CN1477797A - 环网中实现快速光纤保护倒换的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环网中实现快速光纤保护倒换的方法及其装置。所述的方法核心为：首先，将备用设备发生的断纤告警信息通过底层硬件通知主用设备；然后，主用设备根据收到的备用设备的断纤告警信息进行光纤保护倒换。为实现上述方法的装置为：在主、备设备的CPLD(复杂可编程逻辑器件)中设置告警检测模块，并建立将PHY芯片产生的断纤告警信息依次通过备用设备的告警检测模块、备用设备串并转换模块、主用设备串并转换模块传送至主用设备的告警检测模块的通道。因此，本发明避免了软件的频繁调度，简化了软件处理流程，大大缩短了环网中光纤保护倒换时间，保证了环网工作的可靠性。

Description

环网中实现快速光纤保护倒换的方法及其装置

技术领域

本发明涉及计算机通信技术领域，尤其涉及一种环网中实现快速光纤保护倒换的方法及其装置。

背景技术

在ATM VPRing(ATM Virtual Path Ring，异步传输模式虚通道环)环网解决方案中，环网业务由节点上主控板的光口接入，主控板采用主备方式，中间由电缆连接，采用LVDS(Low Voltage Differential Signal，低电压差分信号)技术来传输主备板间的高速业务。环路业务由工作路由接入后经过逻辑判断是否本地业务，是本地业务则由本地节点处理；不是本地业务则由逻辑进行转发，经过LVDS链路透传到对板，对板逻辑也做透传处理，使业务重新在环路上传输，此时该环网节点相当于透明通路。对于环网业务节点，要求主机CPU(中央处理器)能够快速对工作路由和保护路由的光纤链路故障进行响应，即当保护路由和工作路由的接收方向光纤断路，对应的环网业务节点主机软件能快速做出倒换处理。

例如，现有的多业务汇聚分发设备在ATM VPRing的解决方案中使用了两块主控板来实现单板级保护倒换，并且支持Bellcore GR-2980描述的双纤单、双向传输环，单、双向1+1、1:1保护倒换机制，支持复用段保护和通道保护。当断纤现象发生时，PHY(物理层)芯片除产生告警指示LOS(信号中断)或LOF(帧中断)输出外，还会向系统上报中断，系统通过查询其中断寄存器得知发生中断的类型(断纤)，同时给中断标志位清零；SDH(同步数字体系)信号映射成ATM(异步传输模式)信元后由FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门列阵)完成接口处环路业务和保护倒换的处理；FPGA完成光纤保护倒换基本功能，实现光纤环路业务的选择或桥接。

具体实现过程如图1所示同，当主板上光口b断纤时，PHY层芯片会通过过程1上报中断给底层ARC(ATM Ring Controller，ATM环网控制器)模块，ARC模块通过查询该中断源的相应寄存器得知故障类型(LOS或LOF)、通过过程2清中断标志位，ARC模块是PHY层芯片和FPGA的底层驱动模块，完成告警的搜集和中断的查询、处理和上报；然后通过过程3通知高层协议APS(Automatic Protection Switching，自动保护倒换)模块做相应处理，由主板CPU通过过程8设置FPGA寄存器进行光纤倒换。APS模块实现自动保护倒换的高层协议，用于处理相关的协议信息，是连接CPU和底层驱动模块的桥梁，同时APS模块也负责收集底层上报的告警信息，将其转发给主板的主机软件，由主机软件对该告警信息进行相应处理，并上报给网管，以方便网管对告警信息的管理。当备板光口a断纤时，备板PHY层芯片通过过程4上报中断给备板ARC模块，备板ARC模块查询中断类型、通过过程5清中断标志位，并通过过程6上报给备板APS模块，再通过过程7(带内通信)向主板CPU模块发光纤故障消息，由主板CPU模块做相应处理，通过过程8设置FPGA寄存器进行光纤倒换，接收光口由a向倒换为b向。

由上述现有技术可以看出，目前对主板的断纤告警可以很容易做到及时响应，而对备板的断纤告警只能通过备板单板软件对接口芯片中断响应，再通过带内通道通知主板主机，然后由主机软件下发命令，进行倒换操作，这个过程由于受到多处软件调度的延时，倒换时间往往会在上百毫秒，甚至达到微秒级，且备板断纤告警上传过于烦琐，往往无法满足Bellcore GR-2837标准对保护倒换时间不超过50毫秒的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种环网中实现快速光纤保护倒换的方法及其装置，简化了光纤保护倒换中备用设备断纤告警信息的上传过程，大大缩短了由备用设备光纤倒换到主用设备光纤的时间。

本发明的目的是这样实现的：环网中实现快速光纤保护倒换的方法，包括：

a、将发生的断纤告警信息通知主用设备；

b、主用设备根据收到的断纤告警信息进行光纤保护倒换；

所述的步骤a中包括：备用设备发生的断纤告警信息是通过底层硬件通知主用设备。

所述的底层硬件包括主、备用设备中的CPLD(Complex ProgramableLogic Device，复杂可编程逻辑器件)和串并转换模块。

所述的将备用设备发生的断纤告警信息通过底层硬件通知主用设备进一步包括：

a1、主、备用设备中的PHY(物理层)芯片将断纤产生的断纤告警信息通知CPLD；

a2、备用设备中的CPLD将该断纤告警信息依次通过备用设备和主用设备中的串并转换模块传递给主用设备的CPLD；

a3、主用设备的CPLD将断纤告警信息处理后发送给APS(自动保护倒换)模块。

所述的步骤a2包括：

a21、CPLD接收到断纤告警信息后，根据其引入的主、备信号判断CPLD是否为备用设备的CPLD，如果是，则执行步骤a22，否则，执行步骤a3；

a22、将接收到的断纤告警信息通过备用设备的串并转换模块发送给主用设备的串并转换模块，由主用设备串并转换模块将断纤告警信息发送给主用设备的CPLD。

所述的步骤a3包括：

a31、主用设备的CPLD对上报的断纤告警信息进行处理后发送给ARC(ATM环网控制器)模块；

a32、ARC模块查询设置在CPLD中的备用设备断纤告警中断寄存器确定告警类型，清备用设备PHY芯片中断标志位，并把该告警信息上报给APS模块。

所述的将备用设备发生的断纤告警信息通过底层硬件通知主用设备的同时，还包括：

a4、发生断纤告警信总时，备用设备的PHY芯片将断纤告警信息发送给自身的ARC模块；

a5、备用设备的ARC模块查询告警信息的类型，并清PHY芯片中的中断标志位；

a6、将该断纤告警信息通过APS模块上报给主用设备。

所述的步骤a还包括：将主用设备发生的断纤告警信息通知主用设备的ARC模块，ARC模块查询告警类型，清PHY芯片中断标志位，同时将断纤告警信息发送给主用设备的APS模块。

所述的步骤b为：主用设备CPU根据APS接收的断纤告警信息通过FPGA(现场可编程门列阵)进行光纤倒换。

一种利用上述方法实现的环网中实现快速光纤保护倒换的装置，其结构包括：主、备用设备的CPLD中所包含的告警检测模块、PHY芯片和串并转换模块；告警检测模块分别与各自设备中的PHY芯片和串并转换模块相连，且主、备用设备的串并转换模块相连；即建立将PHY芯片产生的断纤告警信息依次通过备用设备的告警检测模块、备用设备串并转换模块、主用设备串并转换模块传送至主用设备的告警检测模块的通道。

环网中实现快速光纤保护倒换的装置所述的主、备用设备的CPLD所包含的告警检测模块还设置有主、备信号引入端，用于确定主、备用设备的类型。

由上述技术方案可以看出，本发明采用了通过底层硬件将备用设备产生的断纤告警信息通知主用设备的方法和装置。因此，本发明避免了软件的频繁调度，简化了软件处理流程，大大缩短了ATM VPRing环网中光纤保护倒换时间，保证了环网工作的可靠性；满足了Bellcore GR-2980对保护倒换时间不超过50ms和要求。同时，本发明还具有实现方式更简单，成本更低廉等优点。

附图说明

图1为现有的光纤保护倒换过程示意图；

图2为本发明所述的装置结构示意图；

图3为本发明所述的方法的光纤保护倒换过程示意图。

具体实施方式

本发明的核心是将备用设备(即备板)断纤导致的PHY芯片中断通过底层硬件传递给主用设备(即主板)，而不再利用主备链路从备板APS模块向主板发送光口故障消息，利用了硬件门电路反应快速的特点，从而避免了繁杂的软件处理，大大缩短了保护倒换时间，保证环路业务的安全性。

本发明的实现是在现有的主、备板CPLD(Complex ProgramableLogic Device，复杂可编程逻辑器件)中增加告警检测模块，该模块用于完成备板PHY层芯片告警信息到主板的传递，板间信号传输由串并转换模块完成，线路中的告警信号的传输使用LVDS(低电压差分信号)，串并转换模块相当于信号的透传，其延时为纳秒级。

因此，本发明所述的环网中实现快速光纤保护倒换的装置的实现主要是针对主、备板的CPLD的改进，并为串并转换模块增加两个管脚用于告警信号的传递和接收；如图2所示，主、备用设备的CPLD中所包含的告警检测模块分别与各自设备中的PHY芯片和串并转换模块相连，且主、备用设备的串并转换模块相连；即建立可将PHY芯片产生的断纤告警信息依次通过备用设备的告警检测模块、备用设备串并转换模块、主用设备串并转换模块传送至主用设备的告警检测模块的通道。

CPLD的具体设计方案如下：主、备板使用相同的逻辑代码，逻辑代码使用VHDL(超高速硬件描述语言)描述，通过检测告警检测模块引入的主、备信号电平，确定接收告警信号的告警检测模块所在的CPLD是主板CPLD还是备板CPLD，并据此分别进行不同的处理；即：

当CPLD为主板CPLD时，将接收由串并转换模块输入的上报信号Rx，若上报显示备板有断纤告警信息，则将该信息以中断形式上报给主板ARC模块处理，同时设置CPLD内部备板断纤告警中断寄存器和相应标志位，ARC模块收到中断信息会回读CPLD内部中断标志位，此时CPLD检测读信号结束时，给标志位清零。

当CPLD为备板CPLD时，将接收备板PHY芯片告警信号Alarm，并把告警信号Tx输出给串并转换模块，再通过主、备板上的串并转换模块透传到主板CPLD的告警检测模块，以触发主板CPLD逻辑的相应进程。

CPLD增加的告警检测模块端口设置和描述如下：

Alar：    in STD LOGIC；PHY层芯片告警信号

Act：     in STD LOGIC；单板主备信号

Tx：：    out STD LOGIC；输出给串<->并转换模块

Rx：      in STD LOGIC；由串<->并转换模块输入的信号

Int：     out STD LOGIC；输出的备板断纤告警中断

经过了上述硬件的改进及相应的设置，本发明所述的环网中实现快速光纤保护倒换的方法的具体实施方式如下，参见图3：

当主板或备板的CPLD的告警检测模块收到PHY芯片的断纤告警信号时，首先需要根据告警检测模块引入的主备信号判断其为主板告警检测模块，还是备板告警检测模块，并分别作不同的处理；

当主板光口b断纤时，即判断结果为接收PHY芯片的断纤告警信号的为主板告警检测模块，告警的处理流程与现有技术相同，即将主板PHY芯片由断纤告警产生的中断通过过程21上报给ARC模块，ARC模块查询中断类型，并通过过程22清PHY芯片中断标志位，然后将中断通过过程23上报给APS模块进行处理，由CPU根据APS模块的处理结果通过过程211设置FPGA寄存器进行光纤倒换，这样，工作路由倒换为由备板光口a接收信号；

当备板光口a断纤时，即判断结果为接收PHY芯片的断纤告警信号的为备板告警检测模块，则备板PHY芯片通过过程212上报中断给ARC模块，ARC模块查询中断类型，并通过过程29清PHY芯片内部中断标志位，再将中断上报给APS模块，APS模块只把断纤告警引起的中断转发给主板主机软件，由主机软件对该告警信息进行相应处理，并上报给网管，以方便网管对告警信息的管理，而不通过备板的CPU发主备链路消息给主板；在备板光口a断纤的同时，PHY芯片输出断纤告警信号并通过过程24输入给备板CPLD的告警检测模块，备板CPLD的告警检测模块检测到本板为备板，则会将告警信号通过过程25、26、27，即通过串并转换模块透传到主板CPLD的告警检测模块，由主板CPLD进行处理，主板CPLD把备板上传的告警信号通过过程28以中断形式上报给主板ARC模块，ARC模块查询设置在主板CPLD内部的备板断纤告警中断寄存器、清中断标志位，再将中断通过过程23上报给APS模块进行处理，由CPU通过过程211设置FPGA寄存器进行光纤倒换，这样，工作路由倒换为由主板光口b接收信号。

分析以上主备板断纤告警的检测和处理过程可知，PHY芯片上报的告警信号并非都是由断纤引起，因此，告警检测模块需要屏蔽其它类型告警触发的中断，而仅令优先级最高的断纤告警可以触发告警信号，以保证备板上报的告警信号均为由备板断纤导致。

在本发明所述的方法中，避开了备板软件对告警信号的处理，且避开了通过带内通信上传告警信号给主板APS模块，而是通过过程24、25、26、27、28，即通过底层硬件进行告警信号的上传，延时在纳秒级，因此，可以将备板断纤告警的上传时间缩短到毫秒级，大大缩短了保护倒换的时间。

Claims (10)

1、一种环网中实现快速光纤保护倒换的方法，包括：

a、将发生的断纤告警信息通知主用设备；

b、主用设备根据收到的断纤告警信息进行光纤保护倒换；

其特征在于所述的步骤a中包括：将备用设备发生的断纤告警信息通过底层硬件通知主用设备。

2、根据权利要求1所述的环网中实现快速光纤保护倒换的方法，其特征在于所述的底层硬件包括主、备用设备中的CPLD(ComplexProgramable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)和串并转换模块。

3、根据权利要求2所述的环网中实现快速光纤保护倒换的方法，其特征在于所述的将备用设备发生的断纤告警信息通过底层硬件通知主用设备进一步包括：

a1、主、备用设备中的PHY(物理层)芯片将断纤产生的断纤告警信息通知CPLD；

a2、备用设备中的CPLD将该断纤告警信息依次通过备用设备和主用设备中的串并转换模块传递给主用设备的CPLD；

a3、主用设备的CPLD将断纤告警信息处理后发送给APS(自动保护倒换)模块。

4、根据权利要求3所述的环网中实现快速光纤保护倒换的方法，其特征在于所述的步骤a2包括：

a21、CPLD接收到断纤告警信息后，根据其引入的主、备信号判断CPLD是否为备用设备的CPLD，如果是，则执行步骤a22，否则，执行步骤a3；

a22、将接收到的断纤告警信息通过备用设备的串并转换模块发送给主用设备的串并转换模块，由主用设备串并转换模块将断纤告警信息发送给主用设备的CPLD。

5、根据权利要求3或4所述的环网中实现快速光纤保护倒换的方法，其特征在于所述的步骤a3包括：

a31、主用设备的CPLD对上报的断纤告警信息进行处理后发送给ARC(ATM环网控制器)模块；

a32、ARC模块查询设置在CPLD中的备用设备断纤告警中断寄存器确定告警类型，清备用设备PHY芯片中断标志位，并把该告警信息上报给APS模块。

6、根据权利要求3所述的环网中实现快速光纤保护倒换的方法，其特征在于：所述的将备用设备发生的断纤告警信息通过底层硬件通知主用设备的同时，还包括：

a4、发生断纤告警信息时，备用设备的PHY芯片将断纤告警信息发送给自身的ARC模块；

a5、备用设备的ARC模块查询告警信息的类型，并清PHY芯片中的中断标志位；

a6、将该断纤告警信息通过APS模块上报给主用设备。

7、根据权利要求1所述的环网中实现快速光纤保护倒换的方法，其特征在于所述的步骤a还包括：将主用设备发生的断纤告警信息通知主用设备的ARC模块，ARC模块查询告警类型，清PHY芯片中断标志位，同时将断纤告警信息发送给主用设备的APS模块。

8、根据权利要求7所述的环网中实现快速光纤保护倒换的方法，其特征在于所述的步骤b为：主用设备CPU根据APS接收的断纤告警信息通过FPGA(现场可编程门列阵)进行光纤倒换。

9、一种利用上述方法实现的环网中实现快速光纤保护倒换的装置，其特征在于：在主、备用设备的CPLD中增加设置告警检测模块，告警检测模块分别与主、备设备中的PHY芯片和串并转换模块相连，且主、备用设备的串并转换模块相连；即建立将PHY芯片产生的断纤告警信息依次通过备用设备的告警检测模块、备用设备串并转换模块、主用设备串并转换模块传送至主用设备的告警检测模块的通道。

10、根据权利要求9所述的环网中实现快速光纤保护倒换的装置，其特征在于所述的主、备用设备的CPLD所包含的告警检测模块还设置有主、备信号引入端，用于确定主、备用设备的类型。

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