CN103378902A - 光线路终端系统的主备切换方法及光线路终端系统 - Google Patents

光线路终端系统的主备切换方法及光线路终端系统 Download PDF

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本发明公开了一种光线路终端系统的主备切换方法及光线路终端系统。该光线路终端系统的主备切换方法基于FPGA逻辑控制，通过两块主控板上设有的FPGA相互连接，并通过主用状态的主控板的FPGA发送喂狗信号，备用状态的主控板的FPGA监测喂狗信号，从而判断主用状态的主控板是否工作正常，在必要的时候将备用状态的主控板切换为主用状态。本发明的光线路终端系统的主备切换方法及光线路终端系统利用逻辑控制的原理来实现光线路终端系统的主备切换，不仅能够排除CPU故障和通信信道通信阻塞的影响，还能够降低CPU负担，从而提高了光线路终端系统的可靠性。

Description

光线路终端系统的主备切换方法及光线路终端系统
技术领域
本发明涉及一种光线路终端系统的主备切换方法及光线路终端系统。
背景技术
众所周知，为了提高光线路终端系统的可靠性，通常在系统中增加一个备用设备，采用主备备份的工作方式。当系统中的主设备出现故障或者异常的时候，备用设备就可以通过主动主备倒换、或者异常处理后的主备倒换后升级为系统的主设备，投入工作，保证系统能够继续的正常工作，不至于出现业务中断等现象。
在OLT（光线路终端）设备中，需一主用一备用两块主控卡来支撑业务。当设备出现异常，如其中一个主控设备出现故障或者当其中主用的主控卡被拆卸、维修时，利用备用的主控卡就能够维持业务的连续性，使数据业务不因此中断。
现有的OLT设备中，主备切换模块采用的均是通过CPU（中央处理器）利用通信信道互相通信以控制主备状态切换的模式。但是这种模式会额外增加整个光线路终端系统中的CPU的系统负担。同时，考虑到有些时候，设备的故障是由于CPU故障造成的，这种情况下主备设备CPU之间的通信通道无法正常工作，这会影响系统的主备切换的正常执行。由此可以看出，现有的主备切换方法具有以下缺点：1、增加了光线路终端系统的CPU的负担；2、受到CPU可能发生故障、通信信道可能不稳定的制约，主备切换的可靠性不够高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中光线路终端系统的主备切换方法会增加光线路终端系统的CPU负担，还会受到CPU故障或通信信道不稳定的制约，从而在必要时执行主备切换的可靠性不够高的缺陷，提出一种光线路终端系统的主备切换方法及光线路终端系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种光线路终端系统的主备切换方法，其特点在于，该光线路终端系统包括两块主控板，该两块主控板上分别设有一FPGA，该两块主控板的FPGA相连接，该主备切换方法包括以下步骤：
S1、该两块主控板中的一块启动后进入主用状态、另一块启动后进入备用状态；
S2、备用状态的主控板上的FPGA检测备用状态的主控板是否正常工作，在检测结果为否的情况下终止流程，在检测结果为是的情况下执行S3；
S3、主用状态的主控板上的FPGA向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，在主用状态的主控板发生故障时该喂狗信号为一故障信号、在主用状态的主控板复位时该喂狗信号为一复位信号、在主用状态的主控板正常工作时该喂狗信号为一正常信号；
S4、备用状态的主控板上的FPGA监测该喂狗信号，在监测到该喂狗信号为该正常信号时返回S2，在监测到该喂狗信号为该故障信号时执行S5a，在监测到该喂狗信号为该复位信号时执行S5b；
S5a、备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态，流程终止；
S5b、备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态，并向主用状态的主控板上的FPGA发出一倒换信号、以控制主用状态的主控板切换为备用状态，然后返回S2。
其中，FPGA即现场可编程门阵列。FPGA利用小型查找表来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O（输入输出端口），由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。由于FPGA启动时间较快，而且能够先完成主用状态和备用状态的转换，然后通过相关的中断报给CPU，不会造成CPU的额外负担。并且FPGA是将逻辑关系转换成相关的门阵列数字电路，处理速度较快。
本领域技术人员应当理解，该两块主控板以及其上的FPGA在硬件结构上均可以是相同的，仅仅是在执行步骤S1后，一块主控板进入主用状态、另一块进入备用状态。主用状态的主控板即实际执行业务的主控板，业务数据需要经过主用状态的主控板，而不会经过备用状态的主控板。
步骤S3中主用状态的主控板上的FPGA发出的喂狗信号是每隔一段时间就会发送一次的。实际使用中，主控板需要插入背板的特定槽位中，而步骤S4中的该故障信号就用于表示主用状态的主控板发生了故障，或者从背板的特定槽位中被拔出。这种情况下，在执行步骤S5a完成了主备切换后，主备倒换后卫备用状态的主控板有故障，因而无法继续执行该主备切换方法。而在监测到该复位信号时，复位状态的主控板本身没有故障，在执行步骤S5b完成了主备倒换后，可继续执行该主备切换方法。
较佳地，S2为：备用状态的主控板上的FPGA检测备用状态的主控板是否正常工作，在检测结果为否的情况下保持主用状态的主控板的状态不变并终止流程，在判断结果为是的情况下执行S21，S21为：
判断一主备强制转换寄存器是否写入一预设命令值，在判断结果为否的情况下执行S3，在判断结果为是的情况下执行S5b。
该主备强制转换寄存器相当于一个预留的用户操作接口，用于人工写入命令值对系统进行配置，通过写入该预设命令值，用户可手动强制进行主备切换。
较佳地，主用状态的主控板上的FPGA经由若干根输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，每根输出线输出一逻辑值，并以该若干根输出线输出的符合一第一预设规则的逻辑值作为该故障信号、以该若干根输出线输出的符合一第二预设规则的逻辑值作为该复位信号、以该若干根输出线输出的符合一第三预设规则的逻辑值作为该正常信号。
容易理解的，该第一预设规则、该第二预设规则和该第三预设规则可以根据实际需要设置，只需要能够相互区别以区分不同的情况即可。并且，对于主用状态的主控板上的FPGA来说的输出线，对于备用状态的主控板即输入线。为了灵活地实现该主备切换方法，对于该两块主控板中的任意一块，都有相同数量的输出线和输入线。
较佳地，主用状态的主控板上的FPGA经由一第一输出线、一第二输出线和一第三输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，该第一输出线、该第二输出线和该第三输出线各自输出一逻辑值以形成一逻辑值排列，并以该逻辑值排列为一第一排列作为该故障信号、以该逻辑值排列为一第二排列作为该复位信号、以该逻辑值排列为一第三排列作为一上电初始化信号、以该逻辑值排列为一第四排列作为一正常启动信号、以该逻辑值排列为一第五排列作为一延时启动信号、以该逻辑值排列为一第六排列作为一初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第七排列作为一等待初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第八排列作为一切换请求信号，该正常信号包括该上电初始化信号、该正常启动信号、该延时启动信号、该初始化完成信号、该等待初始化完成信号、该切换请求信号。
其中，该逻辑值举例来说可以是仅有“0”、“1”两种取值。该逻辑值排列考虑到该第一输出线、该第二输出线和该第三输出线各自输出的逻辑值的取值及其排列顺序，即比如将该第一输出线输出的逻辑值作为第一位、该第二输出线输出的逻辑值作为第二位、该第三输出线输出的逻辑值作为第三位。举例来说，上述第一至第八排列可以分别为“000”、“001”、“010”、“100”、“011”、“101”、“110”、“111”。该上电初始化信号用于表示主控板处于上电后最初的初始化阶段、该正常启动信号用于表示主控板正常启动、该延时启动信号用于表示主控板的启动经历过延时、该初始化完成信号用于表示主控板的初始化完成并进入正常工作状态、该等待初始化完成信号用于表示主控板处于初始化过程中、该切换请求信号用于表示主控板收到了切换请求，其中该切换请求可以是用户通过预留的用户操作接口输入的指令。
本发明还提供了一种采用了上述主备切换方法的光线路终端系统，该光线路终端系统包括两块主控板，该两块主控板上分别设有一FPGA，该两块主控板的FPGA相连接。
较佳地，该光线路终端系统还包括一主备强制转换寄存器，该主备强制转换寄存器用于在写入一预设命令值时，指令备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态、并向主用状态的主控板上的FPGA发出一倒换信号以控制主用状态的主控板切换为备用状态。
较佳地，主用状态的主控板上的FPGA经由若干根输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，每根输出线用于输出一逻辑值，并以该若干根输出线输出的符合一第一预设规则的逻辑值作为该故障信号、以该若干根输出线输出的符合一第二预设规则的逻辑值作为该复位信号、以该若干根输出线输出的符合一第三预设规则的逻辑值作为该正常信号。
较佳地，主用状态的主控板上的FPGA经由一第一输出线、一第二输出线和一第三输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，该第一输出线、该第二输出线和该第三输出线用于各自输出一逻辑值以形成一逻辑值排列，并以该逻辑值排列为一第一排列作为该故障信号、以该逻辑值排列为一第二排列作为该复位信号、以该逻辑值排列为一第三排列作为一上电初始化信号、以该逻辑值排列为一第四排列作为一正常启动信号、以该逻辑值排列为一第五排列作为一延时启动信号、以该逻辑值排列为一第六排列作为一初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第七排列作为一等待初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第八排列作为一切换请求信号，该正常信号包括该上电初始化信号、该正常启动信号、该延时启动信号、该初始化完成信号、该等待初始化完成信号、该切换请求信号。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的光线路终端系统的主备切换方法及光线路终端系统，基于FPGA逻辑控制，通过两块主控板上设有的FPGA相互连接、并以喂狗信号判断主用状态的主控板的状态，从而利用逻辑控制的原理来实现光线路终端系统的主备切换，不仅能够排除CPU故障和通信信道通信阻塞的影响，还能够降低CPU负担，从而提高了光线路终端系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例1的光线路终端系统的主备切换方法的流程图。
图2为本发明实施例2的光线路终端系统的主备切换方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明实施例1的光线路终端系统的主备切换方法如图1所示。该光线路终端系统包括两块主控板，该两块主控板上分别设有一FPGA，该两块主控板的FPGA相连接。如图1所示，本实施例的主备切换方法包括以下步骤：
S1、该两块主控板中的一块启动后进入主用状态、另一块启动后进入备用状态。
S2、备用状态的主控板上的FPGA检测备用状态的主控板是否正常工作，在检测结果为否的情况下终止流程，在检测结果为是的情况下执行S3。
S3、主用状态的主控板上的FPGA向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，在主用状态的主控板发生故障时该喂狗信号为一故障信号、在主用状态的主控板复位时该喂狗信号为一复位信号、在主用状态的主控板正常工作时该喂狗信号为一正常信号。
S4、备用状态的主控板上的FPGA监测该喂狗信号，在监测到该喂狗信号为该正常信号时返回S2，在监测到该喂狗信号为该故障信号时执行S5a，在监测到该喂狗信号为该复位信号时执行S5b。
S5a、备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态，流程终止。
S5b、备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态，并向主用状态的主控板上的FPGA发出一倒换信号、以控制主用状态的主控板切换为备用状态，然后返回S2。
步骤S3中主用状态的主控板上的FPGA发出的喂狗信号是每隔一段时间就会发送一次的。实际使用中，主控板需要插入背板的特定槽位中，而步骤S4中的该故障信号就用于表示主用状态的主控板发生了故障，或者从背板的特定槽位中被拔出。这种情况下，在执行步骤S5a完成了主备切换后，主备倒换后卫备用状态的主控板有故障，因而无法继续执行该主备切换方法。而在监测到该复位信号时，复位状态的主控板本身没有故障，在执行步骤S5b完成了主备倒换后，可继续执行该主备切换方法。
本实施例的光线路终端系统采用了本实施例的主备切换方法。本实施例的光线路终端系统包括两块主控板，该两块主控板上分别设有一FPGA，该两块主控板的FPGA相连接。
实施例2
参考图2所示，实施例2的光线路终端系统的主备切换方法和实施例1的差别仅在于：
S2为：备用状态的主控板上的FPGA检测备用状态的主控板是否正常工作，在检测结果为否的情况下保持主用状态的主控板的状态不变并终止流程，在判断结果为是的情况下执行S21，S21为：
判断一主备强制转换寄存器是否写入一预设命令值，在判断结果为否的情况下执行S3，在判断结果为是的情况下执行S5b。
该主备强制转换寄存器相当于一个预留的用户操作接口，用于人工写入命令值对系统进行配置，通过写入该预设命令值，用户可手动强制进行主备切换。
在一个优选实施例中，主用状态的主控板上的FPGA经由若干根输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，每根输出线用于输出一逻辑值，并以该若干根输出线输出的符合一第一预设规则的逻辑值作为该故障信号、以该若干根输出线输出的符合一第二预设规则的逻辑值作为该复位信号、以该若干根输出线输出的符合一第三预设规则的逻辑值作为该正常信号。
下面对上述优选方案进行举例说明。举例来说，该两块主控板的FPGA分别经由三根输出线和三根输入线连接，对于其中任意一块主控板的FPGA来说均连接有三根输出线和三根输入线。每根输出线输出一逻辑值，对于备用状态的主控板的FPGA来说，就对应于每根输入线输入的一逻辑值。每根输出线输出的逻辑值为“0”或“1”。该第一预设规则为三根输出线输出的逻辑值均为“1”，该第二预设规则为三根输出线输出的逻辑值均为“0”，该第三预设规则为三根输出线输出的逻辑值包括了“1”和“0”的所有逻辑值组合。实质上，在本优选实施例中，备用状态的主控板的FPGA通过输入线输入的逻辑值就能直接确定主用状态的主控板的状态从而在必要的情况下及时将备用状态的主控板切换为主用状态。
在一更具体的例子中，主用状态的主控板上的FPGA经由一第一输出线、一第二输出线和一第三输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，该第一输出线、该第二输出线和该第三输出线各自输出一逻辑值以形成一逻辑值排列，并以该逻辑值排列为一第一排列作为该故障信号、以该逻辑值排列为一第二排列作为该复位信号、以该逻辑值排列为一第三排列作为一上电初始化信号、以该逻辑值排列为一第四排列作为一正常启动信号、以该逻辑值排列为一第五排列作为一延时启动信号、以该逻辑值排列为一第六排列作为一初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第七排列作为一等待初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第八排列作为一切换请求信号，该正常信号包括该上电初始化信号、该正常启动信号、该延时启动信号、该初始化完成信号、该等待初始化完成信号、该切换请求信号。
其中，该逻辑值举例来说可以是仅有“0”、“1”两种取值。该逻辑值排列考虑到该第一输出线、该第二输出线和该第三输出线各自输出的逻辑值的取值及其排列顺序，即比如将该第一输出线输出的逻辑值作为第一位、该第二输出线输出的逻辑值作为第二位、该第三输出线输出的逻辑值作为第三位。举例来说，上述第一至第八排列可以分别为“000”、“001”、“010”、“100”、“011”、“101”、“110”、“111”。该上电初始化信号用于表示主控板处于上电后最初的初始化阶段、该正常启动信号用于表示主控板正常启动、该延时启动信号用于表示主控板的启动经历过延时、该初始化完成信号用于表示主控板的初始化完成并进入正常工作状态、该等待初始化完成信号用于表示主控板处于初始化过程中、该切换请求信号用于表示主控板收到了切换请求，该切换请求可以是用户通过预留的用户操作接口输入的指令。
在每根输出线输出的逻辑值只有“0”、“1”两种的情况下，上述优选方案充分利用了三根输出线输出的逻辑值所能构成的八种逻辑值排列，每一种逻辑值排列对应于一种信号以表示主控板的一种状态。
本实施例的光线路终端系统和实施例1相比，差别仅在于：该光线路终端系统还包括一主备强制转换寄存器，该主备强制转换寄存器用于在写入一预设命令值时，指令备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态、并向主用状态的主控板上的FPGA发出一倒换信号以控制主用状态的主控板切换为备用状态。
在一优选实施例中，主用状态的主控板上的FPGA经由若干根输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，每根输出线输出一逻辑值，并以该若干根输出线输出的符合一第一预设规则的逻辑值作为该故障信号、以该若干根输出线输出的符合一第二预设规则的逻辑值作为该复位信号、以该若干根输出线输出的符合一第三预设规则的逻辑值作为该正常信号。
在另一优选实施例中，主用状态的主控板上的FPGA经由一第一输出线、一第二输出线和一第三输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，该第一输出线、该第二输出线和该第三输出线用于各自输出一逻辑值以形成一逻辑值排列，并以该逻辑值排列为一第一排列作为该故障信号、以该逻辑值排列为一第二排列作为该复位信号、以该逻辑值排列为一第三排列作为一上电初始化信号、以该逻辑值排列为一第四排列作为一正常启动信号、以该逻辑值排列为一第五排列作为一延时启动信号、以该逻辑值排列为一第六排列作为一初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第七排列作为一等待初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第八排列作为一切换请求信号，该正常信号包括该上电初始化信号、该正常启动信号、该延时启动信号、该初始化完成信号、该等待初始化完成信号、该切换请求信号，这些信号分别用于表示主控板处于不同的状态，比如该正常启动信号即用于表示主控板处于正常启动状态。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光线路终端系统的主备切换方法，其特征在于，该光线路终端系统包括两块主控板，该两块主控板上分别设有一FPGA，该两块主控板的FPGA相连接，该主备切换方法包括以下步骤：
S1、该两块主控板中的一块启动后进入主用状态、另一块启动后进入备用状态；
S2、备用状态的主控板上的FPGA检测备用状态的主控板是否正常工作，在检测结果为否的情况下终止流程，在检测结果为是的情况下执行S3；
S3、主用状态的主控板上的FPGA向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，在主用状态的主控板发生故障时该喂狗信号为一故障信号、在主用状态的主控板复位时该喂狗信号为一复位信号、在主用状态的主控板正常工作时该喂狗信号为一正常信号；
S4、备用状态的主控板上的FPGA监测该喂狗信号，在监测到该喂狗信号为该正常信号时返回S2，在监测到该喂狗信号为该故障信号时执行S5a，在监测到该喂狗信号为该复位信号时执行S5b；
S5a、备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态，流程终止；
S5b、备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态，并向主用状态的主控板上的FPGA发出一倒换信号、以控制主用状态的主控板切换为备用状态，然后返回S2。
2.如权利要求1所述的主备切换方法，其特征在于，S2为：备用状态的主控板上的FPGA检测备用状态的主控板是否正常工作，在检测结果为否的情况下保持主用状态的主控板的状态不变并终止流程，在判断结果为是的情况下执行S21，S21为：
判断一主备强制转换寄存器是否写入一预设命令值，在判断结果为否的情况下执行S3，在判断结果为是的情况下执行S5b。
3.如权利要求1或2所述的主备切换方法，其特征在于，主用状态的主控板上的FPGA经由若干根输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，每根输出线输出一逻辑值，并以该若干根输出线输出的符合一第一预设规则的逻辑值作为该故障信号、以该若干根输出线输出的符合一第二预设规则的逻辑值作为该复位信号、以该若干根输出线输出的符合一第三预设规则的逻辑值作为该正常信号。
4.如权利要求1或2所述的主备切换方法，其特征在于，主用状态的主控板上的FPGA经由一第一输出线、一第二输出线和一第三输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，该第一输出线、该第二输出线和该第三输出线各自输出一逻辑值以形成一逻辑值排列，并以该逻辑值排列为一第一排列作为该故障信号、以该逻辑值排列为一第二排列作为该复位信号、以该逻辑值排列为一第三排列作为一上电初始化信号、以该逻辑值排列为一第四排列作为一正常启动信号、以该逻辑值排列为一第五排列作为一延时启动信号、以该逻辑值排列为一第六排列作为一初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第七排列作为一等待初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第八排列作为一切换请求信号，该正常信号包括该上电初始化信号、该正常启动信号、该延时启动信号、该初始化完成信号、该等待初始化完成信号、该切换请求信号。
5.一种采用了如权利要求1所述的主备切换方法的光线路终端系统，该光线路终端系统包括两块主控板，该两块主控板上分别设有一FPGA，该两块主控板的FPGA相连接。
6.如权利要求5所述的光线路终端系统，其特征在于，该光线路终端系统还包括一主备强制转换寄存器，该主备强制转换寄存器用于在写入一预设命令值时，指令备用状态的主控板上的FPGA控制备用状态的主控板切换为主用状态、并向主用状态的主控板上的FPGA发出一倒换信号以控制主用状态的主控板切换为备用状态。
7.如权利要求5或6所述的光线路终端系统，其特征在于，主用状态的主控板上的FPGA经由若干根输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，每根输出线用于输出一逻辑值，并以该若干根输出线输出的符合一第一预设规则的逻辑值作为该故障信号、以该若干根输出线输出的符合一第二预设规则的逻辑值作为该复位信号、以该若干根输出线输出的符合一第三预设规则的逻辑值作为该正常信号。
8.如权利要求5或6所述的光线路终端系统，其特征在于，主用状态的主控板上的FPGA经由一第一输出线、一第二输出线和一第三输出线向备用状态的主控板上的FPGA发出喂狗信号，该第一输出线、该第二输出线和该第三输出线用于各自输出一逻辑值以形成一逻辑值排列，并以该逻辑值排列为一第一排列作为该故障信号、以该逻辑值排列为一第二排列作为该复位信号、以该逻辑值排列为一第三排列作为一上电初始化信号、以该逻辑值排列为一第四排列作为一正常启动信号、以该逻辑值排列为一第五排列作为一延时启动信号、以该逻辑值排列为一第六排列作为一初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第七排列作为一等待初始化完成信号、以该逻辑值排列为一第八排列作为一切换请求信号，该正常信号包括该上电初始化信号、该正常启动信号、该延时启动信号、该初始化完成信号、该等待初始化完成信号、该切换请求信号。
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