環網中實現快速光纖保護倒換的方法及其裝置的製作方法
2023-12-11 16:09:32 1
專利名稱：環網中實現快速光纖保護倒換的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機通信技術領域，尤其涉及一種環網中實現快速光纖保護倒換的方法及其裝置。
例如，現有的多業務匯聚分發設備在ATM VPRing的解決方案中使用了兩塊主控板來實現單板級保護倒換，並且支持Bellcore GR-2980描述的雙纖單、雙向傳輸環，單、雙向1+1、1:1保護倒換機制，支持復用段保護和通道保護。當斷纖現象發生時，PHY(物理層)晶片除產生告警指示LOS(信號中斷)或LOF(幀中斷)輸出外，還會向系統上報中斷，系統通過查詢其中斷寄存器得知發生中斷的類型(斷纖)，同時給中斷標誌位清零；SDH(同步數字體系)信號映射成ATM(異步傳輸模式)信元後由FPGA(Field Programmable Gate Array，現場可編程門列陣)完成接口處環路業務和保護倒換的處理；FPGA完成光纖保護倒換基本功能，實現光纖環路業務的選擇或橋接。
具體實現過程如
圖1所示同，當主板上光口b斷纖時，PHY層晶片會通過過程1上報中斷給底層ARC(ATM Ring Controller，ATM環網控制器)模塊，ARC模塊通過查詢該中斷源的相應寄存器得知故障類型(LOS或LOF)、通過過程2清中斷標誌位，ARC模塊是PHY層晶片和FPGA的底層驅動模塊，完成告警的搜集和中斷的查詢、處理和上報；然後通過過程3通知高層協議APS(Automatic Protection Switching，自動保護倒換)模塊做相應處理，由主板CPU通過過程8設置FPGA寄存器進行光纖倒換。APS模塊實現自動保護倒換的高層協議，用於處理相關的協議信息，是連接CPU和底層驅動模塊的橋梁，同時APS模塊也負責收集底層上報的告警信息，將其轉發給主板的主機軟體，由主機軟體對該告警信息進行相應處理，並上報給網管，以方便網管對告警信息的管理。當備板光口a斷纖時，備板PHY層晶片通過過程4上報中斷給備板ARC模塊，備板ARC模塊查詢中斷類型、通過過程5清中斷標誌位，並通過過程6上報給備板APS模塊，再通過過程7(帶內通信)向主板CPU模塊發光纖故障消息，由主板CPU模塊做相應處理，通過過程8設置FPGA寄存器進行光纖倒換，接收光口由a向倒換為b向。
由上述現有技術可以看出，目前對主板的斷纖告警可以很容易做到及時響應，而對備板的斷纖告警只能通過備板單板軟體對接口晶片中斷響應，再通過帶內通道通知主板主機，然後由主機軟體下發命令，進行倒換操作，這個過程由於受到多處軟體調度的延時，倒換時間往往會在上百毫秒，甚至達到微秒級，且備板斷纖告警上傳過於煩瑣，往往無法滿足Bellcore GR-2837標準對保護倒換時間不超過50毫秒的要求。
本發明的目的是這樣實現的環網中實現快速光纖保護倒換的方法，包括a、將發生的斷纖告警信息通知主用設備；b、主用設備根據收到的斷纖告警信息進行光纖保護倒換；所述的步驟a中包括備用設備發生的斷纖告警信息是通過底層硬體通知主用設備。
所述的底層硬體包括主、備用設備中的CPLD(Complex ProgramableLogic Device，複雜可編程邏輯器件)和串並轉換模塊。
所述的將備用設備發生的斷纖告警信息通過底層硬體通知主用設備進一步包括
a1、主、備用設備中的PHY(物理層)晶片將斷纖產生的斷纖告警信息通知CPLD；a2、備用設備中的CPLD將該斷纖告警信息依次通過備用設備和主用設備中的串並轉換模塊傳遞給主用設備的CPLD；a3、主用設備的CPLD將斷纖告警信息處理後發送給APS(自動保護倒換)模塊。
所述的步驟a2包括a21、CPLD接收到斷纖告警信息後，根據其引入的主、備信號判斷CPLD是否為備用設備的CPLD，如果是，則執行步驟a22，否則，執行步驟a3；a22、將接收到的斷纖告警信息通過備用設備的串並轉換模塊發送給主用設備的串並轉換模塊，由主用設備串並轉換模塊將斷纖告警信息發送給主用設備的CPLD。
所述的步驟a3包括a31、主用設備的CPLD對上報的斷纖告警信息進行處理後發送給ARC(ATM環網控制器)模塊；a32、ARC模塊查詢設置在CPLD中的備用設備斷纖告警中斷寄存器確定告警類型，清備用設備PHY晶片中斷標誌位，並把該告警信息上報給APS模塊。
所述的將備用設備發生的斷纖告警信息通過底層硬體通知主用設備的同時，還包括
a4、發生斷纖告警信總時，備用設備的PHY晶片將斷纖告警信息發送給自身的ARC模塊；a5、備用設備的ARC模塊查詢告警信息的類型，並清PHY晶片中的中斷標誌位；a6、將該斷纖告警信息通過APS模塊上報給主用設備。
所述的步驟a還包括將主用設備發生的斷纖告警信息通知主用設備的ARC模塊，ARC模塊查詢告警類型，清PHY晶片中斷標誌位，同時將斷纖告警信息發送給主用設備的APS模塊。
所述的步驟b為主用設備CPU根據APS接收的斷纖告警信息通過FPGA(現場可編程門列陣)進行光纖倒換。
一種利用上述方法實現的環網中實現快速光纖保護倒換的裝置，其結構包括主、備用設備的CPLD中所包含的告警檢測模塊、PHY晶片和串並轉換模塊；告警檢測模塊分別與各自設備中的PHY晶片和串並轉換模塊相連，且主、備用設備的串並轉換模塊相連；即建立將PHY晶片產生的斷纖告警信息依次通過備用設備的告警檢測模塊、備用設備串並轉換模塊、主用設備串並轉換模塊傳送至主用設備的告警檢測模塊的通道。
環網中實現快速光纖保護倒換的裝置所述的主、備用設備的CPLD所包含的告警檢測模塊還設置有主、備信號引入端，用於確定主、備用設備的類型。
由上述技術方案可以看出，本發明採用了通過底層硬體將備用設備產生的斷纖告警信息通知主用設備的方法和裝置。因此，本發明避免了軟體的頻繁調度，簡化了軟體處理流程，大大縮短了ATM VPRing環網中光纖保護倒換時間，保證了環網工作的可靠性；滿足了Bellcore GR-2980對保護倒換時間不超過50ms和要求。同時，本發明還具有實現方式更簡單，成本更低廉等優點。
本發明的實現是在現有的主、備板CPLD(Complex ProgramableLogic Device，複雜可編程邏輯器件)中增加告警檢測模塊，該模塊用於完成備板PHY層晶片告警信息到主板的傳遞，板間信號傳輸由串並轉換模塊完成，線路中的告警信號的傳輸使用LVDS(低電壓差分信號)，串並轉換模塊相當於信號的透傳，其延時為納秒級。
因此，本發明所述的環網中實現快速光纖保護倒換的裝置的實現主要是針對主、備板的CPLD的改進，並為串並轉換模塊增加兩個管腳用於告警信號的傳遞和接收；如圖2所示，主、備用設備的CPLD中所包含的告警檢測模塊分別與各自設備中的PHY晶片和串並轉換模塊相連，且主、備用設備的串並轉換模塊相連；即建立可將PHY晶片產生的斷纖告警信息依次通過備用設備的告警檢測模塊、備用設備串並轉換模塊、主用設備串並轉換模塊傳送至主用設備的告警檢測模塊的通道。
CPLD的具體設計方案如下主、備板使用相同的邏輯代碼，邏輯代碼使用VHDL(超高速硬體描述語言)描述，通過檢測告警檢測模塊引入的主、備信號電平，確定接收告警信號的告警檢測模塊所在的CPLD是主板CPLD還是備板CPLD，並據此分別進行不同的處理；即當CPLD為主板CPLD時，將接收由串並轉換模塊輸入的上報信號Rx，若上報顯示備板有斷纖告警信息，則將該信息以中斷形式上報給主板ARC模塊處理，同時設置CPLD內部備板斷纖告警中斷寄存器和相應標誌位，ARC模塊收到中斷信息會回讀CPLD內部中斷標誌位，此時CPLD檢測讀信號結束時，給標誌位清零。
當CPLD為備板CPLD時，將接收備板PHY晶片告警信號Alarm，並把告警信號Tx輸出給串並轉換模塊，再通過主、備板上的串並轉換模塊透傳到主板CPLD的告警檢測模塊，以觸發主板CPLD邏輯的相應進程。
CPLD增加的告警檢測模塊埠設置和描述如下Alarin STD LOGIC；PHY層晶片告警信號Act in STD LOGIC；單板主備信號Txout STD LOGIC；輸出給串-並轉換模塊Rx in STD LOGIC；由串-並轉換模塊輸入的信號Int out STD LOGIC；輸出的備板斷纖告警中斷經過了上述硬體的改進及相應的設置，本發明所述的環網中實現快速光纖保護倒換的方法的具體實施方式
如下，參見圖3當主板或備板的CPLD的告警檢測模塊收到PHY晶片的斷纖告警信號時，首先需要根據告警檢測模塊引入的主備信號判斷其為主板告警檢測模塊，還是備板告警檢測模塊，並分別作不同的處理；當主板光口b斷纖時，即判斷結果為接收PHY晶片的斷纖告警信號的為主板告警檢測模塊，告警的處理流程與現有技術相同，即將主板PHY晶片由斷纖告警產生的中斷通過過程21上報給ARC模塊，ARC模塊查詢中斷類型，並通過過程22清PHY晶片中斷標誌位，然後將中斷通過過程23上報給APS模塊進行處理，由CPU根據APS模塊的處理結果通過過程211設置FPGA寄存器進行光纖倒換，這樣，工作路由倒換為由備板光口a接收信號；當備板光口a斷纖時，即判斷結果為接收PHY晶片的斷纖告警信號的為備板告警檢測模塊，則備板PHY晶片通過過程212上報中斷給ARC模塊，ARC模塊查詢中斷類型，並通過過程29清PHY晶片內部中斷標誌位，再將中斷上報給APS模塊，APS模塊只把斷纖告警引起的中斷轉發給主板主機軟體，由主機軟體對該告警信息進行相應處理，並上報給網管，以方便網管對告警信息的管理，而不通過備板的CPU發主備鏈路消息給主板；在備板光口a斷纖的同時，PHY晶片輸出斷纖告警信號並通過過程24輸入給備板CPLD的告警檢測模塊，備板CPLD的告警檢測模塊檢測到本板為備板，則會將告警信號通過過程25、26、27，即通過串並轉換模塊透傳到主板CPLD的告警檢測模塊，由主板CPLD進行處理，主板CPLD把備板上傳的告警信號通過過程28以中斷形式上報給主板ARC模塊，ARC模塊查詢設置在主板CPLD內部的備板斷纖告警中斷寄存器、清中斷標誌位，再將中斷通過過程23上報給APS模塊進行處理，由CPU通過過程211設置FPGA寄存器進行光纖倒換，這樣，工作路由倒換為由主板光口b接收信號。
分析以上主備板斷纖告警的檢測和處理過程可知，PHY晶片上報的告警信號並非都是由斷纖引起，因此，告警檢測模塊需要屏蔽其它類型告警觸發的中斷，而僅令優先級最高的斷纖告警可以觸發告警信號，以保證備板上報的告警信號均為由備板斷纖導致。
在本發明所述的方法中，避開了備板軟體對告警信號的處理，且避開了通過帶內通信上傳告警信號給主板APS模塊，而是通過過程24、25、26、27、28，即通過底層硬體進行告警信號的上傳，延時在納秒級，因此，可以將備板斷纖告警的上傳時間縮短到毫秒級，大大縮短了保護倒換的時間。
權利要求
1.一種環網中實現快速光纖保護倒換的方法，包括a、將發生的斷纖告警信息通知主用設備；b、主用設備根據收到的斷纖告警信息進行光纖保護倒換；其特徵在於所述的步驟a中包括將備用設備發生的斷纖告警信息通過底層硬體通知主用設備。
2.根據權利要求1所述的環網中實現快速光纖保護倒換的方法，其特徵在於所述的底層硬體包括主、備用設備中的CPLD(ComplexProgramable Logic Device，複雜可編程邏輯器件)和串並轉換模塊。
3.根據權利要求2所述的環網中實現快速光纖保護倒換的方法，其特徵在於所述的將備用設備發生的斷纖告警信息通過底層硬體通知主用設備進一步包括a1、主、備用設備中的PHY(物理層)晶片將斷纖產生的斷纖告警信息通知CPLD；a2、備用設備中的CPLD將該斷纖告警信息依次通過備用設備和主用設備中的串並轉換模塊傳遞給主用設備的CPLD；a3、主用設備的CPLD將斷纖告警信息處理後發送給APS(自動保護倒換)模塊。
4.根據權利要求3所述的環網中實現快速光纖保護倒換的方法，其特徵在於所述的步驟a2包括a21、CPLD接收到斷纖告警信息後，根據其引入的主、備信號判斷CPLD是否為備用設備的CPLD，如果是，則執行步驟a22，否則，執行步驟a3；a22、將接收到的斷纖告警信息通過備用設備的串並轉換模塊發送給主用設備的串並轉換模塊，由主用設備串並轉換模塊將斷纖告警信息發送給主用設備的CPLD。
5.根據權利要求3或4所述的環網中實現快速光纖保護倒換的方法，其特徵在於所述的步驟a3包括a31、主用設備的CPLD對上報的斷纖告警信息進行處理後發送給ARC(ATM環網控制器)模塊；a32、ARC模塊查詢設置在CPLD中的備用設備斷纖告警中斷寄存器確定告警類型，清備用設備PHY晶片中斷標誌位，並把該告警信息上報給APS模塊。
6.根據權利要求3所述的環網中實現快速光纖保護倒換的方法，其特徵在於所述的將備用設備發生的斷纖告警信息通過底層硬體通知主用設備的同時，還包括a4、發生斷纖告警信息時，備用設備的PHY晶片將斷纖告警信息發送給自身的ARC模塊；a5、備用設備的ARC模塊查詢告警信息的類型，並清PHY晶片中的中斷標誌位；a6、將該斷纖告警信息通過APS模塊上報給主用設備。
7.根據權利要求1所述的環網中實現快速光纖保護倒換的方法，其特徵在於所述的步驟a還包括將主用設備發生的斷纖告警信息通知主用設備的ARC模塊，ARC模塊查詢告警類型，清PHY晶片中斷標誌位，同時將斷纖告警信息發送給主用設備的APS模塊。
8.根據權利要求7所述的環網中實現快速光纖保護倒換的方法，其特徵在於所述的步驟b為主用設備CPU根據APS接收的斷纖告警信息通過FPGA(現場可編程門列陣)進行光纖倒換。
9.一種利用上述方法實現的環網中實現快速光纖保護倒換的裝置，其特徵在於在主、備用設備的CPLD中增加設置告警檢測模塊，告警檢測模塊分別與主、備設備中的PHY晶片和串並轉換模塊相連，且主、備用設備的串並轉換模塊相連；即建立將PHY晶片產生的斷纖告警信息依次通過備用設備的告警檢測模塊、備用設備串並轉換模塊、主用設備串並轉換模塊傳送至主用設備的告警檢測模塊的通道。
10.根據權利要求9所述的環網中實現快速光纖保護倒換的裝置，其特徵在於所述的主、備用設備的CPLD所包含的告警檢測模塊還設置有主、備信號引入端，用於確定主、備用設備的類型。
全文摘要
本發明涉及一種環網中實現快速光纖保護倒換的方法及其裝置。所述的方法核心為首先，將備用設備發生的斷纖告警信息通過底層硬體通知主用設備；然後，主用設備根據收到的備用設備的斷纖告警信息進行光纖保護倒換。為實現上述方法的裝置為在主、備設備的CPLD(複雜可編程邏輯器件)中設置告警檢測模塊，並建立將PHY晶片產生的斷纖告警信息依次通過備用設備的告警檢測模塊、備用設備串並轉換模塊、主用設備串並轉換模塊傳送至主用設備的告警檢測模塊的通道。因此，本發明避免了軟體的頻繁調度，簡化了軟體處理流程，大大縮短了環網中光纖保護倒換時間，保證了環網工作的可靠性。
文檔編號H04B10/12GK1477797SQ0212900
公開日2004年2月25日 申請日期2002年8月23日 優先權日2002年8月23日
發明者餘忠洋 申請人:華為技術有限公司