CN1909493A - 串行板间通信系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种串行板间通信系统，包括主控单元及业务单元，所述主控单元包括至少一条独立的带外管理通道MHW，每一MHW连接至少一个业务单元。本发明还提供一种串行板间通信方法。本发明采用独立的MHW下挂多个业务单元，支持混合传输硬件状态和管理报文，背板所需信号较少，各个模块的实现成本较低，传输速率能够满足带外管理要求，同时将带内与带外管理独立开来提高了系统管理的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种串行板间通信系统及方法。
背景技术
设备框内各个单板之间通信可分为带内通信与带外通信2种方式，带内通信由于需要与业务流复用通道，这就导致主控单元/业务单元CPU易受攻击，包括ADSL侧和网络侧的攻击，攻击会导致带内通信断、单板复位、主控单元CPU冲死等严重问题。在业务流量较大时，经常出现拥塞丢包现象，对带外通信报文的提取需要较为复杂的调度和优先级处理。
带外通信较常使用的有串口和FE通道。请参照图1所示，带外串口本身的速率较低，应用主要是总线形式，多负载限制了通信速率的进一步提升，总速率只能维持在1Mbps以下。这种方案的缺点在于，总线形式的多负载造成了速率提升困难；带宽十分有限；一块业务板接口损坏可能导致整框单板带外通道挂死。
请参照图2所示，带外网口采用点到点星形结构，需要一个核心LSW实现各个单板的通信，可支持各单板间互通，在单板密度持续提升的情况下，需要消耗核心LSW的大量端口，某些业务单元实际不需要如此大的带宽，但还是需要独占LSW端口，导致成本增加；同时背板的星形走线可能进一步增加背板成本。
同时业务单元需要向主控单元上报状态信息，主控单元需要向业务单元下送控制信息。以往的做法都是采用独立的星形控制信号，占用了较多的背板走线资源。即增加了背板层数，同时占用了宝贵的背板连接器管脚。基于以上种种原因，提出了对于新型带外通信总线的要求：
(1)主从总线，采用类星型的方式，防止一块业务板的损坏造成整条总线中断；
(2)提升板间通信速率，要求每块业务单元能够独享2Mbps以上；
(3)共享式总线，在某块业务板不进行带外通信时，其带宽可由其他单板占用；
(4)降低背板走线数量，将互送状态控制信号整合入带外通信通道；
(5)较低的实现成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的不足，提供一种串行板间通信系统及方法，可提升带外通信接口速率，尽量降低背板走线，支持各单板间复用带宽并同时对业务流程无大的冲击。
为解决上述技术问题，本发明提供一种串行板间通信系统，包括主控单元及业务单元，所述主控单元包括至少一条独立的带外管理通道MHW，每一MHW连接至少一个业务单元。
进一步地，所述主控单元作为主节点，所述业务单元作为分节点。
进一步地，所述MHW采用串行总线实现，所述串行总线包含四路信号，分别是：MHW时钟信号Clock、时隙同步信号TimeSlot_syn、主控单元输出信号MHW_TX以及主控单元输入信号MHW_RX。
进一步地，所述主控单元与业务单元均包括MHW模块，采用Clock作为定时时钟，采用TimeSlot_syn作为时隙同步信号。
进一步地，所述主控单元通过MHW_TX信号下发管理报文至所述业务单元。
进一步地，所述业务单元受主控单元控制通过MHW_RX信号上送管理报文至所述主控单元。
进一步地，所述主控单元与业务单元还分别包括状态互送模块，使用固定长度的时隙进行通信。
进一步地，在所述主控单元下发硬件状态时，所述主控单元的状态互送模块在发送其下挂所有业务单元硬件管理信息之后输出高阻，随后时隙由所述主控单元的管理报文占用；在业务单元上送硬件状态时，每个业务单元根据槽位号的不同，固定发送其时隙后输出高阻，在所有业务单元传输完成后，由管理报文使用剩余时隙。
本发明还提供一种串行板间通信方法，包括以下步骤：
a.主控单元的每一条带外管理通道MHW连接多个业务单元；以及
b.所述主控单元作为主节点通过MHW与作为分节点的各业务单元进行通信。
进一步地，所述步骤b中当所述主控单元下发管理报文至所述业务单元时，所述各个业务单元同时接收，提取报文头与本单元固定的识别标志比较，判断是否属于本单元的管理报文，如果是则转交业务单元CPU处理，如果不是则丢弃。
进一步地，所述步骤b中当所述业务单元向主控单元上送管理报文时，所述业务单元得到主控单元许可后占用总线上送，主控单元根据接收管理报文不同的报文识别标志判断是否是正确的业务单元上送，同时加以处理。
进一步地，在一条MHW中，同一时刻只允许一个业务单元上送管理报文。
进一步地，所述业务单元独立设置有不同的报文头识别标志，所述识别标志包括MAC地址或ATM信元头。
进一步地，所述步骤b中在所述主控单元下发硬件状态时，所述主控单元在发送其下挂所有业务单元硬件管理信息之后输出高阻，随后时隙由所述主控单元的管理报文占用。
进一步地，所述步骤b中在业务单元上送硬件状态时，每个业务单元根据槽位号的不同，固定发送其时隙后输出高阻，在所有业务单元传输完成后，由管理报文使用剩余时隙。
本发明具有以下有益的效果：本发明采用独立的MHW下挂多个业务单元，支持混合传输硬件状态和管理报文，背板所需信号较少，各个模块的实现成本较低，传输速率能够满足带外管理要求，同时将带内与带外管理独立开来提高了系统管理的安全性。
附图说明
图1是现有带外串口系统结构示意图。
图2是现有带外网口系统结构示意图。
图3是本发明串行板间通信系统结构示意图。
图4是本发明带外管理通道MHW串行总线实现示意图。
图5是本发明实现主控单元与业务单元状态互送的结构示意图。
图6是本发明带外管理通道MHW状态互送与MHW模块复用实现示意图。
图7是本发明带外管理通道MHW状态互送与MHW模块复用另一实现示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述。
为方便描述，本发明的新型带外管理通道命名为MHW。采用主从方式实现。
如图3所示：主控单元内部实现至少一条独立的MHW带外通道，每条下挂固定数量的业务单元，各个MHW链路相互独立，实现整框单板的相对独立管理。在一块业务单元损坏时，只会造成相邻直接连接的几块业务板断链，但是不会影响所有槽位的单板。
MHW采用主从方式实现。主控单元始终作为主节点，各个业务单元作为从节点。
主控单元在下发管理报文时可以直接通过MHW链路下发，每条MHW都可以独立下发不同的管理报文。各个业务单元同时接收，提取报文头与本板固定的识别标志比较，判断是否属于本板的管理报文，如果是则转交业务单元CPU处理，如果不是则丢弃。
业务单元在上送主控单元管理报文时，必须受控于主控单元，只有得到主控单元许可后才能够占用总线上送，主控单元根据接收管理报文不同的报文识别标志判断是否是正确的业务单元上送，同时加以处理。注意：在1条MHW中，同一时刻只能允许一个业务单元上送管理报文，防止造成总线冲突。
主控单元与业务单元均包括MHW模块，用于实现协议转换、管理报文提取等MHW功能。对于协议转换，即是指主控单元与业务单元的MHW模块将各自需要发送的内容(例如管理报文)转换成物理通信协议，通过MHW进行传输。报文提取即是指主控单元与业务单元的MHW模块可以从接收的内容中提取管理报文，例如业务单元的MHW模块可以从主控单元下发的内容中提取管理报文。
此外，各个业务板需要独立设置不同的报文头识别标志(如MAC地址、ATM信元头等)。
MHW总线频率理论上只受收发器件的开关速率限制。
请参照图4所示，MHW采用串行总线实现，MHW总线需要至少4根信号，根据需要可以扩展为低电平差分传输，以提升速率：
Clock：MHW时钟信号，收发同源，可以直接借用系统窄带8M时钟；
TimeSlot_syn：时隙同步信号，业务单元的收发以帧为单位，作为每路
MHW的多个单板合用时的三态同步控制，必须与业务时钟完全同步；
MHW_RX：主控单元输入数据，各个业务单元复用上送主控单元
MHW_TX：主控单元输出数据，各个业务单元接收
主控单元与业务单元的MHW模块必须统一采用Clock作为定时时钟，必须严格采用TimeSlot_syn作为时隙同步信号；MHW_TX是主控单元下发到各个业务单元的串行数据总线；主控单元随时可以下发，业务单元接收；MHW_RX是业务单元发送到主控单元的串行数据总线，必须遵照主控单元的指示才能发送(主控单元下发的业务单元发送指示，可以在MHW_TX中占用独立的BIT位指示，也可以采用专用的下送管理报文通知业务板)，而且各个业务单元的发送必须以TimeSlot_syn为基准，防止出现总线冲突。
MHW的结构按照3层设计，MHW模块物理层必须支持发送三态，防止发送冲突，同时采用同步时隙方式，使用统一的系统时钟和同步帧头，传输方式为串行同步传输。
串行帧结构按照2层设计：主控单元与业务单元在背板的物理层传输采用同步串行协议：比如但不限于HDLC协议或者SPI协议，帧长度可变长，但必须以TimeSlot_syn为基准起始发送，要求能够正确进行帧定位和报文内容提取；串行协议内部承载板间管理报文，格式可以是以太网报文或者ATM报文等，要求能够独立识别各个业务单元。
请参照图5所示，MHW不仅可用于管理报文收发，而且能够实现主控单元与业务单元之间的硬件状态互送。通过MHW总线和分时复用原理，二者可以完美的结合起来：业务单元或者主控单元利用TimeSlot_syn作为基准，定义固定长度的时隙作为硬件状态互送使用，剩余时隙由各单元的MHW模块使用，由于状态互送模块只占用固定长度时隙，因此MHW模块还是能够统一收发而不造成冲突。硬件示意图如下：业务单元或者主控单元中，除了MHW模块外，还有状态互送模块。两者都必须支持发送三态。
与MHW模块不同，硬件互送根据TimeSlot_syn标示，每块单板根据槽位号不同，固定占用时隙，这样每条MHW下挂几块单板就需要占用几个固定时隙。如同管理报文传输方式，在主控单元下发状态时，主控单元的状态模块在发送下挂所有单板控制信息之后必须输出高阻，随后时隙由主控单元的管理报文模块占用；在业务单元上送状态时，每个业务单板根据槽位号的不同，固定发送自己时隙后输出高阻，在所有单板传输完成后，由管理报文模块掌管剩余时隙的使用。如果单板硬件状态较多，可以考虑使用复帧方式。管理报文占用剩余的时隙传输。
举例如下：请参照图6-7所示，一套MHW总线下挂4块业务单元为例，业务单元需要实现硬件状态互送。主控单元需要下送硬件管理信息；业务单元需要上报主控单元硬件管理信息。在这种情况下不需要复帧，占用TimeSlot_syn之后的4个时隙，剩余时隙用于管理报文传输。实际实现如下：
硬件互送与MHW带外通道简介如下：
帧同步信号由系统统一下发；
帧同步后的部分固定时隙为硬件状态互送专用区域，根据槽位号不同各个业务单元配给独立的时隙；
业务单元和主控单元输出的串行数据只驱动3/4周期，根据板号选择时隙；
硬件互送如果需要状态，采用复帧形式支持；
主控单元需要实现的功能包括：
数据接收与帧定界；
单板MHW有无或在位判断；
帧数据缓存；
与主控单元CPU通信；
上报报文按照端口队列公平轮询；
业务单元实现：
基于TimeSlot_syn实现多个业务单元公用的时隙同步控制；各业务单元根据CPU配置的板号决定自己的时隙；Ts_syn一定是Clock的2n次方同源分频；
业务单元上电时MHW_RX输出三态；在CPU打开开关前也是三态，先配置槽位信息后再打开MHW输出使能；
空闲时发送Flag信息。
本发明采用独立的MHW下挂多个业务单元，支持混合传输硬件状态和管理报文，背板所需信号较少，各个模块的实现成本较低，传输速率能够满足带外管理要求，同时将带内与带外管理独立开来提高了系统管理的安全性。
Claims (15)
1、一种串行板间通信系统，包括主控单元及业务单元，其特征在于：所述主控单元包括至少一条独立的带外管理通道MHW，每一MHW连接至少一个业务单元。
2、根据权利要求1所述的串行板间通信系统，其特征在于：所述主控单元作为主节点，所述业务单元作为分节点。
3、根据权利要求1所述的串行板间通信系统，其特征在于：所述MHW采用串行总线实现，所述串行总线包含四路信号，分别是：MHW时钟信号Clock、时隙同步信号TimeSlot_syn、主控单元输出信号MHW_TX以及主控单元输入信号MHW_RX。
4、根据权利要求3所述的串行板间通信系统，其特征在于：所述主控单元与业务单元均包括MHW模块，采用Clock作为定时时钟，采用TimeSlot_syn作为时隙同步信号。
5、根据权利要求3所述的串行板间通信系统，其特征在于：所述主控单元通过MHW_TX信号下发管理报文至所述业务单元。
6、根据权利要求3所述的串行板间通信系统，其特征在于：所述业务单元受主控单元控制通过MHW_RX信号上送管理报文至所述主控单元。
7、根据权利要求4所述的串行板间通信系统，其特征在于：所述主控单元与业务单元还分别包括状态互送模块，使用固定长度的时隙进行通信。
8、根据权利要求7所述的串行板间通信系统，其特征在于：在所述主控单元下发硬件状态时，所述主控单元的状态互送模块在发送其下挂所有业务单元硬件管理信息之后输出高阻，随后时隙由所述主控单元的管理报文占用；在业务单元上送硬件状态时，每个业务单元根据槽位号的不同，固定发送其时隙后输出高阻，在所有业务单元传输完成后，由管理报文使用剩余时隙。
9、一种串行板间通信方法，包括以下步骤：
a.主控单元的每一条带外管理通道MHW连接多个业务单元；以及
b.所述主控单元作为主节点通过MHW与作为分节点的各业务单元进行通信。
10、根据权利要求9所述的串行板间通信方法，其特征在于：所述步骤b中当所述主控单元下发管理报文至所述业务单元时，所述各个业务单元同时接收，提取报文头与本单元固定的识别标志比较，判断是否属于本单元的管理报文，如果是则转交业务单元CPU处理，如果不是则丢弃。
11、根据权利要求9所述的串行板间通信方法，其特征在于：所述步骤b中当所述业务单元向主控单元上送管理报文时，所述业务单元得到主控单元许可后占用总线上送，主控单元根据接收管理报文不同的报文识别标志判断是否是正确的业务单元上送，同时加以处理。
12、根据权利要求11所述的串行板间通信方法，其特征在于：在一条MHW中，同一时刻只允许一个业务单元上送管理报文。
13、根据权利要求9所述的串行板间通信方法，其特征在于：所述业务单元独立设置有不同的报文头识别标志，所述识别标志包括MAC地址或ATM信元头。
14、根据权利要求9所述的串行板间通信方法，其特征在于：所述步骤b中在所述主控单元下发硬件状态时，所述主控单元在发送其下挂所有业务单元硬件管理信息之后输出高阻，随后时隙由所述主控单元的管理报文占用。
15、根据权利要求9所述的串行板间通信方法，其特征在于：所述步骤b中在业务单元上送硬件状态时，每个业务单元根据槽位号的不同，固定发送其时隙后输出高阻，在所有业务单元传输完成后，由管理报文使用剩余时隙。
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