CN1627832A - 传输设备扩展系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信系统中传输设备的扩展系统，公开了一种传输设备扩展系统，使得能够提高设备可靠性，简化设备管理，同时降低设备成本，减小设备体积。这种传输设备扩展系统包含主机盒与扩展机盒，主机盒中设置有互相连接的主控板模块和交叉板模块，扩展机盒中设置有扩展板模块。交叉板模块与扩展板模块相连接，其中主控板模块用于对主机盒与扩展机盒中所有模块的管理和集中控制；交叉板模块用于交叉和连接扩展机盒；扩展板模块用于交叉和连接主机盒以及对扩展机盒中所有模块的控制。

Description

传输设备扩展系统

技术领域

本发明涉及通信系统中传输设备的扩展系统，特别涉及通过主机盒加上扩展机盒对传输设备进行扩展的系统。

背景技术

在现代通信系统中，通信速率持续增加，系统结构复杂度也在不断增加。这具体表现在：首先，不同网络层次以及不同网络地位对传输设备的容量要求不一样，对成本的要求也不一样，传输设备的种类无疑呈现多样化；其次，传输设备的数量和种类的增多使得网络管理越来越复杂，即使在同一个机房的管理也会由于存在不同传输设备变得很复杂。系统结构复杂度的不断增加成为制约通信系统扩展的一大瓶颈。如何降低通信系统的复杂度，具体而言，如何既能满足不同容量要求，又可以灵活配置；既能满足不同成本要求，又能使网络管理单一简便。这是一个已获得广泛关注的问题。

当前业界存在这样的共识：发展传输设备必须以基本配置的低成本方案满足低网络层次的容量要求，以扩展容量配置来满足高容量需求，在设备形态上对外显示为一种形态从而简化网络管理软件。基于这一想法，到目前为止，主要有两种解决方案：第一种是传统的传输设备扩大容量的方法，就是在一个机框里将所有板位设计成兼容板位，以满足不同的配置需求，同时扩大业务板位容量，并尽可能的预留更多的板位来满足以后的扩展；第二种是在前一种技术方案的基础上，把大容量的子架进行拆分，去除冗余设计的容量和预留的容量，保留基本的同步数字架构(Synchronous Digital Hierarchy，简称“SDH”)接入容量和准同步数字架构(Plesiochronous Digital Hierarchy，简称“PDH”)接入容量以及其它业务接入容量，同时保留部分板位兼容设计，以灵活配置。这样用一个基本子架可以满足低端配置市场需求，同时在有较高容量市场需求的时候，通过一个扩展子架来扩展容量。本方案的结构连接示意图如图1所示，主子架和扩展子架上分别增加一个光口板位，这样就可以通过光口板位上的光口板和光纤把主子架和扩展子架连接起来。图中的交叉连接(Cross-Connect，简称“XC”)板用于实现交叉功能。

以上两种方案都各有优缺点：第一种方案虽然能够实现兼容设计满足不同的配置要求，但是它的系统设计非常复杂，冗余严重，同时业务板位容量大，使得它在做低配置使用时，存在容量过剩的问题；另一方面，它的系统板位较多，增大了设备机箱体积，也对设备的供电能力，散热要求等提出了非常高的要求，这就导致系统的应用受到了诸多限制。

与第一种技术方案相比，第二种技术方案具有明显的优势：一是在低端配置的时候单子架的成本能得到有效控制；二是它具有很好的配置灵活性；三是它减小了单子架体积，这样也就减小了安装空间；四是它的容量扩展非常容易实现。

但是，总体来说，第二种技术方案还存在着明显的缺点，即成本高，体积大，可靠性低，管理复杂。具体的说，现有技术中每块相互连接的子架都需要一块光口板，这提高了业务成本；其次，业务扩展时每个机架的连接光口板，占用两块板位，造成了板位损失，这增大了设备机箱体积，从而也增大了设备安装需要的空间；第三，主子架和扩展子架的连接光板故障或连接光纤故障会导致扩展机盒的业务丢失，系统的可靠性较低；最后，如图2所示，在网络管理上，本地网管通过系统控制和通信模块(System ControlCommunication，简称“SCC”)同时接入主子架和扩展子架，在网管上表现为两个或两种设备，这样网管软件管理十分复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种传输设备扩展系统，使得能够提高设备可靠性，简化设备管理，同时降低设备成本，减小设备体积。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种传输设备扩展系统，包含主机盒与扩展机盒，所述主机盒中设置有互相连接的主控板模块和交叉板模块，所述扩展机盒中设置有扩展板模块，所述交叉板模块与所述扩展板模块相连接，其中

所述主控板模块用于对所述主机盒中的所有模块进行管理，并通过所述扩展板模块对所述扩展机盒中所有模块进行管理；

所述交叉板模块用于交叉和连接所述扩展机盒；

所述扩展板模块用于交叉和连接所述主机盒以及对扩展机盒中所有模块进行管理。

另外，所述主机盒中还设置有至少一块业务板模块，与所述主控板模块和所述交叉板模块相连接，所述业务板模块用于用户业务的响应和处理。

所述扩展机盒中还设置有至少一块业务板模块，与所述扩展板模块相连接，所述业务板模块用于用户业务的响应和处理。

所述主机盒中设置有主备保护关系的两个所述交叉板模块，所述扩展机盒中设置有主备保护关系的两个所述扩展板模块，并且两个所述交叉板模块分别与两个所述扩展板模块一一对应连接。

所述交叉板模块和所述扩展板模块之间使用低压差分信号线缆连接。

所述交叉板模块进一步包含以下子模块：

交叉子模块，用于实现业务的交叉复用；

业务接口子模块，用于在主机盒中的业务板模块和所述交叉子模块之间进行信号的转换和适配；

扩展驱动子模块，用于实现所述交叉子模块与所述扩展机盒之间的信号交互；

通信驱动子模块，用于实现所述主控板模块与所述扩展机盒之间的信号交互；其中，

所述主机盒中的业务板模块、业务接口子模块、交叉子模块、扩展驱动子模块和所述扩展机盒依次连接；

所述主控板模块、所述通信驱动子模块和所述扩展机盒依次连接。

所述扩展板模块进一步包含以下子模块：

交叉子模块，用于实现业务的交叉复用；

业务接口子模块，用于在扩展机盒中的业务板模块和所述交叉子模块之间进行信号的转换和适配；

扩展驱动子模块，用于实现所述交叉子模块与所述主机盒之间的信号交互；

中央处理器，用于控制所述扩展机盒中的业务板模块并处理来自所述主机盒的控制信号；

通信驱动子模块，用于实现所述中央处理器与所述主机盒之间的信号交互；

总线接口子模块，用于在所述中央处理器和所述扩展机盒内的业务板模块之间传递数据总线和地址总线信号；

所述扩展机盒中的业务板模块、所述业务接口子模块、所述交叉子模块、所述扩展驱动子模块和所述主机盒依次连接；

所述扩展机盒中的业务板模块、总线接口子模块、中央处理器、通信驱动子模块和主机盒依次连接。

所述主控板模块与外部的网管主机相连，所述网管主机用于通过所述主控板模块对所述主机盒和所述扩展机盒中的所有模块进行管理，所述主机盒和所述扩展机盒中的所有模块在网管上表现为一个设备。

所述主机盒与所述扩展机盒是集成盒式设备。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，首先，本发明采用高度集成的技术，用集成盒式替代框式设备，并在机盒中采用集中控制技术；其次，扩展机盒不是一个独立的设备，而是主机盒的可拆卸部分，这样对外表现仅为一个设备，在网络设备管理软件上也只体现一种设备形态；第三，扩展机盒的扩展板能同时完成控制、交叉、扩展连接功能；第四，使用低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling，简称“LVDS”)电缆连接主机盒的交叉板和扩展机盒的扩展板来实现业务扩展功能，它同时提供主机盒和扩展机盒的业务和通信连接，也为业务连接和通信连接提供备份功能。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即在本发明中，由于采用了高度集成的技术，系统的体积可以做得很小；其次，由于扩展机盒和主机盒对外表现为一个设备，所以网管软件非常简单；再次，由于主机盒既可以单独组网应用，又可以和扩展机盒配合组网，这样就能实现灵活的配置；第四，由于主机盒和扩展机盒的业务扩展只需一根LVDS电缆，而连接容量最大可以扩展到2.5G，所以本发明具有很强的成本优势；第五，由于扩展机盒将控制，交叉，连接融为一体，这样扩展机盒本身就具有较多的可配置板位，同时在配置扩展时主机盒自身的容量没有减少，这样设备中的板位利用率大大提高；最后，主机盒和扩展机盒之间通过双电缆连接进行备份保护，因此系统的可靠性非常高。

附图说明

图1是现有技术方案二的传输设备连接结构示意图；

图2是现有技术方案二的网管连接示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的传输设备扩展系统结构示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的传输设备扩展系统中，主机盒交叉板原理示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的传输设备扩展系统中，扩展机盒扩展板原理示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的传输设备扩展系统中，低压差分信号电缆与信号排布图；

图7是根据本发明的一个实施例的传输设备扩展系统中，主机盒和扩展机盒的网管连接示意图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图3示出根据本发明的一个实施例的传输设备扩展系统的结构示意图。如图所示，该传输设备扩展系统由主机盒10和扩展机盒20组成。其中主机盒10包括主控板12和两块交叉板11以及足够的业务板位；扩展机盒20主要包含两块扩展板21以及足够的业务板位。两条双向的LVDS电缆30把交叉板11和扩展板21连接在一起，用于传输控制和数据信号。下面对系统总体结构进行展开描述。

主机盒10提供主控板12板位以及两个交叉板11板位，同时可以提供多个业务板位。主机盒10主要完成通信业务，连接和控制扩展机盒等功能。在本发明的一个较佳实施例中，主机盒10采用集中控制技术，每个机盒只有主控板12上有主控中央处理器(Central Processing Unit，简称“CPU”)，这样大大降低了整机的成本。同时，每个业务板位采用兼容设计，除了提供SDH、PDH业务外，还可以提供多种业务接入，从而大大提高了主机盒10的可配置容量。主机盒10采用了高度集成技术，使得整个机盒的高度比框式设备大为减小，需要的安装空间相应减少。主机盒10中将扩展与交叉融为一体，不需要额外的扩展板位，所以在配置扩展机盒时主机盒自身的容量没有减少。主机盒10可以单独组网应用，也可以和扩展机盒20配合组网，可以实现灵活的配置。

交叉板11提供交叉和连接扩展机盒的功能。在本发明的一个实施例的传输设备扩展系统中，有两块交叉板，这样可以实现信息的备份保护。交叉板11的原理示意图如图4所示，在下面将有详细介绍。

主控板12实现设备的管理功能。主控板12上有主控CPU，而其余业务板都没有，因此，业务板的工作，以及交叉板与扩展机盒20的联系都要由主控板12来控制实现。

扩展机盒20主要实现通信设备的扩展业务实现功能。相比主机盒10而言，扩展机盒20由于少了一个主控板12板位，所以增加一个业务板位。同时，控制、交叉、连接等功能的有机融合，使得扩展机盒20本身设计就具有较多的可配置板位。扩展机盒20是主机盒10的可拆卸的一部分，而不是一个独立的设备。这样它们对外就表现为一个设备，在网络设备管理软件上也只体现一种设备形态，使得网管软件简单。

扩展板21实现扩展连接、交叉、控制等几大功能。在本发明的一个实施例的传输设备扩展系统中，有两块扩展板，这样可以与两块交叉板配合，实现信息的备份保护。它的具体原理示意图如图5所示，在下面将有详细介绍。

在本发明的一个较佳实施例中，主机盒10可以单独工作，如果需要进行设备扩展，可以通过LVDS电缆30把扩展机盒20和主机盒10连接起来配合使用。主机盒10中的主控板12发出控制信号，通过交叉板11，LVDS电缆30和扩展板21实现对扩展机盒20的控制。同时，扩展机盒20上的业务板的通信业务信息也通过扩展板21，LVDS电缆30和交叉板11反馈到主控板12，这样实现设备扩展的目的。

下面结合图4描述根据本发明的一个实施例的主机盒交叉板原理框图。如图所示，主机盒10各业务板13通过交叉板11再通过LVDS电缆30与扩展机盒20相连。交叉板11由四部分组成，它们分别是通信驱动14，业务接口15，交叉子模块16和扩展驱动17。LVDS电缆分为两部分，串行通信总线31和业务LVDS总线32。主机盒10与扩展机盒20的连接可以分为两个部分。第一部分是主控板12直接与通信驱动14相连，再通过串行通信总线31与扩展机盒20相连；第二部分是主机盒各业务板13通过业务接口15，交叉子模块16和扩展驱动17依次相连，再通过业务LVDS总线32与扩展机盒20相连。

通信驱动14用于实现主控板12与扩展机盒20之间的信号交互功能。一方面，它把来自主控板12的控制信号转换成为符合串行通信总线传输规范的信号，传送给扩展机盒20；另一方面，它把扩展机盒20的状态信息反馈到主控板12。

业务接口15是一个转换接口，连接不同工作频率的工作部分，它的主要作用包括业务调度，报告工作状态，告警上报，电路的通信控制等，同时它还能进行支路保护倒换(Track Protection Switch，简称“TPS”)控制，用于控制主机盒中平时业务量并不多的保护板的有效工作。

交叉模块16实现业务的交叉复用，使业务量能通过有限的传输线路有效的进行传递。

扩展驱动17的功能与通信驱动14的功能类似，用于实现交叉模块16与扩展机盒20之间的信号交互功能。它把来自交叉模块16的业务信息转换成为符合业务LVDS总线传输规范的信号，传送给扩展机盒20；另一方面，它再把扩展机盒20的扩展业务信息通过交叉模块16反馈到主机盒10。

在本发明的一个较佳实施例中，主控板12上主控CPU发出控制信号，通过通信驱动14转换成为符合串行通信总线传输规范的信号，再通过串行通信总线31控制扩展机盒20的工作；同时这部分的线路可以把扩展机盒20的工作状态反馈给主控板12。另一方面，主机盒各业务板13的业务信息可以通过业务接口15和交叉子模块16交叉复用传输到扩展驱动17，再通过业务LVDS总线32与扩展机盒20相连，这样形成业务信息的交互。

下面结合图5描述根据本发明的一个实施例的扩展机盒扩展板原理框图。如图所示，扩展机盒各业务板22通过扩展板21再通过LVDS电缆30与主机盒10相连。扩展板21由六部分组成，它们分别是总线接口23，CPU24，通信驱动25，业务接口26，交叉子模块27和扩展驱动28。LVDS电缆分为两部分，串行通信总线31和业务LVDS总线32。扩展机盒20与主机盒10的连接可以分为两个部分：第一部分是扩展机盒各业务板22通过地址总线和数据总线与总线接口23相连，再依次与CPU24，通信驱动25相连，最后通过串行通信总线31与主机盒10相连；第二部分是扩展机盒各业务板22与业务接口26，交叉子模块27和扩展驱动28依次相连，再通过业务LVDS总线32与主机盒10相连。

总线接口23用于连接扩展机盒各业务板22和CPU24。一方面，它把来自扩展机盒各业务板22的数据总线和地址总线信号传输到CPU24；另一方面，把CPU24发出的命令传给扩展机盒各业务板22。

CPU24用于控制扩展机盒各业务板22工作和处理来自主机盒10的控制信号。

通信驱动25用于实现CPU24与主机盒10之间的信号交互功能。一方面，它把来自主机盒10的控制信号传送给CPU24；另一方面，它再把CPU24发出的反馈信息转换成为符合串行通信总线传输规范的信号转换传输到主机盒10。

业务接口26是一个转换接口，连接不同工作频率的工作部分，它的主要作用包括业务调度，报告工作状态，告警上报，电路的通信控制等，同时它还能进行TPS控制，用于控制主机盒中平时业务量并不多的保护板的有效工作。

交叉模块27实现业务的交叉复用，使业务量能通过有限的传输线路有效的进行传递。

扩展驱动28的功能与通信驱动25的功能类似，用于实现交叉模块27与主机盒10之间的信号交互功能。它把来自交叉模块27的业务信息转换成为符合业务LVDS总线传输规范的信号，传送给主机盒10；另一方面，它再把主机盒10的扩展业务信息通过交叉模块27转换反馈到扩展机盒20。

在本发明的一个较佳实施例中，一方面，主机盒10发出控制信号，该信号通过串行通信总线31和通信驱动25与CUP24进行信息交互，再通过总线接口23以及数据总线和地址总线来控制扩展机盒各业务板22工作，同时通过相同的路径把扩展机盒各业务板22的工作情况反馈给主机盒10；另一方面，扩展机盒各业务板22的业务信息可以通过业务接口26和交叉子模块27交叉复用传输到扩展驱动28，再通过业务LVDS总线32与主机盒10相连，这样形成业务信息的交互。

下面结合图6描述连接主机盒10和扩展机盒20的LVDS电缆与信号排布图。每根电缆里有多对对地屏蔽的差分信号。由于是差分信号，而且每对信号都对地屏蔽，在电缆外还有屏蔽层，所以这种电缆抗干扰能力很强，每对信号之间相互干扰较小，LVDS电缆可以最多同时支持8对622M速率信号的传输，它们是Rx_P/N 1～4和Tx_P/N 1～4，这样主机盒10和扩展机盒20之间最多可以支持2.5G业务扩展，代价不过是一根LVDS电缆，如果同样的容量扩展采用光纤连接扩展需要付出高昂的2.5G激光器的代价，所以本方案具有很强的成本优势。剩下2对信号可以作为主机盒10与扩展机盒20的串行通信信号，如Rx_485，Tx_485。熟知本领域的技术人员可以理解：LVDS电缆不仅仅包含10对电缆，而且每对电缆线在物理上是没有区别的，传输的信号种类可以交换。在本发明的一个较佳实施例中，主机盒和扩展机盒连接之间通过双电缆连接进行备份保护，这样就提高系统的可靠性。

下面结合图7描述根据本发明的一个实施例的主机盒和扩展机盒的网管连接示意图。如图所示，网管连接关系包括集成盒式设备和网管主机两部分。集成盒式设备由主机盒10和扩展机盒20组成。主机盒10包括主控板12和两块交叉板11以及一定数量的业务板位；扩展机盒20主要由两块扩展板21和一定数量的业务板位构成。两条双向的LVDS电缆30把交叉板12和扩展板21连接在一起，用于传输控制和数据信号。网管主机通过主控板12控制集成盒式设备的工作，这在逻辑上形成网管主机，主控板12，交叉板11，LVDS电缆和扩展板21的连接。

在本发明的一个较佳实施例中，网管主机通过主机盒主控板12再通过串行通信总线(如RS485)控制扩展机盒20的CPU从而实现对扩展机盒20的控制，所以，整个设备对外只需提供一个网管接口，在网管上表现为一种设备形态，而且只显示一个设备。由于从主机盒10到扩展机盒20无论是业务扩展的连接还是通信管理的连接都有两个通道，而且这两条通道都是互为热备份，当工作通道故障，能够立即倒换到备份通道上，所以，扩展机盒20的业务扩展和设备管理的可靠性得到有力保证。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种传输设备扩展系统，其特征在于，包含主机盒与扩展机盒，所述主机盒中设置有互相连接的主控板模块和交叉板模块，所述扩展机盒中设置有扩展板模块，所述交叉板模块与所述扩展板模块相连接，其中

所述主控板模块用于对所述主机盒中的所有模块进行管理，并通过所述扩展板模块对所述扩展机盒中所有模块进行管理；

所述交叉板模块用于交叉和连接所述扩展机盒；

所述扩展板模块用于交叉和连接所述主机盒以及对扩展机盒中所有模块进行管理。

2.根据权利要求1所述的传输设备扩展系统，其特征在于，所述主机盒中还设置有至少一块业务板模块，与所述主控板模块和所述交叉板模块相连接，

所述业务板模块用于用户业务的响应和处理。

3.根据权利要求2所述的传输设备扩展系统，其特征在于，所述扩展机盒中还设置有至少一块业务板模块，与所述扩展板模块相连接，

所述业务板模块用于用户业务的响应和处理。

4.根据权利要求1所述的传输设备扩展系统，其特征在于，所述主机盒中设置有主备保护关系的两个所述交叉板模块，所述扩展机盒中设置有主备保护关系的两个所述扩展板模块，并且两个所述交叉板模块分别与两个所述扩展板模块一一对应连接。

5.根据权利要求1所述的传输设备扩展系统，其特征在于，所述交叉板模块和所述扩展板模块之间使用低压差分信号线缆连接。

6.根据权利要求1所述的传输设备扩展系统，其特征在于，所述交叉板模块进一步包含以下子模块：

交叉子模块，用于实现业务的交叉复用；

业务接口子模块，用于在主机盒中的业务板模块和所述交叉子模块之间进行信号的转换和适配；

扩展驱动子模块，用于实现所述交叉子模块与所述扩展机盒之间的信号交互；

通信驱动子模块，用于实现所述主控板模块与所述扩展机盒之间的信号交互；其中，

所述主机盒中的业务板模块、业务接口子模块、交叉子模块、扩展驱动子模块和所述扩展机盒依次连接；

所述主控板模块、所述通信驱动子模块和所述扩展机盒依次连接。

7.根据权利要求1所述的传输设备扩展系统，其特征在于，所述扩展板模块进一步包含以下子模块：

交叉子模块，用于实现业务的交叉复用；

业务接口子模块，用于在扩展机盒中的业务板模块和所述交叉子模块之间进行信号的转换和适配；

扩展驱动子模块，用于实现所述交叉子模块与所述主机盒之间的信号交互；

中央处理器，用于控制所述扩展机盒中的业务板模块并处理来自所述主机盒的控制信号；

通信驱动子模块，用于实现所述中央处理器与所述主机盒之间的信号交互；

总线接口子模块，用于在所述中央处理器和所述扩展机盒内的业务板模块之间传递数据总线和地址总线信号；

所述扩展机盒中的业务板模块、所述业务接口子模块、所述交叉子模块、所述扩展驱动子模块和所述主机盒依次连接；

所述扩展机盒中的业务板模块、总线接口子模块、中央处理器、通信驱动子模块和主机盒依次连接。

8.根据权利要求1所述的传输设备扩展系统，其特征在于，所述主控板模块与外部的网管主机相连，所述网管主机用于通过所述主控板模块对所述主机盒和所述扩展机盒中的所有模块进行管理，所述主机盒和所述扩展机盒中的所有模块在网管上表现为一个设备。

9.根据权利要求1至8中任意一条所述的传输设备扩展系统，其特征在于，所述主机盒与所述扩展机盒是集成盒式设备。

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