系统(290)，其中所述可分离的电连接元件(252)由外部跳线组成。
13.如权利要求11所述的系统(290)，其中所述可分离的电连接元件(252)由外部跳线电缆组成。
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