專利名稱：一種主備交叉連接模塊保護(hù)性切換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在同步數(shù)字系列系統(tǒng)中對(duì)主備配置的交叉連接模塊進(jìn)行保護(hù)性自動(dòng)切換的方法，該方法對(duì)存在主備功能模塊的保護(hù)性自動(dòng)切換的其他系統(tǒng)具有同樣的參考價(jià)值。
背景技術(shù)：
在同步數(shù)字系列系統(tǒng)(SDH)中，對(duì)關(guān)鍵的功能模塊設(shè)計(jì)為1+1的冗余備份，例如交叉連接模塊等。其中，備用交叉連接模塊始終處于熱備份狀態(tài)。從原理上講，一旦主用交叉連接模塊出現(xiàn)故障，系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)地切換到備用交叉連接模塊上。
在實(shí)際工程維護(hù)中，會(huì)有出乎意料的情況發(fā)生。經(jīng)過主用模塊的業(yè)務(wù)幾乎全線中斷，系統(tǒng)始終無法自動(dòng)切換，直到采取人工直接干預(yù)。對(duì)于無人值守的機(jī)房，只有依靠維護(hù)人員驅(qū)車前往，電路恢復(fù)時(shí)間只能以小時(shí)計(jì)，損失無法估計(jì)。
出現(xiàn)上述問題主要原因是保護(hù)機(jī)制上不夠健全。一般廠家承諾可以自動(dòng)切換的條件是，模塊內(nèi)出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)加載失敗，微處理器(CPU)程序計(jì)數(shù)器指示錯(cuò)誤等故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)主備模塊的自動(dòng)切換。還有的廠家承諾備用模塊檢測(cè)到主用模塊故障時(shí)將自動(dòng)獲取主用工作權(quán)，替代當(dāng)前的主用工作模塊。另有一些廠家在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將主備用模塊的位置固定，即便在主用模塊出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)生了切換到備用模塊的動(dòng)作，一旦主用模塊恢復(fù)正常，又發(fā)生一次從當(dāng)前主用模塊到固定主用模塊的切換動(dòng)作，這樣切換的次數(shù)增加，無疑會(huì)增加設(shè)備的不穩(wěn)定性。
現(xiàn)有技術(shù)一般采用如下的主備倒換方法主備模塊利用各自模塊上的CPU監(jiān)測(cè)本模塊內(nèi)可監(jiān)控的量，如果監(jiān)測(cè)到主模塊上出現(xiàn)特定故障，主模塊上的CPU將主模塊的工作狀態(tài)改變，并通過一級(jí)三態(tài)控制門將主用工作狀態(tài)”0”轉(zhuǎn)為備用工作狀態(tài)”1”；通過背板的主備互連線，備模塊上的CPU通過一級(jí)隔離門獲取主模塊的工作狀態(tài)的變化后，備模塊上的CPU就會(huì)將工作狀態(tài)改變，并且也通過一級(jí)三態(tài)控制門將備用工作狀態(tài)”1”變成主用工作狀態(tài)”0”，從而完成了主備倒換。這種主備倒換是有前提條件的，即模塊內(nèi)的CPU工作是正常的，模塊輸出給各線路接口模塊的信號(hào)也是正常的。此種方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)主備倒換，但是在主備倒換的可靠性上存在幾個(gè)問題第一，模塊輸出給各線路接口模塊的信號(hào)不正常導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，此時(shí)模塊實(shí)際上已不能正常工作，卻無法實(shí)行主備倒換；第二，模塊的CPU程序運(yùn)行不正常，導(dǎo)致無法正常監(jiān)測(cè)本模塊，模塊的輸出工作狀態(tài)就是不可靠的；第三，模塊的CPU供電電源不正常導(dǎo)致CPU工作失常；第四，輸出級(jí)的電源供給不正常，導(dǎo)致輸出工作狀態(tài)信號(hào)電平可能會(huì)處在中間電平位置上，也無法實(shí)行主備倒換；第五，主備模塊的位置是固定的，一旦主用模塊故障消除后，系統(tǒng)要從備用模塊再倒回主用模塊，增加倒換環(huán)節(jié)，容易導(dǎo)致額外的故障。
檢測(cè)點(diǎn)的不完善也是影響設(shè)備不可靠倒換的重要原因。如果模塊本身主電源工作不正常，無法監(jiān)測(cè)自身FPGA加載是否成功，更不能保證檢測(cè)到本模塊的CPU部分工作是否正常。如果備用模塊本身工作不正常，則不能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)主用模塊的工作狀態(tài)，并且啟動(dòng)可靠的自動(dòng)切換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題。為此目的而提出一種主備交叉連接模塊保護(hù)性自動(dòng)切換的方法，該方法包括步驟檢測(cè)主備用交叉連接模塊輸出給各個(gè)線路接口模塊的信號(hào)，將檢測(cè)結(jié)果上報(bào)網(wǎng)管，該檢測(cè)結(jié)果表示當(dāng)前主備用交叉連接模塊工作正常或失效，具體地，如果各個(gè)線路接口模塊或者指定的部分線路接口模塊檢測(cè)到備用交叉連接模塊輸出的信號(hào)出現(xiàn)段層主要告警，網(wǎng)管發(fā)出一級(jí)提示告警，表示備用交叉連接模塊失效，如果各個(gè)線路接口模塊或者指定的部分線路接口模塊檢測(cè)到備用交叉連接模塊輸出的信號(hào)出現(xiàn)管理單元告警，而主用交叉連接模塊輸出的信號(hào)正常，則表示此故障并非源自主備用交叉連接模塊的上游，而僅僅源自備用交叉連接模塊，網(wǎng)管發(fā)出二級(jí)提示告警，表示備用交叉連接模塊失效，如果各個(gè)線路接口模塊或者指定的部分線路接口模塊同時(shí)檢測(cè)到主備用交叉連接模塊輸出的信號(hào)出現(xiàn)管理單元告警，則表示故障源自主備用交叉連接模塊的上游，網(wǎng)管發(fā)出三級(jí)提示告警，表示為其它系統(tǒng)故障；主備用交叉連接模塊相互檢測(cè)對(duì)方的工作狀態(tài)，當(dāng)備用交叉連接模塊檢測(cè)到主用交叉連接模塊工作狀態(tài)不正常時(shí)，備用交叉連接模塊通過互控狀態(tài)線自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊，具體地，備用交叉連接模塊檢測(cè)到主用交叉連接模塊的微處理器電源降低到所選擇的一定閾值時(shí)，備用交叉連接模塊通過互控狀態(tài)線自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊，并且將原來的主用交叉連接模塊設(shè)置為備用交叉連接模塊，并發(fā)出原來的主用交叉連接模塊失效的信號(hào)，如果備用交叉連接模塊檢測(cè)到主用交叉連接模塊微處理器電源正常，并且通過檢測(cè)主用交叉連接模塊微處理器發(fā)出的固定二進(jìn)制碼異常，從而確定主用交叉連接模塊微處理器工作不正常時(shí)，備用交叉連接模塊也通過互控狀態(tài)線自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊；主備用交叉連接模塊各自對(duì)自身工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，主用交叉連接模塊在發(fā)現(xiàn)自身工作狀態(tài)不正常時(shí)，通過互控狀態(tài)線自動(dòng)將本模塊切換為備用交叉連接模塊，同時(shí)將原來的備用交叉連接模塊切換為主用交叉連接模塊，具體地，主用交叉連接模塊對(duì)本模塊內(nèi)其他電源進(jìn)行檢測(cè)，主用交叉連接模塊對(duì)本模塊內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的加載狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，主用交叉連接模塊對(duì)本模塊內(nèi)關(guān)鍵芯片的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將上述三項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果上報(bào)本模塊內(nèi)的微處理器，一旦微處理器發(fā)現(xiàn)該三項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果內(nèi)的任何一項(xiàng)出現(xiàn)異常，則主用交叉連接模塊立即通過互控狀態(tài)線自動(dòng)切換為備用交叉連接模塊，同時(shí)原來的備用交叉連接模塊自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊。
在本發(fā)明的上述方法中，所述段層主要告警可以是幀丟失，所述管理單元告警可以是管理單元告警指示信號(hào)或者管理單元指針丟失。
利用本發(fā)明的方法，可以在出現(xiàn)故障時(shí)實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)切換，并且可以增加設(shè)備的穩(wěn)定性和切換的可靠性。


圖1為本發(fā)明方法中所利用的各種檢測(cè)信號(hào)傳輸方向的示意圖；圖2為本發(fā)明方法中所采用的故障檢測(cè)機(jī)制的示意圖；圖3為集電極開路與非門驅(qū)動(dòng)的模塊狀態(tài)線的電路簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，詳細(xì)解釋本發(fā)明方法的技術(shù)原理和具體實(shí)施方式
。
假定主備用模塊的切換是發(fā)生在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行過程中，只在主用模塊出現(xiàn)突發(fā)性故障時(shí)出現(xiàn)自動(dòng)切換。此時(shí)本發(fā)明的方法在自動(dòng)切換動(dòng)作之前，要保證備用模塊工作狀態(tài)正常，保證備用模塊隨時(shí)了解主用模塊的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，保證選擇合理的定位故障點(diǎn)，設(shè)置自動(dòng)切換的優(yōu)先級(jí)別，防止誤動(dòng)作，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證及時(shí)隔離失效模塊的輸出狀態(tài)信號(hào)，以便備用模塊不受失效主用模塊的影響，實(shí)現(xiàn)正常切換。
為了解決備用模塊的工作狀態(tài)的問題，保證在發(fā)生自動(dòng)切換時(shí)，備用模塊工作狀態(tài)正常，我們通過第三方來監(jiān)測(cè)主備用交叉連接模塊的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。在SDH系統(tǒng)中，各個(gè)線路接口模塊經(jīng)過開銷處理和指針處理后與交叉連接模塊相連，在交叉連接模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的調(diào)度，其連接關(guān)系如圖1。
在圖1中，粗線所示為主備用交叉連接模塊輸出給各個(gè)線路接口模塊的信號(hào)，此信號(hào)帶有SDH的幀信息。在線路接口模塊的入口，我們進(jìn)行告警檢測(cè)。各個(gè)線路接口模塊將檢測(cè)結(jié)果上報(bào)電信管理網(wǎng)絡(luò)(TMN)，通知維護(hù)人員目前主備用交叉連接模塊的工作狀態(tài)(正常或失效)。各個(gè)線路接口模塊的檢測(cè)機(jī)理如下首先，若各個(gè)線路接口模塊均檢測(cè)到備用交叉連接模塊過來的信號(hào)出現(xiàn)段層主要告警，例如幀丟失(LOF)，網(wǎng)管給出一級(jí)提示告警，指示備用交叉連接模塊失效；其次，對(duì)于傳輸網(wǎng)正常工作的情況，這意味著至少主用模塊工作正常，網(wǎng)絡(luò)中傳送著各類業(yè)務(wù)，此時(shí)若各個(gè)線路接口模塊均檢測(cè)到備用交叉連接模塊過來的信號(hào)出現(xiàn)管理單元告警，例如管理單元告警指示信號(hào)(AU_AIS)或管理單元指針丟失(AU_LOP)，而主用交叉連接模塊送來的信號(hào)正常，則表明此故障不是來源于主備用交叉連接模塊的上游，而僅僅是來源于備用交叉連接模塊，網(wǎng)管給出二級(jí)提示告警，指示備用交叉連接模塊失效；如果同時(shí)檢測(cè)到主備用交叉連接模塊送來的信號(hào)出現(xiàn)管理單元告警，則表明故障產(chǎn)生于主備用交叉連接模塊的上游，給出三級(jí)提示告警，指示其它系統(tǒng)故障。
如果發(fā)現(xiàn)備用交叉連接模塊失效，即發(fā)現(xiàn)了一級(jí)提示告警和二級(jí)提示告警，維護(hù)人員必須盡快維修，保證在正常運(yùn)行中，備用交叉連接模塊工作正常，這一點(diǎn)是我們后面即將討論的主備交叉連接模塊發(fā)生自動(dòng)切換的前提。
在模塊內(nèi)，只有在微處理器(CPU)工作正常的情況下，才能對(duì)本模塊的狀態(tài)進(jìn)行正確的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，在主備用模塊的相互檢測(cè)中，我們選擇影響模塊工作狀態(tài)的全局參量，比如模塊內(nèi)CPU的工作電源和CPU工作狀態(tài)作為對(duì)偶模塊(主備用模塊互為對(duì)偶)的監(jiān)測(cè)參量。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，在這一環(huán)節(jié)，我們只考慮備用模塊在何種情況下，“搶奪工作權(quán)”(切換為主用模塊)備用模塊檢測(cè)到主用模塊的CPU電源降低到一定閾值(可以選擇)時(shí)，此時(shí)主用模塊自身的監(jiān)測(cè)狀態(tài)已經(jīng)不可信，備用模塊自動(dòng)變?yōu)橹饔媚K，將原來的主用模塊設(shè)置為備用模塊，實(shí)現(xiàn)“搶主”切換，并且提示維護(hù)人員更換失效的原主用模塊；若備用模塊檢測(cè)到主用模塊的CPU電源正常，此時(shí)通過檢測(cè)主用模塊CPU送來的固定二進(jìn)制碼，一旦主用模塊的CPU功能異常，例如程序計(jì)數(shù)器指示錯(cuò)誤等，備用模塊無法檢測(cè)到規(guī)則的二進(jìn)制碼，即認(rèn)為主用模塊失效，備用模塊發(fā)生“搶主”切換。
在不存在上述故障的情況下，主備用模塊分別對(duì)自身的檢測(cè)才是可靠的。此時(shí)我們只考慮主用模塊“放棄工作權(quán)”的情況自動(dòng)將本模塊設(shè)置為備用模塊，同時(shí)啟動(dòng)對(duì)偶模塊為主用模塊模塊內(nèi)對(duì)其它電源(CPU電源已由對(duì)偶檢測(cè))的檢測(cè)狀態(tài)上報(bào)本模塊內(nèi)的CPU；模塊內(nèi)對(duì)FPGA的加載狀態(tài)上報(bào)本模塊內(nèi)的CPU；模塊內(nèi)對(duì)關(guān)鍵芯片的狀態(tài)檢測(cè)上報(bào)本模塊內(nèi)的CPU。一旦上述條件之一成立，主用模塊立即“放棄工作權(quán)”，啟動(dòng)自動(dòng)切換機(jī)制。
綜上所述，檢測(cè)機(jī)制大體分為三級(jí)，如圖2所示。首先，級(jí)別最高的是各個(gè)線路接口模塊對(duì)主備用交叉連接模塊的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。注意，圖2中用最粗線示意，此類提示告警是需要維護(hù)人員人工干預(yù)，保證主備用模塊的工作狀態(tài)正常。其次，為對(duì)偶檢測(cè)的CPU電源狀態(tài)及CPU工作狀態(tài)，該狀態(tài)線用次粗線示意。最后，一般級(jí)別為模塊自身的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。后兩級(jí)均可以直接導(dǎo)致自動(dòng)倒換。
經(jīng)過三級(jí)故障檢測(cè)后，基本包含了模塊發(fā)生故障的情況，能否實(shí)現(xiàn)正確的切換動(dòng)作，還依賴于互控的動(dòng)作機(jī)制。正如前文所述，因某種故障導(dǎo)致主模塊的狀態(tài)線或互控線輸出電平介于“0”和“1”之間時(shí)，即便主備模塊能夠正確的檢測(cè)到這一故障點(diǎn)，而且啟動(dòng)了自動(dòng)切換機(jī)制，也無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，為此我們要解決發(fā)生故障的主模塊與備用模塊之間的狀態(tài)線的隔離問題。
這里我們?cè)谀K之間的狀態(tài)線的輸出級(jí)用集電極開路與非門(OC)輸出替代普通的晶體管門電路(TTL)輸出。如圖3所示，模塊的狀態(tài)線是通過集電極開路的OC門驅(qū)動(dòng)的，集電極的上拉電源由對(duì)偶模塊提供。正常工作時(shí)，主模塊控制點(diǎn)A輸出“1”，狀態(tài)線輸出“0”(處于工作狀態(tài))，備模塊控制點(diǎn)B輸出“0”，狀態(tài)線輸出“1”(處于備用狀態(tài))。一旦主模塊內(nèi)電源系統(tǒng)工作異常，其輸出的狀態(tài)線因?qū)ε寄K(電源系統(tǒng)正常)的上拉，而可靠的跳變?yōu)椤?”(退出工作狀態(tài))，備用模塊自動(dòng)的將控制點(diǎn)B設(shè)置為“1”，使本模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，線路接口模塊就可以根據(jù)變化后的狀態(tài)線進(jìn)行信號(hào)源的切換。模塊之間的互控線也可以采用相同的機(jī)理。
上述具體實(shí)施方式
的描述僅僅以解釋本發(fā)明的工作原理為目的，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附帶的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種主備交叉連接模塊保護(hù)性自動(dòng)切換的方法，包括步驟檢測(cè)主備用交叉連接模塊輸出給各個(gè)線路接口模塊的信號(hào)，將檢測(cè)結(jié)果上報(bào)網(wǎng)管，該檢測(cè)結(jié)果表示當(dāng)前主備用交叉連接模塊工作正?；蚴?，具體地，如果各個(gè)線路接口模塊或者指定的部分線路接口模塊檢測(cè)到備用交叉連接模塊輸出的信號(hào)出現(xiàn)段層主要告警，網(wǎng)管發(fā)出一級(jí)提示告警，表示備用交叉連接模塊失效，如果各個(gè)線路接口模塊或者指定的部分線路接口模塊檢測(cè)到備用交叉連接模塊輸出的信號(hào)出現(xiàn)管理單元告警，而主用交叉連接模塊輸出的信號(hào)正常，則表示此故障并非源自主備用交叉連接模塊的上游，而僅僅源自備用交叉連接模塊，網(wǎng)管發(fā)出二級(jí)提示告警，表示備用交叉連接模塊失效，如果各個(gè)線路接口模塊或指定的部分線路接口模塊同時(shí)檢測(cè)到主備用交叉連接模塊輸出的信號(hào)出現(xiàn)管理單元告警，則表示故障源自主備用交叉連接模塊的上游，網(wǎng)管發(fā)出三級(jí)提示告警，表示為其它系統(tǒng)故障；主備用交叉連接模塊相互檢測(cè)對(duì)方的工作狀態(tài)，當(dāng)備用交叉連接模塊檢測(cè)到主用交叉連接模塊工作狀態(tài)不正常時(shí)，備用交叉連接模塊通過互控狀態(tài)線自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊，具體地，備用交叉連接模塊檢測(cè)到主用交叉連接模塊的微處理器電源降低到所選擇的一定閾值時(shí)，備用交叉連接模塊通過互控狀態(tài)線自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊，并且將原來的主用交叉連接模塊設(shè)置為備用交叉連接模塊，并發(fā)出原來的主用交叉連接模塊失效的信號(hào)，如果備用交叉連接模塊檢測(cè)到主用交叉連接模塊微處理器電源正常，并且通過檢測(cè)主用交叉連接模塊微處理器發(fā)出的固定二進(jìn)制碼異常，從而確定主用交叉連接模塊微處理器工作不正常時(shí)，備用交叉連接模塊也通過互控狀態(tài)線自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊；主備用交叉連接模塊各自對(duì)自身工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，主用交叉連接模塊在發(fā)現(xiàn)自身工作狀態(tài)不正常時(shí)，通過互控狀態(tài)線自動(dòng)將本模塊切換為備用交叉連接模塊，同時(shí)將原來的備用交叉連接模塊切換為主用交叉連接模塊，具體地，主用交叉連接模塊對(duì)本模塊內(nèi)其他電源進(jìn)行檢測(cè)，主用交叉連接模塊對(duì)本模塊內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的加載狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，主用交叉連接模塊對(duì)本模塊內(nèi)關(guān)鍵芯片的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將上述三項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果上報(bào)本模塊內(nèi)的微處理器，一旦微處理器發(fā)現(xiàn)該三項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果內(nèi)的任何一項(xiàng)出現(xiàn)異常，則主用交叉連接模塊立即通過互控狀態(tài)線自動(dòng)切換為備用交叉連接模塊，同時(shí)原來的備用交叉連接模塊自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述段層主要告警指示是幀丟失，所述管理單元告警指示是管理單元告警指示信號(hào)或者管理單元指針丟失。
全文摘要
一種主備交叉連接模塊保護(hù)性自動(dòng)切換的方法，該方法檢測(cè)主備用交叉連接模塊輸出給各個(gè)線路接口模塊的信號(hào)，以表示當(dāng)前主備用交叉連接模塊工作正?；蚴?，主備用交叉連接模塊相互檢測(cè)對(duì)方的工作狀態(tài)，當(dāng)備用交叉連接模塊檢測(cè)到主用交叉連接模塊工作狀態(tài)不正常時(shí)，備用交叉連接模塊自動(dòng)切換為主用交叉連接模塊，主備用交叉連接模塊各自對(duì)自身工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，主用交叉連接模塊在發(fā)現(xiàn)自身工作狀態(tài)不正常時(shí)，自動(dòng)將本模塊切換為備用交叉連接模塊，同時(shí)將原來的備用交叉連接模塊切換為主用交叉連接模塊，本發(fā)明的方法可以在出現(xiàn)故障時(shí)實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)切換，并且可以增加設(shè)備的穩(wěn)定性和切換的可靠性。
文檔編號(hào)H04B1/74GK1558604SQ20041000092
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2004年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月15日
發(fā)明者陳永洲, 陳飛月 申請(qǐng)人:烽火通信科技股份有限公司