CN1097900C - 交换系统中提供冗余度的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括交换网络与许多接入单元的通信交换系统。此交换网络包括许多多路复用设备和许多交换设备。为了在系统中提供冗余度，许多多路复用与交换设备组合在一起以形成许多组合的多路复用与交换设备，并且安排公用保护交换设备以便在接入单元与多路复用交换设备之间和在接入单元与接入网络之间提供保护交换。

Description

交换系统中提供冗余度的设备和方法
本发明涉及提供冗余度的通信交换系统和在交换系统中提供冗余度的方法。
本发明也涉及提供冗余度的接入系统。
在现在已知道的大多数系统中，例如根据给什么提供冗余度或在系统中的什么地方提供冗余度来以不同方式给系统的不同部分提供冗余度。一般地，在通信系统中主硬件进行二备份(或三备份)。例如，使用这样的多处理器设备，在此设备一个处理器是工作的，而其他处理器在操作单元不能正确操作或检测到差错等时才工作，此时，实行到一个备用单元的转换。但是，远离交换系统中心部分的其他部分很少采用冗余度，并且尤其是接入单元不具有任何类型的冗余度。然而，很清楚不同系统对几乎远离中心部分的设备进行备份是一个费用问题，由于设备的备份明显地增加费用，所以通常只不过给有限范围提供冗余度，即给系统更中心部分提供冗余度。
USA 4983961描述三级无阻塞交换阵列，用于其输入/输出级的子阵列的输入/输出数量是要交换的线路数量的两倍，并且在中间级有比提供无阻塞交换阵列最低要求多一个的子阵列。附加的输入/输出与非冗余的输入/输出相连接，以使每个冗余输入连到同一级的各自其它的子阵列的非冗余输入。如果一个子阵列有故障，则可获得冗余替代的部分。
US A 5408 462公开一种保护交换系统，此系统包括用于处理和/或交换电信信号的许多电信模块。由第一模式提供信号给一对模块，而所述一对模块又连到另一对模块，其中每对模块包括一个操作和一个备用模块。在启动备用模块的情况中，备用模块控制系统中要求交换的所有模块的交换，并且提供控制器监视电路，用于检测操作模块中的故障，在这种情况中通知随后提供保护交换的相应备用模块。
然而，现在公知设备中没有一个令人满意地工作，这是因为在启动备用设备时有丢失数据而改变范围的危险或要昂贵地提供一个，不能在整个系统中即给系统的所有部分提供冗余度的设备，这意味着，一些部分完全未受到保护，而这会导致严重问题。
由于电子领域内的技术发展，集成电路的组装密度持续增加，这是既涉及能在同一物理实体例如电路板上封装的指定类型的功能或功能性也涉及功能性数量的情况。其结果是：在这样的单元有故障时，影响的用户或有关系统数量相应增加。为了找到这些问题的补救方法，或必须使用比技术上所提供的更小的物理单元或必须想方设法提供冗余度。
由于一般努力利用技术发展和能够使用尽可能小的物理装置，显然能提供冗余度的解决方法是优选的。
在通信系统中，业务量从接入点或接入方在朝向系统中心部分的方向上连续增加，这表示：在许多不同位置上需要冗余度。
因此，所需要的是其中能以简单与可靠方式并以低成本提供冗余度的交换系统。
也需要一种系统，通过此系统也能给远离中心部分的各部分提供冗余度。
也需要一种系统，允许使用具有高或甚至很高的组装密度的物理单元，同时仍保持在这样的单元中很低或甚至与具有较低组装密度的物理单元相比还低的或一般与组装密度是高还是低无关的故障情况中的结果，尽管在物理单元较大和具有低组装密度并因此影响较少用户、设备等的情况中，冗余度提供需求较低。
还需要用于提供冗余度的一种方法，通过此方法能以简单而可靠方式并以低成本提供冗余度，而且通过此方法也能以这样的方式给远离中心部分的设备提供冗余度。
因此，提供包括一个交换网络和许多接入单元的通信交换系统，其中包括在交换网络中的至少许多多路复用与交换设备是如此安排的：使它们形成许多组合的多路复用交换设备，而且其中公用保护交换设备在接入单元与多路复用交换设备之间和在接入单元与接入所述接入单元的网络之间提供保护交换。
在一个具体的实施例中，利用保护交换设备实施对接入单元的控制，并且甚至更具体地利用保护交换设备由多路复用设备给接入单元供电。交换网络包括许多第一交换设备和至少一个对许多接入单元特别对该交换系统的所有接入单元公用的中央交换设备，其中中央交换设备是一个分配交换设备，经此设备，所有到接入单元的所有连接能到达所有其他的连接。
根据一个实施例，可提供第二保护交换设备，用于中央交换设备的保护交换。此交换设备随后可安排在组合的多路复用交换设备与中央交换设备之间。一般地，附加的保护交换设备可安排为在分开保护的某一交换设备后的相连设备。
根据一个实施例，与各自的多路复用设备组合的第一交换设备包括时分交换机，并且中央交换设备也可以包括时分交换机或它可以包括空分交换机或其任何组合。
在一个有益的实施例中，不提供中央交换设备的单独保护交换，而是由连到中央交换设备的许多时分交换机(第一交换设备)控制中央交换设备，以便包括相应时分交换机的组合的多路复用交换设备通过公用保护交换设备在多路复用一侧上提供保护交换的冗余度。
在另一个有益的实施例中，也给附加设备提供保护交换，附加设备随后以相同方式连到公用保护交换设备并在与组合的多路复用交换设备相同的一侧上。可选择地，附加设备可以模拟方式连到任一个第二保护交换设备。
具体地，以基本相同的方式在许多层(Level)上引入保护交换设备而不影响已建立的连接，并且所使用的方式能在整个系统中保持有关传输速度的相同要求，以便以同一个方式保护整个系统而不管层如何。
而且其中包括提供至一个或多个POTS、ISDN，异步数字用户环路(ADSL)或高速用户环路(HDSL)的接入。
还提供包括交换网络和许多接入单元的通信交换系统，其中交换网络包括用于多路复用、交换等的许多设备，在这些设备中那些设备之间有高速接口的设备一起组合以形成由公用保护交换设备给定冗余度的组合设备。具体地，许多多路复用设备与许多交换设备一起组合，更具体地，在时分交换机中，如此安排公用保护交换设备，以使此公用保护交换设备也能用作对于接入单元的保护交换机。有利地，在整个系统中提供m+n冗余度，其中m表示操作设备，而n表示冗余设备。
具体地，交换网络包括至少一个中央分配交换设备，其中许多时分交换机连到中央交换设备，并通过各个组合的多路复用交换设备的公用交换保护设备给分配交换设备提供保护交换。
也提供用于提供通信网络接入的接入系统，包括许多接入单元、多路复用设备和交换设备，其中之一是中央交换设备。至少许多多路复用设备和连到多路复用设备的交换设备组合为许多多路复用交换设备(单元)，并且至少为这许多组合的单元提供一个公用保护交换设备，而且它是安排在所述单元的多路复用侧。接入单元还连到公用保护交换设备，以便以相同方式并利用在多路复用设备与各个接入单元之间和在所述接入单元与接入网络之间等的相同保护交换设备提供保护交换。
接入系统可包括中央交换设备的单独的第二保护交换设备。可选择地，中央交换设备由拥有它的(组合单元的)交换设备的时分交换设备进行控制，以致也能通过在组合单元的多路复用一侧的保护交换对分配交换设备进行保护交换。中央交换设备具体地包括空分交换机。可选择地，它包括时分与空分交换机的组合。
由于在本节开头所提出的相同原因，提供在电信系统的交换系统中提供冗余度的方法。交换系统包括许多接入单元和许多交换设备，此方法包括步骤：具有为高传输速率接口的至另一设备的接口的交换系统的那些设备中至少一些设备组合在一起成为组合单元，和在系统的不同层上以一种而且相同的方式引入保护交换设备，例如用于交换系统的中心设备或接入单元或其间任何设备的保护而不管层如何，以使有关传输速率的要求在整个系统中可以是相同的。有利地，至少许多多路复用设备与经过高速接口分别连到这些多路复用设备的许多交换设备进行组合，其中交换设备例如可以是时分交换机，以使它们形成公用单元，而且为这些组合单元安排公用保护交换设备，给这些组合单元和许多接入单元提供保护交换，以便由公用保护交换设备以一种相同方式在多路复用设备与接入单元之间并向接入网络处理保护交换。
在一个有益的实施例中，从拥有分配交换设备中交换的组合的多路复用时分交换单元进行诸如分配交换设备的系统的中央交换设备的控制，以便由公用保护交换设备同样提供分配交换设备的保护交换。
本发明将在下面结合附图以非限制方式进一步进行描述，其中：
图1表示没有冗余度的交换系统；
图2表示与图1中一样但具有冗余度的交换系统的第一实施例；和
图3表示根据本发明具有冗余度的交换系统的第二实施例。
图1以非常示意的方式表示电信系统的交换系统。在图1中，为解释目的而不包括冗余度的提供。但应清楚：下面例如涉及接入等的系统涉及根据本发明进行保护的系统。也不包括控制设备。通过接入单元1A与1B例如能提供给POTS(普通老式电话系统)、ISDN(综合业务数字网)、ADSL(异步数字用户环路)、HDSL(高速用户环路)等。当然许多其他接入也是可能的。包括多路复用器201、202的传输系统也能具有不同类型，诸如2Mb/s、34Mb/s、STM-1等。
数字系统包括在一层或多层上的许多时分交换机TSM01、TSM02，并且这些时分交换机在所示的示例中连到空分交换机或空分交换模块SPMo，这不必是空分交换机，而它也可以是时分交换机。但主要的是交换系统中的某个地点有一特别位置，在此位置中实际看见每个人能到达每个人。这个中央交换设备5是交换系统的分配位置，而且业务量是从接入侧向系统的这个中心部分连续增加。在系统中的许多不同位置上要求冗余度，并且例如电路板的实际单元上的组装密度越高，越远离中心部分即分配位置，冗余度需求越高。甚至可要求接入单元的冗余度。
图2表示根据本发明的第一实施例。许多多路复用单元MUX 2A、2B、2C、2D分别地与其中每一个第一交换设备3A、3B、3C、3D组合，因为各个多路复用器与第一交换设备之间的接口是高速传输接口。第一交换设备3A-3D是时分交换机或时分交换模块(TSM)。这些组合单元4A-4D在多路复用侧朝向公用保护交换设备6进行连接。组合单元例如可通过标准化的诸如G.703或G.704(ITU-T，国际电信联盟)的2Mb/s接口以许多不同方式组合在一起。
接入单元1A1、1B1与1A2、1B2也分别朝向同一保护交换设备6以这样方式进行连接或装置，所用方式使得保护交换设备6形成公用保护交换机，它以一个相同的方式处理对网络和在接入单元与多路复用器之间的保护。
用于网络与接入单元的多路复用设备因而形成冗余单元的一个公用库。有利地，通过保护交换设备6从多路复用设备向接入单元提供电源，以便也提供冗余的电源。在一个有益的实施例中，也能通过至同一个公用保护交换设备6的连接给辅助设备8提供冗余度83。而且，通过保护交换设备6实施对接入单元的控制。在如图2所示的实施例中，中央交换设备例如分配交换设备却装备有单独的保护交换设备7，以便通过在这里是两个分配交换设备5A、5B之间交换提供冗余度。这里假定分配交换设备5是空分交换机或空分交换机模块SPM。然而根据其他实施例，它也可以是时分交换机或它能通过时分与空分交换机的任何组合而形成。
保护交换设备在其正常状态中是不活动的，这表示：公用部分中的故障不影响已建立的连接。
在图3中示出可选择的实施例。这个实施例一般对应图2的实施例，而主要差异是：不需要例如用于是空分交换机的中央或分配交换设备的单独的保护交换设备。
空分交换机5′在这里由拥有它的设备进行控制，利用此设备知道要进行交换的第一交换设备(和它与之组合的多路复用设备)，并且随后通过拥有的空分交换机5′的组合单元4A′-4D′间接地给空分交换机5′提供冗余度，和在多路复用侧通过公用保护设备6′完成变换。这表示：空分交换模块5′通过组合的多路复用交换模块4′A-D进行控制并且也提供电源，而如果这里故障出现，则转换发射和/或接收组合的多路复用交换模块4′。这表示：完全通过公用保护交换设备交换多路复用设备和相应的时分或第一交换设备。公用保护交换设备因此以相同方式用于连到它的交换系统的所有设备。组合单元和分配交换设备的所有连接线路如同保护交换设备进行的一样连到所有其他设备。也能连到这里的辅助设备实际上可以是任何设备，诸如测试设备，通知机、双音多频拨号设备等。
因此，利用本发明能在整个交换系统中提供m+n冗余度，其中m涉及操作设备，而n涉及冗余设备。在一个特定实施例中提供双份，但n可具体为从1以上的任何数。
本发明当然不限制于所示的实施例，而它可在权利要求范围内以多种方式进行变化。

Claims (24)

1.一种通信交换系统，包括一个交换网络和许多接入单元，接入单元与许多通信信道通信以便接入至少一个网络(POTS、ISDN、ADSL、HDSL)，所述交换网络包括用于信道多路复用的许多多路复用设备(2A-2D；2A′-2D′)、许多第一交换设备(3A-3D；3A′-3D′)、和许多接入单元公用的至少一个中央交换设备(5A、5B；5D′)，其特征在于：
至少许多多路复用设备(2A-2D；2A′-2D′)和连到多路复用设备的交换设备(3A-3D；3A′-3D′)被设置形成许多组合的多路复用交换设备(4A-4D；4A′-4D′)，并且公用保护交换设备(6；6′)被设置为在接入单元(1A1、1B1、1A2、1B2；1′A1、1′B1、1′A2、1′B2)与多咱复用交换设备(4A-4D；4A′-4D′)之间和在接入单元(1A1、1B1、1A2、1B2；1′A1、1′B1、1′A2、1′B2)与接入网络之间提供保护交换。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于：
通过公用保护交换设备(6；6′)实施对接入单元(1A1、1B1、1A2、1B2；1′A1-1′B1、1′A2、1′B2)的控制。
3.根据权利要求1的系统，其特征在于：
由多路复用设备通过公用保护交换设备(6；6′)对接入单元提供电源。
4.根据权利要求1-3任意之一所述的系统，其特征在于：
中央交换设备(5A、5B；5′)是分配交换设备。
5.根据权利要求1-4任意之一所述的系统，其特征在于：
提供第二保护交换设备(7)用于中央交换设备(5A、5B)的保护交换。
6.根据权利要求5的系统，其特征在于：
第二保护交换设备(7)安排在组合的多路复用交换设备(4A-4D；4A′-4D′)与中央交换设备(5A、5B)之间。
7.根据权利要求1-3、6任意之一所述的系统，其特征在于：
至少许多第一交换设备(3A-3D；3A′-3D′)包括时分交换机或时分交换模块(TSM)。
8.根据权利要求7的系统，其特征在于：
中央交换设备包括时分交换模块(TSMo)。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：
中央交换设备(5A、5B；5′)包括空分交换模块(SPM)。
10.根据权利要求8或9的系统，其特征在于：
中央交换设备分别包括时分与空分交换机的任何组合。
11.根据权利要求8或9任一之一所述的系统，其特征在于：
中央交换设备(5′)由连到此中央交换设备的时分交换机(3A′-3D′)进行控制，以便包括相应时分交换机的组合的多路复用交换设备在多路复用侧通过公用保护交换设备(6；6′)提供冗余度。
12.根据权利要求1-3，6，8，9任意之一所述的系统，其特征在于：
给连到任一个所述保护交换设备(6；6′)的附加设备(8A、8B；8A′，8B′)提供保护交换。
13.根据权利要求1-3，6，8，9任意之一所述的系统，其特征在于：
公用或非公用的保护交换设备(6，7；6′)以基本相同的方式引入在许多层上而不影响已建立的连接，而且使有关传输速度的相同要求能基本上在整个交换系统中得以保护，并且以一个相同的方式保护整个系统而不管层如何。
14.根据权利要求1-3，6，8，9任意之一所述的系统，其特征在于：
接入网络是一个或多个POTS、ISDN。
15.根据权利要求1-3，6，8，9任意之一所述的系统，其特征在于：
提供至一个或多个异步数字用户环路(ADSL)或高速用户环路(HDSL)的接入。
16.根据权利要求1所述的通信交换系统，其特征在于，所述交换设备是相互之间有高速接口的时分交换机，所述组合的多路复用交换设备由保护交换设备(6；6′)给定冗余度，此保护交换设备(6；6′)至少在给定层上用作许多组合设备(4A-4D；4A′-4D′)公用的保护交换设备，并且如此安排所述公用保护交换设备(6；6′)，以使它也用作对许多接入单元(1A1、1B1、1A2、1B2；1′A1、1′B1、1′A2、1′B2)的保护交换。
17.根据权利要求16的系统，其特征在在于：
在整个系统中提供m+n冗余度。
18.根据权利要求16或17所述的系统，其特征在于：
交换网络包括至少一个中央分配交换设备(5A、5B；5′)，并且许多时分交换机连到所述交换设备，每个时分交换机包括在组合设备中(4A-4D；4A′-4D′)，而且利用分配交换设备的控制由拥用它的时分交换机通过各个组分设备的公用交换保护设备(6；6′)给所述分配交换设备(5A、5B；5′)提供保护交换。
19.用于提供通信网络接入的接入系统，包括多个接入单元(1A1、1B1、1A2、1B2；1′A1、1′B1、1′A2、1′B2)、多路复用设备(2A-2D；2A′-2D′)和包括至少一个中央交换设备(5A、5B；5′)的交换设备(3A-3D；3A′-3D′)，其特征在于：
至少多个多路复用设备和连到多路复用设备的交换设备组合为多个组合的多路复用交换设备(4A-4D；4A′-4D′)，并且在组合单元的多路复用侧提供公用保护交换设备(6；6′)，而且所述接入单元还连到公用保护交换设备(6；6′)，以便由相同保护交换设备(6；6′)在组合的多路复用和交换设备(4A-4D；4A′-4D′)与接入单元之间并给有关接入网络的接入单元提供保护交换。
20.根据权利要求19的接入系统，其特征在于：
在组合单元(4A-4D)与中央交换设备(5A-5B)之间提供中央交换设备(5A、5B)的一个单独的第二保护交换设备(7)。
21.根据权利要求19的接入系统，其特征在于：
中央交换设备(5′)由拥有它的交换设备的时分交换设备进行控制，以便通过在多路复用侧的保护交换也给中央交换设备(5′)提供公用保护交换设备(6′)。
22.根据权利要求21的接入系统，其特征在于：
中央交换设备(5A、5B；5′)包括空分交换机。
23.在电信系统的交换系统中提供冗余度的一种方法，其中所述交换系统包括许多接入单元和许多交换设备，此方法包括步骤：
-将至少许多多路复用设备与连接到它的交换设备一起组合为许多组合单元，
-通过安排给这些组合单元和接入单元提供保护交换的公用保护交换设备，以一种相同的方式在系统的不同层上引入保护交换设备而与在系统中的位置无关，以便由公共保护交换设备在组合单元与接入单元之间并为接入网络以一种相同方式进行保护交换处理。
24.根据权利要求23的方法，包括步骤：
控制中央交换设备，诸如来自拥有分配交换设备中交换的时分交换多路复用单元的分配交换设备，以便由公用保护交换设备直接给分配交换设备提供保护交换。
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