CN111953524A - 一种流水线机制的保护倒换方法及通信设备 - Google Patents

一种流水线机制的保护倒换方法及通信设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种流水线机制的保护倒换方法及通信设备，保护倒换方法包括：按照保护组的轮询顺序取出保护组的配置信息，其中，保护组的配置信息包括主用业务的第一标识和备用业务的第一标识，第一标识与业务所在的业务线卡的槽位号相同；判断备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号是否相同；若备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号相同，则获取主用业务的告警信息、备用业务的告警信息和保护组的APS信息，进而确定保护组的触发事件；根据保护组的触发事件、保护组的历史状态和保护倒换真值表获取倒换状态；基于倒换状态进行保护倒换，并向其他业务线卡广播本业务线卡的告警信息和保护组的倒换状态，以便于其他业务线卡更新相应信息。

Description

一种流水线机制的保护倒换方法及通信设备
技术领域
本发明属于以太网领域，更具体地，涉及一种流水线机制的保护倒换方法及通信设备。
背景技术
目前，切片分组网络(Slicing Packet Network，简写为SPN)是中国移动确定用于支撑5G传输承载的网络架构，相比于前代的PTN(Packet Transport Network，简写为PTN)技术，其对带宽、延时、时间同步以及QoS(Quality of Service，简写为QoS)有着更高的要求。SPN使用FlexE技术以实现将一个较大的物理链路拆分成几个较小的物理通道，或反之亦然，以保证QoS以及业务在传输层间的切片隔离。
自动保护倒换(Autoumatic Protection Switching，简写为APS)是一种应用于以太网的线性保护机制，通过将两条业务流绑定成一个主备保护组，在一条业务流出故障的情况下能够自动地快速切换到备用的业务流上，从而增加了通信业务的稳定性。
在现代通信网络中大容量、高带宽的光模块已得到广泛的应用，一旦在传输过程中光纤毁坏，单个高带宽的光模块所承载的多个业务就会集体被切断，如果保护倒换的倒换时间过长则会导致绑定在此光模块上的业务大量丢包，所以更低的倒换延时意味着更高的网络稳定性。
在现有应用的网络环境中，保护组的倒换处理往往是串行执行的，保护倒换的时延随着保护组的增加而线性增加。在网络带宽越来越大，单一光模块/设备的带宽也越来越大的背景下，单一设备所需要支持的保护组的数量也越来越多，满足倒换时间小于50ms的行业标准也变得越来越困难。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种流水线机制的保护倒换方法及通信设备，其目的在于将保护组的保护倒换并行执行，可以大幅度的降低保护组的轮询周期，缩短保护倒换的时间，由此解决目前保护倒换时间过长，单一设备所能支持的保护组的数量无法满足业务需求的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种流水线机制的保护倒换方法，所述保护倒换方法应用于一通信设备，所述通信设备包括多个业务线卡，每一所述业务线卡上承载有多个业务，每一所述业务线卡上设置有多个保护组，每一个保护组包括主用业务和备用业务；
所述保护倒换方法包括：
按照保护组的轮询顺序取出保护组的配置信息，其中，所述保护组的配置信息包括主用业务的第一标识和备用业务的第一标识，所述第一标识与业务所在的业务线卡的槽位号相同；
判断所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号是否相同；
若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号相同，则获取所述主用业务的告警信息、所述备用业务的告警信息和保护组的APS信息，进而确定保护组的触发事件；
根据保护组的触发事件、保护组的历史状态和保护倒换真值表获取倒换状态；
基于所述倒换状态进行保护倒换，并向其他业务线卡广播本业务线卡的告警信息和保护组的倒换状态，以便于其他业务线卡更新相应信息。
优选地，所述按照保护组的轮询顺序取出保护组的配置信息之前还包括：
预先建立本地告警表、APS表和全局告警表；
其中，所述本地告警表的建立过程包括：获取本业务线卡的全部物理通道的告警信息，将各个告警信息与相应的业务形成映射关系，建立本地告警表；
所述APS表的建立过程包括：获取对端通信设备所发送的APS信息，将所述APS信息与相应的备用业务形成映射，建立APS表；
所述全局告警表的建立过程包括：获取其他业务线卡所广播的告警信息和保护组的倒换状态，建立全局告警表。
优选地，所述保护组的配置信息还包括主用业务的第二标识和备用业务的第二标识，所述第二标识在所述通信设备上具有全局唯一性，所述第二标识用于区分同一设备的不同业务；
所述保护倒换方法还包括：
若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号不相同，则依据所述备用业务的第二标识为索引，从所述全局告警表中取出所述备用业务所在的保护组的倒换状态，依据从全局告警表中获取到的倒换状态进行保护倒换。
优选地，所述保护组的配置信息还包括主用业务的第三标识和备用业务的第三标识，所述第三标识在相应的业务线卡上具有唯一性，所述第三标识用于区分位于同一业务线卡上的不同业务；
所述获取所述主用业务的告警信息和所述备用业务的告警信息的过程包括：
判断所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号是否相同；
若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号相同，则以所述主用业务的第三标识为索引，从本地告警表中获取主用业务的告警信息，以所述备用业务的第三标识为索引，从所述本地告警表中获取备用业务的告警信息；
若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号不相同，以所述备用业务的第三标识为索引，从所述本地告警表中获取备用业务的告警信息，以所述主用业务的第二标识从全局告警表中获取主用业务的告警信息。
优选地，获取保护组的APS信息的过程包括：
以备用业务的第三标识为索引，从所述APS表中获取保护组的APS信息。
优选地，所述保护倒换方法还包括：
根据保护组的触发事件、保护组的历史状态和保护倒换真值表获取待输出的APS信息和保护组的下一状态；
将所述待输出的APS信息发送至对端通信设备，以便于对端通信设备更新APS表；
根据所述保护组的下一状态更新保护组的历史状态表。
优选地，业务线卡上建立有交叉表，所述交叉表用于存储业务线卡上的交叉芯片的物理通道的开关信息，以指示业务线卡上的交叉芯片的物理通道是否接收业务流；
所述基于所述倒换状态进行保护倒换包括：
若所述倒换状态为不倒换，则在所述交叉表中，将备用业务所对应的物理通道的开关信息写为“关”，将主用业务所对应的物理通道的开关信息写为“开”；
若所述倒换状态为倒换，则在所述交叉表中，将备用业务所对应的物理通道的开关信息写为“开”，将主用业务所对应的物理通道的开关信息写为“关”。
按照本发明的另一方面，提供了一种通信设备，所述通信设备包括多个业务线卡，每一所述业务线卡上承载有多个业务，每一所述业务线卡上设置有多个保护组，每一个保护组包括主用业务和备用业务，每个所述业务线卡包括FPGA器件，所述FPGA器件中设置有保护倒换状态机，所述保护倒换状态机用于实现本发明所述的保护倒换方法。
优选地，所述通信设备还包括交叉卡，所述业务线卡还包括第一交叉芯片和第二交叉芯片，所述第一交叉芯片与所述交叉卡连接；
所述第一交叉芯片用于将业务流发送至所述交叉卡进行业务交叉，还用于向其他业务线卡广播本业务线卡的flexe_salm帧，接收其他业务线卡所广播的flexe_salm帧；
所述第二交叉芯片用于获取本业务线卡的告警信息，还用于向对端通信设备发送业务流，并接收来自于对端通信设备的业务流。
优选地，所述保护倒换状态机用于依据其他业务线卡所广播的flexe_salm帧建立全局告警表，还用于依据本业务线卡的告警信息建立本地告警表，还用于来自于对端通信设备的业务流建立APS表。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供一种流水线机制的保护倒换方法及通信设备，保护倒换方法包括：按照保护组的轮询顺序取出保护组的配置信息，其中，保护组的配置信息包括主用业务的第一标识和备用业务的第一标识，第一标识与业务所在的业务线卡的槽位号相同；判断备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号是否相同；若备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号相同，则获取主用业务的告警信息、备用业务的告警信息和保护组的APS信息，进而确定保护组的触发事件；根据保护组的触发事件、保护组的历史状态和保护倒换真值表获取倒换状态；基于倒换状态进行保护倒换，并向其他业务线卡广播本业务线卡的告警信息和保护组的倒换状态，以便于其他业务线卡更新相应信息。
本实施例的保护倒换方法至少具有如下优势：1、保护组的保护倒换可以并行执行，可以大幅度的降低保护组的轮询周期，缩短保护倒换的时间。2、各个业务线卡均可分别进行保护倒换，实现分布式保护倒换，将保护组的倒换计算负载分配到各个业务线卡的FPGA上，使得在同等保护组轮询周期下，所能支持的保护组数量随着使用的业务线卡数量的增加而成倍提升。3、使用流水线机制优化保护状态机的硬件实现逻辑，每个时钟周期均有一个保护组进入状态机入口进行计算，使得状态机的吞吐量得到成倍提升。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种流水线机制的保护倒换方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种流水线机制的保护倒换方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的图2中步骤204的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的通信设备之间的通信交互示意图；
图5是本发明实施例提供的一种通信设备的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的触发事件的定义信息的示意图；
图7是本发明实施例提供的保护组的历史状态表的示意图；
图8是本发明实施例提供的保护倒换真值表的示意图；
图9是本发明实施例提供的倒换状态定义信息示意图的示意图；
图10本发明实施例提供的状态机的执行逻辑对比示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
目前，采用在CPU上执行由软件实现的保护倒换状态机的解决方案，来满足保护倒换的业务需求。由于软件逻辑在CPU上只能串行执行，使得本来没有绑定先后执行顺序的逻辑也必须串行执行，从而降低了状态机的运行效率；而CPU中的ALU(Arithmetic and LogicUnit，简写为ALU)并未专门为保护倒换状态机算法设计数据通路，软件研发人员需要将保护倒换状态机的专用逻辑分解为CPU指令集内的多个逻辑组合才能在CPU上运行，使得最终的逻辑链冗长，进一步降低了状态机的运行效率。最终由软件实现的保护倒换状态机的轮询周期往往是毫秒级别的。对于越来越大的单设备带宽承载与业务承载量而言，这种解决方法在未来可能无法满足业界要求的50ms的倒换延时。
而集中式的保护倒换方法使得整个设备的保护组的计算压力全部集中在单一芯片上，使得芯片负载过重，如果满足业界要求的50ms倒换延时，则需要限制整设备的保护组数量。在单设备所需承载的业务数量越来越多的大背景下，集中式保护倒换方法对保护组数量的限制将是致命缺陷。
此外，大部分基于FPGA(Field Programmable Gate Array，简写为FPGA)的算法逻辑实现的逻辑链条的时序过于松散，在将算法逻辑以硬件数据通路的形式固化在FPGA上后，整个硬件通路依然需要等待前一组数据在逻辑链上运算完毕后才能开始下一组数据的计算，大量的寄存器在逻辑运行的绝大部分时间里只是被作为锁存器用来暂存数据，并没有参与到逻辑运算当中，因而导致逻辑资源在时间维度上的使用效率低下。
为解决前述问题，本实施例提供一种流水线机制的保护倒换方法，所述保护倒换方法应用于一通信设备，所述通信设备包括多个业务线卡，每一所述业务线卡上承载有多个业务，每一所述业务线卡上设置有多个保护组，每一所述业务线卡上设置有FPGA器件，所述FPGA器件上设置有保护倒换状态机，该保护倒换状态机可以实现下述的保护倒换方法。
参阅图1，所述保护倒换方法包括如下步骤：
步骤101：按照保护组的轮询顺序取出保护组的配置信息。
其中，轮询顺序根据保护组ID的大小而定，其中，保护组ID的大小依据保护组创建的先后顺序而定，先取出先创建的保护组的配置信息，以根据配置信息进行保护倒换。可选地，保护组ID从0开始，按照创建顺序依次增大。
在本实施例中，状态机使用一组由软件写入FPGA的ram存储保护组的配置信息，具体地，基于保护组序号(保护组ID)的排序情况存储相应的保护组的配置信息，确定保护组所指定的主用业务和备用业务的位置、保护组各项功能是否使能。
具体地，所述保护组的配置信息包括主用业务的第一标识和备用业务的第一标识，所述第一标识与业务所在的业务线卡的槽位号相同。
其中，配置信息还包括：APS的ABDR配置、保护使能、保护组控制命令和等待恢复时间。
步骤102：判断所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号是否相同。
在本实施例中，根据备用业务是否位于本业务线卡，来判断本业务线卡的状态机是否运行。若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号相同，则备用业务位于本业务线卡，状态机运行，按照下述步骤103～105进行保护倒换；若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号不相同，则备用业务不位于本业务线卡，状态机不运行，则执行步骤106。
步骤103：若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号相同，则获取所述主用业务的告警信息、所述备用业务的告警信息和保护组的APS信息，进而确定保护组的触发事件。
其中，前述告警信息包括本次轮询得到的告警信息，还包括上一次轮询得到的告警信息；前述保护组的APS信息包括本次轮询得到的APS信息，还包括上一次轮询得到的告警信息。其中，保护组的历史状态指的是保护组的上一状态。
如图6所示，为触发事件的定义信息，触发事件对应为E0～E29，结合告警信息、历史状态和APS码。根据图6中的事件来源和事件解释确定相应的触发事件。
步骤104：根据保护组的触发事件、保护组的历史状态和保护倒换真值表获取倒换状态。
图7为保护组的历史状态表的示意图，其中，历史状态表的初始状态全为0(即无告警且保护组未倒换状态)，在每次计算完保护组的下一状态后，就根据计算得出的下一状态更新历史状态表，作为下次计算时的历史状态。具体地，将本次轮询的保护组的状态、主用业务告警信息和备用业务告警信息存入历史状态表中，作为下次轮询时保护组的历史状态。其中，在图7中，工作路径指的是主用业务所在的物理通道开启，保护路径指的是备用业务所在的物理通道开启，将告警信息和保护组的倒换状态映射为十六个(S0～S15)保护组的历史状态(保护组的上一状态)。
图8为保护倒换真值表的示意图，其中，可以根据行业标准ITU-TG.8131得到图8所示的保护倒换真值表。结合图8，根据触发事件(E0～E29)和保护组的历史状态(S0～S15)可以确定保护组的倒换行为(A0～A20)，结合图9，根据倒换行为(A0～A20)可以确定相应的倒换状态，以及保护组的下一状态(执行倒换操作后，保护组对应的状态编号S0～S15)和待输出的APS码。
图9为倒换状态定义信息示意图，根据倒换状态定义表获取倒换状态，还可以获取待输出的APS信息和保护组的下一状态。
步骤105：基于所述倒换状态进行保护倒换，并向其他业务线卡广播本业务线卡的告警信息和保护组的倒换状态，以便于其他业务线卡更新相应信息。
步骤106：若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号不相同，则依据所述备用业务的第二标识为索引，从所述全局告警表中取出所述备用业务所在的保护组的倒换状态，依据从全局告警表中获取到的倒换状态进行保护倒换。
其中，保护组的配置信息还包括主用业务的第二标识和备用业务的第二标识，所述第二标识在所述通信设备上具有全局唯一性，所述第二标识用于区分同一设备的不同业务。
其中，全局告警表中存储有其他业务线卡所广播的告警信息和保护组的倒换状态，其中，告警信息与其所属的业务的第二标识为一一对应关系，保护组的倒换状态与其所属的业务的第二标识为一一对应关系。
在实施案例中，以备用业务的第二标识为索引，从所述全局告警表中取出所述备用业务所在的保护组的倒换状态，依据从全局告警表中获取到的倒换状态进行保护倒换，然后再向其他业务线卡广播的相应的告警信息以及倒换状态。
本实施例的保护倒换方法至少具有如下优势：1、该保护倒换方法可以大幅度的降低保护组的轮询周期。在一实际应用中，软件保护倒换状态机的保护组轮询周期为10ms，基于流水线机制的保护倒换方法的轮询周期只有1us，效率提升了10000倍。2、各个业务线卡均可分别进行保护倒换，实现分布式保护倒换，将保护组的倒换计算负载分配到各个业务线卡的FPGA上，使得在同等保护组轮询周期下，所能支持的保护组数量随着使用的业务线卡数量的增加而成倍提升。3、使用流水线机制优化保护状态机的硬件实现逻辑，每个时钟周期均有一个保护组进入状态机入口进行计算，使得状态机的吞吐量得到成倍提升。
实施例2：
结合实施例1，参阅图2，本实施例说明保护倒换方法的具体执行过程：
步骤201：预先建立本地告警表、APS表和全局告警表。
在本实施例中，每个业务配置有第一标识、第二标识和第三标识，其中，所述第一标识与业务所在的业务线卡的槽位号相同，通过第一标识可以确定业务所在的业务线卡，所述第二标识在所述通信设备上具有全局唯一性，所述第二标识用于区分同一设备的不同业务，所述第三标识在相应的业务线卡上具有唯一性，所述第三标识用于区分位于同一业务线卡上的不同业务。举例而言，当使用分布式OAM(Operation Administration andMaintenance，简写为OAM)协议协助监控业务状态时，针对一条受保护的业务，可以使用全局OAM_id作为其第二标识，使用本地OAM_id作为其第三标识。
结合业务的第一标识、第二标识和第三标识建立本地告警表、APS表和全局告警表，具体过程如下：
其中，所述本地告警表的建立过程包括：获取本业务线卡的全部物理通道的告警信息，将各个告警信息与相应的业务形成映射关系，建立本地告警表。
其中，告警信息包括本业务线卡上的FlexE业务通道的物理告警信息和OAM告警信息。
具体地，将物理通道号CH_ID与该物理通道的告警信息形成关联，获取每个业务所占用的物理通道号CH_ID，从而获取每个业务对应的告警信息，将每个业务的第三标识与相应的告警信息形成映射关系，建立本地告警表。即，本地告警表用于存储位于本业务线卡的业务的告警信息。
所述APS表的建立过程包括：获取对端通信设备所发送的APS信息，将所述APS信息与相应的备用业务形成映射，建立APS表。
具体地，获取对端通信设备发送至本端通信设备的APS码，其中，APS码由APS帧所承载，APS帧从属于本业务线卡的保护组所对应的备用业务。从对端通信设备的角度而言，对端通信设备可以以备用业务的第三标识为序，将APS码封装到APS帧中，以业务流的形式发送给本端通信设备，本端通信设备来自于对端设备的APS帧，对APS帧进行解析得到APS码和备用业务的第三标识，从而建立APS表。
所述全局告警表的建立过程包括：获取其他业务线卡所广播的告警信息和保护组的倒换状态，建立全局告警表。
具体地，业务线卡将从背板侧，不断收到来自本通信设备的其他业务线卡的业务的告警信息、该业务所在保护组的倒换状态和该业务的第二标识。本业务线卡将以第二标识的顺序存储收到的所有业务的告警信息与倒换状态，建立全局告警表。后续可以通过第二标识获取位于其他业务线卡上的业务的告警信息和保护组的倒换状态。
步骤202：按照保护组的轮询顺序取出保护组的配置信息。
其中，所述保护组的配置信息包括主用业务的第一标识和备用业务的第一标识，所述第一标识与业务所在的业务线卡的槽位号相同。
其中，保护组的配置信息还包括主用业务的第二标识和备用业务的第二标识，所述第二标识在所述通信设备上具有全局唯一性，所述第二标识用于区分同一设备的不同业务。
其中，所述保护组的配置信息还包括主用业务的第三标识和备用业务的第三标识，所述第三标识在相应的业务线卡上具有唯一性，所述第三标识用于区分位于同一业务线卡上的不同业务。
其中，保护组的配置信息还包括：
步骤203：判断所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号是否相同。
在本实施例中，根据备用业务是否位于本业务线卡，来判断本业务线卡的状态机是否运行。
若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号相同，则状态机运行，执行步骤204；若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号不相同，则状态机不运行，执行步骤207。
步骤204：若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号相同，则获取所述主用业务的告警信息、所述备用业务的告警信息和保护组的APS信息，进而确定保护组的触发事件。
结合图3，获取所述主用业务的告警信息和所述备用业务的告警信息的过程包括如下步骤：
步骤2041：判断所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号是否相同。
在实际应用场景下，保护组中的备用业务和主用业务可以位于同一个业务线卡，也可以位于不同的业务线卡(即，跨业务线卡形成保护组)，当备用业务和主用业务均位于本业务线卡时，可以通过本业务线卡所建立的本地告警表获取相应的告警信息。
若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号相同，则执行步骤2042；若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号不相同，则执行步骤2043。
步骤2042：若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号相同，则以所述主用业务的第三标识为索引，从本地告警表中获取主用业务的告警信息，以所述备用业务的第三标识为索引，从所述本地告警表中获取备用业务的告警信息。
由于第三标识可以区分位于同一业务线卡的不同业务，而且，本地告警表中存储有位于本业务线卡的全部业务的告警信息，则可以以第三标识为索引获取相应的告警信息。
步骤2043：若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号不相同，以所述备用业务的第三标识为索引，从所述本地告警表中获取备用业务的告警信息，以所述主用业务的第二标识从全局告警表中获取主用业务的告警信息。
若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号不相同，则说明主用业务不在本业务线卡上，则本地告警表中不存在主用业务的告警信息。需要从全局告警表中获取主用业务的告警信息。
由于全局告警表中存储部署在其他业务线卡上的全部业务的告警信息，则需要以主用业务的第二标识为索引从全局告警表中获取主用业务的告警信息。
在本实施例中，以备用业务的第三标识为索引，从前述建立的APS表中获取保护组的APS信息(即备用业务对应的APS码)。
在本实施例中，还需要建立历史状态表，在初始状态下，历史状态表的初始状态全为0(即无告警且保护组未倒换状态)，在每次计算完保护组的下一状态后，就根据计算得出的下一状态更新历史状态表，作为下次计算时的历史状态。
步骤205：根据保护组的触发事件、保护组的历史状态和保护倒换真值表获取倒换状态。
步骤206：基于所述倒换状态进行保护倒换，并向其他业务线卡广播本业务线卡的告警信息和保护组的倒换状态，以便于其他业务线卡更新相应信息。
步骤207：若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号不相同，则依据所述备用业务的第二标识为索引，从所述全局告警表中取出所述备用业务所在的保护组的倒换状态，依据从全局告警表中获取到的倒换状态进行保护倒换。
其中，保护组的配置信息还包括主用业务的第二标识和备用业务的第二标识，所述第二标识在所述通信设备上具有全局唯一性，所述第二标识用于区分同一设备的不同业务。
其中，全局告警表中存储有其他业务线卡所广播的告警信息和保护组的倒换状态，其中，告警信息与其所属的业务的第二标识为一一对应关系，保护组的倒换状态与其所属的业务的第二标识为一一对应关系。
在本实施例中，业务线卡上还建立交叉表，该交叉表用来存储本业务线卡所有物理通道的开关信息的，以进行保护倒换。
具体地，交叉表用于指示本业务线卡上的交叉芯片的物理通道是否接收业务流，其中，开关信息的由来：在保护组计算完倒换状态后，如果是不倒换状态(主用业务打开，备用业务关闭)，则将备用业务所对应的物理通道的开关信息写为“关”，将主用业务所对应的物理通道的开关信息写为“开”。此过程即为执行保护倒换。
由于倒换状态的计算过程是在备用业务所在的业务线卡上完成的，所以修改备用业务对应的物理通道的开关状态，只需要修改本业务线卡上的交叉表即可。如果主用业务在其他槽位的业务线卡上，则需要从主用业务所在业务线卡中的全局告警表中，使用保护组配置信息里的备用业务的第二标识，将备用业务的倒换状态读出来，根据此状态执行倒换状态，写交叉表。
在实际应用场景下，将本次轮询的保护组相关状态、主用业务告警信息和备用业务告警信息，与保护组历史状态和历史告警对比，如果不相同则将此时的保护组的状态、触发事件、APS码、主用业务告警信息和备用业务告警信息记入日志中，并将日志队列指针加一，方便软件查看保护组的多次历史状态和操作。
在执行了倒换操作后将本次轮询的保护组的状态、主用业务告警信息和备用业务告警信息存入历史状态表中，作为下次轮询时保护组的历史状态。
最后，判断本次轮询的保护组序号是否等于保护组序号的最大值，如果是则将保护组轮询序号写为0，如果不是则将保护组轮询序号加一，对下一个保护组按照前述方式进行轮询。
在图10中，S1[x]-S8[x]是指第x保护组的的步骤S1～步骤S8计算流程，其中，步骤S1～步骤S8对应为本实施例的保护倒换方法的执行过程，此处只是为了便于展示差异，将保护倒换方法的执行过程用步骤S1～步骤S8替代。可以看出未经流水线优化的状态机的执行过程，保护组之间的执行间隔相差的周期数与保护倒换的执行时长相关，每次只能进行一个保护组的保护倒换。经流水线优化的状态机的执行过程，将保护组之间的执行间隔缩短到一个时钟周期，保护组的保护倒换可以并行执行。
实施例3：
前述实施例1和实施例2主要说明了保护倒换方法的具体执行过程，与之相对应的，本实施例提供一种通信设备，结合图4，该通信设备包括多个业务线卡，每一所述业务线卡上承载有多个业务，每一所述业务线卡上设置有多个保护组，每一个保护组包括主用业务和备用业务，对于一个保护组的主用业务和备用业务，主用业务和备用业务可以位于同一个业务线卡上，也可以位于不同的业务线卡上。
每个所述业务线卡包括FPGA器件，所述FPGA器件中设置有保护倒换状态机，所述保护倒换状态机用于实现前述实施例1和实施例2所述的保护倒换方法。
所述通信设备还包括交叉卡，所述业务线卡还包括第一交叉芯片和第二交叉芯片，所述第一交叉芯片与所述交叉卡连接，所述第一交叉芯片和所述第二交叉芯片分别与所述FPGA器件连接，所述第一交叉芯片和所述第二交叉芯片连接。
所述第一交叉芯片用于将业务流发送至所述交叉卡进行业务交叉，还用于向其他业务线卡广播本业务线卡的flexe_salm帧(全局告警帧)，接收其他业务线卡所广播的flexe_salm帧。
所述第二交叉芯片用于获取本业务线卡的告警信息，还用于向对端通信设备发送业务流，并接收来自于对端通信设备的业务流。
所述保护倒换状态机用于依据其他业务线卡所广播的flexe_salm帧建立全局告警表，还用于依据本业务线卡的告警信息建立本地告警表，还用于来自于对端通信设备的业务流建立APS表。
具体地，所述第二交叉芯片将所收集到的告警信息按照物理通道号(CH_ID)的顺序组帧成flexe_alm帧(本地告警帧)，并通过高速XFI口发送给FPGA器件中的保护倒换状态机。其中，所述flexe_alm帧中每个物理通道的告警包括：{sfbip_alm，sfbei_alm，base_los_alm，bas_cs_lf_alm，bas_cs_rf_alm，bas_csf_lpi_alm，bas_rdi_alm，sdbip_alm，sdbei_alm，client_lf_alm，client_rf_alm，client_lpi_alm}。
保护倒换状态机将绑定在本业务线卡的业务的告警信息以及其所属保护组的倒换状态连同业务的第二标识，按照业务的第三标识的顺序组帧成flexe_salm帧，以确保此帧包含了本业务线卡上的所有业务信息，通过高速XFI口发送给第一交叉芯片，并广播到本设备所有其他业务线卡。
保护倒换状态机通过第一交叉芯片接收其他业务线卡的flexe_salm帧，并将flexe_salm帧中的告警信息和对应保护组的倒换状态，按照业务的第二标识的顺序存储在全局告警表中。由于第二标识是业务在通信设备的唯一标识，全局告警表相当于收集了整个通信设备(除绑定在本业务线卡的业务外)的所有业务的告警信息以及其所在保护组的倒换状态。
保护倒换状态机通过第二交叉芯片获取本业务线卡的告警信息，并将告警信息简化为sd(signal degradation，简写为sd)告警和sf(signal failure，简写为sf)告警，将简化后的告警信息与业务的第三标识形成映射关系，建立本地告警表。
为更进一步提高所述硬件状态机的轮询效率，本发明使用流水线方法优化了状态机的逻辑通路，用添加寄存器做延时的方法，将所有并行执行的逻辑通路等长化，从而实现流水线吞吐量为每时钟周期处理一个保护组的硬件状态机，状态机的轮询周期缩短为：保护组数量*所用时钟的周期。
本发明中分布式的保护倒换方法利用上述基于硬件的流水线实现的分布式保护倒换状态机，可以与其他业务线卡上的保护状态机协同建立保护组的特点，在所有的业务线卡上都使用上述保护状态机，实现在整设备范围内的任意两条业务流都可建立保护组的功能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流水线机制的保护倒换方法，所述保护倒换方法应用于一通信设备，所述通信设备包括多个业务线卡，每一所述业务线卡上承载有多个业务，每一所述业务线卡上设置有多个保护组，每一个保护组包括主用业务和备用业务，其特征在于，所述保护倒换方法包括：
按照保护组的轮询顺序取出保护组的配置信息，其中，所述保护组的配置信息包括主用业务的第一标识和备用业务的第一标识，所述第一标识与业务所在的业务线卡的槽位号相同；
判断所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号是否相同；
若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号相同，则获取所述主用业务的告警信息、所述备用业务的告警信息和保护组的APS信息，进而确定保护组的触发事件；
根据保护组的触发事件、保护组的历史状态和保护倒换真值表获取倒换状态；
基于所述倒换状态进行保护倒换，并向其他业务线卡广播本业务线卡的告警信息和保护组的倒换状态，以便于其他业务线卡更新相应信息。
2.根据权利要求1所述的保护倒换方法，其特征在于，所述按照保护组的轮询顺序取出保护组的配置信息之前还包括：
预先建立本地告警表、APS表和全局告警表；
其中，所述本地告警表的建立过程包括：获取本业务线卡的全部物理通道的告警信息，将各个告警信息与相应的业务形成映射关系，建立本地告警表；
所述APS表的建立过程包括：获取对端通信设备所发送的APS信息，将所述APS信息与相应的备用业务形成映射，建立APS表；
所述全局告警表的建立过程包括：获取其他业务线卡所广播的告警信息和保护组的倒换状态，建立全局告警表。
3.根据权利要求2所述的保护倒换方法，其特征在于，所述保护组的配置信息还包括主用业务的第二标识和备用业务的第二标识，所述第二标识在所述通信设备上具有全局唯一性，所述第二标识用于区分同一设备的不同业务；
所述保护倒换方法还包括：
若所述备用业务的第一标识与本业务线卡的槽位号不相同，则依据所述备用业务的第二标识为索引，从所述全局告警表中取出所述备用业务所在的保护组的倒换状态，依据从全局告警表中获取到的倒换状态进行保护倒换。
4.根据权利要求3所述的保护倒换方法，其特征在于，所述保护组的配置信息还包括主用业务的第三标识和备用业务的第三标识，所述第三标识在相应的业务线卡上具有唯一性，所述第三标识用于区分位于同一业务线卡上的不同业务；
所述获取所述主用业务的告警信息和所述备用业务的告警信息的过程包括：
判断所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号是否相同；
若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号相同，则以所述主用业务的第三标识为索引，从本地告警表中获取主用业务的告警信息，以所述备用业务的第三标识为索引，从所述本地告警表中获取备用业务的告警信息；
若所述主用业务的第一标识和本业务线卡的槽位号不相同，以所述备用业务的第三标识为索引，从所述本地告警表中获取备用业务的告警信息，以所述主用业务的第二标识从全局告警表中获取主用业务的告警信息。
5.根据权利要求4所述的保护倒换方法，其特征在于，获取保护组的APS信息的过程包括：
以备用业务的第三标识为索引，从所述APS表中获取保护组的APS信息。
6.根据权利要求2所述的保护倒换方法，其特征在于，所述保护倒换方法还包括：
根据保护组的触发事件、保护组的历史状态和保护倒换真值表获取待输出的APS信息和保护组的下一状态；
将所述待输出的APS信息发送至对端通信设备，以便于对端通信设备更新APS表；
根据所述保护组的下一状态更新保护组的历史状态表。
7.根据权利要求1所述的保护倒换方法，其特征在于，业务线卡上建立有交叉表，所述交叉表用于存储业务线卡上的交叉芯片的物理通道的开关信息，以指示业务线卡上的交叉芯片的物理通道是否接收业务流；
所述基于所述倒换状态进行保护倒换包括：
若所述倒换状态为不倒换，则在所述交叉表中，将备用业务所对应的物理通道的开关信息写为“关”，将主用业务所对应的物理通道的开关信息写为“开”；
若所述倒换状态为倒换，则在所述交叉表中，将备用业务所对应的物理通道的开关信息写为“开”，将主用业务所对应的物理通道的开关信息写为“关”。
8.一种通信设备，所述通信设备包括多个业务线卡，每一所述业务线卡上承载有多个业务，每一所述业务线卡上设置有多个保护组，每一个保护组包括主用业务和备用业务，其特征在于，每个所述业务线卡包括FPGA器件，所述FPGA器件中设置有保护倒换状态机，所述保护倒换状态机用于实现如权利要求1～7任一项所述的保护倒换方法。
9.根据权利要求8所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备还包括交叉卡，所述业务线卡还包括第一交叉芯片和第二交叉芯片，所述第一交叉芯片与所述交叉卡连接；
所述第一交叉芯片用于将业务流发送至所述交叉卡进行业务交叉，还用于向其他业务线卡广播本业务线卡的flexe_salm帧，接收其他业务线卡所广播的flexe_salm帧；
所述第二交叉芯片用于获取本业务线卡的告警信息，还用于向对端通信设备发送业务流，并接收来自于对端通信设备的业务流。
10.根据权利要求9所述的通信设备，其特征在于，所述保护倒换状态机用于依据其他业务线卡所广播的flexe_salm帧建立全局告警表，还用于依据本业务线卡的告警信息建立本地告警表，还用于来自于对端通信设备的业务流建立APS表。
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