DE68927385T2 - Verteilter schaltungsaufbau für kommunikationsmodulredundanz - Google Patents

Verteilter schaltungsaufbau für kommunikationsmodulredundanz

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DE68927385T2
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    • G06F11/2002—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements where interconnections or communication control functionality are redundant
    • G06F11/2005—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements where interconnections or communication control functionality are redundant using redundant communication controllers
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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme, die ein redundantes Modul für eine schnittstellenmäßige Verbindung mit Kommunikationsleitungen in dem Fall eines Fehlverhaltens eines primären Interface-Molduls liefern.
  • Herkömmliche Kommunikationssysteme (z.B. Telekommunikationssysteme) umfassen typischerweise Mehrfach-Kommunikationsleitungen, die mit entsprechenden primären Interface-Modulen zum Empfangen von Daten auf den Leitungen verbunden sind. Die Interface-Module sind "Feld ersetzbar" zum Service und/oder zum Ersetzen im Fall eines Fehlverhaltens. Das Kommunikationssystem umfaßt auch eines oder mehrere Reserve- (d.h. redundante) Module zur Verbindung mit den geeigneten Kommunikationsleitungen in dem Fall eines Fehlverhaltens oder zum Service eines primären Interface-Moduls. Ein bekanntes Schema zum Schaffen dieser Redundanz verwendet ein zugeordnetes Umschaltmodul oder Untersystem, um den Fehler eines primären Moduls zu erfassen, und zum Verbinden des Reservemoduls an seiner Stelle mit der entsprechenden Kommunikationsleitung.
  • Das United States Patent US4628508 offenbart ein redundantes Prozessorsteuersystem, das eine Mehrzahl primärer Verarbeitungsmodule besitzt. Jedes primäre Modul ist einem Partnermodul zugeordnet, das einen Schaltkreis zum Umschalten von Signalen besitzt, die für deren zugeordnetem primären Modul zu dem Partnermodul bei einem Fehlverhalten des Primären vorgesehen ist.
    • Zusammenfasssung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, wie er in dem beigefügten Anspruch 1 definiert ist, wird ein Gerät für ein Kommunikationsgerät der Art geschaffen, bei der eine Mehrzahl primärer Kommunikationsmodule Signale auf einer entsprechenden Mehrzahl von Kommunikationsleitungen empfangen, die eine Redundanz in dem Fall eines Fehlverhaltens eines der primären Module liefern, wobei das Gerät aufweist: ein Reservekommunikationsmodul zum Empfangen von Signalen von der Kommunikationsleitung entsprechend einem fehlerhaften, primären Modul, eine Mehrzahl Partnermodule, die der Mehrzahl primärer Module zugeordnet sind, wobei jedes Partnermodul dazu geeignet ist, Signale von der Kommunikationsleitung des primären Moduls, zu dem das Partnermodul zugeordnet ist, zu dem Reservemodul in dem Fall eines Fehlverhaltens des primären Moduls zu führen; gekennzeichnet durch: jedes Partnermodul weist einen Schaltkreis zum Erfassen auf, ob das primäre Modul, mit dem es verpartnert ist, fehlerhaft ist; jedes Partnermodul ist dazu geeignet, periodisch das primäre Modul, mit dem es verpartnert ist, abzufragen und periodisch durch das primäre Modul abgefragt zu werden, um zu erfassen, ob das primäre Modul fehlerhaft ist; und jedes Partnermodul umfaßt einen Speicher für operationsmäßige Konfigurationsinformationen für das primäre Modul, mit dem es verpartnert ist, und weist weiterhin einen Schaltkreis zum Hinweisen des Reservemoduls auf die Konfigurationsinformation, wenn das primäre Modul fehlerhaft ist, auf.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, wie er in dem beigefügten Anspruch 13 definiert ist, wird ein Verfahren zur Verwendung in einem Kommunikationssystem der Art geschaffen, in der eine Mehrzahl primärer Kommunikationsmodule Signale auf einer entsprechenden Mehrzahl Kommunikationsleitungen empfängt, die im Falle eines Fehlverhaltens eines der primären Module eine Redundanz liefern, wobei das Verfahren aufweist: Vorsehen eines Reservekommunikationsmoduls zum Empfangen von Signalen von der Kommunikationsleitung entsprechend einem fehlerhaften, primären Modul; Zuordnen von Partnermodulen zu den primären Modulen und Freigeben jedes Partnermoduls, um Signale von der Kommunikationsleitung des primären Moduls, zu dem das Partnermodul zugeordnet ist, zu dem Reservemodul im Fall eines Fehlverhaltens des primären Moduls zu koppeln.
  • Ein allgemeiner Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Zuordnen von Partnermodulen zu einer Mehrzahl primärer Module in einem Kommunikationssystem, wobei jedes Partnermodul dazu geeignet ist, Signale von dem primären Modul, zu dem es zugeordnet ist, zu einem Reservemodul in dem Fall, daß das primäre Modul fehlerhaft ist, zu führen. Die Partnermodule dienen vorzugsweise als primäre Module zum Empfangen von Signalen von deren zugeordneten Kommunikationsleitungen.
  • Als eine Folge wird eine Redundanz für ein fehlerhaftes, primäres Modul durch eine Signalführungsarchitektur geschaffen, die durch das Kommunikationssystem hindurch verteilt ist, was das Erfordernis für ein zusätzliches, zugeordnetes Umschaltmodul oder Untersystem vermeidet. Die verteilte Natur der Führungsarchitektur ermöglicht, daß die Redundanz in derselben Art und Weise in sowohl großen Kommunikationssystemen (d.h. Systemen, die viele Interface-Module besitzen) als auch kleinen Systemen eingesetzt werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungsformen umfassen die folgenden Merkmale.
  • In einer Ausführungsform sind die primären Module in Paaren angeordnet und jedes Modul in jedem Paar der Module dient als das Partnermodul für das andere Modul in dem Paar. Jedes primäre Modul kann mit einem anderen primären Modul gepaart sein. Alternativ kann eines der primären Module mit dem Reservemodul gepaart sein, das dann als das Partnermodul für das primäre Modul dient.
  • In einer anderen Ausführungsform sind die primären Module und das Reservemodul in einer Schleife so angeordnet, daß jedes der Module als das Partnermodul für ein angrenzendes Modul in der Schleife dient.
  • Jedes Partnermodul koppelt Signale von der Kommunikationsleitung des zugeordneten primären Moduls auf einen Signalbus, wenn dieses primäre Modul fehlerhaft ist, und das Reservemodul empfängt die Signale von dem Signalbus. Ein primäres Modul, das auch als ein Partnermodul dient, besitzt einen ersten Eingang, der mit seiner Kommunikationsleitung gekoppelt ist, und besitzt einen zweiten Eingang, der mit der Kommunikationsleitung des primären Moduls gekoppelt ist, mit dem es verpartnert ist, und zwar zum Führen von Signalen von der Kommunikationsleitung des primären Moduls auf den Signalbus, wenn das primäre Modul fehlerhaft wird.
  • Wenn das Reservemodul als der Partner eines der primären Module dient, besitzt das Reservemodul einen ersten Eingang, der mit dem Signalbus gekoppelt ist, und ein zweiter Eingang des Reservemoduls ist mit der Kommunikationsleitung des primären Moduls gekoppelt, mit dem das Reservemodul verpartnert ist, und zwar zum Führen von Signalen von der Kommunikationsleitung auf den Signalbus (und zurück zu dem Reservemodul), wenn das primäre Modul fehlerhaft wird.
  • In einer noch anderen Ausführungsform übertragen die primären Module auch Signale auf einer zweiten Mehrzahl von Kommunikationsleitungen und jedes Partnermodul koppelt das Reservemodul mit der zweiten Kommunikationsleitung des primären Moduls, zu dem das Partnermodul zugeordnet ist, in dem Fall, daß das primäre Modul fehlerhaft wird.
  • Jedes Partnermodul erfaßt auch, ob das primäre Modul, mit dem es verpartnert ist, fehlerhaft wird, wie beispielsweise durch periodisches Abfragen, und abgefragt werden durch dieses primäre Modul. Jedes Partnermodul speichert betriebsmäßige Konfigurationsinformationen für das primäre Modul, mit dem es verpartnert ist, und weist das Reservemodul auf die Konfigurationsinformationen hin, wenn das primäre Modul fehlerhaft wird. In Abhängigkeit davon nimmt das Reservemodul die Konfiguration des fehlerhaften, primären Moduls an.
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Zunächst werden kurz die Zeichnungen beschrieben.
  • FIG. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • FIG. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • FIG. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
    • Struktur und Betriebsweise
  • Wie die FIG. 1 zeigt, umfaßt ein Kommunikationssystem 10 N ersetzbare, primäre Interface-Module 12&sub1;-12N zum Aufnehmen und Verarbeiten von Signalen (d.h. Daten) auf N entsprechenden Kommunikationsleitungen 14&sub1;-14N. Ein Reserve- (d.h. redundantes) Interface-Modul 16 empfängt normalerweise keine Signale auf irgendeiner Kommunikationsleitung 14&sub1;-14N, sondern kann über einen Hilfssignalbus 18 in einer Art und Weise, die im Detail nachfolgend beschrieben ist, mit irgendeiner Kommunikationsleitung 14&sub1;-14N im Fall eines Fehlers (oder eines Entfernens) des entsprechenden Interface-Moduls 12&sub1;-12N verbunden werden.
  • Interface-Module 12&sub1;-12N umfassen Signalprozessoren 20&sub1;-20N jeweils zur Verarbeitung der empfangenen Signale. Modulsteuereinheiten 22&sub1;-22N steuern die Betriebsweise der jeweiligen Signalprozessoren 20&sub1;-20N. Fehlermonitore 24&sub1;-24N überwachen die Betriebsweise der jeweiligen Signalprozessoren 20&sub1;-20N und der Modulsteuereinheiten 22&sub1;-22N Jeder Fehlermonitor besitzt einen Durchgangszustand und einen Fehlerzustand, wie dies im Detail nachfolgend besprochen ist. Die Modulsteuereinheiten 22&sub1;-22N arbeiten mit Fehlermonitoren 24&sub1;-24N in einer Art und Weise, die im Detail nachfolgend beschrieben ist, zusammen, um zu bestimmen, ob Signalprozessoren 20&sub1;-20N geeignet arbeiten oder ausgefallen sind. Ein Reservemodul 16 ist identisch zu Modulen 12&sub1;-12N und umfaßt einen Prozessor 26, eine Modulsteuereinheit 28 und einen Fehlermonitor 30. Die Modulsteuereinheiten 22&sub1;-22N, 28, kommunizieren miteinander und mit einer Systemsteuereinheit 32 über einen Steuerbus 34.
  • Jedes Modul 12&sub1;-12N ist einem Partnermodul zum Erfassen des Fehlers oder zum Entfernen des Moduls 12&sub1;-12N zugeordnet, zu dem der Partner zugeordnet ist, und zum Diversifizieren von Signalen von der Kommunikationsleitung des ausgefallenen/entfernten Moduls zu einem Reserve-Interface-Modul 16 über einen Hilfssignalbus 18. In dem Kommunikationssystem 10 sind Module 12&sub1;-12N in Paaren angeordnet. Zum Beispiel weisen Module 12&sub1;, 12&sub2; ein Paar, Module 12N-1, 12N, zueinander auf. Jedes Modul in jedem Paar dient als ein Partnermodul für das andere Modul in dem Paar. Demzufolge dient ein Modul 12&sub2; neben einem Aufnehmen und Verarbeiten von Signalen auf der Kommunikationsleitung 14&sub2; als der Partner des Moduls 12&sub1;. In ähnlicher Weise ist das Modul 12&sub1; als der Partner zu dem Modul 12&sub2; zugeordnet.
  • Jedes Interface-Modul 12&sub1;-12N, 16 (z.B. Modul 12&sub1;), umfaßt einen primären Schalter 36 zum selektiven Koppeln von Signalen, die zu einem primären Moduleingang 38 zugeführt sind, zu dem Signalprozessor des Moduls (z.B. Signalprozessor 20&sub1;) unter der Steuerung des Fehlermonitors (z.B. Fehlermonitor 24&sub1;) des Moduls. Ein sekundärer Schalter 40 in jedem Modul 12&sub1;-12N, 16 (z.B. Modul 12&sub1;), koppelt selektiv Signale, die an dem sekundären Eingang 42 des Moduls vorhanden sind, auf den Hilfsbus 18 unter der Steuerung der Modulsteuereinheit des Moduls (z.B. Modulsteuereinheit 22&sub1;). Primäre Schalter 36 der Module 12&sub1;-12N sind normalerweise geschlossen, um Signale auf Kommunikationsleitungen 14&sub1;-14N zu jeweiligen Signalprozessoren 20&sub1;-20N zu koppeln; sekundäre Schalter 40 in Modulen 12&sub1;-12N sind andererseits normalerweise offen aus Gründen, die nachfolgend erläutert sind. Pnmäre und sekundäre Schalter 36, 40 in einem Reservemodul 16 werden durch einen Fehlermonitor 30 und eine Modulsteuereinheit 28 jeweils betrieben und beide sind normalerweise offen.
  • Im Betrieb empfangen Module 12&sub1;-12N Signale von Kommunikationsleitungen 14&sub1;-14N in einer herkömmlichen Art und Weise und verarbeiten sie, so lange wie alle Module 12&sub1;-12N normal funktionieren. Während eines normalen Betriebs läuft ein Reservemodul 16 leer. Jedes Modul 12&sub1;-12N überwacht periodisch (fragt ab) seinen Partner im Hinblick auf Fehler über einen Steuerbus 34 und wird in ähnlicher Weise periodisch überwacht (abgefragt) im Hinblick auf Fehler durch seinen Partner. Zum Beispiel werden ungeradzahlige Module (z.B. Module 12&sub1;, 12N-1, wobei N eine gerade Zahl ist) durch deren geradzahlige Partner abgefragt (z.B. Module 12&sub2;, 12N), und, falls sie korrekt arbeiten, schicken sie eine Antwort zu den geradzahligen Partnern über den Steuerbus 34. Ein ungeradzahliges Modul bestimmt, daß sein geradzahliger Partner korrekt arbeitet, wenn das ungeradzahlige Modul einen Abruf innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls empfängt. Das geradzahlige Modul bestimmt, daß sein ungeradzahliger Partner geeignet arbeitet, falls das geradzahlige Modul eine Antwort auf den Abruf innerhalb des vorbestimmten Zeitintervalls empfängt. Diese Verfahren wird periodisch immer dann wiederholt, wenn das System 10 arbeitet.
  • Als ein Beispiel dieses Abrufverfahrens werden Partnermodule 12&sub1;, 12&sub2; betrachtet. Wenn das System 10 gestartet wird, ruft die Modulsteuereinheit in einem dieser Module (z.B. Steuereinheit 22&sub1; in dem Modul 12&sub1;) ein Partnermodul 12&sub2; durch Übertragen einer Datensequenz ab, die als ein Abfrageprotokoll zu der Modulsteuereinheit 22&sub2; bezeichnet wird. Wenn der Signalprozessor 20&sub2; und die Modulsteuereinheit 22&sub2; geeignet arbeiten, sendet die Steuereinheit 22&sub2; eine Antwort, die einen solchen geeigneten Betrieb anzeigt, zu der Modulsteuereinheit 22&sub1;. Die Modulsteuereinheit 22&sub2; schickt periodisch einen Rücksetzbefehl, um den Fehlermonitor in dem Durchlaßzustand zu halten.
  • Die Modulsteuereinheit 22&sub1; analysiert das Ansprechen auf ihre Abfrage von der Modulsteuereinheit 22&sub2; hin, um zu bestimmen, ob das Ansprechen anzeigt, daß sich das Modul 12&sub2; in dem Durchlaßzustand befindet. Falls dies der Fall ist, wiederholt die Modulsteuereinheit 12&sub1; den Zyklus in derselben Art und Weise, wie dies vorstehend beschrieben ist. Es ist anzumerken, daß die Antwort von dem Modul 12&sub2; eine "Abfrage" des Moduls 12&sub1; bildet, wobei die "Antwort" darauf die nächste Abfrage durch das Modul 12&sub1; des Moduls 12&sub2; ist.
  • Ein Modulfehler kann in einer von zwei Arten und Weisen während des Abfrageverfahrens erfaßt werden. Wiederum wird, unter Verwendung von Partnermodulen 12&sub1;, 12&sub2; als Beispiele, das Modul 12&sub2; so behandelt, daß es fehlerhaft funktioniert, wenn die Modulsteuereinheit 22&sub2; entweder vollständig dahingehend fehlschlägt, auf das Abfrageprotokoll von dem Modul 12&sub1; anzusprechen, oder mit einem Fehlerstatus antwortet.
  • Wenn der Signalprozessor 20&sub2; fehlschlägt zu arbeiten, erfaßt der Fehlermonitor 24&sub2; diesen Fehler und stellt seinen Status zurück, um anzuzeigen, daß der Prozessor 20&sub2; fehlerhaft arbeitet. Die Modulsteuereinheit 22&sub2; lernt den Fehler durch Lesen des Status des Fehlermonitors 24&sub2; und schickt eine Antwort zu der Modulsteuereinheit 22&sub1;, was einen Fehlerstatus anzeigt. Die Modulsteuereinheit 22&sub2; schickt auch einen Einstellbefehl zu dem Fehlermonitor 24&sub2;, um dessen Zustand von einem Durchlassen zu einem Fehler hin zu ändern, und bewirkt, daß der Fehlermonitor 24&sub2; einen primären Schalter 36 in dem Modul 12&sub2; öffnet. Wenn die Modulsteuereinheit 22&sub1; das Ansprechen von der Steuereinheit 22&sub2; liest, was den Fehler anzeigt, schließt sie den sekundären Schalter 40 in dem Modul 12&sub1;. Als Folge werden die Signale auf der Leitung 14&sub2; von einem fehlerhaften Modul 12&sub2; über einen sekundären Schalter 40 in seinem Partnermodul 12&sub1; und auf den Hilfssignalbus 18 diversifiziert.
  • Wenn die Modulsteuereinheit 22&sub2; dahingehend fehlschlägt, einen Rücksetzbefehl zu dem Fehlermonitor 24&sub2; innerhalb einer vorbestimmten Zeit zu schicken, bestimmt der Fehlermonitor 24&sub2; innerhalb einer vorbestimmten Zeit, daß die Steuereinheit 22&sub2; fehlerhaft gearbeitet hat, und setzt sich selbst zu dem Fehlerzustand zurück, um dadurch das Modul 12&sub2; gegen ein Antworten auf ein darauffolgendes Abfragen von der Modulsteuereinheit 22&sub1; zu schützen. Der Fehlermonitor 24&sub2; öffnet dann den primären Schalter 36 in dem Modul 12&sub1;, was den Signalprozessor 20&sub2; von der Kommunikationsleitung 14&sub2; entkoppelt. Die Modulsteuereinheit 22&sub1; würde, unter einem Fehlschlagen, ein Antworten innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls zu empfangen, bestimmen, daß das Partnermodul 12&sub2; vermißt wird oder stark fehlerhaft arbeitet und den sekundären Schalter 40 in dem Modul 12&sub1; schließen.
  • Wenn das Modul 12&sub2; fehlerhaft gearbeitet hat (oder entfernt ist), wie dies vorstehend beschrieben ist, weist die Modulsteuereinheit 22&sub1; in deren Partnermodul 12&sub1; die Modulsteuereinheit 28 in dem Reservemodul 16 darauf hin und überträgt Daten zu der Modulsteuereinheit 28, die die "Konfiguration" des Signalprozessors 20&sub2; in dem fehlerhaften Modul 12&sub2; beschreiben. Jede Modulsteuereinheit 22&sub1;-22N speichert Daten, die die Konfiguration des Signalprozessors in seinem Modul und die Konfiguration des Signalprozessors des Partnermoduls beschreiben.
  • Zum Beispiel speichert die Modulsteuereinheit 22&sub1; Konfigurationsdaten für den Signalprozessor 20&sub1; und den Signalprozessor 20&sub2; und die Modulsteuereinheit 22&sub2; speichert in ähnlicher Weise Daten über die Konfigurationen der Signalprozessoren 20&sub1;, 20&sub2;. Die Konfigurationsdaten für einen gegebenen Signalprozessor (z.B. der Signalprozessor 20&sub2;) umfassen Informationen, die das Interface mit der Kommunikationsleitung 14&sub2; des Moduls identifizieren, den Typ eines Prozessors, der auf dem Signalprozessor 20&sub2; läuft, und die Bestimmung im System 10, wo der Ausgang des Signalprozessors 20&sub2; über die Leitung 14&sub2; hingeschickt werden soll.
  • Die Reservemodulsteuereinheit 28 spricht auf die Konfigurationsdaten von der Modulsteuereinheit 22&sub1; dadurch an, daß sie bewirkt, daß der Reservesignalprozessor 26 die spezifizierte Konfiguration annimmt, und durch Zurücksetzen des Ansprechzeitgebers in dem Reservefehlermonitor 30. Der primäre Schalter 36 in dem Reservemodul 16 wird dann durch den Fehlermonitor 36 geschlossen, um dadurch die Zurückführung der Signale auf der Kommunikationsleitung 14&sub2; zu dem Reservesignalprozessor 26 über den Hilfssystembus 18 ohne irgendeine Unterbrechung in dem Betrieb zu vervollständigen.
  • Der Zurückführungs- bzw. Umleitungsbetrieb ist derselbe unabhängig davon, welches Modul in dem Paar der Module fehlerhaft ist. Zum Beispiel öffnet, wenn das Modul 12N fehlerhaft ist, der Fehlermonitor 24N den primären Schalter 36 in dem Modul 12N und die Modulsteuereinheit 22N-1 schließt den sekundären Schalter 40 in dem Modul 12N-1. Die Modulsteuereinheit 22N-1 schickt die Konfigurationsdaten des Signalprozessors 20N zu der Reservemodulsteuereinheit 28, die bewirkt, daß der Reservesignalprozessor 26 die Konfiguration annimmt, und bewirkt, daß der Reservefehlermonitor 30 den primären Schalter 36 schließt. Daten auf der Leitung 14N werden dadurch über das Partnermodul 12N-1 und den Hilfssignalbus 18 zu dem Signalprozessor 26 in dem Reservemodul 16 geführt.
  • Andere Ausführungsformen liegen innerhalb der nachfolgenden Ansprüche.
  • Zum Beispiel kann die Anzahl N der Interface-Module 12&sub1;-12N ungerade im Gegensatz zu gerade sein. In diesem Fall würde das Reservemodul 16 auch als das Partnermodul für das Modul, das nicht in anderer Weise gepaart ist (z.B. das Modul 12N), dienen. Der sekundäre Eingang 42 des Reservemoduls 16 wird mit einer Kommunikationsleitung 14N (siehe FIG. 2) verbunden. Das Reservemodul 16 würde das Partnermodul 12N in derselben Art und Weise, wie dies vorstehend besprochen ist, abfragen. Falls die Modulsteuereinheit 22N, 28, bestimmt, daß der Signalprozessor 20N fehlerhaft ist, schließt die Reservemodulsteuereinheit 28 den sekundären Schalter 40 in dem Reservemodul 16 und bewirkt, daß der Reservefehlermonitor 30 den primären Schalter 36 schließt, und der Fehlermonitor 24N bewirkt, daß der primäre Schaltkreis 36 des fehlerhaften Moduls 12N offen ist. Signale auf der Leitung 14N werden so über den Schalter 40 in dem Reservemodul 16 auf den Hilfssignalbus 18 zu dem Reservesignalprozessor 26 über den Reservemodulschalter 36 gekoppelt. Die Modulsteuereinheit 22N identifiziert das Modul 12N als das fehlerhafte Modul und das Reservemodul 16 nimmt die Konfiguration des Moduls 12N in Abhängigkeit von den Konfigurationsdaten, die in der Reservemodulsteuereinheit 28 gespeichert sind, an.
  • Wie die FIG. 2 zeigt, kann das verteilte Umschaltschema der Erfindung in Verbindung mit anderen Modulkonfigurationen verwendet werden. In dem Kommunikationssystem 100 sind Module 112&sub1;-112N, die Signale auf jeweiligen Kommunikationsleitungen 114&sub1;-114N empfangen, in einer "Schleifen"-Konfiguration mit einem Reservemodul 116 verbunden. In dieser Anordnung ist jedes Modul so zugeordnet, daß es der Partner der zwei Module (ein "Klienten"-Modul und ein "Agenten"-Modul) ist, die auf jeder Seite des Partnermoduls angeordnet sind. Ein Agenten-Modul steuert den sekundären Schalter 140 seines Klienten-Moduls. Zum Beispiel steuert das Modul 112&sub2; den sekundären Schalter 140 des Moduls 112&sub2;, das Modul 112&sub2; ist der Agent des Moduls 112&sub1;. Der sekundäre Schalter 140 des Moduls 112&sub2; wird durch das Modul 112&sub3; gesteuert, und demzufolge ist das Modul 112&sub2; der Klient des Moduls 112&sub3;. In ähnlicher Weise ist das Modul 112N der Agent des Moduls 112N-1 (nicht dargestellt).
  • Der sekundäre Eingang 142 jedes Moduls liefert Signale zu einem sekundären Schalter 140 von der Kommunikationsleitung seines Klienten-Moduls aus. Zum Beispiel empfängt der sekundäre Schalter 140 in dem Modul 112&sub2; Signale von der Kommunikationsleitung 114&sub1;. Die Ausgänge aller sekundärer Schalter 140 sind mit dem Hilfssignalbus 118 verbunden. Die Schleife ist durch Verbindung des primären Eingangs 138 des Reservemoduls 116 und des sekundären Eingangs 142 des ersten Moduls 112&sub1; in der Schleife mit dem Hilfssignalbus 118 geschlossen. Wie zuvor sind während eines normalen Betriebs der primäre und der sekundäre Schalter 136, 140 in den Modulen 112&sub1;-112N normalerweise jeweils geschlossen und offen, und beide Schalter 136, 140 in dem Reservemodul 116 sind offen. Alle Schalter des Moduls werden durch den Fehlermonitor (d.h. 124&sub1;-124N, 130) des Moduls und die Modulsteuereinheit (d.h. 122&sub1;-122N, 128) in derselben Art und Weise, wie dies zuvor beschrieben ist, gesteuert, und die Agenten-Module fragen deren Klienten-Module über den Steuerbus 134 unter Verwendung desselben Verfahrens, wie dies vorstehend besprochen ist, ab.
  • Im Betrieb läuft, wenn eines der Module (z.B. Modul 112&sub1;) seinen Fehler anzeigt, entweder durch ein Nichtantworten auf die Abfrage von seinem Agenten-Modul (z.B. Modul 112&sub2;) oder durch Antworten mit einem Fehlerstatus, der Antwortzeitgeber in dem Fehlermonitor 124&sub1; ab, wobei bewirkt wird, daß der Fehlermonitor 124&sub1; den primären Schalter 136 des Moduls 112&sub1; öffnet. Die Modulsteuereinheit 122&sub2; schließt den sekundären Schalter 140 des Moduls 112&sub2; und schickt die Konfigurationsdaten des Signalprozessors 120&sub1; zu der Modulsteuereinheit 128 in dem Reservemodul 116. Das Reservemodul 126 konfiguriert den Reservesignalprozessor 126 gemäß den Konfigurationsdaten und bewirkt, daß der Reservefehlermonitor 130 den primären Reservemodulschalter 136 schließt. Der sekundäre Schalter 128 in dem Reservemodul 116 wird offen gehalten. Die Daten auf der Kommunikationsleitung 114&sub1; werden demzufolge durch das Modul 112&sub2; auf den Hilfssignalbus 118 geführt und an den Signalprozessor 126 in dem Reservemodul 116 angelegt.
  • Wie die FIG. 3 zeigt, kann die verteilte Umschaltarchitektur der Erfindung auch in einem Kommunikationssystem 200 verwendet werden, in dem die Interface-Module 212&sub1;-212N zwischen einem Netzwerk 202 und einer Ausrüstung 204&sub1;-204N über Netzwerkleitungen 214a&sub1; -214aN und Ausrüstungsleitungen 214b&sub1;-214bN jeweils verbunden sind. Die Netzwerkseite umfaßt einen Hilfssignalbus 218a und ein separater Hilfssignalbus 218b ist für die Ausrüstungsseite des Systems vorgesehen.
  • Jedes Modul 212&sub1;-212N umfaßt einen Signalprozessor 200&sub1;-200N und zwei Sätze primärer und sekundärer Schalter; ein primärer Schalter 226a und ein sekundärer Schalter 228a auf der Netzwerkseite und einen primären und einen sekundären Schalter 226b, 228b auf der Ausrüstungsseite. Die primären Schalter 226a, 226b jedes Moduls (z.B. Modul 212&sub1;) werden durch den Fehlermonitor (z.B. Fehlermonitor 224&sub1;) und die Modulsteuereinheit (z.B. Modulsteuereinheit 222&sub1;) jeweils dieses Moduls gesteuert.
  • Irgendeines der Interface-Module 212&sub1;-212N, zum Beispiel Modul 212N, kann wahlweise als das Reservemodul bestimmt sein. Die Modulsteuereinheit 222N und der Fehlermonitor 224N sind einem Reservemodul 212N zugeordnet, die normalerweise das Modul 212N von den Leitungen 214aN, 214bN durch Plazieren deren primärer Schalter 226a, 226b in die Position "2" entkoppeln. Die primären Schalter 226a, 226b in den aktiven Modulen (z.B. Module 212&sub1;, 212&sub2;) befinden sich normalerweise in der Position "1", um die Signalprozessoren 220&sub1;, 220&sub2; solcher Interface-Module in Reihe mit deren jeweiligen Kommunikationsleitungen (z.B. Leitung 214a&sub1;, 214b&sub1;, und 214a&sub2;, 214b&sub2;) zu koppeln. Die sekundären Schalter 228a, 228b in allen Modulen 212&sub1;-212N sind alle normalerweise deaktiviert in einer Position "1" durch die Modulsteuereinheiten 222&sub1;-222N jeweils.
  • Die Module 212&sub1;-212N sind in einer "Schleifen"-Konfiguration verbunden, wobei jedes Modul als der Agent für ein angrenzendes Modul und als der Klient für das andere, angrenzende Modul dient. Zum Beispiel ist das Modul 212&sub2; der Agent für das Modul 212&sub1; und ist der Klient des Moduls 212&sub3; (nicht dargestellt). In ähnlicher Weise dient das Modul 212&sub1; als der Agent für das Modul 212N.
  • Wenn ein aktives Modul entfernt ist oder fehlerhaft arbeitet (wie zum Beispiel durch das Abfrageverfahren erfaßt, das vorstehend besprochen ist), öffnet der Fehlermonitor in dem fehlerhaft arbeitenden Modul sein Paar primärer Schalter 226a, 226b und die Modulsteuereinheit in dem Agent des fehlerhaften Moduls schließt die sekundären Schalter 228a, 228b in dessen Klienten-Modul, um dadurch das fehlerhafte Klienten-Modul von seiner Ausrüstung und dem Netzwerk 202 zu entkoppeln und die Kommunikationsleitungen des fehlerhaften Moduls auf die Hilfssignalbusse 218a, 218b zu koppeln.
  • Die Modulsteuereinheit in dem Agenten-Modul weist die Modulsteuereinheit 222N in dem Reservemodul 212N auf den Fehler seines Klienten hin und schickt die Konfigurationen des Signalprozessors des fehlerhaften Moduls zu der Reservemodulsteuereinheit 222N über einen Steuerbus 230. Die Modulsteuereinheit 222N konfiguriert den Signalprozessor 220N entsprechend und bewirkt, daß der Fehlermonitor 224N Schalter 226a, 226b zu einer Position "3" ändert, um dadurch den Signalprozessor 220N auf Hilfssignalbusse 218a, 218b zu koppeln, so daß das Reservemodul 212N das fehlerhafte Modul in dem System ersetzt.
  • Zum Beispiel läuft, wenn das Modul 212&sub1; fehlerhaft arbeitet, der Ansprechzeitgeber in dem Fehlermonitor 224&sub1; ab und der Fehlermonitor 224&sub1; deaktiviert primäre Schalter 226a, 226b in dem Modul 212&sub1; zu einer Position "2", um das Modul 212&sub1; von den Kommunikationsleitungen 214a&sub1;, 214b&sub1; zu entkoppeln. Die Modulsteuereinheit 222&sub2; aktiviert sekundäre Schalter 228a, 226b in dem Modul 212&sub2; zu einer Position "2", um dadurch Signale auf Kommunikationsleitungen 214a&sub1;, 214b&sub1; auf Hilfssignalbussen 218a, 218b jeweils zu koppeln. Die Modulsteuereinheit 222&sub2; schickt auch die Konfiguration des Signalprozessors 220&sub1; zu einer Reservemodulsteuereinheit 222N über den Steuerbus 230.
  • Die Modulsteuereinheit 222N stellt die Konfiguration des Reservesignalprozessors 220N so ein, daß sie dieselbe wie diejenige des Signalprozessors 220&sub1; ist, und bewirkt, daß der Reservefehlermonitor 224N die primären Schalter 226a, 226b in dem Reservemodul 212N zu einer Position "3" ändert. Als Folge werden die Signale auf den Hilfsbussen 218a, 218b zu dem Signalprozessor 220N gekoppelt und ein Hilfsmodul 212N wird zwischen dem Netzwerk 202 und der Ausrüstung 204&sub1; anstelle des fehlerhaften Moduls 212&sub1; eingesetzt.

Claims (14)

1. Gerät für ein Kommunikationssystem (10) der Art, in der eine Mehrzahl primärer Kommunikationsmodule (12&sub1;-12N) Signale auf einer entsprechenden Mehrzahl von Kommunikationsleitungen (14&sub1;-14N) empfangen, die eine Redundanz in dem Fall eines Fehlverhaltens eines der primären Module (12&sub2;, 12N) liefern, wobei das Gerät aufweist:
ein Reservekommunikationsmodul (16) zum Empfangen von Signalen von der Kommunikationsleitung entsprechend einem fehlerhaften, primären Modul (12&sub2;, 12N),
eine Mehrzahl Partnermodule (12&sub1;, 12N-1), die der Mehrzahl primärer Module (12&sub2;, 12N) zugeordnet ist, wobei jedes Partnermodul (12&sub1;, 12N-1) dazu geeignet ist, Signale von der Kommunikationsleitung des primären Moduls (12&sub2;, 12N), zu dem das Partnermodul (12&sub2;, 12N-1) zugeordnet ist, zu dem Reservemodul (16) in dem Fall eines Fehlverhaltens des primären Moduls (12&sub2;, 12N) zu führen; gekennzeichnet durch:
jedes Partnermodul (12&sub1;, 12N-1) weist einen Schaltkreis zum Erfassen auf, ob das primäre Modul (12&sub2;, 12N), mit dem es verpartnert ist, fehlerhaft ist;
jedes Partnermodul (12&sub1;, 12N-1) ist dazu geeignet, periodisch das primäre Modul (12&sub2;, 12N), mit dem es verpartnert ist, abzufragen und periodisch durch das primäre Modul (12&sub2;, 12N) abgefragt zu werden, um zu erfassen, ob das primäre Modul (12&sub2;, 12N) fehlerhaft ist;
und jedes Partnermodul (12&sub1;, 12N-1) umfaßt einen Speicher für operationsmäßige Konfigurationsinformationen für das primäre Modul (12&sub2;, 12N), mit dem es verpartnert ist, und weist weiterhin einen Schaltkreis zum Hinweisen des Reservemoduls (16) auf die Konfigurationsinformationen, wenn das primäre Modul (12&sub2;, 12N) fehlerhaft ist, auf; und
eine Einrichtung zum Bewirken, daß das Reservemodul (16) die Konfiguration des fehlerhaften, primären Moduls (12&sub2;, 12N) in Abhängigkeit der Konfigurationsinformationen annimmt.
2. Gerät nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der primären Module (12&sub2;, 12N) auch als das Partnermodul eines anderen der primären Module (12&sub2;, 12N) dient.
3. Gerät nach Anspruch 2, wobei die primären Module (12&sub2;, 12N) in Paaren angeordnet sind, wobei jedes Modul in jedem Paar Module als das Partnermodul für das andere Modul in dem Paar dient.
4. Gerät nach Anspruch 3, wobei jedes der primären Module (12&sub2;, 12N) mit einem anderen der primären Module (12&sub2;, 12N) gepaart ist.
5. Gerät nach Anspruch 3, wobei eines der primären Module (12&sub2;, 12N) mit dem Reservemodul (16) gepaart ist, wobei das Reservemodul (16) als das Partnermodul dem einen primären Modul (12&sub2;, 12N) zugeordnet ist.
6. Gerät nach Anspruch 2, wobei die primären Module (12&sub2;, 12N) und das Reservemodul (16) in einer Schleife derart angeordnet sind, daß jedes eine der Module als das Partnermodul für ein angrenzendes Modul in der Schleife dient.
7. Gerät nach Anspruch 2, das weiterhin einen Signalbus (18) aufweist, wobei die Partnermodule (12&sub1;, 12N-1) jeweils so angepaßt sind, um Signale von der Kommunikationsleitung des primären Moduls (12&sub2;, 12N), zu dem das Partnermodul zugeordnet ist, auf den Signalbus zu koppeln, wenn das primäre Modul (12&sub2;, 12N) fehlerhaft wird, und das Reservemodul (16) so angepaßt ist, um die Signale von dem Signalbus (18) zu empfangen.
8. Gerät nach Anspruch 7, wobei mindestens eines der primären Module (12&sub2;, 12N) einen ersten Eingang, der mit seiner Kommunikationsleitung gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der mit der Kommunikationsleitung des primären Moduls (12&sub2;, 12N), mit dem es verpartnert ist, gekoppelt ist, und zwar zum Führen von Signalen von der Kommunikationsleitung des primären Moduls (12&sub2;, 12N) auf den Signalbus, falls das primäre Modul (12&sub2;, 12N) fehlerhaft ist, besitzt.
9. Gerät nach Anspruch 8, wobei das Reservemodul (16) als der Partner eines der primären Module (12&sub2;, 12N) zugeordnet ist, wobei das Reservemodul (16) einen ersten Eingang, der mit dem Signalbus (18) gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der mit der Kommunikationsleitung des einen primären Moduls (12&sub2;, 12N) gekoppelt ist, und zwar zum Führen der Signale von der Kommunikationsleitung auf den Signalbus (18), falls das eine primäre Modul (12&sub2;, 12N) fehlerhaft ist, besitzt.
10. Gerät nach Anspruch 1, wobei die primären Module (12&sub2;, 12N), weiterhin Signale auf einer zweiten Mehrzahl Kommunikationsleitungen übertragen, wobei das Reservemodul (16) so angepaßt ist, um Signale auf dem einen der zweiten Mehrzahl der Kommunikationsleitungen entsprechend des fehlerhaften, primären Moduls (12&sub2;, 12N) zu übertragen,
wobei jedes Partnermodul (12&sub1;, 12N-1) so angepaßt ist, um das Reservemodul (16) zu der zweiten Kommunikationsleitung des primären Moduls (12&sub2;, 12N), zu dem das Partnermodul (12&sub1;, 12N-1) zugeordnet ist, im Fall eines Fehlverhaltens des primären Moduls (12&sub2;, 12N) zu koppeln.
11. Gerät nach Anspruch 1, das so konfiguriert ist, daß das Reservemodul (16) Kommunikationssignale nur von der Kommunikationsleitung entsprechend eines fehlerhaften, primären Moduls empfängt.
12. Gerät nach Anspruch 1, das nur ein einzelnes der Reservekommunikationsmodule (16) für die Mehrzahl der primären Module (12&sub2;, 12N) umfaßt.
13. Verfahren zur Verwendung in einem Kommunikationssystem der Art, in dem eine Mehrzahl primärer Kommunikationsmodule (12&sub2;, 12N) Signale auf einer entsprechenden Mehrzahl Kommunikationsleitungen empfängt, die im Falle eines Fehlverhaltens eines der primären Module (12&sub2;, 12N) eine Redundanz liefern, wobei das Verfahren aufweist:
Vorsehen eines Reservekommunikationsmoduls (16) zum Empfangen von Signalen von der Kommunikationsleitung entsprechend einem fehlerhaften, primären Modul (12&sub2;, 12N);
Zuordnen von Partnermodulen (12&sub1;, 12N-1) zu den primären Modulen (12&sub2;, 12N);
Freigeben jedes Partnermoduls (12&sub1;, 12N-1), um Signale von der Kommunikationsleitung des primären Moduls (12&sub2;, 12N), zu dem das Partnermodul (12&sub1;, 12N-1) zugeordnet ist, zu dem Reservemodul (16) im Fall eines Fehlverhaltens des primären Moduls (12&sub2;, 12N) zu koppeln,
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es weiter die Schritte aufweist:
Erfassen für jedes der Partnermodule (12&sub1;, 12N-1), ob das primäre Modul (12&sub2;, 12N), mit dem es verpartnert ist, fehlerhaft ist; wobei der Schritt einer Erfassung mittels eines gegenseitigen, periodischen Abfragens zwischen dem Partnermodul (12&sub1;, 12N-1) und seinem verpartnerten, primären Modul (12&sub2;, 12N) durchgeführt wird;
Speichern im Speicher jedes des Partnermoduls (12&sub1;, 12N-1) operationsmäßiger Konfigurationsinformationen für das primäre Modul (12&sub2;, 12N), mit dem es verpartnert ist;
Hinweisen, für jedes der Partnermodule, dieses Reservemoduls (16) über die operationsmäßigen Konfigurationsinformationen, wenn das primäre Modul (12&sub2;, 12N) fehlerhaft ist, und
Bewirken, daß das Reservemodul (16) die Konfiguration des fehlerhaften, primären Moduls (12&sub2;, 12N) in Abhängigkeit des Hinweisschrittes annimmt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin ein Zuordnen mindestens einer der primären Module (12&sub2;, 12N), so, daß es das Partnermodul des anderen der primären Module (12&sub2;, 12N) ist, aufweist.
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