CN112422175B - 级联设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种级联设备，包括分光模块、光通道变换组件和开始正常工作时刻早于中央处理器开始正常工作时刻的选通模式控制器。分光模块将上、下行设备的光信号分为两路，分别传输至光通道变换组件和相应光模块。光通道变换组件基于各管脚间的连通关系、管脚与电源和地的连接关系处于内部连通模式和外部连通模式。选通模式控制器电源信号、CPU状态、光模块LOS信号、光模块接收光功率信息、光通道变化组件的各管脚间的连通关系，通过控制光通道变化组件中管脚与电源和地的连接关系控制光通道变化组件处于相应工作模式，从而在级联设备处于异常状况时，对整个级联系统实现有效地应急处理，保障级联系统正常工作，提高整个级联链路的可靠性和稳定性。

Description

级联设备

技术领域

本申请涉及互联网技术领域，特别是涉及一种级联设备。

背景技术

随着互联网技术的发展，网络规模越来越大，当前服务器、网络处理设备的组网方式也多种多样，级联作为一种比较常见的组网方式被广泛应用在服务器组网、网络处理设备组网中。

级联是指一个系统的输出作为另外一个系统的输入，应用级联方式的整个系统级联设备可称为级联系统。在级联系统中，联系上行设备和下行设备的中间设备称为级联设备。在级联系统中通过光模块作为级联设备进行上行设备与下行设备的联系，如图1及图2所示，图中RX为接收端，TX为发射端，LOS为光模块光信号LOSS指示，当为低电平时，表示正常；当为高电平时，表示信号LOSS。I2C(Inter-Integrated Circuit)为双向二线制同步串行总线，I/O(input/output，输入输出)为数据在内部存储器和外部存储器或其他周边设备如CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)之间的输入和输出，各设备之间通常采用光纤连接。具体来说，现有级联设备将上行设备、下行设备的光纤直接接入光模块，并链接到级联设备的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)中。

对于现有的级联系统，当级联设备的CPU未上电连接上行设备、下行设备的光纤将无信号链接，整个级联系统链路中断。当光模块LOS信号生效时，级联设备无法收到信号，整个级联系统链路中断。当光模块接收光功率过低时，级联设备无法正常收到信号，整个级联系统误码率、错包率、丢包率将上升。而级联设备处在网络的中间位置，物理上起到连接上行设备和下行设备的作用，一旦中间的级联设备故障，或无法接收处理数据，将直接导致整个网络链路业务中断。

鉴于此，如何在级联设备处于异常状况时，对整个级联系统进行应急处理以保障级联系统正常工作，提高整个级联链路的可靠性，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种级联设备，在级联设备处于异常状况时，对整个级联系统实现了有效地应急处理，保障级联系统正常工作，提高整个级联链路的可靠性和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例提供了一种级联设备，包括第一光模块、第二光模块和中央处理器，

分光模块、光通道变换组件和开始正常工作的时刻早于所述中央处理器开始正常工作时刻的选通模式控制器；

所述分光模块将上行设备或下行设备输出的光信号分为第一路光信号和第二路光信号，并将所述第一路光信号传输至所述光通道变换组件、所述第二路光信号传输至相应光模块；

所述光通道变换组件工作于内部连通模式或外部连通模式；若处于所述内部连通模式，上行设备和下行设备间的光信号链路通过所述光通道变换组件连通；若处于所述外部连通模式，所述上行设备和所述下行设备间的光信号链路通过所述第一光模块、所述CPU和所述第二光模块连通；

所述选通模式控制器根据电源信号、CPU状态、光模块LOS信号、光模块接收光功率信息、所述光通道变换组件的各管脚间的连通关系、通过控制所述光通道变换组件与电源和地的连接关系使得光信号链路处于连通状态。

可选的，所述光通道变换组件还工作于默认工作模式；若所述选通模式控制器工作状态异常，所述光通道变换组件则处于默认工作模式，所述上行设备和所述下行设备间的光信号链路通过所述光通道变换组件连通；所述选通模式控制器处于正常工作状态，所述选通模式控制器通过控制所述光通道变换组件的接地管脚和接电源管脚使其由所述默认工作模式条变为所述内部连通模式或所述外部连通模式。

可选的，所述光通道变换组件包括管脚总数不少于8个的光开关、第一开关管和第二开关管；

所述光开关通过所述第一开关管的开闭状态与所述电源连通或断开，所述光开关通过所述第二开关管的开闭状态确定是否接地；所述第一开关管和所述第二开关管的开闭状态由所述选通模式控制器根据所述电源信号、所述CPU状态、所述光模块LOS信号和所述光模块接收光功率信息来确定；

所述光通道变换组件处于所述默认工作模式和所述内部连通模式，所述光开关与所述电源、地均不接通，所述光开关将接入的所述上行设备输出的光信号经内部管脚连通线路传输至所述下行设备；所述光通道变换组件处于所述外部连通模式，所述光开关通过所述第一开关管与所述电源连通、通过所述第二开关管接地，所述上行设备输出的光信号经所述第一光模块、所述中央处理器和所述第二光模块传输至所述下行设备。

可选的，所述光开关为机械光开关，所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管为NMOS管；

所述机械光开关的第一侧管脚通过光纤接入所述上行设备经所述分光模块分出的第一路光信号、第二侧管脚将内部传输光信号通过所述光纤接入所述上行设备、第二侧镜像管脚接入所述上行设备相连光模块输出光信号、第三侧管脚接入所述下行设备相连光模块输出光信号、第三侧镜像管脚将内部传输光信号通过所述光纤接入所述下行设备、第四侧镜像管脚通过光纤接入所述下行设备经所述分光模块分出的第一路光信号、第一管脚与所述PMOS管的漏极相连、第十管脚与所述NMOS管的漏极相连；

所述PMOS管的栅极接入所述选通模式控制器的控制信号、源极与所述电源相连；所述NMOS管的栅极接入所述选通模式控制器的控制信号、源极接地。

可选的，所述上行设备和所述下行设备的光纤链接至光纤法兰盘适配器，以使所述上行设备和所述下行设备的光信号通过光纤跳线接入内部电路。

可选的，所述选通模式控制器用于调用存储器存储的控制信号生成程序执行如下步骤：

若检测到电源power good信号未生效，向所述光通道变换组件发送断开与所述电源和地连接的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述内部连通模式；

若检测到所述中央处理器无心跳，向所述光通道变换组件发送断开与所述电源和地连接的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述内部连通模式；

若检测到所述第一光模块和所述第二光模块的LOS信号至少一个为高电平，向所述光通道变换组件发送断开与所述电源和地连接的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述内部连通模式；

若检测到当所述第一光模块和所述第二光模块的LOS信号均为低电平，所述第一光模块和所述第二光模块的接收光功率均低于预设功率阈值，向所述光通道变换组件发送断开与所述电源和地连接的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述内部连通模式；

若检测到同时满足电源power good信号生效、所述中央处理器有心跳，所述第一光模块和所述第二光模块的LOS信号均为低电平、所述第一光模块和所述第二光模块的接收光功率均不低于所述预设功率阈值，向所述光通道变换组件发送连接所述电源和地的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述外部连通模式。

可选的，所述选通模式控制器为CPLD或FPGA，所述选通模式控制器包括第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器和第五寄存器；

所述第一寄存器用于存储所述中央处理器每隔第一预设时间间隔写入用于标识心跳数据的数据信息，若所述选通模式控制器检测到所述第一寄存器内存储数据超过第一预设时间阈值没有发生变化，判定所述中央处理器无心跳；

所述第二寄存器用于存储按照相应数据格式写入的所述第一光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果；

所述第三寄存器用于存储所述选通模式控制器按照相应数据格式写入的所述第一光模块的LOS信号；

所述第四寄存器用于存储按照相应数据格式写入的所述第二光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果；

所述第五寄存器用于存储所述选通模式控制器按照相应数据格式写入的所述第二光模块的LOS信号。

可选的，所述中央处理器每隔第一预设时间间隔向所述第一寄存器写入0x55和0xAA。

可选的，所述中央处理器通过I2C通道与所述第一光模块和所述第二光模块相连，并通过所述I2C通道获取所述第一光模块和所述第二光模块的接收光功率信息；

所述中央处理器将所述第一光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果通过所述I2C通道按照相应数据格式写入至所述第二寄存器，将所述第二光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果通过所述I2C通道按照相应数据格式写入至所述第四寄存器。

可选的，所述选通模式控制器通过I2C通道与所述第一光模块和所述第二光模块相连，并通过所述I2C通道获取所述第一光模块和所述第二光模块的接收光功率信息；

所述选通模式控制器将所述第一光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果按照相应数据格式写入至所述第二寄存器，将所述第二光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果按照相应数据格式写入至所述第四寄存器。

本申请提供的技术方案的优点在于，将上行设备和下行设备的光信号利用分光模块分为两路，一路光信号经光模块和CPU这条原有链路进行信号传输，另一路光信号传输经光通道变换组件，光通道变换组件的工作模式由各管脚之间的连通关系、选通模式控制器控制管脚与电源和地的连接关系来决定，在CPU未完成上电、CPU不工作、光模块LOS信号生效、光模块接收光功率过低等级联设备异常状况下控制光通道变换组件处于内部连通状态，这样上下行设备间的光信号可经由光通道变换组件进行连通，从而实现对整个级联系统做有效应急处理，直接将上行光纤与下行光纤在物理上联系，保障系统链路接通，降低级联系统链路断开风险，提高整个级联链路的可靠性和稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的现有技术中的一个示例性级联系统中级联网络的框架结构示意图；

图2为本发明实施例提供的现有技术中的一个示例性级联系统中级联设备的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种级联设备的框架结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种级联设备的内部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一个示意性例子的光开关在一种状态下的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一个示意性例子的光开关在另一种状态下的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的级联设备的工作流程示意图；

图8为本发明实施例提供的级联设备在整机不上电时的光链路通道等效图；

图9为本发明实施例提供的级联设备在电源信号不生效时的光链路通道等效图；

图10为本发明实施例提供的级联设备在CPU不工作时的光链路通道等效图；

图11为本发明实施例提供的级联设备在光模块LOS信号为高电平时的光链路通道等效图；

图12为本发明实施例提供的级联设备在光模块接收功率过低时的一种光链路通道等效图；

图13为本发明实施例提供的级联设备在光模块接收功率过低时的另一种光链路通道等效图；

图14为本发明实施例提供的级联设备在外部接通模式下的光链路通道等效图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图3，图3为本发明实施例提供的一种级联设备的框架结构示意图，本发明实施例可包括以下内容：

级联设备包括第一光模块31、第二光模块32、中央处理器33、分光模块34、光通道变换组件35和选通模式控制器36。

其中，分光模块34将上行设备或下行设备输出的光信号分为第一路光信号和第二路光信号，并将第一路光信号传输至光通道变换组件、第二路光信号传输至相应光模块。举例来说，分光模块34将接收到的上行设备输出的光信号分为两路光信号，一路传输至第一光模块，使得第一光模块31与上行设备相连接，下行设备输出的光信号先接入分光模块34，在分光模块34的作用下分为两路光信号，一路传输至第二光模块32，使得第二光模块32与下行设备相连接，中央处理器33可通过I2C与第一光模块31和第二光模块32相连接。分光模块34将另一路光信号传输至光通道变换组件35中，这样通过控制光通道变换组件35的链路是否接通使得上行设备和下行设备之间传输的光信号同时有两个光链路，以上行设备向下行设备传输数据为例，上行设备输出的光信号的一条经分光模块34、第一光模块31、中央处理器33、第二光模块32传输至下行设备，也即现有技术的那条固有光链路，另外一条则经分光模块34和光通道变换组件35传输至下行设备。分光模块34可为任何一个具有分光功能的光学元件，如棱镜、分光器等等，可依据系统中各部件的发送、接收、衰减等特性选择合适的分光比，所属领域技术人员可根据实际需求进行选择，本申请对此不作任何限定。

在申请中，光通道变换组件35基于各管脚间的连通关系、管脚与电源和地的连接关系工作于不同的工作模式，其工作模式由选通模式控制器36基于整个级联系统的实际运行状态信息进行控制，工作模式为内部连通模式或外部连通模式，使得整个级联设备总是可以连通上下行设备，保证级联系统的正常工作。

本申请的选通模式控制器36的上电速度要大于中央处理器33上电速度，也即选通模式控制器36开始正常工作的时刻要早于中央处理器开始正常工作时刻，这样在级联系统给电后，选通模式控制器36会先处于工作状态，可以根据监控的电源信号监控中央处理器33的是否完成上电动作。选通模式控制器36例如可为CPLD(Complex Programmable LogicDevice，复杂可编程逻辑器件)或者是FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，当然，也可采用其他可编程或可嵌入计算机程序且上电速度快的电子器件，这均不影响本申请的实现。选通模式控制器36根据级联设备是否出现异常控制光通道变化组件35处于内部连通模式或外部连通模式。其中，级联设备是否出现异常可通过电源信号、CPU状态、光模块LOS信号和光模块接收光功率信息共同来判定。也即选通模式控制器36可根据电源信号、CPU状态、光模块LOS信号和光模块接收光功率信息控制光通道变化组件35处于内部连通模式或外部连通模式。若通过选通模式控制器36判断光通道变化组件35处于内部连通模式时，整个级联系统的链路不会断掉，则向光通道变化组件35发送使其保持内部连通模式的控制信号，使得上行设备和下行设备间的光信号链路通过光通道变换组件连通。若通过选通模式控制器36判断光通道变化组件35处于外部连通模式时，整个级联系统的链路也不会断掉，则向光通道变化组件35发送使其保持外部连通模式的控制信号，使得上行设备和下行设备间的光信号链路通过第一光模块和第二光模块连通。

最后需要说明的是，本申请的级联设备可以应用在所有级联系统的光链路系统中，如云边端模式的服务器组网形式、SDN级联组网形式、其他光模块串行模式等，所属领域技术人员可根据实际情况进行选择。

在本发明实施例提供的技术方案将上行设备和下行设备的光信号利用分光模块分为两路，一路光信号经光模块和CPU这条原有链路进行信号传输，另一路光信号传输经光通道变换组件，光通道变换组件的工作模式由各管脚之间的连通关系、选通模式控制器控制管脚与电源和地的连接关系来决定，在CPU未完成上电、CPU不工作、光模块LOS信号生效、光模块接收光功率过低等级联设备异常状况下控制光通道变换组件处于内部连通状态，这样上下行设备间的光信号可经由光通道变换组件进行连通，从而实现对整个级联系统做有效应急处理，直接将上行光纤与下行光纤在物理上联系，保障系统链路接通，降低级联系统链路断开风险，提高整个级联链路的可靠性和稳定性。

可以理解的是，上述光通道变换组件35的工作状态由各管脚间连通关系以及选通模式控制器36共同决定，换句话说，上述两种工作状态的控制需要在选通模式控制器36处于正常工作状态下才可实现，而选通模式控制器36不可避免的会处于异常工作状态，如未上电或者是故障，那么光信号链路便会断开，级联设备无法正常工作，基于此，光通道变换组件35还具有一个默认工作模式，也就是说，光通道变换组件35基于选通模式控制器36的工作状态、通过控制各管脚间的连通关系、管脚与电源和地的连接关系使其处于不同的工作模式。级联设备整机未上电或选通模式控制器36处于故障状态，光通道变换组件35处于默认工作模式，也即处于连通状态，上行设备、下行设备、分光模块34与光通道变换组件35构成一个光链路，使得上行设备与下行设备可以正常进行数据传输，级联设备整机上电后或者工作状态正常后，光通道变换组件35的工作模式由选通模式控制器36基于整个级联系统的实际运行状态信息进行控制，工作模式为内部连通模式或外部连通模式，使得整个级联设备总是可以连通上下行设备，保证级联系统的正常工作。

本实施例通过设置默认工作模式，降低级联系统链路断开风险，提高整个级联链路的可靠性和稳定性。

在上述实施例中，对于如何光通道变换组件35的结构并不做限定，本实施例还给出一个具体实施方式下的光通道变换组件35，可包括下述内容：

光通道变换组件包括管脚总数不少于8个的光开关、第一开关管和第二开关管；光开关通过控制第一开关管的开闭状态与电源连通或断开，光开关通过控制第二开关管的开闭状态确定是否接地；第一开关管和第二开关管的开闭状态由选通模式控制器根据电源信号、CPU状态、光模块LOS信号和光模块接收光功率信息来确定；光通道变换组件处于默认工作模式和内部连通模式，光开关与电源、地均不接通，光开关将接入的上行设备输出的光信号经内部管脚连通线路传输至下行设备；光通道变换组件处于外部连通模式，光开关通过第一开关管与电源连通、通过第二开关管接地，上行设备输出的光信号经第一光模块、中央处理器和第二光模块传输至下行设备。

在本实施例中，光开关可为任何一种光开关，如机械式光开关或电子式光开关，第一开关管和第二开关管也可为任何一种开关管，如三极管、二极管等，所属领域技术人员可根据实际情况进行选择，本申请对此不作任何限定。作为本实施例的一种具体实施方式，光开关例如可为机械光开关如D2x2B型光开关，第一开关管可为PMOS管，第二开关管可为NMOS管。机械光开关的第一侧管脚通过光纤接入上行设备经分光模块分出的第一路光信号、第二侧管脚将内部传输光信号通过光纤接入上行设备、第二侧镜像管脚接入上行设备相连光模块输出光信号、第三侧管脚接入下行设备相连光模块输出光信号、第三侧镜像管脚将内部传输光信号通过光纤接入下行设备、第四侧镜像管脚通过光纤接入下行设备经分光模块分出的第一路光信号、第一管脚与PMOS管的漏极相连、第十管脚与NMOS管的漏极相连。对于P沟道MOS管也即PMOS，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况；对于N沟道MOS管即NMOS，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况，基于此，PMOS管的栅极接入选通模式控制器的控制信号、源极与电源相连；NMOS管的栅极接入选通模式控制器的控制信号、源极接地。

本实施例采用机械光开关、PMOS管和NMOS管共同实现光通道选取，使得操作更加方便快捷，成本也不高。

在上述实施例中，对于如何选通模式控制器36控制方式并不做限定，本实施例还给出一个具体实施方式下的光开关模式控制实施方式，可包括下述内容：

选通模式控制器36用于调用存储器存储的控制信号生成程序执行如下步骤：

若检测到电源power good信号未生效，向光通道变换组件35发送断开与电源和地连接的控制信号以使光通道变换组件35处于内部连通模式。选通模式控制器36可通过一个或多个I/O感知电源的POWER GOOD信号，POWER GOOD信号可用于标识电源故障或上电未完成等信息，整机未上电时，选通模式控制器36也没有电，整机恢复上电后，选通模式控制器36相比CPU供电会快一些，其被激活也就快一些，这样便可以通过监控POWER GOOD信号得到CPU供电信息，基于POWER GOOD信号可准确判断系统中的CPU是不是处于由于未供电而不工作状态，这种情况信号无法按照原始链路进行信号传输，需要通过光通道变换组件35来接通上下行设备的信号链路。

若检测到中央处理器无心跳，向光通道变换组件发送断开与电源和地连接的控制信号以使光通道变换组件处于内部连通模式。中央处理器有无心跳适用于判断CPU是否正常工作，而CPU不工作时，信号无法按照原始链路进行信号传输，需要通过光通道变换组件35来接通上下行设备的信号链路。

若检测到第一光模块和第二光模块的LOS信号至少一个为高电平，向光通道变换组件发送断开与电源和地连接的控制信号以使光通道变换组件处于内部连通模式。光模块的LOSS信号为低电平时，表示正常；当为高电平时，表示信号LOSS，也即当光模块LOS信号生效时，级联设备无法收到信号，整个级联系统链路中断，信号无法按照原始链路进行信号传输，需要通过光通道变换组件35来接通上下行设备的信号链路。

若检测到当第一光模块和第二光模块的LOS信号均为低电平，第一光模块和第二光模块的接收光功率均低于预设功率阈值，向光通道变换组件发送断开与电源和地连接的控制信号以使光通道变换组件处于内部连通模式。当光模块接收光功率过低时，级联设备无法正常收到信号，整个级联系统误码率、错包率、丢包率将上升，为了避免这种情况发生，可基于实际情况确定一个预设功率阈值，在低于这个预设功率阈值后，整个级联系统误码率、错包率、丢包率将上升，信号不按照原始链路进行信号传输，而是通过光通道变换组件35来接通上下行设备的信号链路，将光信号通过光通道变换组件35进行传输。

若检测到同时满足电源power good信号生效、中央处理器有心跳，第一光模块和第二光模块的LOS信号均为低电平、第一光模块和第二光模块的接收光功率均不低于预设功率阈值，向光通道变换组件发送连接电源和地的控制信号以使光通道变换组件处于外部连通模式。

在本实施例的一些实施方式中，选通模式控制器36可包括第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器和第五寄存器；

第一寄存器用于存储中央处理器每隔第一预设时间间隔写入用于标识心跳数据的数据信息，如中央处理器可每隔第一预设时间间隔如0.5s向第一寄存器写入0x55和0xAA。若选通模式控制器检测到第一寄存器内存储数据超过第一预设时间阈值如1s没有发生变化，判定中央处理器无心跳。第二寄存器用于存储按照相应数据格式写入的第一光模块的接收光功率和预设功率阈值的数值关系比对结果。第三寄存器用于存储选通模式控制器按照相应数据格式写入的第一光模块的LOS信号。第四寄存器用于存储按照相应数据格式写入的第二光模块的接收光功率和预设功率阈值的数值关系比对结果。第五寄存器用于存储选通模式控制器按照相应数据格式写入的第二光模块的LOS信号。

在本实施例的一些实施方式中，选通模式控制器可自己获取光模块的接收光功率然后去和预设功率阈值进行比较，并将光功率比对结果写入寄存器中，也即选通模式控制器可通过I2C通道与第一光模块和第二光模块相连，并通过I2C通道获取第一光模块和第二光模块的接收光功率信息；选通模式控制器将第一光模块的接收光功率和预设功率阈值的数值关系比对结果按照相应数据格式写入至第二寄存器，将第二光模块的接收光功率和预设功率阈值的数值关系比对结果按照相应数据格式写入至第四寄存器。

在本实施例的另外一些实施方式中，中央处理器通过I2C通道与第一光模块和第二光模块相连，并通过I2C通道获取第一光模块和第二光模块的接收光功率信息；中央处理器将第一光模块的接收光功率和预设功率阈值的数值关系比对结果通过I2C通道按照相应数据格式写入至第二寄存器，将第二光模块的接收光功率和预设功率阈值的数值关系比对结果通过I2C通道按照相应数据格式写入至第四寄存器。也就是说，CPU可通过高速光信号与光模块进行业务联接，通过I2C连接两个光模块，监控接收光功率，并将光功率与设备设定的门限做对比；通过I2C将光功率对比结果写入选通模式控制器如CPLD，例如可通过I2C交替对CPLD的寄存器REG 1写入0x55、0xAA。

其中，各寄存器的数据写入时对应的数据格式可根据实际选通模式控制器的类型和实际场景进行确定，本申请对此不作任何限定。以选通模式控制器为CPLD为例，CPLD可通过I2C接收CPU写入的光功率对比结果，通过I/O感知两个光模块的LOS信号，通过一个或多个I/O感知电源的POWER GOOD信号；通过判断REG 1的值是否有0x55、0xAA的变化来感知CPU是否工作来决定光通道变换组件35的工作模式，CPLD内部寄存器列表如表1所示：

表1 CPLD内部寄存器列表

由上可知，本发明实施例的选通模式控制器可有效控制级联系统的信号走向，可使得上行设备和下行设备之间的数据传输链路不断开，保证级联系统的稳定性。

为了使所属领域技术人员更加清楚本申请的技术方案，结合图4-图14，以D2x2Btype光开关、PMOS管和NMOS管构成的光通道变换组件35、CPLD为选通模式控制器36为例阐述本申请的技术方案，整个级联设备的结构图如图4所示，可包括下述内容：

D2x2B type的光开关可以通过控制管脚连接电源和地的方式选通不同的光通道，D2x2B type的光开关有两种模式即非自锁Non-latching模式和自锁latching模式，以Non-latching模式为例，使用StateA如图5所示、StateB如图6所示来进行bypass和非bypass的处理。D2x2B机械光开关通过连接或阻断光信号连接进光路中，产品通过电信号控制达到光路的切换，优良的设计使得产品具有高稳定性、高可靠性、低损耗、低成本等优点，可广泛用于光网络的切换和保护。其中，Bypass为指可以通过特定的触发状态如断电或死机让两个网络不通过中间联系系统如网络安全设备的系统，而直接物理上导通，所以有了Bypass后，当网络安全设备故障以后，还可以让连接在这台设备上的网络相互导通，当然这个时候这台网络设备也就不会再对网络中的封包做处理了，光开关先通不同光通道的方式如表1所示：

表2光开关的光通道控制方式

如图4所示，上行设备和下行设备的光纤首先链接至光纤法兰盘适配器，通过光纤法兰盘适配器的端口将光纤接入各器件内部电路中，以使上行设备和下行设备的光信号通过光纤跳线接入内部电路。光纤跳线又称光纤连接器是指光缆两端都装上连接器插头，用来实现光路活动连接。上行设备和下行设备输出的光信号，通过分光器，一路连接光模块的光输入端口，一路连接D2x2B光开关；输出的光信号，连接D2x2B光开关，光模块的光输出端口连接到D2x2B光开关。D2x2B光开关的P1管脚通过光纤接入上行设备经分光器分出的第一路光信号、P2管脚将内部传输光信号通过光纤接入上行设备、P2`管脚接入上行设备相连光模块输出光信号、P3管脚接入下行设备相连光模块输出光信号、P3`管脚将内部传输光信号通过光纤接入下行设备、P4`管脚通过光纤接入下行设备经分光器分出的第一路光信号、1管脚与PMOS管的漏极D相连、10管脚与NMOS管的漏极D相连、5管脚和6管脚不接通。PMOS管的栅极G接入选通模式控制器的控制信号、源极S与电源相连；NMOS管的栅极G接入选通模式控制器的控制信号、源极S接地。

CPLD的模式控制流程图可如图7所示，若级联设备在整机不上电的情况下，光开关工作在State A下，光开关连接上行设备、下行设备的光纤，将级联系统bypass，链路通道等效如图8所示。

当级联设备电源还未上电完成时，CPLD感知电源POWER GOOD不生效，通过分别控制PMOS和NMOS，断开光开关与V+和GND的连接，此时光开关工作在State A模式下，光开关连接上行、下行设备的光纤，将级联系统bypass，链路通道等效如图9所示。

当CPU没有每间隔0.5秒对CPLD寄存器REG 1写入0x55、0xAA时，CPLD感知REG 1超过1秒没有0x55、0xAA的数据变化时，判定为CPU不工作，通过分别控制PMOS和NMOS，断开光开关与V+和GND的连接，此时光开关工作在StateA模式下，光开关连接上行、下行设备的光纤，将级联系统bypass。链路通道等效如图10所示。

当级联设备光模块发出LOS信号时，CPLD感知两个光模块的LOS信号中任意一个为高电平时，通过分别控制PMOS和NMOS，断开光开关与V+和GND的连接，此时光开关工作在StateA模式下，光开关连接上行、下行设备的光纤，将级联系统bypass。链路通道等效如图11所示。

当两个光模块LOS信号均为低电平时，CPU通过I2C轮询两个光模块的接收光功率，并与设备中设定值对比，如果低于设定值，则按对应光模块，将CPLD中的寄存器REG 2、REG4修改为0x0。CPLD感知REG2、REG4任意一个值为0x0时，通过分别控制PMOS和NMOS，断开光开关与V+和GND的连接，此时光开关工作在StateA模式下，光开关连接上行、下行设备的光纤，将级联系统bypass。链路通道等效如图12所示。CPU实现光功率对比相对简单，此功能也可由CPLD独立实现，也即CPU完全不参与bypass和非bypass模式的判断过程和切换过程，CPLD实现I2C连接光模块，读取光模块接收光功率，并在内部逻辑进行判断。此时整体的框图如13所示。

当级联设备电源POWER GOOD正常，且CPU工作正常，且两个光模块LOS信号为低，且CPU读光两个模块接收光功率均不低于门限值时，CPLD通过分别控制PMOS和NMOS，将光开关1、10管脚分别与V+、GND连接，此时光开关工作在StateB模式下，光开关连接上行、下行设备的光纤信号分别通过光模块连接到CPU，级联设备工作在非bypass模式。链路通道等效如图14所示。

由上可知，本发明实施例对整个级联系统实现了有效地应急处理，保障级联系统正常工作，提高整个级联链路的可靠性和稳定性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本申请所提供的一种级联设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种级联设备，包括第一光模块、第二光模块和中央处理器，其特征在于，还包括分光模块、光通道变换组件和开始正常工作的时刻早于所述中央处理器开始正常工作时刻的选通模式控制器；

所述分光模块将上行设备或下行设备输出的光信号分为第一路光信号和第二路光信号，并将所述第一路光信号传输至所述光通道变换组件、所述第二路光信号传输至相应光模块；

所述光通道变换组件工作于内部连通模式或外部连通模式；若处于所述内部连通模式，上行设备和下行设备间的光信号链路通过所述分光模块、所述光通道变换组件连通；若处于所述外部连通模式，所述上行设备和所述下行设备间的光信号链路通过所述分光模块、所述第一光模块、所述中央处理器和所述第二光模块连通；

所述选通模式控制器根据电源信号、CPU状态、光模块LOS信号、光模块接收光功率信息、所述光通道变换组件的各管脚间的连通关系、通过控制所述光通道变换组件与电源和地的连接关系使得光信号链路处于连通状态。

2.根据权利要求1所述的级联设备，其特征在于，所述光通道变换组件还工作于默认工作模式；若所述选通模式控制器工作状态异常，所述光通道变换组件则处于默认工作模式，所述上行设备和所述下行设备间的光信号链路通过所述分光模块、所述光通道变换组件连通；所述选通模式控制器处于正常工作状态，所述选通模式控制器通过控制所述光通道变换组件的接地管脚和接电源管脚使其由所述默认工作模式变为所述内部连通模式或所述外部连通模式。

3.根据权利要求2所述的级联设备，其特征在于，所述光通道变换组件包括管脚总数不少于8个的光开关、第一开关管和第二开关管；

所述光开关通过所述第一开关管的开闭状态与所述电源连通或断开，所述光开关通过所述第二开关管的开闭状态确定是否接地；所述第一开关管和所述第二开关管的开闭状态由所述选通模式控制器根据所述电源信号、所述CPU状态、所述光模块LOS信号和所述光模块接收光功率信息来确定；

所述光通道变换组件处于所述默认工作模式和所述内部连通模式，所述光开关与所述电源、地均不接通，所述光开关将接入的所述上行设备输出的光信号经内部管脚连通线路传输至所述下行设备；所述光通道变换组件处于所述外部连通模式，所述光开关通过所述第一开关管与所述电源连通、通过所述第二开关管接地，所述上行设备输出的光信号经所述第一光模块、所述中央处理器和所述第二光模块传输至所述下行设备。

4.根据权利要求3所述的级联设备，其特征在于，所述光开关为机械光开关，所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管为NMOS管；

所述机械光开关的第一侧管脚通过光纤接入所述上行设备经所述分光模块分出的第一路光信号、第二侧管脚将内部传输光信号通过所述光纤接入所述上行设备、第二侧镜像管脚接入所述上行设备相连光模块输出光信号、第三侧管脚接入所述下行设备相连光模块输出光信号、第三侧镜像管脚将内部传输光信号通过所述光纤接入所述下行设备、第四侧镜像管脚通过光纤接入所述下行设备经所述分光模块分出的第一路光信号、第一管脚与所述PMOS管的漏极相连、第十管脚与所述NMOS管的漏极相连；

所述PMOS管的栅极接入所述选通模式控制器的控制信号、源极与所述电源相连；所述NMOS管的栅极接入所述选通模式控制器的控制信号、源极接地。

5.根据权利要求4所述的级联设备，其特征在于，所述上行设备和所述下行设备的光纤链接至光纤法兰盘适配器，以使所述上行设备和所述下行设备的光信号通过光纤跳线接入内部电路。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的级联设备，其特征在于，所述选通模式控制器用于调用存储器存储的控制信号生成程序执行如下步骤：

若检测到电源power good信号未生效，向所述光通道变换组件发送断开与所述电源和地连接的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述内部连通模式；

若检测到所述中央处理器无心跳，向所述光通道变换组件发送断开与所述电源和地连接的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述内部连通模式；

若检测到所述第一光模块和所述第二光模块的LOS信号至少一个为高电平，向所述光通道变换组件发送断开与所述电源和地连接的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述内部连通模式；

若检测到当所述第一光模块和所述第二光模块的LOS信号均为低电平，所述第一光模块和所述第二光模块的接收光功率均低于预设功率阈值，向所述光通道变换组件发送断开与所述电源和地连接的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述内部连通模式；

若检测到同时满足电源power good信号生效、所述中央处理器有心跳，所述第一光模块和所述第二光模块的LOS信号均为低电平、所述第一光模块和所述第二光模块的接收光功率均不低于所述预设功率阈值，向所述光通道变换组件发送连接所述电源和地的控制信号以使所述光通道变换组件处于所述外部连通模式。

7.根据权利要求6所述的级联设备，其特征在于，所述选通模式控制器为CPLD或FPGA，所述选通模式控制器包括第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器和第五寄存器；

所述第一寄存器用于存储所述中央处理器每隔第一预设时间间隔写入用于标识心跳数据的数据信息，若所述选通模式控制器检测到所述第一寄存器内存储数据超过第一预设时间阈值没有发生变化，判定所述中央处理器无心跳；

所述第二寄存器用于存储按照相应数据格式写入的所述第一光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果；

所述第三寄存器用于存储所述选通模式控制器按照相应数据格式写入的所述第一光模块的LOS信号；

所述第四寄存器用于存储按照相应数据格式写入的所述第二光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果；

所述第五寄存器用于存储所述选通模式控制器按照相应数据格式写入的所述第二光模块的LOS信号。

8.根据权利要求7所述的级联设备，其特征在于，所述中央处理器每隔第一预设时间间隔向所述第一寄存器写入0x55和0xAA。

9.根据权利要求7所述的级联设备，其特征在于，所述中央处理器通过I2C通道与所述第一光模块和所述第二光模块相连，并通过所述I2C通道获取所述第一光模块和所述第二光模块的接收光功率信息；

所述中央处理器将所述第一光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果通过所述I2C通道按照相应数据格式写入至所述第二寄存器，将所述第二光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果通过所述I2C通道按照相应数据格式写入至所述第四寄存器。

10.根据权利要求7所述的级联设备，其特征在于，所述选通模式控制器通过I2C通道与所述第一光模块和所述第二光模块相连，并通过所述I2C通道获取所述第一光模块和所述第二光模块的接收光功率信息；

所述选通模式控制器将所述第一光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果按照相应数据格式写入至所述第二寄存器，将所述第二光模块的接收光功率和所述预设功率阈值的数值关系比对结果按照相应数据格式写入至所述第四寄存器。

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