CN102739216A - 通信设备的线卡热插拔上电控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通信设备的线卡热插拔上电控制装置及方法，该控制装置包括设备电源和设置在设备控制板上的监控单元，线卡上设有线卡信息获取模块、电源模块和线卡上电控制电路，监控单元通过线卡信息获取模块获得所有线卡的线卡信息，并根据所述线卡信息和所述设备电源的输出功率对相应的线卡发出相应的电源控制信号POWER_CTRL，相应线卡上的线卡上电控制电路根据电源控制信号POWER_CTRL控制电源模块的输出。本发明，根据不同情况控制线卡的上电，以便保护单盘和提高系统运行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备，具体涉及通信设备的线卡热插拔上电控制装置及方法。
背景技术
如今，通信设备的速率不断提高，对电源的噪声要求也越来越高，在运行过程中，电源的波动和噪音将直接影响通信系统的性能和可靠性。对于具有多槽位的通信设备，单板的插入或拔出都会导致背板电源的波动，从而影响其它正在运行的单板的工作可靠性，因此，通信设备要求每个单板都具有热插拔上电控制装置，在单板插入时控制单板缓慢上电。
另外，通信系统对可靠性和使用灵活性的要求也不断提高，要求单板的上电能灵活控制，比如单板上电顺序的控制，单板出现功率过载、温度越限、过流等情况时可关闭单板供电等功能。
目前，实现单板热插拔上电控制技术主要有以下几种：
（1）在单板上设置缓启动电路,即在电源的输入端通过增加MOS管延迟电源上电；
（2）在电源输入端增加专门的热插拔控制器来实现延迟上电。
虽然上述两种方式可以避免单板插入上电时对电源的影响，但只能做到单板本身的上电延迟控制，无法满足系统对单板灵活上电控制的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决通信设备的线卡插入或拔出会导致背板电源波动的问题,同时满足系统对单板上下电的灵活控制。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种通信设备的线卡热插拔上电控制装置，包括设备电源和设置在通信设备的设备控制板上的监控单元，适配于通信设备的每一个线卡上均设有线卡信息获取模块、电源模块和线卡上电控制电路，所述设备电源分别输出背板48V电压和主板5V电压供所述线卡电源模块和所述线卡上电控制电路使用，所述监控单元通过所述线卡信息获取模块获得所有线卡的线卡信息，并根据所述线卡信息和所述设备电源的输出功率对相应的线卡发出相应的电源控制信号POWER_CTRL，相应所述线卡上的线卡上电控制电路根据所述电源控制信号POWER_CTRL控制所述电源模块的输出。
在上述装置中，所述线卡为通信设备单板，所述电源模块具有背板48V电压输入端、接地端、输出端以及连接在所述背板48V电压输入端和输出端之间的第一电控开关，所述背板48V电压的输入和地线分别连接至所述电源模块的背板48V电压输入端和接地端，所述线卡上电控制电路包括第一光耦和第一三极管，所述电源控制信号POWER_CTRL经电阻R3连接至第一三极管的基极，主板5V电压经电阻R1连接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的集电极连接到所述第一光耦的阳极，所述第一三极管的发射极连接到所述第一光耦的阴极并接地，所述第一光耦的集电极连接所述第一电控开关，所述第一光耦的发射极连接所述电源模块的接地端，主板5V电压经电阻R2与电源控制信号POWER_CTRL连接。
在上述装置中，所述线卡为通信设备子卡，所述电源模块具有主板5V电压输入端、接地端、输出端以及连接在所述主板5V电压输入端和输出端之间的第二电控开关，所述主板5V电压的输入和地线分别连接至所述电源模块的主板5V电压输入端和接地端，所述线卡上电控制电路包括第二三极管，所述电源控制信号POWER_CTRL经电阻R33连接至第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接到所述第二电控开关，所述第二三极管的发射极和主板5V电压的地线连接到所述电源模块的接地端，所述主板5V电压经电阻R11和电阻R22分别连接所述第二三极管的集电极和所述电源控制信号POWER_CTRL。
本发明还提供了一种通信设备的线卡热插拔上电控制方法，包括以下步骤：
A100、通信设备上电后，通信设备的设备控制板关闭该通信设备的所有槽位的电源；
A101、监控单元通过LC_PRSNT信号依次检测所有槽位上的线卡在位情况；
A102、监控单元根据每一个线卡上的线卡信息获取模块提供的线卡最大功耗信息以及通信设备的固有功耗，判断该通信设备的当前总功耗是否超过通信设备的电源输出总功率，如果没有超过，则允许在位的所有线卡上电，否则，根据系统预设的规则允许部分线卡上电，并向网管发出电源功率不够的告警信息；
A103、监控单元实时监控线卡状态，
当监控单元检测到某个槽位有线卡拔出时，则关闭该线卡对应槽位的电源；
当监控单元检测到某个槽位有线卡插入或有未上电的线卡在位时，监控单元延时1秒后判断已经在位未上电单板和已上电单板功率总和是否超出电源输出总功率，如果超过总功率则根据系统预设规则依次给允许上电的单板上电，并向网管发出电源功率不够的告警信息，否则将所有未上电的单板依次上电；
当监控单元检测到某一线卡有过温或过流等故障时，则关闭该线卡对应的通信设备的槽位的电源，并向网管发出单板故障告警信息。
在上述方法中，所述监控单元根据通信设备的槽位号依次对允许上电的线卡上电，每个线卡上电之间的等待时间至少控制在0.5秒以上。
本发明，通过线卡上电控制电路，省去了热插拔控制电路，控制单元通过软件实现单盘的热插拔和单盘的上电控制，根据不同情况控制线卡的上电，比如系统运行总功耗过载，单盘过流，单盘温度越限时，以便保护单盘和提高系统运行可靠性。
附图说明
图1是本发明中通信设备的线卡热插拔上电控制装置示意图；
图2是本发明中通信设备单板的线卡上电控制电路示意图；
图3是本发明中通信设备子卡的线卡上电控制电路示意图；
图4是本发明中通信设备的线卡热插拔上电控制方法流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种通信设备的线卡热插拔上电控制装置及方法，既适用于大型机架式设备的插卡单板的上电控制，也适用于小型模块化设备模块化子卡的上电控制。
如图1所示，采用该控制装置的通信设备包含通过背板互连的设备电源、设备控制板和多个线卡，该通信设备具有多个槽位，线卡可以插在这些槽位上。其中设备电源可以输出两种电压给各线卡供电,一种是-48V线卡（单板）供电电源VCC，另一种是5V线卡上电控制电路供电电源VIO。
通信设备的设备控制板上设有监控单元，利用监控单元实现对需要控制上电的线卡进行信息采集，并对线卡进行上电控制。
每一个线卡上均设有线卡上电控制电路、电源模块和线卡信息获取模块，监控单元通过背板互联的POWER_CTRL信号控制线卡上电控制电路，线卡信息获取模块通过背板互联的LC_PRSNT信号和LC_INFO信号向设备控制板上的监控单元提供线卡信息，其中LC_PRSNT信号提供线卡在位信号给监控单元，告知监控单元该线卡是否在位，LC_INFO信号提供线卡信息给监控单元，如线卡温度、功耗和类型等。
对于机架式设备，线卡一般为占用单独机架槽位的单板，通常采用背板-48V电源供电，隔离型电源模块将-48V电压转换为单板本身的供电电压，如3.3V、5V等较低电压。对于小型模块化设备，线卡一般为通信设备的一个子卡，通常采用子卡主板提供的12V或5V电源供电，子卡采用非隔离型电源模块将12V或5V电源转换为子卡本身的其它供电电压，如3.3V、2.5V等较低电压。
对于通信设备单板，采用隔离型电源模块的线卡上电控制电路如图2所示。隔离型电源模块ICP1的背板侧输入端VIN＋接背板48V电压VCC＋（－48V_GND），隔离型电源模块的输出VOUT给单板提供供电电源，隔离型电源模块上设有第一电控开关，第一电控开关由电源模块控制信号ON/OFF控制隔离型电源模块的输出。
通信设备单板的线卡上电控制电路包括第一光耦OC1和第一三极管T1，第一光耦OC1主要起隔离的作用，第一三极管T1主要起驱动第一光耦OC1的作用。图中VIO为设备电源提供的主板5V电压，用于维持线卡上电控制电路的供电，POWER_CTRL来自通信设备的设备控制板的监控单元，监控单元通过这个POWER_CTRL信号来控制单板的上电和断电。电源控制信号POWER_CTRL经电阻R3连接至第一三极管T1的基极，主板5V电压经电阻R1连接第一三极管T1的集电极，第一三极管T1的集电极连接到第一光耦OC1的阳极，第一三极管T1的发射极连接到第一光耦OC1的阴极并接地，第一光耦OC1的集电极连接第一电控开关，发射极连接电源模块VCC-(-48V)，主板5V电压经电阻R2与电源控制信号POWER_CTRL连接。
假设图中隔离型电源模块的ON/OFF为低时电源模块开启，高阻时电源模块关断，那么当监控单元设置POWER_CTRL为高时，第一三极管T1导通，第一光耦OC1的输入端无电流输入，输出开路，电源模块控制信号ON/OFF高阻，电源模块关断无输出，当监控单元设置POWER_CTRL为低时，第一三极管T1截止，第一光耦OC1的输入端通过VIO经过电阻R1有足够的驱动电流流过第一光耦OC1的输入端使第一光耦OC1打开，输出导通，电源模块控制信号ON/OFF为低，电源模块开启输出电源为单板供电。
对于通信设备子卡，采用非隔离型电源模块的线卡上电电路如图3所示。非隔离型电源模块ICP2的主板侧输入VIN接设备电源的5V电源，非隔离型电源模块的输出VOUT给子卡供电，非隔离型电源模块具有第二电控开关，第二电控开关由电源模块控制信号ON/OFF控制非隔离型电源模块的输出。
非隔离型电源模块的线卡上电控制电路包括第二三极管T2，电源控制信号POWER_CTRL经电阻R33连接至第二三极管T2的基极，第二三极管T2的集电极连接到第二电控开关，第二三极管T2的发射极和主板5V电压的地线连接到电源模块的接地端，主板5V电压经电阻R11和电阻R22分别连接第二三极管T2的集电极和电源控制信号POWER_CTRL。
图中POWER_CTRL来自设备控制板上的监控单元，监控单元通过这个信号来控制子卡的上电和断电。假设图中非隔离型电源模块的ON/OFF为高时电源模块开启，为低时电源模块关断，那么当监控单元设置POWER_CTRL为高时，第二三极管T2导通，电源模块控制信号ON/OFF为低，电源模块关断无输出，当监控单元设置POWER_CTRL为低时，第二三极管T2截止，电源模块控制信号ON/OFF为高，电源模块开启输出电源为单板供电。
图4示出了本发明提供的通信设备上电控制方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤：
A100、通信设备上电后，控制板上的监控单元将该通信设备上所有槽位的电源开关控制信号置为关闭状态；
A101、监控单元检测通信设备的所有槽位上有无线卡在位；具体作法是：监控单元通过LC_PRSNT信号依次检测通信设备上所有槽位上的单板在位情况，如果没有则继续检测，如果有则转步骤A102；
A102、判断当前在位单板（线卡）的总功耗是否超出电源输出总功率。具体作法是：监控单元根据每一个单板提供的最大功耗信息，判断该通信设备的当前总功耗是否超过通信设备的电源输出总功率，如果没有超过，则允许在位的所有单板上电，否则，根据系统预设的规则允许部分单板上电，并向网管发出电源功率不够的告警信息；
预设规则可以根据不同通信设备的不同应用决定，比如根据单板（线卡）的功能和类型区分上电等级。
为了避免多个单板同时上电给系统电源造成干扰，监控单元根据槽位号依次对允许上电的单板上电，即将需要上电的线卡对应槽位的电源开关控制信号逐一置为开通状态，但每个单板上电之间的等待时间至少控制在0.5秒以上；
A103、单板上电后，监控单元实时监控单板状态并做相应处理，具体分为以下三种情况。
情况一：判断是否有单板拔出，如果有单板拔出，则将该单板对应槽位的电源开关控制信号置为关闭状态；
情况二：判断是否有单板插入或有未上电单板在位，当监控单元检测到有单板插入或者有未上电单板在位时，监控单元延时1秒后，判断已经在位未上电单板和已上电单板功率总和是否超出电源输出总功率，如果超过总功率则根据系统预设规则依次给允许上电的单板上电，并向网管发出电源功率不够的告警信息，否则将所有未上电的单板依次上电，将插入未上电的单板对应槽位的电源开关控制信号逐一置为开通状态。
情况三：判断单板是否有过温或过流等故障情况，如果监控单元检测到单板有过温或过流等故障情况，则关闭故障单板供电，并向网管发出单板故障告警信息。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.通信设备的线卡热插拔上电控制装置，包括设备电源和设置在通信设备的设备控制板上的监控单元，其特征在于，适配于通信设备的每一个线卡上均设有线卡信息获取模块、电源模块和线卡上电控制电路，所述设备电源分别输出背板48V电压和主板5V电压供所述线卡电源模块和线卡上电控制电路使用，所述监控单元通过所述线卡信息获取模块获得所有线卡的线卡信息，并根据所述线卡信息和所述设备电源的输出功率对相应的线卡发出相应的电源控制信号POWER_CTRL，相应所述线卡上的线卡上电控制电路根据所述电源控制信号POWER_CTRL控制所述电源模块的输出。
2.如权利要求1所述的通信设备的线卡热插拔上电控制装置，其特征在于，所述线卡为通信设备单板，所述电源模块具有背板48V电压输入端、接地端、输出端以及连接在所述背板48V电压输入端和输出端之间的第一电控开关，所述背板48V电压的输入和地线分别连接至所述电源模块的背板48V电压输入端和接地端，所述线卡上电控制电路包括第一光耦和第一三极管，所述电源控制信号POWER_CTRL经电阻R3连接至第一三极管的基极，主板5V电压经电阻R1连接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的集电极连接到所述第一光耦的阳极，所述第一三极管的发射极连接到所述第一光耦的阴极并接地，所述第一光耦的集电极连接所述第一电控开关，所述第一光耦的发射极连接所述电源模块的接地端，主板5V电压经电阻R2与电源控制信号POWER_CTRL连接。
3.如权利要求1所述的通信设备的线卡热插拔上电控制装置，其特征在于，所述线卡为通信设备子卡，所述电源模块具有主板5V电压输入端、接地端、输出端以及连接在所述主板5V电压输入端和输出端之间的第二电控开关，所述主板5V电压的输入和地线分别连接至所述电源模块的主板5V电压输入端和接地端，所述线卡上电控制电路包括第二三极管，所述电源控制信号POWER_CTRL经电阻R33连接至第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接到所述第二电控开关，所述第二三极管的发射极和主板5V电压的地线连接到所述电源模块的接地端，所述主板5V电压经电阻R11和电阻R22分别连接所述第二三极管的集电极和所述电源控制信号POWER_CTRL。
4.通信设备的线卡热插拔上电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A100、通信设备上电后，通信设备的设备控制板关闭该通信设备的所有槽位的电源；
A101、监控单元通过LC_PRSNT信号依次检测所有槽位上的线卡在位情况；
A102、监控单元根据每一个线卡上的线卡信息获取模块提供的线卡最大功耗信息以及通信设备的固有功耗，判断该通信设备的当前总功耗是否超过通信设备的电源输出总功率，如果没有超过，则允许在位的所有线卡上电，否则，根据系统预设的规则允许部分线卡上电，并向网管发出电源功率不够的告警信息；
A103、监控单元实时监控线卡状态，
当监控单元检测到某个槽位有线卡拔出时，则关闭该线卡对应槽位的电源；
当监控单元检测到某个槽位有线卡插入或有未上电的线卡在位时，监控单元延时1秒后判断已经在位未上电单板和已上电单板功率总和是否超出电源输出总功率，如果超过总功率则根据系统预设规则依次给允许上电的单板上电，并向网管发出电源功率不够的告警信息，否则将所有未上电的单板依次上电；
当监控单元检测到某一线卡有过温或过流等故障时，则关闭该线卡对应的通信设备的槽位的电源，并向网管发出单板故障告警信息。
5.如权利要求4所述的通信设备的线卡热插拔上电控制方法，其特征在于，所述监控单元根据通信设备的槽位号依次对允许上电的线卡上电，每个线卡上电之间的等待时间至少控制在0.5秒以上。
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