CN1606254A - 一种主备倒换的接口信号处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种主备倒换的接口信号处理方法和装置，该方法是将边缘板的输出信号直接返回到自身板上的选择器的一个输入端，即将边缘板主芯片的输出信号直接作为其输入信号而形成环回状态的接口信号；当边缘板处于环回状态时，该选择器选中该环回状态的接口信号，此时，将边缘板与核心板的连接隔离开来，用于检测该边缘板的主芯片数据通道工作状态是否正常，或者用于形成一种不需要核心板配合的边缘板独立运行的工作方式。本发明提出的环回状态的接口信号，可以在不间断通信设备整机运行的前提下，对各个边缘板进行单板自检和故障定位，保证通信畅通和安全可靠；而且，该装置的电路结构非常简单、实用，工作可靠。

Description

一种主备倒换的接口信号处理方法和装置

技术领域

本发明涉及一种接口信号的处理方法和装置，确切地说，涉及一种主备倒换的接口信号处理方法和装置，属于通信系统中的热备份技术领域。

背景技术

在许多通信设备中，往往有一些承担重要通信业务的电路板，其工作要求高可靠性，必须保证不间断运行。为此，通常会设置两个能够承担同样通信业务功能的电路板组成1+1双板主备架构，以确保通信业务的正常运行，使设备达到电信级可靠性要求：在任意一个时刻，这两个互为主备的通信电路板始终有一个处于工作状态而承担通信业务功能，另一个则处于备用状态。本发明定义：需要做1+1主备架构热备份的电路板称作核心板，核心板输入输出的、需要保护的信号称作关键信号，与核心板之间有关键信号交互的电路板叫外围板或边缘板。

目前，现有的主备倒换技术方案中对于信号接口的处理方法如图1所示：需要做1+1热备份的核心板(例如申请人研制的ATM移动通信交换机中的核心交换板)由一个主板1和一个备板2组成，该两个核心板(主板1和备板2)的电路结构相同，单板软件也相同，它们的关键信号通过背板3与多个边缘板4相连接(图中只画了其中一个)。通常作为接口板或外围板的边缘板4(例如申请人研制的ATM移动通信交换机中的边缘交换板)输出的关键信号通过两个驱动器分别送到背板3，用作主板1和备板2的输入信号；主板1和备板2输出的关键信号也都通过背板3接入各个边缘板4，由每个边缘板4中的一个选择器从中选择一路信号进入该边缘板4主芯片的输入端。该选择器可以选用三态门电路：当门控端为高电平“1”时输出数据，为低电平“0”时输出高阻。具体控制方法是将该两个三态门电路的输出端短接在一起，由控制器对该两个三态门电路的门控端电平实现控制，使之只有一个为高电平，另一个为低电平，以保证只有一路信号输出，实现信号选择的功能。当主板处于使用状态、备板处于备用状态时，该选择器选择主板发送的信号进入边缘板的主芯片进行处理，备板发送的信号则被丢弃。

现在，许多通信设备的控制电路板采用分布/集中式结构，即由多个分布式工作状态的边缘板和处于中心状态的核心板组成。例如申请人研制的ATM交换机中，每个边缘板是一块交换能力为622M容量的交换板，它在独立工作时，能够承担622M线路的交换。核心板则是两个1+1主备结构、能够实现5G核心交换池的核心交换板。在正常工作态时，该两个核心交换板通过与其分别连接的8块边缘板一起实现5G容量的线路交换。这种海量交换机一旦出现故障，在整个设备绝对不能停止运行的前提下，如何对各个边缘板进行检测，以便及时发现故障发生在哪个边缘板就成为比较棘手的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种主备倒换的接口信号处理方法和装置，使用该方法，可以在不间断通信设备整机运行的前提下，对各个边缘板进行单板自检，及时找出故障所在的单板，保证通信畅通、安全可靠；而且，该装置的电路结构非常简单、实用，工作可靠，可以适用于各种主备架构热备份中的边缘板的单板自检和故障定位。

为了达到上述目的，本发明提供了一种主备倒换的接口信号处理方法，其技术方案是：将边缘板的输出信号直接返回到自身板上的选择器的一个输入端，即将边缘板主芯片的输出信号直接作为其输入信号而形成环回状态的接口信号；当边缘板处于环回状态时，该选择器选中该环回状态的接口信号，此时，将边缘板与核心板的连接隔离开来，用于检测该边缘板的主芯片数据通道工作状态是否正常，或者用于形成一种不需要核心板配合的边缘板独立运行的工作方式。

所述核心板是要求高可靠性工作、保证不间断运行而采用1+1主备架构热备份的电路板，所述边缘板是与核心板有重要信号交互的电路板，又称接口板或外围板。

如果边缘板工作时需要核心板提供时钟，则该边缘板设有晶振电路，用于在环回状态下自行提供其所需的时钟信号。

所述边缘板上的晶振电路产生的时钟信号是经由选择器的选择后输出到该边缘板主芯片的时钟管脚，即边缘板上设有分别控制将核心板的时钟或自身晶振电路产生的时钟信号送给主芯片的时钟端的时钟选择器。

所述边缘板上的主芯片是一种将其输出与输入直接连接后能够正常工作和完成设定功能的集成电路器件。

本发明的目的还可以是这样实现的：一种主备倒换的接口信号处理装置，包括互为主备架构的两个核心板、背板和多个边缘板，每个边缘板上的主芯片的输出信号送到驱动器后，分别经由背板接至互为主备的两个核心板，作为核心板的输入信号；两个核心板的输出信号分别经由背板接至边缘板上的选择器的第一个和第二个输入端，以供从中选择一个信号作为该边缘板上的主芯片的输入信号；其特征在于：所述边缘板上的选择器的第三个输入端与主芯片的输出信号相连接，用于选作该边缘板主芯片的输入信号，形成一种将边缘板与核心板的连接隔离开来的环回状态接口信号；该边缘板上有一个控制器，根据其输入端的两个主备核心板分别处于工作或备用的状态信号，对选择器的三个输入端上分别来自主备两个核心板的输入信号和环回状态接口信号进行输出选择控制。

所述边缘板上有晶振电路，用于在环回状态下自行提供其所需的时钟信号。

所述边缘板上有一个时钟选择器，其两个输入端分别连接该边缘板的晶振电路产生的时钟信号和核心板输出的时钟信号，其输出端连接该边缘板上主芯片的时钟管脚。

所述边缘板上的选择器和时钟选择器是一个器件，或者是两个独立器件。

所述边缘板上的选择器是3选1的双向总线模拟开关，所述边缘板上的控制器是用可编程逻辑器件CPLD组成的。

本发明是一种主备倒换的接口信号处理方法和装置，其特点是：提出一种将边缘板主芯片的输出信号直接作为其输入信号的环回状态，利用该环回状态的接口信号，可以在不间断通信设备整机运行的前提下，对各个边缘板进行单板自检，及时发现故障所在，保证通信畅通和安全可靠；而且，该装置的电路结构非常简单、实用，工作可靠，既可以用于各种主备架构热备份中的边缘板的单板自检和故障定位，也可以用于提供一种不需核心板配合的边缘板独立运行的工作方式。

附图说明

图1为现有技术中主备核心板与边缘板的接口信号连接示意图；

图2为本发明的主备核心板与增加环回路由的边缘板的接口信号连接示意图；

图3为本发明在ATM交换接口板上的应用实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

参见图2，本发明是一种主备倒换的接口信号处理方法和装置，它是将边缘板4的输出信号经过驱动器后直接返回到自身板上的选择器42的一个输入端，即将边缘板4的主芯片41的输出信号直接作为其输入信号而形成一种环回状态；当该边缘板4处于环回状态时，该选择器42选中该环回的接口信号，此时，将边缘板4与核心板1、2的连接隔离开来，用于检测该边缘板4的自身功能和主芯片41的数据通道工作状态是否正常。诚然，边缘板上的主芯片41必须是一种将其输出与输入直接连接后能够正常工作和完成设定功能的集成电路器件。处于环回状态的边缘板有时也可以独立工作，不需要其他电路板配合，这样就提供了一种新的工作方式。例如在申请人研制的ATM交换机中，边缘板是一块交换能力为622M的交换板(其中的主芯片是交换芯片QRT)，当它处于环回状态时，就是一个622M的交换机。如果这样的8块边缘板和两块核心交换板一起正常工作时，共同组成5G容量的交换机。图中采用可编程逻辑器件CPLD组成的控制器43用于对选择器42的输出控制。

如果边缘板工作时需要核心板提供时钟，则在环回状态下必须由该边缘板自身的晶振电路自行提供时钟信号。该时钟信号也需要经由选择器选择输出，接至该边缘板主芯片的时钟管脚，即边缘板上设有分别控制将核心板的时钟或自身晶振电路产生的时钟信号送给主芯片的时钟端的时钟选择器。该时钟选择器(图中未示)和图2中的选择器42可以是同一个器件，也可以是两个独立器件。

图2也是本发明应用于ATM交换机中的一个实施例的方框示意图。ATM交换机的核心板是各个边缘交换板之间信元的交叉连接池，又称核心交换板，需要1+1热备份；该核心交换板1、2与边缘交换板4之间的关键交互信号有数据信号和时钟信号。图中ST1、ST2是两个核心板1、2上的主备状态信号，当核心板处于主用状态时，ST信号为高电平“1”，当它处于备用状态时ST为低电平“0”，该两个核心板1、2的主备状态信号ST1和ST2都送给边缘交换板4，用于控制边缘板4对输入信号的选择，实现主备状态的信号倒换。主备核心交换板1、2送来的输出信号包括数据信号和时钟信号，这样边缘交换板4就根据两个主备状态信号ST1和ST2来选择主用核心交换板输出的数据信号和时钟信号；同时边缘交换板4的输出信号同时发送到两块核心交换板1、2。

边缘交换板4上的信号接口除了连接主备核心交换板1、2外，还有第三种状态：用于该边缘板的数据通道测试的环回状态，由控制器43内的单板软件控制边缘交换板4处于环回状态或者正常工作状态，即完成主备核心交换板的信号选择。该控制器43采用可编程逻辑电路CPLD组成，可以通过控制总线往该器件中的内部寄存器写控制字来决定选择器的工作状态。

在正常工作状态时，两个核心交换板1，2的硬件能够保证：当其中一块板发生问题时，自动进行倒换而继续工作；同时送给边缘板的两个主备状态信号ST1和ST2也相应发生改变，边缘板收到该主备状态信号后，自动对输入信号进行切换，保证工作正常。

参见图3，具体说明本发明试验实施例的情况：

在申请人研制的ATM交换机边缘板(接口板)中，为了完成主备交换板数据选择功能，经由背板送来的主备核心交换板的两路接口信号先分别进入串并转换接口芯片DS216，然后分别送到选择器的两个输入端，该选择器采用由3选1总线模拟选择开关IDT16214来实现数据和时钟信号的切换(该器件的导通电阻小：5欧姆，高速：输入输出延时1ns，双向传输和3选1：除了实现主备倒换电路的二选一之外，多出的一路输入信号实现环回)。其中三路输入信号中，除了两路分别来自主用核心交换板和备用核心交换板以外；还有一路环回信号来自该接口板上的主芯片-交换芯片QRT(PMC公司型号为PM73487的边缘交换芯片，交换带宽622M)的输出信号。选择器从中选择一路输出给交换芯片QRT。交换芯片QRT的输出信号也是分为两路送入并串转换芯片DS215后，输出到主备两块核心交换板。该选择器由单板控制逻辑控制。这里使用的DS215和DS216是21:3的串并转换LVDS电路，输出的LVDS信号有三组数据线。差分线的最高数据频率为460M。芯片具有POWER DOWN控制端，可以关掉输出，但该信号有10ms的滞后延时效应。

当要完成交换芯片QRT交织网络侧的环回功能时，总线模拟选择开关IDT16214通过其两个控制管脚S0、S1的不同电平组合来选择QRT的输出与输入连接在一起以及本板晶振电路产生的时钟信号，完成环回功能。使用该板内环回功能可以测试边缘交换板是否工作正常。交换芯片QRT的输出信号除了送3选1总线模拟选择开关外，还分送两片DS215输出两路LVDS总线分别去两块主备交换板。

本发明的实施试验取得了预期的效果，实现了发明目的。

Claims (10)

1、一种主备倒换的接口信号处理方法，其特征在于：将边缘板的输出信号直接返回到自身板上的选择器的一个输入端，即将边缘板主芯片的输出信号直接作为其输入信号而形成环回状态的接口信号；当边缘板处于环回状态时，该选择器选中该环回状态的接口信号，此时，将边缘板与核心板的连接隔离开来，用于检测该边缘板的主芯片数据通道工作状态是否正常，或者用于形成一种不需要核心板配合的边缘板独立运行的工作方式。

2、根据权利要求1所述的主备倒换的接口信号处理方法，其特征在于：所述核心板是要求高可靠性工作、保证不间断运行而采用1+1主备架构热备份的电路板，所述边缘板是与核心板有关键信号交互的电路板，又称接口板或外围板。

3、根据权利要求1所述的主备倒换的接口信号处理方法，其特征在于：如果边缘板工作时需要核心板提供时钟，则该边缘板设有晶振电路，用于在环回状态下自行提供其所需的时钟信号。

4、根据权利要求3所述的主备倒换的接口信号处理方法，其特征在于：所述边缘板上的晶振电路产生的时钟信号是经由选择器的选择后输出到该边缘板主芯片的时钟管脚，即边缘板上设有分别控制将核心板的时钟或自身晶振电路产生的时钟信号送给主芯片时钟端的时钟选择器。

5、根据权利要求1所述的主备倒换的接口信号处理方法，其特征在于：所述边缘板上的主芯片是一种将其输出与输入直接连接后能够正常工作和完成设定功能的集成电路器件。

6、一种主备倒换的接口信号处理装置，包括互为主备架构的两个核心板、背板和多个边缘板，每个边缘板上的主芯片的输出信号送到驱动器后，分别经由背板接至互为主备的两个核心板，作为核心板的输入信号；两个核心板的输出信号分别经由背板接至边缘板上的选择器的第一个和第二个输入端，以供从中选择一个信号作为该边缘板上的主芯片的输入信号；其特征在于：所述边缘板上的选择器的第三个输入端与主芯片的输出信号相连接，用于选作该边缘板主芯片的输入信号，形成一种将边缘板与核心板的连接隔离开来的环回状态接口信号；该边缘板上有一个控制器，根据其输入端的两个主备核心板分别处于工作或备用的状态信号，对选择器的三个输入端上分别来自主备两个核心板的输入信号和环回状态接口信号进行输出选择控制。

7、根据权利要求6所述的主备倒换的接口信号处理装置，其特征在于：所述边缘板上设有晶振电路，用于在环回状态下自行提供其所需的时钟信号。

8、根据权利要求7所述的主备倒换的接口信号处理装置，其特征在于：所述边缘板上有一个时钟选择器，其两个输入端分别连接该边缘板的晶振电路产生的时钟信号和核心板输出的时钟信号，其输出端连接该边缘板上主芯片的时钟管脚。

9、根据权利要求6或8所述的主备倒换的接口信号处理装置，其特征在于：所述边缘板上的选择器和时钟选择器是一个器件，或者是两个独立器件。

10、根据权利要求6或9所述的主备倒换的接口信号处理装置，其特征在于：所述边缘板上的选择器是3选1的双向总线模拟开关，所述边缘板上的控制器是用可编程逻辑器件CPLD组成的。

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