CN1346220A - 基站控制维护模块备份系统 - Google Patents

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Abstract

一种基站控制维护模块备份系统,包括两个基站控制维护模块(CMM0、CMM1),所述两个模块均连接于Abis接口和数据时钟接口;其特征在于还包括:连接于所述第一、第二模块之间的备份控制装置。其具有双机热备份功能,通过主备接口单元,使主、备CMM模块之间保持配置数据同步、时钟和帧号同步,主板出现故障时可以自动切换到备板,主备模块切换不会引起业务和信令链路的断链,大大提高了基站系统的可靠性。

Description

基站控制维护模块备份系统
本发明涉及移动通信技术，具体是一种基站控制维护模块备份系统。
基站控制维护模块(CMM)是基站收发信台BTS的重要功能模块，其完成Abis接口接续控制、时钟和帧号的产生与网同步、收发信机的软件和参数配置、基站告警采集和处理等功能。若基站控制维护模块出现故障，整个基站系统都不能正常工作，所以控制维护模块的可靠性要求比较高。而现有的基站控制维护模块多无备份功能或只有冷备份功能。如图6所示的冷备份系统，在主备CMM之间连接竞争电路、工作状态指示信号和复位对板信号。主备之间没有数据、帧号和时间的同步机制。当主板运行时，被板监视主板的工作状态，如果主板工作异常，备板Reset主板，如果其出现故障后，需要重新与基站控制器BSC进行数据同步和基站初始化，此时基站与手机的通讯中断。
为了提高基站系统的可靠性，采用具有双机热备份功能的基站控制维护模块(CMM)是理想的措施之一。例如工业控制领域中的美国专利(United StatesPatent 5,777,874)提出一种可编程序控制器的备份系统，在两个控制器机架之间连接高速通信链路和一组状态控制信号，实现可编程序控制器的程序和I/O数据的备份。但是由于应用的场合不同，该专利采用的应答式同步策略不适合CMM帧号快速同步的要求。该专利没有主备竞争的功能，同时上电时一个机架始终是主用状态，不利于设备使用寿命的提高，而且没有考虑主用控制器程序跑飞或电源故障情况下的主备切换方法。
本发明的目在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有双机热备份功能的基站控制维护模块备份系统。这种备份系统，可以完成主、备控制维护模块之间的竞争、切换、数据同步备份、时钟和帧号同步备份。
本发明的基站控制维护模块备份系统，包括第一基站控制维护模块(CMM0)和第二基站控制维护模块(CMM1)，所述两个模块(CMM0、CMM1)均通过其基站接口单元连接于Abis接口和数据时钟(Data&clk)接口：
其特征在于还包括：一个备份控制装置，该装置连接于所述第一、第二基站控制维护模块之间，用于两者竞争主用或备用状态、数据同步及时钟相位同步，当主用基站控制维护模块的Abis接口和数据时钟(Data&clk)接口接通时，备用基站控制维护模块的Abis接口和数据时钟(Data&clk)接口将断开。
本发明的基站控制维护模块备份系统具有双机热备份功能，通过主备接口单元，使主、备CMM模块之间保持配置数据同步、时钟和帧号同步，主板出现故障时可以自动切换到备板，主备模块切换不会引起业务和信令链路的断链，大大提高了基站系统的可靠性。
以下结合附图对本发明的基站控制维护模块备份系统进一步说明。
图1是控制维护模块备份系统在基站系统中的位置框图；
图2是控制维护模块的原理框图；
图3是本发明的备份系统原理框图；
图4是其主备接口单元的框图；
图5是主备竞争/切换电路原理图；
图6是传统的冷备份系统的原理框图。
图1示出控制维护模块(CMM)在基站系统中的位置。CMM通过Abis接口与基站控制器(BSC)相连，完成对Abis接口的初始化和接续配置；通过数据时钟(Data&clk)接口与收发信模块(TRM)相连，完成对TRM的软件下载、参数配置和提供系统时钟。控制维护模块由主、备两个模块(CMM0、CMM1)组成，两块控制维护模块插在同一块背板上，分别由独立的电源模块供电。当主用CMM的Abis接口和Data&clk接口接通时，备用CMM的Abis接口和Data&clk接口断开。
图2是控制维护模块的原理框图。基站控制维护模块(CMM)包括主控制器单元、基站接口单元、时钟单元、环境监控单元、MMI接口单元、电源单元和主备接口单元。
基站控制维护模块，通过Abis接口与基站控制器(BSC)相连，通过BS接口与收发信模块(TRM)相连。Abis接口继电器阵列由主备用状态控制。CMM处于主用状态时继电器接通，备用状态时继电器断开。
线路接口从码流中提取同步时钟CLK-ref，时钟单元以CLK-ref作为参考时钟，产生系统时钟CLK，通过BS接口传送到各个TRM。
主控制器单元从Abis接口接收配置信息，对交换单元进行接续配置。交换单元通过BS接口将Abis接口的数据交换到各个TRM。
主控制器单元通过环境监控单元对采集现场的告警信息，控制风扇等设备。主备接口单元用于两者竞争主用或备用状态、数据同步和时钟相位同步。CMM通过MMI接口单元可以连接本地PC机，实现本地操作维护功能。
如图3所示，备份系统包括第一个基站控制维护模块(CMM0)、第二个基站控制维护模块(CMM1)，两者均通过Abis接口与基站控制器(BSC)相连，通过数据时钟(Data&clk)接口与收发信模块(TRM)相连。
所述第一模块(CMM0)设置一个由主控制器单元控制的主备接口单元，第二模块(CMM1)也设置一个由主控制器单元控制的另一个主备接口单元。所述的每一个主备接口单元含：竞争切换电路、工作状态指示单元、串行通讯口以及时钟产生和相位校正单元。
所述的两个竞争切换电路互连，用于确定主、备用CMM状态，完成主备用状态的切换；所述的两个工作状态指示单元互连，用于指示本板的工作状态，监视对板的工作状态；所述的两个串行通讯口互连，用于实现备用板与主用板之间配置数据和时钟帧号的同步；所述的两个时钟产生和相位校正单元互连，用于两个基站控制维护模块之间时钟的相位同步。
图4是主备接口单元的方框图。主备接口单元由竞争切换电路、工作状态指示单元、时钟相位校正单元及串行通讯口组成，两个CMM板上的信号线通过背板连接。
LOCAL_STATE(本板主备状态信号)和MATE_STATE(对板主备状态信号)用于主备竞争和切换。
LOCAL_WORKSTATE(本板工作状态信号)和MATE_WORKSTATE(对板工作状态信号)指示CMM的工作状态。CMM运行过程状态中通过LOCAL_WORKSTATE向对板发送方波信号，指示本板工作状态。硬件电路检测LOCAL_WORKSTATE和MATE_WORKSTATE。如果LOCAL_WORKSTATE丢失，表明本板软件异常；如果MATE_WORKSTATE丢失，表明对板工作异常。本板在位指示信号(LOCAL_EXIT)和对板在位指示信号(MATE_EXIT)，用于判断对板是否插入。
高速串行链路TX_DATA和RX_DATA，采用HDLC链路协议用于主备数据同步。当主CMM接收到BSC下载的软件或配置数据时，通过TX_DATA将接收到的消息发送到备CMM。主CMM从RX_DATA接收到备CMM的应答消息后，向BSC发送应答消息，请求下载下一帧数据。这样，从CMM的软件和配置数据始终与主CMM保持一致。
主CMM通过LOCAL_CLKSYN向备CMM发送同步时钟。备CMM时钟单元产生的时钟经相位校正后，与主板发送来的同步时钟MATE_CLKSYN保持相位同步。时钟单元产生的帧时钟(FCLK)的上升沿触发中断，中断服务程序累计帧时钟的序号，即帧号。为了保持主备CMM的帧号一致，采用高速串行链路TX_FN和RX_FN，由主板向备板发送主板累计的帧号。备板以接收到的主板帧号为参考，校正本板时钟单元累计的帧号，保证备板累计的帧号与主板保持一致。帧号的传送采用广播方式，传输速率足够高，保证备板能够在下一次帧号中断到来之前接收到主板发送的帧号。如果备板接收到的帧号CRC校验出错，丢弃帧号，不要求帧号重发。
图5是主备竞争/切换电路原理图。所述第一基站控制维护模块(CMM0)板上的竞争切换电路，由2输入与非门(1)、输出端接于2输入与非门(1)输入端的3输入与门(2)、以及由本板工作状态指示信号(LOCAL_WORKSTATE)控制的方波检测电路(3)组成，3输入与门(2)的三个输入端分别连接其电源过欠压告警信号(PWR_ALARM)、方波检测电路(3)输出端和软件控制端口(SOFT_CTRL)。
所述第二基站控制维护模块(CMM1)板上的竞争切换电路，由2输入与非门(1’)、输出端接于2输入与非门(1’)输入端的3输入与门(2’)、以及由本板工作状态指示信号(LOCAL_WORKSTATE)控制的方波检测电路(3’)组成，3输入与门(2’)的三个输入端分别连接其电源过欠压告警信号(PWR_ALARM)、方波检测电路(3’)输出端和软件控制端口(SOFT_CTRL)。
所述2输入与非门(1)的输出信号(LOCAL_STATE)连接于2输入与非门(1’)另一个输入端，所述2输入与非门(1’)的输出信号(LOCAL_STATE)连接于2输入与非门(1)另一个输入端。
竞争/切换电路的三个输入信号是电源过欠压告警(PWR_ALARM)、本板工作状态指示(LOCAL_WORKSTATE)、软件控制端口SOFT_CTRL。输出信号为本板工作状态(LOCAL_STATE)。LOCAL_STATE为低时，CMM工作在主板状态；反之，为备板。电源出现告警时。PWR_ALARM为低。LOCAL_WORKSTATE是CMM软件产生的方波信号。当软件出现异常或程序跑飞时，LOCAL_WORKSTATE消失，此时方波检测电路输出为低。
主备竞争过程如下：CMM上电初始化时，PWR_ALARM为高，方波检测电路输出为高，SOFT_CTRL输出为低，则本板主备状态线(LOCAL_STATE)为高，即工作在备板状态。CMM自检通过后，软件将SOFT_CTRL置高，参与主备竞争。首先将SOFT_CTRL置高的CMM板LOCAL_STATE为低，即工作状态为主板；另一块CMM板由于MATE_STATE信号为低，所以无论SOFT_CTRL的状态如何，LOCAL_STATE都为低，即工作状态为备板。
主备切换过程如下：CMM自检通过后，主备CMM的软件控制端SOFT_CTRL都为高。首先将SOFT_CTRL置高的CMM为主板，另一块为备板。为了保证主备切换的可靠性，主备切换只能由主板发起。触发主备切换的情况有三种：1.主板程序跑飞，LOCAL_WORKSTATE丢失，则方波检测电路输出为低，主备状态切换；2.出现电源过欠压告警，PWR_ALARM为低，则主备状态切换；3.当主板软件检测到其他工作异常时，由MATE_WORKSTATE和MATE_EXIST判断备板是否工作正常。如果备板工作正常，将主板SOFT_CTRL置低，主备状态切换。由于在程序跑飞和电源故障等软件无法查询的状态下，能够由硬件完成自动切换，提高了切换的可靠性。
通过主备接口单元，主备CMM模块之间保持配置数据同步、时钟和帧号同步，主板出现故障时可以自动切换到备板，大大提高了基站系统的可靠性。

Claims (3)

1、一种基站控制维护模块备份系统，包括第一基站控制维护模块(CMM0)和第二基站控制维护模块(CMM1)，所述两个模块(CMM0、CMM1)均通过其基站接口单元连接于Abis接口和数据时钟(Data&clk)接口：
其特征在于还包括：
一个备份控制装置，该装置连接于所述第一、第二基站控制维护模块之间，用于两者竞争主用或备用状态、数据同步及时钟相位同步，当主用基站控制维护模块的Abis接口和数据时钟(Data&clk)接口接通时，备用基站控制维护模块的Abis接口和数据时钟(Data&clk接口将断开。
2、根据权利要求1所述的基站控制维护模块备份系统，其特征在于：所述的备份控制装置包括，
第一基站控制维护模块(CMM0)板上的、由主控制器单元控制的主备接口单元，和第二基站控制维护模块(CMM1)板上的、由主控制器单元控制的主备接口单元；所述的每一个主备接口单元含：竞争切换电路、工作状态指示单元、串行通讯口以及时钟产生和相位校正单元，它们均连接于一个控制单元；
所述的两个竞争切换电路互连，两个工作状态指示单元互连，两个串行通讯口互连，两个时钟产生和相位校正单元互连。
3、根据权利要求2所述的基站控制维护模块备份系统，其特征在于：
所述第一基站控制维护模块(CMM0)板上的竞争切换电路，由2输入与非门(1)、输出端接于2输入与非门(1)输入端的3输入与门(2)、以及由本板工作状态指示信号(LOCAL_WORKSTATE)控制的方波检测电路(3)组成，3输入与门(2)的三个输入端分别连接其电源过欠压告警信号(PWR ALARM)、方波检测电路(3)输出端和软件控制端口(SOFT_CTRL)；
所述第二基站控制维护模块(CMM1)板上的竞争切换电路，由2输入与非门(1’)、输出端接于2输入与非门(1’)输入端的3输入与门(2’)、以及由本板工作状态指示信号(LOCAL_WORKSTATE)控制的方波检测电路(3’)组成，3输入与门(2’)的三个输入端分别连接其电源过欠压告警信号(PWR_ALARM)、方波检测电路(3’)输出端和软件控制端口(SOFT_CTRL)；
所述2输入与非门(1)的输出信号(LOCAL_STATE)连接于2输入与非门(1’)另一个输入端，所述2输入与非门(1’)的输出信号(LOCAL_STATE)连接于2输入与非门(1)另一个输入端。
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