數據傳輸設備和以降低的失效風險傳輸數據的方法

2023-10-28 00:18:12

專利名稱：數據傳輸設備和以降低的失效風險傳輸數據的方法
技術領域：
本發明涉及一種具有數量為N的上行鏈路接口的數據傳輸設備，通過配備了數據處理元件的處理線路，可以將這些上行鏈路接口引向輸出元件。本發明還涉及一種用於傳輸數據通信(Datenverkehr)的方法，通過配備了數據處理元件的處理線路，可以將該數據通信從數量為N的上行鏈路接口引向輸出元件。
對於諸如語音通信和/或數據通信用的電信網的通信設備，在大多數的應用中提出了對可用性的高要求，以便確保具有電信務業的基本供應。一般此時要求，必須冗餘地實施因其失效而損害某個數量用戶的元件。在此情況下，將這樣的元件例如理解為單個的組件，和內部與外部的接口。在許多應用中，大多接受由於一個單個故障引起的直至64個用戶的失效(相應於GR 303)。對於通信設備的系統設計，這意味著，特別必須冗餘地實施其功能必須對於大量用戶是可使用的中央組件，包括它們的外部和內部的接口。出於此原因，通常成對地實施中央的組件，其中，一個組件是有效的，而另一個冗餘的組件在備用模式下工作。此時通常等同地實施該冗餘的對的組件。
一個其它的邊界條件是，對於通信設備，尤其是在所謂的接入應用中，要求達到有關組件的類型的高度靈活性。通過接口的選擇來實現這種設備與各自的應用的匹配，其中，要求一種涉及配備和/或連接技術的靈活性。按照當今的現有技術，因此在這些組件中常常選擇正面接入或背面接入作為連接方式。
在接入領域中採用的上行鏈路接口(從用戶通向交換中心的數據方向)在許多數據傳輸應用中，由並行引導的各個接口來組成。因此例如按照標準V5.2的語音接口存在於直至16xE1條線路上(ETSI應用)，而接口GR 303由直至28xDS1條線路組成(ANSI應用)。在這些接口中，接口本身的冗餘構成的本來顯而易見的解決方案，對於網絡運營商來說，出於成本原因常常是不可接受的。
如果將這樣接口的連接線路連接在單個的組件上，則因此產生一個技術問題，因為在該連接點上因此形成了所謂的「故障的單點」。但是該組件的失效意味著大量用戶的大多不可忍受的幹擾。在以下闡述的公開的解決方案中，當今未滿意地解決該問題。
這些當今不令人滿意的解決方案中的一個，與各個組件無關地，尤其是對於直接在組件載體(架子Shelf)上的具有提高的可靠性要求的連接線路，規定了插接連接器的一種裝置。對於這些解決方案，需要具有集成的插接連接器的組件載體用的、專門的機械解決方案。這裡出現了以下的缺點，對於組件載體的機械裝置和背面插接條板(底板)需要提高的花費，但是由此仍然不能確保不受限制的可靠性。此外，這種裝置的靈活性只是微小的，這引起了附加的成本。而且最終插接連接器本身當然是故障的單點。
另一個與此有關的解決方案，規定了通向有效組件的和通向備用組件的分離的連接線路。在有效組件上出現故障情況時，布置了一個外部的轉換開關，該轉換開關於是從有效的組件轉換到直至那時備用的組件上，該備用的組件於是持續地是有效的組件。在此，可以將具有E1/DS1接口的串聯的交叉連接復用器，採用為外部的轉換開關，但是不利地，該交叉連接復用器本身又是故障的單點，並且具有比較長的轉換時間。
替代地也可以將轉換開關集成到設備中，其中，於是將轉換開關布置在(具有高可靠性的)分離的組件上。但是該解決方案也沒有排除故障的單點的問題，並且還由於附加的中央板(Board)而要求附加的花費。
這裡現在一種具有所謂的負荷共用(負荷劃分)的解決方案可以是補救措施，在負荷共用時規定了連接線路在兩個組件上的劃分，和兩個組件的平行的運行，其中，用降低的負荷來運行每個組件。在該解決方案中不利的又是，在一個組件失效時強烈地降低了性能，並且要求用於管理負荷共用的高額的軟體花費。
本發明所基於的任務因此在於，說明一種數據傳輸設備和一種用於數據傳輸的方法，在該數據傳輸設備和方法中，在較小的管理和設備方的花費的情況下，具備了連接線路的互連的高可用性。
有關在文章開始處所述方式的數據傳輸設備，根據本發明如下來解決該任務，即安排了一種具有數量為N的上行鏈路接口的數據傳輸設備，通過配備了數據處理元件的處理線路，可以將這些上行鏈路接口引向輸出元件，在該處理線路中安排了分別具有用於各自N/2個數據線的兩個分離的處理序列(Verarbeitungsreihe)的第一處理線路和第二處理線路，其中，N個上行鏈路接口的第一個一半連接在第一處理線路上，而N個上行鏈路接口的第二個一半連接在第二處理線路上，並且其中，每個處理線路具有一個電路裝置，藉助該電路裝置，可以將連接在處理線路上的N/2個數據線在相應另一個處理線路上連接到兩個在那裡可使用的處理序列中的一個上，並且其中，如此來控制電路裝置，使得兩個處理線路中的一個是有效的，並且可以將相應另一個處理線路接通到備用模式下，以至於通過兩個處理線路中的一個，可以處理執行在N個上行鏈路接口上等候的數據通信。
有關用於數據傳輸的方法，根據本發明如下來解決該任務，即安排了一種用於傳輸數據通信的方法，其通過配備了數據處理元件的處理線路，將該數據通信從數據為N的上行鏈路接口引向輸出元件，在該方法中，採用了分別具有用於各自N/2個數據線的兩個分離的處理序列的第一處理線路和第二處理線路，其中，N個上行鏈路接口的第一個一半連接在第一處理線路上，而N個上行鏈路接口的第二個一半連接在第二處理線路上，並且其中，藉助為每個處理線路所設置的電路裝置，將連接在處理線路上的N/2個數據線在相應另一個處理線路上連接到兩個中的一個在那裡可使用的處理序列上，並且其中，如此來控制電路裝置，使得兩個處理線路中的一個是有效的，而將相應另一個處理線路接通到備用模式下，以至於通過兩個處理線路中的一個，來處理在N個上行鏈路接口上等候的數據通信。
以此方式將上行鏈路數據線分散地連接到兩個組件上，其中，但是在兩個組件中的一個(處理線路)上，實現所有上行鏈路數據線的物理邏輯的處理。在此可以實現技術上的裝置，所述裝置用於比較簡單地和以高的可用性，並且在很大程度上與處理線路的(也就是例如組件的)主功能隔離地，轉接相應N/2個數據線。兩個處理線路可以繼續在很大程度上獨立地工作，使得在組件的主功能受幹擾時，數據線的轉接不是必然地遭到了該幹擾。對於可靠性的陳述，不需要考察整個的組件，而是只需要考察對於轉接上行鏈路數據線而言重要的元件。在一個處理線路失效時，現在因此不導致性能的限制，因為整個的處理在為所有上行鏈路數據線所設計的冗餘的處理線路上來實現。出於此原因，也可以捨棄以上提及的軟體結構，正像它們需要用於實現負荷共用那樣。
在本發明的一種有利的擴展方案中，在建立接口時，於是可以限定地例如佔用語音數據接口V5.2/GR303的E1/DS1連接線路1至N。因此於是例如在某些信道中傳輸控制信息，其中，同樣出於此原因，在從有效的狀態轉換到備用的狀態下和相反時，不改變與此有關的佔用。為此，與插接位置有關地，藉助靜態的復用器取消了線路交叉，正像它通過E1/DS1連接線路的轉接可能性所具備的那樣。於是在上行鏈路接口和具有其處理元件的本來的處理序列之間，可以布置這樣的復用器。
從其餘的從屬權利要求中可以獲知本發明的其它有利的擴展方案。
以下藉助附圖來闡述本發明的實施例。在此

圖1示出了根據現有技術具有在分離的板上的冗餘轉換裝置的處理設備；圖2示出了具有E1接口藉助繼電器的轉換裝置的第一本發明處理設備；圖3示出了具有E1接口的藉助在LIC輸出端上的三態狀態的轉換裝置的第二本發明處理設備；圖4示出了具有E1接口的藉助內部MUX/DEMUX的轉換裝置的第三本發明處理設備；圖5示出了按照現有技術具有藉助在兩個乙太網交換機之間的連結的冗餘轉換裝置的處理設備和圖6示出了具有乙太網上行鏈路埠的藉助內部MUX/DEMUX的轉換裝置的第四本發明處理設備。
圖1以示意圖示出了按照現有技術的處理設備2，在該處理設備2中，將一個E1/DS1接口的線路1至N＝16(這裡標記為E1連接器)連接到所控制的轉換開關4上。與控制信號SEL_A/B有關地，將這些線路向有效的組件B接通。在該實施例中，通過在轉換開關4中的虛線表明了組件A是接在備用的狀態下的。可以藉助繼電器來實施轉換開關4，在有效的組件B上實施所有其它的功能，該組件B為此具有變壓器TB，線路組件LICB(LIC＝線路接口電路)和作為輸出元件的幀調節器(Framer)FB。在該實施形式中，轉換開關4因此是故障的單點，根據任務這是應該避免的。
圖2現在以示意圖示出了根據本發明的第一處理設備6。兩個處理線路A，B以相同方式構造地布置在各一個組件上。一個組件，這裡板B，在有效狀態下工作，另一個插件板A處於備用狀態下，例如在備用狀態下。在每一個板A，B上，只連接了V5.2接口的N/2個E1線路，即在這裡為八個E1線路。通過所屬板A，B的狀態「有效/備用」來控制同樣基於繼電器的轉換開關8a或8b，並且當所屬的板在有效狀態下時，轉換開關8a或8b導致將E1線路轉接到自己的板的接收電路(處理序列)。如果有關的板卻是在備用狀態下的，則將N/2個E1線路，通過它們的這裡沒有進一步示出的組件載體的(諸如開關櫃的底板BP)向相鄰的有效的插件板轉接。通過繼電器轉換開關8a，8b的合適的布線圖可以實現，在一個板斷電時，將在那裡所連接的E1線路向相鄰組件接通。在構成為接收電路的包括變壓器T和線路組件LIC的處理序列中，按照ITU標準G.703來實現本來的信號處理。在該實施例中，備用的板的接收電路於是保持未布線的。通過信號slot_A，slot_B來控制分別連接在後面的復用器M，該信號slot_A，slot_B靜態地從相應的有效的板的插接位置中送出。將線路組件LIC的內部端子直接或交叉地接通到連接在後面的幀調節器F，在這些幀調節器F中根據ITU標準G.704來實現信號處理。
在一種優選的實施形式中，例如將復用器M實施為FPGA(可自由編程的門陣列)的部分，由此可以實現一種比較便宜的解決方案。用該裝置確保了，與兩個板的狀態無關地，V5.2接口的E1線路1至N(這裡N＝16)的在幀調節器F輸入端上的分配保持不變。
圖3以示意圖示出了第二數據傳輸設備10，其中，通過控制線路組件LIC的輸出端(所謂三態輸出端)，已代替了在附圖2中所安排的轉換開關8a，8b。像在以前的第一數據傳輸設備6中那樣實現了E1線路的劃分。在E1/DS1接口上，將所需要的變壓器T(變換器)直接分配給E1線路的插接連接器。變壓器T在它們的內部接口上與兩個組件A和B的線路組件LIC相連接，其中，通過底板BP來實現通向各自相鄰組件的通信連接。藉助控制信號SEL_A，SEL_B可以激活在有效組件上的線路組件LIC；備用組件的線路組件LIC相應地是在三態狀態下，並且因此對於信號路徑不起作用。也在該傳輸設備10中，復用器M的功能相應於上述實施例的功能。在此，兩個最後提及的實施例的特徵特別在於，冗餘地實施了有效的元件。
根據圖4的第三數據傳輸設備12構成為實施例，在該實施例中，在線路組件LIC和復用器M之間，實施了由信號SEL_A，SEL_B所控制的接通功能。又像在兩個以上的實施例中那樣來實現E1線路的劃分。將完整的按照G.703實施的接口(變壓器T和線路組件LIC)，在這裡直接分配給插接連接器。在線路組件LIC的內部的接口上，分別布置了一個由信號SEL_A或SEL_B控制的數字式轉換開關MUX/DEMUX。在將有效的狀態向兩個組件A或B中的一個分配之後，實現了E1線路的轉接。連接在後面的復用器M的功能，又相應於兩個以上實施例中的那項功能。
該第三數據傳輸設備12的特別的優點在於為了它的實現所需要的特別小的工作量。因此可以將靜態的復用器M和所控制的轉換開關MUX/DEMUX共同實現在一個FPGA中。在此，在該兩個元件之間的內部接口與線路接口無關，並且因此可以自由地進行尺寸設計。在最簡單的情況下，它可以由CMOS線路組成。
圖5現在示出了乙太網上行鏈路接口(埠)的、在現有技術中的和與按照附圖1的實施形式可比較的傳輸設備14。在此，有效地布線了兩個中央組件A和B的上行鏈路接口。在備用狀態下的組件，完全通過至有效組件的內部交鏈(Interlink)通信連接IL，來接通在上行鏈路上確定的乙太網幀。在兩個中央的組件A和B之間的交鏈通信連接IL通常實施為標準接口(例如SERDES，GMII)，其中，對於乙太網交換器ES的選擇沒有提出附加的要求。
該傳輸設備14的主要缺點是所接通的通信連接的複雜的控制，因為必須區分兩種運行方式。有效的組件在此必須向線路卡LC，轉發在該組件的上行鏈路埠上等候的、和通過交鏈通信連接IL確定的數據通信。在備用狀態下的組件，仍然必須向交鏈通信連接IL轉發在它的上行鏈路埠上等候的數據通信。因此不能將鏈路集合(LinkAggregation)協議的一種實施方案應用於分布在兩個組件A，B上的這種上行鏈路埠，因為兩個乙太網交換器ES有效地工作。即使處於備用狀態下的組件的故障，因此仍對於在上行鏈路接口上的性能具有直接的影響。此外，也還公開了專有的解決方案，其中，在相鄰乙太網交換器之間安排了高比特率的專有的接口，其中，形成了一個包括多個元件的虛擬的交換器。在這些元件分布到多個互相冗餘的組件上時，可以在故障情況下將鏈路集合協議用於劃分數據通信，或用於重新劃分數據通信。該裝置的主要缺點是採用專有的接口，和與此相聯繫的在設計傳輸設備時的限制。
圖6也示意地示出了具有數量為2n的乙太網埠的傳輸設備16的解決方案。完全像在圖4中所示出的解決方案原理那樣，在這裡也在每個組件A，B上採用靜態控制的MUX/DEMUX。兩個組件中只有一個有效地工作。將兩個組件的上行鏈路接口向有效組件的乙太網交換器ES接通。同樣與它在架子中的位置無關地來佔用乙太網交換器ES。由此實現了在備用組件上的數據組的簡單的更新(有效組件的數據組的鏡像)，和因此使得從備用狀態到有效狀態下的簡單的變換成為可能。可以將鏈路集合協議應用於所有的上行鏈路接口(n個在有效組件上和n個在備用組件上)，由此在兩個乙太網交換器ES之間不需要專有的接口。因此從上行鏈路結構與備用組件的乙太網交換器ES的完全的解耦中，產生了高的可用性。以此方式，在該電路範圍中的故障和/或升級過程，對於組件的其餘的通信特性沒有影響。
在傳輸設備16中，在上行鏈路接口(例如具有光學接口的SFP模塊)和各自所分配的SERDES之間，布置了一個靜態控制的MUX/DEMUX。該MUX/DEMUX由一個靜態控制的轉換開關和一個時隙slot_A，slot_B控制的復用器M所組成，其中該轉換開關藉助邏輯的控制信號SEL_A或SEL_B來確定兩個組件中的哪一個在有效狀態下和在備用狀態下工作，該復用器M在等同實施的組件中確保了乙太網交換器ES的同樣的佔用。兩個乙太網交換器ES的、與組件的插接位置無關的和等同的布線實現了，以簡單的方式來將有效乙太網交換器的配置數據映射到備用交換器。
所採用MUX/DEMUX的一個特別的特徵是它的簡單的結構。實施例示出了具有接通的串聯的數據鏈路(PECL 1.25 GBaud)的本發明裝置，正像它被用作SERDES和SFP之間的接口那樣。另一種這裡沒有示出的方案，是通過採用類型MII/GMII/xMII的數據接口來實現所控制的MUX/DEMUX。在該變型方案中，於是將所控制的MUX/DEMUX直接布置在乙太網交換器ES後面。此外，兩個中央組件的乙太網交換器ES，通過雙星結構與離散的線路卡LC相連接。
以此方式，也可以在這裡通過邏輯的控制信號和有效的與備用的交換器的相同方式的配置，來獲得從有效狀態到備用狀態下的，或相反的快速而簡單的轉換。因此為了利用安置在那裡的上行鏈路接口，也以有利的方式來使備用組件的必要的功能性最小化，即尤其不隨同計入乙太網交換器ES，從中產生了也在故障情況下的高可用性。此外，在避免專門的專有解決方案的情況下，可以將鏈路集合協議應用於在多個上行鏈路接口中的負荷控制或故障補償。
權利要求
1.具有數量為N的上行鏈路接口(E1，UP)的數據傳輸設備，通過配備了數據處理元件(T，LIC)的處理線路(A，B)可將所述上行鏈路接口(E1，UP)引向輸出元件(F)，其特徵在於，設置了分別具有用於各自N/2個數據線的兩個分離的處理序列(A1，A2，B1，B2)的第一處理線路(A)和第二處理線路(B)，其中，所述N個上行鏈路接口(E1，UP)的第一個一半(1至8)連接在所述的第一處理線路(A)上，而所述N個上行鏈路接口(E1，UP)的第二個一半(9至16)連接在所述的第二處理線路(B)上，並且其中，每個處理線路(A，B)具有電路裝置(8A，8B)，藉助該電路裝置(8A，8B)可以將連接在處理線路(A或B)上的N/2個數據線在相應另一個處理線路(B或A)上連接到兩個在那裡可使用的處理序列(A1，A2或B1，B2)中的一個上，並且其中，如此來控制所述的電路裝置(8A，8B)，使得所述兩個處理線路(A或B)中的一個是有效的，並且可以將相應另一個接通到備用模式下，以至於通過所述兩個處理線路(a或B)中的一個，可以處理在N個上行鏈路接口(E1，UP)上等候的數據通信。
2.按權利要求1的數據處理設備，其特徵在於，所述的上行鏈路接口是E1接口、DS1接口或乙太網接口。
3.按權利要求1或2的數據處理設備，其特徵在於，所述的兩個處理線路(A，B)布置在相應一個組件載體上。
4.按權利要求1至3之一的數據處理設備，其特徵在於，所述的電路裝置(8A，8B)布置在安排在所述處理線路(A，B)中的數據處理元件(T，LIC)之前。
5.按權利要求1至3之一的數據處理設備，其特徵在於，所述的布置在處理線路中的數據處理元件劃分為多個分組，其中，所述的電路裝置布置在兩個分組之間。
6.按權利要求1至5之一的數據處理設備，其特徵在於，所述的輸出元件是乙太網交換器(ES)或幀調節器(F)。
7.按權利要求1至6之一的數據處理設備，其特徵在於，藉助作為電路裝置的靜態復用器(M)，可以取消由於傳送N/2個數據線所形成的線路交叉。
8.按權利要求1至7之一的數據處理設備，其特徵在於，在上行鏈路方向看作為數據處理元件，按照順序具有包括變壓器(T)和線路組件(LIC)的接收電路以及復用器(M)。
9.按權利要求8的數據處理設備，其特徵在於，藉助在線路組件(LIC)的輸出端上的三態狀態，實現了在所述的變壓器(T)和線路組件(LIC)之間的電路裝置。
10.用於傳輸數據通信的方法，通過配備了數據處理元件(T，LIC)的處理線路(A，B)，將所述數據通信從數量為N的上行鏈路接口(E1，UP)引向輸出元件(F，ES)，其特徵在於，採用了分別具有用於各自N/2個數據線的兩個分離的處理序列(A1，A2，B1，B2)的第一處理線路(A)和第二處理線路(B)，其中，所述N個上行鏈路接口(E1，UP)的第一個一半(1至8)連接在所述的第一處理線路(A)上，而所述N個上行鏈路接口(E1，UP)的第二個一半(9至16)連接在所述的第二處理線路(B)上，並且其中，藉助為每個處理線路(A，B)所設置的電路裝置(8A，8B)，將連接在處理線路(a，B)上的N/2個數據線在相應另一個處理線路(A；B)上連接到兩個在那裡可使用的處理序列(A1，A2或B1，B2)中的一個上，並且其中，如此來控制所述的電路裝置(8A，8B)，使得兩個處理線路(A或B)中的一個是有效的，並且將相應另一個接通到備用模式下，以至於通過所述兩個處理線路(A或B)中的一個，來處理在N個上行鏈路接口(E1，UP)上等候的數據通信。
全文摘要
公布了一種具有數量為N的上行鏈路接口(E1，UP)的數據傳輸設備，通過配備了數據處理元件(T，LIC)的處理線路(A，B)可將這些上行鏈路接口(E1，UP)引向輸出元件(F)，在該數據傳輸設備中設置了第一處理線路(A)和第二處理線路(B)，該第一處理線路(A)和第二處理線路(B)分別具有用於各自N/2個數據線的兩個分離的處理序列(A1，A2，B1，B2)，其中，N個上行鏈路接口(E1，UP)的第一個一半(1至8)連接在第一處理線路(A)上，而N個上行鏈路接口(E1，UP)的第二個一半(9至16)連接在第二處理線路(B)上，並且其中，每個處理線路(A，B)具有一個電路裝置(8A，83)，藉助該電路裝置(8A，8B)可以將連接在處理線路(A或B)上的N/2個數據線在相應另一個處理線路(B或A)上連接到兩個在那裡可使用的處理序列(A1，A2或B1，B2)中的一個上，並且其中，如此來控制電路裝置(8A，8B)，使得兩個處理線路(A或B)中的一個是有效的，並且可以將相應另一個接通到備用模式下，以至於通過兩個處理線路(a或B)中的一個，可以處理在N個上行鏈路接口(E1，UP)上等候的數據通信。
文檔編號H04L12/26GK1973557SQ200580019499
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月4日 優先權日2004年6月14日
發明者V·羅加施 申請人:西門子公司