专利名称：通信设备及主控板和业务板主备倒换的实现方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信设备及主控板和业务板主备倒换的实现方法。
背景技术：
为了满足人们“沟通无障碍”的需求，电信网络的一个首要任务就是保证其高可靠性，一个电信级的网络不应该存在任何单点故障。为了确保电信设备的可靠运营，电信设备制造商很多情况下通过1+1备份的方式来解决网络运营中可能存在的故障情况对实际业务的影响，如何最大限度地提高故障情况下的倒换速度以及减小对业务的影响成为1+1保护方案的关键，特别是对于主控板和业务板同时支持1+1保护方案的时候，不论是由主控板引起的倒换还是由业务板引起的倒换，都要求能够快速可靠切换以减小对业务的影响。
现有的主控板和业务板同时支持1+1保护的方案一般走背板高速串行链路，如图1所示，现有的主控板和业务板同时支持1+1保护的方案一般走背板高速串行链路，主控板和业务板之间有两种通信通道，一种是高速业务通道，用来作为数据业务通信；另一种是控制通道，用来作为管理信息的相互通信。实现方式通常基于两点一是业务链路的切换通过通道切换来实现，不区分业务数据和管理数据；二是倒换过程通过软件通信来实现，主控板和业务板之间预留有单独的管理通道，倒换的信息通过管理通道进行传送。
现有技术的缺点在于1、通过通道切换来实现的业务链路切换不可避免地会丢失掉切换过程中正在传输的业务数据，并且无法将高速链路里面同时传输的业务数据和管理数据分流，管理数据丢弃率较高；2、由软件通过主控板和业务板之间的通信来完成的倒换过程必然会比硬件直接切换要慢很多，在一方已经完成切换到另一方完成同步切换需要比较长的时间，这中间会对业务造成比较大的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有的主控板或业务板主备倒换时，会造成业务数据丢失、倒换时间长的缺点，提供一种通信设备及主控板和业务板主备倒换实现方法，在发生故障时能快速倒换并且倒换时做到对业务的影响尽量小，从而实现网络的高可靠性。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种通信设备，包括至少两块主控板和至少两块业务板，在各主控板和业务板中分别设置接口芯片、倒换控制逻辑芯片和CPU，各主控板的接口芯片分别与各业务板的接口芯片连接，各接口芯片分别连接本板的业务处理模块和CPU，负责对业务数据和管理数据进行收发；所述各主控板的倒换控制逻辑芯片分别与对端主控板和各业务板的倒换控制逻辑芯片连接，接收并发送主备指示或告警信号；各板的倒换控制逻辑芯片分别与本板的接口芯片和CPU连接，各板的倒换控制逻辑芯片根据接收的主备指示或告警信号发出链路切换信号给本板的接口芯片；所述接口芯片对主备链路的管理数据都进行处理；对于业务数据，在发送方向主备链路同时发送，在接收方向则根据所述的链路切换信号只选择接收主用链路的数据。
所述各业务板之间的倒换控制逻辑芯片之间可以相互连接。
所述主控板或业务板的接口芯片中分别设置至少两个用于连接各业务板或各主控板的串并转换模块，并分别设置CPU接口模块和数据链路选择模块；所述的各串并转换模块分别通过所述的数据链路选择模块与本板的业务处理模块连接，进行业务数据传输；所述的数据链路选择模块与本板的倒换控制逻辑芯片连接，用于接收所述倒换控制逻辑芯片的链路切换信号，并根据链路切换信号选择主用链路的业务数据向业务处理模块传送；所述的各串并转换模块还分别通过CPU接口模块与所述的CPU通信，进行管理数据传输。
所述各主控板上的倒换控制逻辑芯片包括链路选择模块、主备倒换模块、CPU接口模块，其中所述链路选择模块接收各业务板的主备用指示或告警信号，并根据主备用指示或告警信号发送链路切换信号到本板接口芯片的数据链路选择模块；所述的主备倒换模块与对端主控板及各业务板的主备倒换模块连接，接收对端主控板的主备用信号，并发送本板的主备用信号，根据本板的状态信息和对端主控板的主备用情况完成主备倒换；所述的链路选择模块和主备倒换模块通过所述的CPU接口模块与CPU通信，CPU接口模块将对端主控板主备用信息、各业务板送过来的主备用/告警信号上报给CPU，并将CPU下达的命令进行执行。
所述各业务板上的倒换控制逻辑芯片包括链路选择模块、主备倒换模块、CPU接口模块，其中所述链路选择模块接收各主控板的主备用指示信号，并根据主备用指示信号发送链路切换信号到本板接口芯片的数据链路选择模块；所述的主备倒换模块与对端业务板及各主控板的主备倒换模块连接，接收对端业务板的主备用信号，并发送本板的主备用信号，根据本板的状态信息和对端业务板的主备用情况完成主备倒换；所述的链路选择模块和主备倒换模块通过所述的CPU接口模块与CPU通信，所述的CPU接口模块将对端业务板主备用信息、各主控板送过来的主备用信号上报给CPU，并将CPU下达的命令进行执行。
所述各业务板上的倒换控制逻辑芯片也可以包括链路选择模块、告警模块、CPU接口模块，其中所述链路选择模块接收各主控板的主备用指示信号，并根据主备用指示信号发送链路切换信号到本板接口芯片的数据链路选择模块；所述的告警模块与各主控板的告警模块连接，发送本板主备用告警信号；所述的链路选择模块和主备倒换模块通过所述的CPU接口模块与CPU通信，所述的CPU接口模块将对端业务板主备用信息、各主控板送过来的主备用信号上报给CPU，并将CPU下达的命令进行执行。
所述业务板倒换控制逻辑芯片的告警模块还可与对端业务板倒换控制逻辑芯片的告警模块连接，接收对端业务板的主备用告警信号。
相应的一种主控板和业务板主备倒换的实现方法，包括以下步骤在互为主备的各主控板或业务板中设置接口芯片，同时支持管理数据和业务数据的传输；所述各主控板和业务板之间相互通报主备用情况；所述接口芯片对主备链路的管理数据都进行处理；对于业务数据，在发送方向主备链路同时发送，在接收方向根据所述各板的主备用情况进行链路切换，只接收主用链路的数据。
所述主控板进行倒换时，本板降为备板，对端主控板升为主板，业务板根据所述主控板的主备指示信号进行链路切换。
所述业务板进行倒换时，若业务板具有主备倒换功能，则本板降为备板，对端业务板升为主板，主控板根据所述业务板的主备指示信号进行链路切换；若业务板不具有主备倒换功能，则上报告警信号给所述的主控板，主控板进行判断后确定是否进行链路切换。
本发明的有益效果为本发明提供一种通信设备及主控板和业务板主备倒换实现方法，在背板接口芯片上采用业务数据双发选收而对管理数据同时收发的实现方式，减小了倒换过程中的数据丢失；并采用硬件来完成主备业务的切换，大大减小了主控板或是业务板一方倒换到另一方同步切换的处理时间，提高了倒换效率。而且，业务板的倒换有由主控板指定和业务板的倒换独立于主控板两种方式灵活可选，可以根据应用场合的需求进行选择。
本发明实现了在主控板和业务板实行双1+1备份的情况下做到发生故障时的快速倒换，并且倒换时做到对业务的影响尽量小，从而实现了网络的高可靠性。
图1为现有的主控板和业务板同时支持1+1保护方案原理示意图；图2为本发明主控板和业务板双1+1保护方案原理示意图；图3为本发明接口芯片逻辑框图；图4为本发明主控板上倒换控制逻辑芯片的功能框图；图5为本发明业务板上倒换控制逻辑芯片的功能框图一；图6为本发明业务板上倒换控制逻辑芯片的功能框图二。
具体实施例方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明本发明在通信设备的主控板和业务板中分别设置接口芯片和倒换控制逻辑芯片，如图2所示，通信设备包括至少两块主控板(主控板L和主控板R)和至少两块业务板(业务板XL和业务板XR)，在各主控板和业务板中分别设置接口芯片、倒换控制逻辑芯片和CPU，各主控板的接口芯片分别与各业务板的接口芯片连接，各接口芯片分别连接本板的业务处理模块和CPU，负责对业务数据和管理数据进行收发；各主控板的倒换控制逻辑芯片分别与对板(对端主控板)和各业务板的倒换控制逻辑芯片连接，接收并发送主备指示或告警信号；各业务板之间的倒换控制逻辑芯片之间也相互连接。各板的倒换控制逻辑芯片分别与本板的接口芯片和CPU连接，各板的倒换控制逻辑芯片根据接收的主备指示或告警信号发出链路切换信号给本板的接口芯片；接口芯片对主备链路的管理数据都进行处理；对于业务数据，在发送方向主备链路同时发送，在接收方向则根据所述的链路切换信号只选择接收主用链路的数据，而丢弃备用链路的数据。
接口芯片主要完成串并转换和主备链路1+1备份的作用；CPU通过接口芯片传送的管理信息完成主控板和业务板之间的通信，CPU也可控制主用数据链路切换，同时控制本板的主备倒换；倒换控制逻辑芯片主要完成本板主备倒换和控制接口芯片的链路切换的功能。图2中各项链路标识的含义为ML_LINK1左边主控板高速串行链路1，和左边业务板的高速串行链路1相连；ML_LINK2左边主控板高速串行链路2，和右边业务板的高速串行链路1相连；MR_LINK1右边主控板高速串行链路1，和左边业务板的高速串行链路2相连；MR_LINK2右边主控板高速串行链路2，和右边业务板的高速串行链路2相连；ML_ACT左边主控板送出的主备用指示信号，低电平表示主用；MR_ACT右边主控板送出的主备用指示信号，低电平表示主用；AL_ACT左边业务板送出的主备用指示或是告警信号，在用做主备用指示信号的时候低电平表示主用，高电平表示备用，在用做告警信号的时候低电平表示单板工作正常，高电平表示单板故障；AR_ACT右边业务板送出的主备用指示或是告警信号，在用做主备用指示信号的时候低电平表示主用，高电平表示备用，在用做告警信号的时候低电平表示单板工作正常，高电平表示单板故障。
本发明的实现主要依赖于接口芯片和倒换控制逻辑芯片，下面详细介绍这两个方面1、接口芯片采用双发选收方式实现倒换时数据丢弃的最低主控板和业务板采用同样或者能实现同样功能的接口芯片，当主控板需要同时带多个业务板的时候，可以采用单片集成多个1+1保护链路的芯片，但基本原理都是一样的，下面以只有一个1+1保护链路的芯片为例来说明接口芯片的工作原理。
如图3所示，接口芯片主要由三大模块组成数据链路选择模块、串并转换模块、CPU接口模块。分别说明如下串并转换模块完成板内业务总线到背板接口高速串行链路的转换，每个接口芯片支持至少一对高速链路，即至少一对串并转换模块，一主一备，支持1+1保护功能；串并转换模块同时支持管理数据和业务数据的传输；CPU接口模块提供和CPU通信的功能。
数据链路选择模块对于接收方向的业务数据进行选择。对于管理数据，主备两个链路都会处理，不丢弃；对于业务数据，发送方向两个高速链路同时发送，但接收时数据链路选择模块根据链路切换信号只选择主用链路的业务数据向业务处理模块传送，备用链路数据直接丢弃。
接口芯片的关键功能在于主备链路实行双发选收功能，管理数据和业务数据有不同的标识，以此标识为区分对两者进行不同的处理，管理数据不管主备用链路都同时收发，但业务数据根据链路切换信号实行双发选收。
2、倒换方式灵活可选并且每种方式倒换速度都很快主控板上的倒换控制逻辑芯片如图4所示，这个逻辑芯片主要由三大模块组成链路选择模块、主备倒换模块、CPU接口模块，其中主备倒换模块接收对板的主备用信号，并发送本板的主备用信号给对板和业务板，依据本板的状态信息和对板的主备用情况完成主备倒换功能；CPU接口模块只是提供一个和CPU通信的功能，将对板主备用信息，各业务板送过来的主备用/告警信号上报给CPU，同时将CPU下达的一些命令执行，比如发起主备倒换，链路切换等；链路选择模块主要完成链路切换功能，包括下面两种情形1)当业务板自身完成数据链路主备倒换功能，即业务板本身具有主备倒换功能时，业务板送给主控板的主备用指示/告警信号用作主备用指示信号，主控板倒换控制逻辑芯片的链路选择模块依据业务板送过来的主备用指示信号进行链路选择，输出链路切换信号完成本板对应接口芯片的链路切换，将链路切换到主用业务板对应的链路上去。这个实现只涉及硬件信号传输和逻辑芯片的一个简单切换，速度可以控制在10ns级别，非常快；2)当业务板自身不实现主备倒换功能，即业务板本身不具有主备倒换功能，而只是依据主控板送过来的主备用指示信号选择自己的主用链路时，业务板送给主控板的主备用指示/告警信号用作告警信号，低电平表示业务板工作正常，高电平表示业务板工作异常；当主控板倒换控制逻辑芯片的链路选择模块检测到业务板状态由正常变为异常时，就通过CPU接口模块将这一情况以中断方式上报CPU，CPU一方面会告警，另一方面会根据此时主控板接口芯片和这块业务板所连的高速链路是否处于主用状态以及互为主备的另一块业务板的工作状态来判断是否需要发起链路切换，如需要发起链路切换，则通过链路选择模块输出链路切换信号完成本板对应接口芯片的链路切换。由于检测用逻辑芯片完成，CPU以中断方式来处理，所以这个倒换的时间也很快，us级的时间即可完成。
这样，主控板故障时，根据本板的状态信息和对板的主备用情况进行主备倒换，并同时将主控板的主备用信号发送给业务板，由业务板的倒换控制逻辑芯片控制业务板主用链路的切换。
同时，在业务板故障时，主控板倒换控制逻辑芯片的链路选择模块依据业务板送过来的主备用指示信号进行链路选择，输出链路切换信号进行链路切换；或根据业务板送过来的主备用告警信号上报给CPU，由CPU控制进行链路切换。
如图5和图6所示，业务板上的倒换控制逻辑芯片和主控板上的倒换控制逻辑芯片类似，业务板上的这个逻辑芯片同样的主要由三大模块组成链路选择模块、主备倒换模块或告警模块、CPU接口模块。
CPU接口模块只是提供一个和CPU通信的功能，将对板主备用信息，各业务板送过来的主备用/告警信号上报给CPU，同时将CPU下达的一些命令执行，比如发起主备倒换、链路切换、告警等；链路选择模块相对比较简单，只需要根据主控板的主备用指示信号完成如用户A拥有一把刀，这把刀的User Article ID为111；Article Detailed Desc用于指示出道具当前的外观、出处、使用方法等描述信息，并且ArticleDetailed Desc通常会随着道具使用情况的变动而变动，如道具发生损坏时，其外观描述信息会发生相应变化；Article Detailed Params用于指示出道具当前所具有的私有数据如杀伤指数、防守指数、等级信息等，并且ArticleDetailed Params通常会随着道具使用情况的变动而变动，如道具在损坏时，其杀伤指数、防守指数等信息会相应下降。
为了对所述用户道具细化信息进行维护，网络游戏系统通常将更新后的每个道具的用户道具细化信息所包含的内容对应保存起来；并且，通常以用户道具细化信息表的形式保存所述用户道具细化信息，如表2所示
表2表2中以一类道具为例，表明了用户道具细化信息表的形式User ID为5的用户拥有一把User Article ID为15的完整青龙刀，该完整青龙刀当前的Article Detailed Params为Xxxxxxxx；User ID为6的用户拥有一把UserArticle ID为16的破损青龙刀，该破损青龙刀当前的Article Detailed Params为Xxxxbbbb；并且，无论所述完整青龙刀还是所述破损青龙刀，都是ArticleID为5的同一类道具青龙刀。
可见，表2中所存储的是与用户相关的各个道具所分别具有的信息，这些信息通常是道具当前的动态信息，因此一般会随着道具的使用而发生变化。
在实际应用中，表2中还可以存储有各用户所拥有的游戏货币；当然，要在用户所拥有的游戏货币与该用户的User ID之间建立对应关系。
由表1和表2可知，将表1和表2中所保存的信息整合起来，就能得到
表二 主控板根据业务板所送的主备用指示信号决定接口芯片的主用链路
业务板的倒换原则也和主控板一致，都是由硬件实现的倒换，比如，当业务板的光口出现故障时，光口PHY芯片采用中断方式上报CPU，CPU通过主备倒换模块主动将自己降为备用，对板(对端业务板)根据收到的主备用指示信号即在逻辑芯片里将本板升为主用，同时两板都将自己的主备用情况通过主备用指示信号线送出，主控板根据两块业务板送出的主备用指示信号，由链路选择模块输出链路切换信号，切换接口芯片的主用链路，整个切换过程由硬件加软件中断处理完成，速度非常快。
(2)对于需要尽量减少业务板软件处理量、降低成本的场合，可以选用主控板指定业务板主备用的方式，即业务板自身不执行主备倒换功能，业务板之间可以不需要进行任何通信，即业务板之间的倒换控制逻辑芯片之间可以不相互连接。业务板只需独立上报自己的状态并根据主控板主备用指示信号线来选择主用链路即可，这个时候倒换速度取决于发生故障时业务板上报速度和主控板对于业务板状态切换时响应的速度。比如，当业务板的光口出现故障时，光口PHY芯片采用中断方式上报业务板CPU，CPU立刻控制逻辑芯片将单板状态置为故障，并通过告警线AL_ACT或AR_ACT通知主控板，在主控板上逻辑芯片对业务板的告警线进行了实时监控，并且在状态切换时由链路选择模块通过中断方式上报CPU，由CPU控制链路选择模块来切换主控板接口芯片的主用链路。
本发明在主控板和业务板上同时提供一种对业务数据双发选收而对管理数据同时收发的实现方式，在进行业务链路切换的时候能够做到将由于倒换丢失的数据减到最小。由于倒换由硬件实现并且主控板和业务板都知道对方的状态，所以本发明倒换速度很快并且倒换方式灵活可选，适用于不同的应用场合，并且本发明通过软件和硬件相互配合的方式来实现发生故障情况时的主控板倒换或是业务板倒换，可以大大缩短倒换时间。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
权利要求
1.一种通信设备，包括至少两块主控板和至少两块业务板，其特征在于在各主控板和业务板中分别设置接口芯片、倒换控制逻辑芯片和CPU，各主控板的接口芯片分别与各业务板的接口芯片连接，各接口芯片分别连接本板的业务处理模块和CPU，负责对业务数据和管理数据进行收发；所述各主控板的倒换控制逻辑芯片分别与对端主控板和各业务板的倒换控制逻辑芯片连接，接收并发送主备指示或告警信号；各板的倒换控制逻辑芯片分别与本板的接口芯片和CPU连接，各板的倒换控制逻辑芯片根据接收的主备指示或告警信号发出链路切换信号给本板的接口芯片；所述接口芯片对主备链路的管理数据都进行处理；对于业务数据，在发送方向主备链路同时发送，在接收方向则根据所述的链路切换信号只选择接收主用链路的数据。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于所述各业务板之间的倒换控制逻辑芯片之间相互连接。
3.根据权利要求1或2所述的通信设备，其特征在于所述主控板或业务板的接口芯片中分别设置至少两个用于连接各业务板或各主控板的串并转换模块，并分别设置CPU接口模块和数据链路选择模块；所述的各串并转换模块分别通过所述的数据链路选择模块与本板的业务处理模块连接，进行业务数据传输；所述的数据链路选择模块与本板的倒换控制逻辑芯片连接，用于接收所述倒换控制逻辑芯片的链路切换信号，并根据链路切换信号选择主用链路的业务数据向业务处理模块传送；所述的各串并转换模块还分别通过CPU接口模块与所述的CPU通信，进行管理数据传输。
4.根据权利要求3所述的通信设备，其特征在于所述各主控板上的倒换控制逻辑芯片包括链路选择模块、主备倒换模块、CPU接口模块，其中所述链路选择模块接收各业务板的主备用指示或告警信号，并根据主备用指示或告警信号发送链路切换信号到本板接口芯片的数据链路选择模块；所述的主备倒换模块与对端主控板及各业务板的主备倒换模块连接，接收对端主控板的主备用信号，并发送本板的主备用信号，根据本板的状态信息和对端主控板的主备用情况完成主备倒换；所述的链路选择模块和主备倒换模块通过所述的CPU接口模块与CPU通信，CPU接口模块将对端主控板主备用信息、各业务板送过来的主备用/告警信号上报给CPU，并将CPU下达的命令进行执行。
5.根据权利要求4所述的通信设备，其特征在于所述各业务板上的倒换控制逻辑芯片包括链路选择模块、主备倒换模块、CPU接口模块，其中所述链路选择模块接收各主控板的主备用指示信号，并根据主备用指示信号发送链路切换信号到本板接口芯片的数据链路选择模块；所述的主备倒换模块与对端业务板及各主控板的主备倒换模块连接，接收对端业务板的主备用信号，并发送本板的主备用信号，根据本板的状态信息和对端业务板的主备用情况完成主备倒换；所述的链路选择模块和主备倒换模块通过所述的CPU接口模块与CPU通信，所述的CPU接口模块将对端业务板主备用信息、各主控板送过来的主备用信号上报给CPU，并将CPU下达的命令进行执行。
6.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于所述各业务板上的倒换控制逻辑芯片包括链路选择模块、告警模块、CPU接口模块，其中所述链路选择模块接收各主控板的主备用指示信号，并根据主备用指示信号发送链路切换信号到本板接口芯片的数据链路选择模块；所述的告警模块与各主控板的告警模块连接，发送本板主备用告警信号；所述的链路选择模块和主备倒换模块通过所述的CPU接口模块与CPU通信，所述的CPU接口模块将对端业务板主备用信息、各主控板送过来的主备用信号上报给CPU，并将CPU下达的命令进行执行。
7.根据权利要求6所述的通信设备，其特征在于所述业务板倒换控制逻辑芯片的告警模块还与对端业务板倒换控制逻辑芯片的告警模块连接，接收对端业务板的主备用告警信号。
8.一种主控板和业务板主备倒换的实现方法，其特征在于，包括以下步骤在互为主备的各主控板或业务板中设置接口芯片，同时支持管理数据和业务数据的传输；所述各主控板和业务板之间相互通报主备用情况；所述接口芯片对主备链路的管理数据都进行处理；对于业务数据，在发送方向主备链路同时发送，在接收方向根据所述各板的主备用情况进行链路切换，只接收主用链路的数据。
9.根据权利要求8所述的主控板和业务板主备倒换的实现方法，其特征在于所述主控板进行倒换时，本板降为备板，对端主控板升为主板，业务板根据所述主控板的主备指示信号进行链路切换。
10.根据权利要求8所述的主控板和业务板主备倒换的实现方法，其特征在于所述业务板进行倒换时，若业务板具有主备倒换功能，则本板降为备板，对端业务板升为主板，主控板根据所述业务板的主备指示信号进行链路切换；若业务板不具有主备倒换功能，则上报告警信号给所述的主控板，主控板进行判断后确定是否进行链路切换。
全文摘要
一种通信设备及主控板和业务板主备倒换的实现方法，在各主控板和业务板中分别设置接口芯片、倒换控制逻辑芯片和CPU，各主控板的接口芯片分别与各业务板的接口芯片连接，各接口芯片分别连接本板的业务处理模块和CPU；各主控板的倒换控制逻辑芯片分别与对端主控板和各业务板的倒换控制逻辑芯片连接，接收并发送主备指示或告警信号；各板的倒换控制逻辑芯片分别与本板的接口芯片和CPU连接，根据接收的主备指示或告警信号发出链路切换信号给本板接口芯片；接口芯片对于业务数据，在接收方向则根据链路切换信号只选择接收主用链路的数据。本发明在发生故障时能快速倒换并且倒换时做到对业务的影响尽量小，从而实现网络的高可靠性。
文档编号H04L12/24GK1859022SQ200610060049
公开日2006年11月8日 申请日期2006年3月24日 优先权日2006年3月24日
发明者章英, 吴天朋, 佘宗胜 申请人:华为技术有限公司