专利名称：数字交换机中的冗余结构的制作方法
发明的技术领域根据第一方面，本发明涉及数字交换机中功能实体的冗余系统，以及提供这样的冗余系统的方法。
根据第二方面，本发明涉及具有交换机输入与交换机输出以及其间的交换设备的数字交换机的冗余系统。交换设备包括交换内核(switchcore)和功能实体，交换机输入与交换机输出之间数据流的连接路径可以包括交换内核两侧上许多这样的功能实体。冗余系统包括并行地工作以及有相互基本上相同的交换设备与多数表决功能的交换平面，用于分配从外部输入给交换平面的设备的数据流的分配装置和用于装配来自交换平面的数据流的装配装置。
根据第二方面，本发明也涉及提供具有交换机输入与交换机输出以及其间的交换设备的数字交换机的冗余结构的方法，其中交换设备包括交换内核与功能实体，交换机输入与交换机输出之间数据流的连接路径能包括交换内核两侧上许多这样的功能实体。
相关技术描述美国4,706,150涉及用于多个自主交换平面的交换协议。监视平面中的交换并在连接尝试不成功时提供重试。重试可在于已建立连接的用户通过多数平面发出将已建立的剩余平面中的连接撇开的重试请求。根据可选择的形式，所有用户发出重试请求，平面根据用户之间优先级方案接受较高优先级的请求并拒绝较低优先级的请求。
美国5,278,843公开了一种多处理器系统，其中根据多数规则确定微处理器中故障的出现并在此和预定优先级别的基础上进行选择，从其中没有故障并且优先级别较高的微处理器中发出输出信号。
在EP 097,781中，描述了利用慢测试装置的同时测试非常快的逻辑系统的方法。在测试时使用不同的测试方式。
美国4,393,490涉及具有内置故障识别的数字交换系统，尤其是使用故障模式置入。
美国4,535,442、英国1,393,645、英国1,439,568和英国1,582,456描述具有故障监视的不同类型的数字交换系统。
三重冗余系统中的多数表决功能长期地用于诸如电信设备。
这样的一个示例例如出现在瑞典专利466,475。
当所有三个平面都不是无故障时，在某些情况中仅使用多数表决表明是不够的，尤其是在替换平面或插件板时或在改变插件板类型时扩充或重新配置系统时在管理系统中的平面的过程中由于故障而引起问题的情况中这是真的。这能导致对系统级别的干扰。
概述本发明第一总目的是为电信设备提供改进的冗余系统，尤其是为数字时分交换机提供。
在建立在使用多数表决功能基础上的冗余系统中，存在有引入了能够处理由一个或多个不是无故障的平面引起的问题的功能性的第二目的。
第三具体目的是引入了在交换平面或插件板时或在改变插件板类型情况中扩充或重新配置系统时由于故障导致改善处理平面的功能性。
在刚刚所述的内容中第四具体目的是能够处理插件板而不干扰系统电平。
其他目的将从下面本发明及其优点的近一步描述，尤其是结合附图的实施例的描述中显而易见。
上面目的依据所附专利权利要求中所陈述的实现。
在根据第一方面的冗余系统中，功能实体至少在并行工作平面中一式三份，提供用于将各个旁通数据流从每个平面扩展到与之并行的每个平面的装置。每个平面具有包括接收其自身平面和与之并行的平面的数据流以及在比特级上比较这些数据流以便产生多数表决的数据流的多数表决功能的维护功能单元。平面状况检测功能指示平面的链路是否包含有意义的信息和同步，并发出形成其指示的每个平面的链路状况指示信号作为结果。连接优先级选择功能以接收多数表决数据流和链路状况指示信号，并且如果后者不表示故障条件，则放行多数表决数据流作为从功能单元中输出的数据流。在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况中，优先级选择功能根据确定的优先级别从一个平面中选择数据流作为输出的数据流。
根据第二方面的冗余系统被分配给交换机输出与交换机输入之间数据流的每条连接路径上的至少多个功能实体，所用方式是每个这样的功能实体具有并行工作以及包括用于将各个旁通数据流从每个平面的设备中扩展到与之并行的每个设备的装置的平面的自己的冗余子系统。每个平面和每个交换机输出具有包括接收其自身平面和与之并行平面的数据流以及在比特级上比较这些数据流以产生多数表决数据流的多数表决功能的维护功能单元，平面状况检测功能指示平面链路是否具有有意义的信息和同步，从而发出形成其指示的每个平面的链路状况指示信号。连接优先级选择功能以接收多数表决数据流和链路状况指示信号。如果链路状况指示信号不表示故障条件，则优先级选择功能放行多数表决数据流作为输出数据流，但在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况中，优先级选择功能根据确定的优先级别从一个平面中选择数据流作为输出数据流。
根据第一与第二方面的冗余系统有许多优选和重要的实施例，其中一些实施例陈述如下。
用于维护功能的单元合适地也包括平面比较功能，比较并行数据流与多数表决数据流，并在偏离此多数表决数据流的情况中，发出偏差数据流的故障指示信号。
在那个连接中多数表决功能和平面比较功能通过连续暂时地改变来自平面的数据流式样进行测试，所用方法是在来自一个平面的数据流中一次引入了已知测试比特模式的序列。
在那个连接中模式检测功能可被连到优先级选择功能的输出，以便在确定的数据流区域期间检测输出数据流中所述测试比特模式。
根据非常重要的实施例，平面状况检测功能接收每个平面的链路状况指示输入信号，并将这些信号作为链路状态指示输出信号转送给优先级选择功能。平面状况检测功能因此包括在数据流的所述确定区域期间为测试目的将链路故障指示值给予一个或多个链路状况指示输出信号的装置。
通过去活一个或多个链路状况指示信号并且从期望选择的平面中而不是从其他两个平面中发送其他信号模式来测试优先级选择功能，所用的是这样的方式即模拟能根据所确定的优先级别出现的所有情况。
而且，在每个平面中可优选地有用于连续地在平面之间重写/更新存储位置的装置以及用于从自身平面和每个其他平面中的存储器中读出一个位置给各个平面中的多数表决/优先级选择功能的装置。还提供用于将来自多数表决/优先级选择的结果返回到自身平面的存储器并将此结果写在同一位置上的装置。
至于电路板的故障定位，根据一个实施例，还提供用于生成所有平面中每个电路板接口校验和的计数值的装置、用于各个平面中依次地在比特级上对校验和进行平面比较的装置和用于任一平面的某一校验和有偏差的情况中指示此偏差并指出错误的校验和的装置。
在根据第一方面的方法中，实现在并行工作的平面中功能实体的至少三倍份并将各个旁通数据流从每个平面扩展到与之并行的每个平面设备。在每个平面中，自身平面和与之并行的平面的数据流在比特级上进行比较，以生成多数表决的数据流。进行平面链路是否具有有意义信息和同步的指示并作为结果发出链路状况指示信号。如果链路状况指示信号不表示故障条件，则发出多数表决的数据流作为输出数据流，但在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况中，根据确定的优先级别从平面之一中选择数据流作为输出数据流。
根据第二方面的方法，在用于从交换机输入至交换机输出的数据流的每个连接路径上分配冗余系统给至少多个功能实体，所用的是这样的方式，即每个这样的功能实体具有带并行工作的平面的其自身的冗余子系统。来自每个平面设备的各自旁通数据流分布至与之并行的每个设备，以及在每个平面与每个交换机输出中自身平面和与之并行的平面的数据流基于比特级比较以便生成多数表决数据流。进行平面链路是否含有有意义信息与同步的指示以及作为结果将链路状况指示信号发给由此形成指示的每个平面。如果链路状况指示信号没有指示故障条件，多数表决数据流放行作为来自功能单元的输出数据流，但是在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况下，基于确定的优先级从平面之一中选择数据流作为输出数据流。
根据第一与第二方面的方法具有许多优选和重要实施例，其中一些实施例陈述如下。
并行数据流与多数表决的数据流进行比较并在与此有偏差的情况中，发出偏差数据流的故障指示信号。
通过连续暂时地改变来自平面的数据流式样测试多数表决和平面比较，所用方式是在来自一个平面的数据流中一次引入已知测试比特模式序列。
在输出数据流中，在数据流所确定的区域内检测测试比特模式。
接收每个平面的链路状况指示输入信号并作为链路状态指示输出信号传送给优先级选择，并且在数据流确定的区域内将链路故障指示值给予一个或多个链路状况指示输出信号。
通过去活一个或多个链路状况指示信号并从期望选择的平面而不是从其他两个平面中发送其他信号模式来测试优先级选择，所用的是这样的方式，即模拟能根据所确定的优先级别出现的所有情况。
通过从自身平面和每个其他平面中的存储器中读出一个位置并使此位置受到各个平面中的多数表决/优先级选择的作用来连续执行存储器位置的平面之间的重写/更新，并且来自多数表决/优先级选择的结果传送回自身平面的存储器和写入同一位置。
至于电路插件板的故障定位，计算所有平面中每个电路插件板接口的校验和，依次地在各个平面中在比特级上进行校验和的平面比较，并在来自任一平面的某一校验和有偏差的情况中指示此偏差以及指出是错的校验和。
因此，根据上面更详细定义的，提出了允许根据平面之间确定的级别优先选择的机制，只要所有三个平面不是全都无故障的。主要优点出现于当由于故障变换平面或插件板时或在改变插件板类型时扩充或重新配置系统时对平面的处理。优先选择能进行插件板的处理而对系统电平无干扰。
提议也包括用于监视与维护的例行测试。
同样包括用于平面之间更新的功能性，在软故障和插件板变换情况中用于使它们同步。更新用于所有其信息具有一定时长的存储器。没有更新，这些存储器中的软故障最终能暗示干扰由于双重故障而影响所连接的装置。
概括地说，本发明的交换机实施可包括以下的使用-操作中的多数表决，-在一个或多个链路失步时转换到优先级选择，-用于交换操作维护的交换平面比较，-基于使用测试模式的例行测试，-交换平面之间的更新。
交换机中的维护是基于它由三个相同和同步操作交换平面组成的事实。在传送数据给连接装置之前，利用多数表决选择此数据。多数表决的使用使交换机一次容忍一个交换平面中的比特故障。为了获得足够的故障定位，在交换机端口与交换机内核之间的多路复用器/多路分解器级的交换机内核侧上也多数表决数据。多数表决也与交换平面之间的交叉连接一起使用，以便给三个交换平面中不同的存储器以相同内容。在比特级上进行多数表决，但多数表决以并行数据为工作对象。如果某一交换平面失步，则启动优先级选择。
多数表决、交换平面比较和优先级选择的逻辑自主地通过定期在帧的一个时隙中发出确定的测试模式进行测试。这个时隙用于交换平面比较、多数表决和优先级选择的电路的自动例行测试。交换平面之间的差异有意地在此时隙中引入。所获得的故障指示解释为故障检测电路正确操作的确认。
附图简述本发明现在将结合附图在下面更进一步地进行描述，其中
图1是STM交换机基本设计的图解逻辑图；图2是图解地表示具有三个平面冗余结构的根据图1的交换机中经多路复用器的装置连接的图；图3图解地表示在根据图1与2的交换机的输入与输出交换机端口之间的交换内核上扩展的连接的作为一个整体的三个平面冗余结构；图4图解地表示包含在图1中的多路复用器的平面之间交叉连接的原理；图5表示维护功能性的基本设计，包含于冗余结构的许多功能性在图3中说明；图6表示利用包含在根据图5的维护功能性中的多数表决功能执行多数表决的原理；图7更详细地表示包含在根据图5的维护功能性中的一些功能；图8a-c表示用于包含在根据图5的维护功能性中的功能例行测试的测试模式的表；图9图解地表示根据图3的三个平面冗余结构的平面之间存储器的更新；图10表示如何在根据图1-3的交换机的交换内核内在所算出的校验和的三个平面A、B与C之间平面比较基础上进行基本故障定位。
实施例详述图1图解地表示STM(同步传送模式)交换机基本设计的逻辑图。一般以102标明的交换内核具有所谓的时分/空分结构，利用此结构表示其中可进行两种选择的交换机，其中一个时间选择和一个空间选择。作为一个示例，交换机的数据流假定要组织在包含许多时隙的125us长的帧中，时隙由用于数据的数据时隙和控制时隙构成。
交换内核102包括以正方形矩阵的行和列排列的交换机存储器104，其中交换机存储器的每一行利用来自输入链路的数据填充。每一块106.0-106.n代表双向连到内核102的许多交换机端口。对存储器104的写入是循环的。控制从控制存储器108中输出的链路以便建立呼叫。从属于不同输入链路的存储在交换机存储器104中的帧中选择输出链路中的时隙。
图2意在图解地说明根据图1的交换机中的装置连接和冗余结构。
参见图2，经各个交换机端口204.0-204.n将装置202.0-202.n连到交换内核102，而不管类型和频带要求如何。每个交换机端口与交换内核之间的连接是双向类型的。这里利用装置202表示所有类型的用户连接、中继连接和处理器等。对于交换机端口204.0，此装置连接表示为直接经传输链路206.0扩展，而对于交换机端口204.1-204.n，连接经传输链路206.1-206.n+q通过包含一个或几个多路复用器/多路分解器208.1-208.n+m的多路复用器/多路分解器级扩展。为了说明交换机端口204与交换机内核102之间的双向连接，交换机端口204.1与交换机内核102之间经多路复用器/多路分解器208.1的连接206.1在图2中利用分别用Du与Di标记的两组线束分别标记来自交换机端口的数据输出和至交换机端口的数据输入。
利用多路复用器/多路分解器级208，具有可变带宽要求的许多装置202可连到交换机内核102。更具体地，多路复用器208具有执行数据时隙到至交换机内核102的链路的映射和具有不同速度级别的输入链路206之间速度变换的任务。来自交换机内核102的所有数据时隙应还以某一顺序发向装置202，这个顺序能够由每个多路分解器中的映射存储器规定，即多路分解是可控制的。如何执行这个顺序的信息在这样情况中装载在映射存储器中。
图2也以被示为三份的每个多路复用器/多路分解器208和交换机内核102表示冗余结构。这个冗余结构的基本设计在图3中表示分别经过在输入与输出交换机端口204.i与204.u之间三倍的交换机内核102扩展的连接。交换机内核102以及多路复用器208.1和多路分解器208.u均表示为相同并且同步运行的三个交换平面A、B、C中的三份。在交换机端口204.i中，执行至三个交换平面A、B、C的扩展，并在交换机端口204.u中，执行来自三个交换平面的装配。
输入与输出多路复用器平面208.i和208.u以及输出交换机端口204.u分别包含在图3中一般以302表示的许多相同的维护功能。如下面更进一步描述的，这些维护功能尤其包括以下功能-如果三个交换平面A、B、C同步工作，则利用来自三个交换平面的数据流的多数表决生成输出给装置202的数据。在比特级上进行多数表决，导致对于单个故障的透明度，并使交换平面中的那个单个比特故障不在装置中观察到。
-基于多数表决的交换平面比较用于故障定位。
-如果一个或多个交换平面缺乏有意义的信息和同步，则通过利用优先选择方法选择一个交换平面来执行到单个平面操作的转移。
-测试上述三个功能的功能性。
-在交换平面之间进行更新。
交换平面A、B、C交叉连接以便允许所有平面中的平面比较和多数表决。为此目的，在平面之间有连接，用于从每个交换平面的多路复用级208.i、交换机内核102与多路分解级208.u将各个传送数据流DATAA、DATAB与DATAC扩展到分别与之并行的每个交换平面的每个多路复用级208.i、交换机内核102与多路分解级208.u。
交叉连接的原理更进一步地说明于图4中，图2中交换机端口204.1与交换机内核102之间三倍的多路复用器/多路分解器208.1已选为一个示例。在图4中，扩展三个平面A、B与C以便说明交叉连接原理。经平面A、B、C从交换机端口204.1输出的数据分别指定为Dua、Dub和Duc。经平面A、B、C输入到交换机端口204.1的数据分别指定为Dia、Dib与Dic。包含在多路复用器/多路分解器208.1中的功能通常指定为402并包括多路复用和多路分解功能。在每个平面中，一方面包括用于将从功能402的多路复用功能输出的数据扩展到其他平面的扩展功能404u，另一方面包括用于将输入数据Di扩展到其他平面的扩展功能404i。
在每个平面中，从三个平面A、B与C的扩展功能404u中输出的数据分别在维护功能302u中接收，在维护功能302u的输出上，多数表决/优先级选择的输出数据Dua离开多路复用器208.1。这个扩展完全利用带有箭头的虚线表示在图中。
在每个平面中，从三个平面A、B与C各个扩展功能404i输入的数据还在用于输入数据的维护功能302i中接收，这个维护功能302i可相同地类似于维护功能302u。在维护功能302i输出上，接收多数表决/优先级选择数据，由功能402的多路分解功能负责以便经交换机端口204.1传送给装置202.1。为清楚起见，在图中仅示出从平面A、B、C的各个扩展功能404i到平面A的维护功能302i的数据的这个扩展。
在维护功能302u和302i，A、B与C分别指定来自平面A、B与C的数据输入。
在比特级上执行交换平面比较暗示100％的故障发现以及对于影响交换平面的故障的故障定位。在比特级上执行的多数表决暗示100％故障隔离的可能性。换句话说，交换平面中的故障利用多数表决隔离并且不再传送。这使交换机能够对于硬件中所有单个故障是透明的。
为了获得100％的故障发现、故障隔离以及对于影响交换机中交换平面的故障的故障定位，只需要在交换机端口中执行的交换平面比较和多数表决。
然而，只对影响交换平面的故障的故障定位是不够的。可怀疑的有故障的印制电路板的数量表明是不可接受地大。为了获得精确的故障定位和为了阻止故障在交换平面内扩展(这导致更困难的故障定位)，许多交换平面比较和多数表决以及交换机内核102中的交换平面比较引入在装置连接中。
在装置连接中，即在交换机内核102与交换机端口204之间，因而在所有多路复用器208中引入了交换平面比较。借此阻止故障从装置202和多路复用器208中扩展到交换机内核102，并且能尽可能早地定位影响装置板的故障。为了能够执行比特级上的多数表决，引入了链路206的交叉连接。三个交换平面中多路复用器208之间的交叉连接最好安排在多路复用器级208的交换机内核侧上，其中要交叉连接的链路206的数量通常显著地小于装置侧上的数量。
在图5中更详细地示出了维护功能302的设计。作为一个示例，图5的电路假定是利用用于某种类型的接口的9比特数据总线制定的，但也可用于具有小变化的其他类型的接口。一帧的9个时隙预留给链路维护，下面以维护时隙表示，其中一个包括一测试模式，下面称为BWP(比特漂移模式)。而且，通过交换机的帧流量假定划分为形成复帧的许多组，例如，四组。复帧中的每帧在下面称为FRC1与FRC2(帧计数器)的两个维护时隙中有一个独特代码，此代码的值在每组中向前步进一步，但在变换到下一组时跳跃。复帧中的帧由帧计数器FRC利用此代码值进行识别。
在交换机中集中产生帧计数器FRC。FRC值在平面之间进行多数表决以使它们相同。在各自位置上的FRC原理上是集中生成的FRC的复制。
在包含在交换机中的时钟启动之后，复帧计数器FRC应在平面之间进行同步。FRC在一个平面内从中心逻辑进行分配。
复帧计数器的值在下面更进一步描述的维护帧上发送给其他平面，以致所有平面存取所有的FRC值。随后平面对FRC信息进行多数表决，多数表决的结果用于重新加载自身平面的FRC计数器。这暗示在某帧之后平面之间FRC将是相同的。
为了说明上面所述的，这里将给出FRC值多数表决的一个示例。假定平面的十进制FRC值是17，2559和19。这些值对应二进制的000000010001，10011111 1111和0000 00010011。随后这些值的逐比特多数表决的值变为0000 0001 0011，这与十进制的19相同。这暗示只需要使用一个简单的多数表决来使平面的FRC均匀运行。于是，在所有三个平面中下一帧将命名为数字20。
在图5中，DATAA、DATAB和DATAC分别来自每个平面9位总线的交换平面A，交换平面B和交换平面C。这些总线一方面连到多数表决功能502，另一方面连到交换平面比较功能404并且第三方面连到优先级选择功能506。
多数表决功能502在比特级上进行多数表决并在9位总线上发送多数表决的数据DATAMY作为结果。对比特级上进行多数表决在多数表决负责单个平面故障时具有使实施简单而有效的优点。在图6中示出一个时隙的DATAA、DATAB与DATAC比特模式的一个示例和所得到的多数表决比特模式DATAMV。多数比较似乎表示第三比特与DATAA和DATAC的相同，但与DATAB的不同，而且最后比特与DATAA和DATAB的相同，但与DATAC的不同，错误比特被屏蔽。
平面比较功能504将信号DATAA、DATAB和DATAC的每一个与DATAMV相比并利用信号PFA、PFB和PFC报告交换平面故障。更具体地，当在分别来自交换平面A、交换平面B和交换平面C的数据中检测到交换平面故障并且分别发送给每一个计数器508、510和512用于对脉冲计数时，信号PFA、PFB和PFC以正脉冲形式出现。在根据图6的示例中，PFB和PFC都将报告所讨论的时隙的交换平面故障。
当一个交换平面失步时，两个正操作的交换平面的PF信号仍将表示交换平面之间的差异(如果有的话)，但当然不可能知道两个交换平面的哪个平面是正确的，在这种情况中应使用优先级选择。
优先级选择功能506是接收数据DATAA、DATAB、DATAC和DATAMV的多路复用器。多路复用器506受下面将更一步描述的信号INSYAI、INSYBI和INSYCI控制以便产生以9位总线形式在输出端口发出的多数表决或优先级选择数据DATAOUT。更具体地，信号INSYAI、INSYBI和INSYCI给出至交换平面A、B与C的链路是否具有有意义的信息和同步的指示。如果对于所有三个交换平面这是真的，则多路复用器506让DATAMV作为DATAOUT通行至输出端。如果对于一个或几个交换平面相反的情况是真的，则多路复用器根据已建立的优先级别进行平面的选择。
下面给出这样的优先级别的优选实施例平面A缺少同步 从平面B中选择数据平面B缺少同步 从平面A中选择数据平面C缺少同步 从平面A中选择数据平面A与B缺少同步从平面C中选择数据平面A与C缺少同步从平面B中选择数据平面B与C缺少同步从平面A中选择数据无平面同步 从平面A中选择数据同步去活功能514具有三个输入，用于分别接收信号INSYA、INSYB与INSYC，利用1表示交换平面A、B与C的链路是否分别具有有意义的信息和同步。在相反的情况中，它们包含0。信号INSYA、INSYB和INSYC从不在此描述的链路接收机中获得，此接收机搜索帧同步字和正确的链路码。如果找到这个，则结果是1，否则是0。通常，这些信号分别作为上述信号INSYAI、INSYBI和INSYCI由功能514不加改变地放行。
为了例行测试使信号INSYAI、INSYBI和INSYCI在某些测试时隙期间为0，同步去活功能514却受两个信号FRC.sign和BWP.sign控制。更具体地，在生成测试模式BWP和FRC.sign指示特殊值时，在每个复帧的某些时隙期间完成此。从上述是14比特帧计数器的计数器FRC获得FRC.sign。信号BWP.sign指示当前时隙是BWP时隙。
在图7中更详细地示出了多数表决功能502、优先级选择功能506和同步去活功能514的基本设计。
图7表示比特级上多数表决和优先级选择过程，即对分别来自相应9位总线上并行数据流DATAA、DATAB和DATAC的每个比特的多数表决和优先级选择过程。分别来自平面A、B、C每一平面的一个并行数据字中的每个比特分别提供给其后跟着OR(或)门708的一组三个AND(与)门702、704与706，所述单元包含在多数表决功能502中。此三个比特也提供给包含在优先级选择功能506中的相应的多路复用器710。
更具体地，此三个比特分别提供给多数表决功能502中AND门702、704与706的每个第一输入。在AND门702、704与706的第二输入上，提供分别来自数据流DATAB、DATAC和DATAA的比特，来自AND门702、704与706的输出的比特提供给0R门708的每个输入。如果所有三个数据比特出现并且相同，则根据众知的逻辑操作规则获得AND门702、704与706每个输出以及OR门708输出的同样比特。如果相反地有差异，在所得到的数据流DATAMV中获得多数表决的比特。
优先级选择功能506除了每个比特一个的9个多路复用器710之外还包括反向AND门712和选择器功能714。来自各个数据流DATAA、DATAB和DATAC的三个比特也提供给多路复用器710的八个输入0-7。
更具体地，来自数据流DATAA的比特提供给输入0、1、3、5与7，来自数据流DATAB的比特提供给输入2与6，并且来自数据流DATAC的比特提供给输入4。
来自同步去活功能514的信号INSYAI、INSYBI和INSYCI分别提供给多路复用器710的每个输入710A、710B和710C以及反向AND门712的每个输入。
如果信号INSYAI、INSYBI与INSYCI任一个或一些信号是0，则1出现在门712输出上，否则0出现在门712输出上。OR功能708和多路复用器710的输出连到选择器功能714的每个输入。选择器功能714受出现在门712输出上的信号控制，其方式为当此信号是1时，选择多路复用器的输出，否则选择来自OR门708的DATAMV比特。
多路复用器708的功能可进行如此描述，以致能说它是受由输入710A、710B和710C形成的二进制数控制。如果二进制数对应数字0-7的任一个，则多路复用器708选择具有相应标号的输入0-7之一。用于接收数据流DATAA、DATAB与DATAC的输入0-7的连接然后如此进行安排，以致在每个特殊情况中选择适合上面所述的优先级别的输出。
参见图7中更进一步示出的同步去活功能514和根据图8a-c的表，现将更进一步地描述包含在冗余结构中的例行测试功能。
在同步去活功能514中，信号INSYA、INSYB和INSYC分别从平面A、B与C中分别提供给每个AND门716A、716B与716C的第一输入。来自帧计数器718的信号FRC.sign提供给比较器720，比较器720具有连到各个AND门716A、716B与716C每个第二输入的三个输出。比较器720比较所选的帧代码值与FRC.sign。在根据图8a-c的表中，这些帧代码值在从行4开始的列2中表示，具有标题FRC[11∶0]，以为值0-73的形式。[11∶0]表示利用比特11至0表示这些值。如早些时候所述的，通过交换机的帧流量设想划分为四组。具有标题FRC[13∶12]的表中列1表示四个第一行上具有值0-3的这些组，〔13∶12〕表示利用比特13和12给出这些值。因此在组3中进行例行测试。
比较器720也接收信号BWP.sign作为控制信号。当这个控制信号表示在FRC.sign等于一个所选的帧代码值的同时，BWP时隙出现在任一平面A、B、C中，比较器720在连到相应AND门716A、716B或716C的输出上发出输出信号0。结果将是结果信号INSYAI、INSYBI或INSYCI分别获得值0。在表中的列6中，表示强迫取值0的INSYAI、INSYBI和INSYCI之一或那些信号。如果多于1个的这些信号设置为0，这利用完整写入的信号之一标记，而下面信号利用例如帧67和68的INSYAI、BI、CI的两个最后字母表示。
参见图5，输出信号DATAOUT为测试目的从优先级选择功能506被提供给由信号BWP.sign控制分别产生信号PRIH和PRIL的模式检测功能516。当BWP时隙期间在DATAOUT中分别找到二进制数111111111和二进制数0 0000 0000时，信号PRIH和PRIL都是正脉冲。信号PRIH和PRIL分别提供给每个计数器518和520用于对脉冲计数。在表的列7中，表示测试的功能504、502、506和516之一或那些功能。
对于例行测试功能，通过在复帧的子组3期间发送BWP时隙中的确定测试模式来自动测试逻辑。这些测试模式对于所有三个交换平面是不同的并引起每个复帧的PFA、PFB、PFC、PRIH和PRIL上的许多已知的脉冲。在表的列8中，表示是脉冲的那些PFA、PFB、PFC、PRIH和PRIL。在其他组期间，所有三个交换平面在BWP时隙中发送二进制数111000111，如表中行1-3和最后一行所显示的。
设计测试模式以便在逻辑电路正确工作时对于每个复帧引起计数器508，510，512，518，520中下列数量的脉冲50828 PFA51024 PFB51222 PFC51810 PRIH52010 PRIL所选择的测试模式背景如下通过一次从一个交换平面中发送具有漂移1的模式的序列和具有漂移0的另一序列并分别相对于所期望的结果检验计数器508、510和512中PFA、PFB和PFC计数结果来测试多数表决功能502和交换平面比较功能504。
通过强迫同样序列内INSYAI、INSYBI及INSYCI中一个或两个为0以便影响DATAOUT和检验计数器518与520中PRIH与PRIL计数的结果相对于所期望的结果来测试模式检测功能516。
通过在同步去活功能514中去活一个，两个或所有三个INSYAI、INSYBI、INSYCI并从期望选择的交换平面中而不是从另两个交换平面中发送另一模式来测试优先级选择功能506。模式是二进制1 11111111和0 0000 0000并且二者都是从期望选择的交换平面中发送的。完成整个过程，以致测试所有7种情况的优先级选择。
也测试同步去活功能514，因为如果在错误的BWP时隙期间它强迫INSYAI、INSYBI、INSYCI为0，PRIH和PRIL的数量将是错误的。
在参见图8a-c中所示的表的同时，现将进一步描述上面简短讨论的测试过程。
这里首先给出BWP时隙任务的概括介绍。
BWP时隙用于交换平面比较、多数表决和优先级选择电路的自动例行测试。交换平面之间的差异有意引入在此时隙中。所得到的故障指示解释为故障检测电路正确地工作的确认。
BWP时隙与帧计数有关。在一个帧组即帧组3期间进行测试。在所有其他帧中，BWP具有所有交换平面上的恒定值1 1100 0111。
测试过程根据下面的进行，但对于下述的帧，如上所述的列6、7与8表示INSYAI、INSYBI与INSYCI哪一个强迫为0，测试PC、MV、PRI与516的哪一个，分别是PFA、PFB、PFC、PRIH和PRIL的哪一个信号脉动。
BWP时隙首先设置为1 1111 1111。在交换平面A中，9个比特逐个设置为0，这在帧组3的帧0-8中完成。
因此利用相反的值重复此过程。此值设置为0 0000 0000并在交换平面A中9个比特逐个设置为1，这在帧组3的帧9-17中完成。
然而，有两个例外在所有三个交换平面中帧0中比特7从1变为0，在所有三个交换平面中帧10中比特8从0变为1。这些例外的原因是链路代码不能在一个时隙中传送9比特所有可能的组合。
在子组3的帧18-21中，BWP时隙用于测试优先级选择。
因此，交换平面B中具有漂移0和1的后面帧20-40之后是具有优先级选择测试的两个帧41、42。
因此，交换平面C中具有漂移0和1的后面帧43-59之后是具有优先级选择测试的14个帧60-73。
复帧中剩余BWP时隙不用于测试，它们设置为1 1100 0111。
图9图解地表示在上述类型的三个平面冗余结构中存储器位置的交换平面A、B与C之间的重写/更新。通过根据箭头904、906与908从分别在每个平面中的存储器902A、902B与902C中读出每个平面中的位置902AP、902BP、902CP给分别在自身平面中的多数表决/优先级选择功能910A、910B和910C而连续进行更新。多数表决/优先级选择信息分别根据箭头912、914与916发回给分别从中完成读出的存储器902A、902B与902C并分别重新写在相同位置902AP、902BP与902CP。多数表决/优先级选择功能910可具有与早些时候所述基本相同的类型，用于在交换机内核与交换机端口之间在比特级上处理数据流。
一方面，重写/更新用于消除存储电路中所谓软错误的影响，而另一方面，用于在插件板改变的情况下获得自动更新。在重写/更新各个存储器中的信息时，除多数表决/优先级选择之外，还进行平面比较。
交换内核102可包含许多印制电路板，与多路复用器208和交换机端口204正好相反。对于例如交换机内核102内的故障定位，根据循环冗余校验(CRC)原理在计数的校验和的三个平面A、B与C之间完成平面比较。在三个平面A、B与C中同步计数每个印制电路板接口的校验和。虽然交换机内核在此提及为一个示例，但这样的故障定位一般能在其中由于某种理由不使用多数表决的所有印制电路板之间完成。
每个平面A、B与C的图10分别表示两个互连印制电路板AK1与AK2，BK1与BK2以及CK1与CK2。在CRC1、CRC2和CRC3，分别表示各个平面中用于计数各个所示插件板之间接口的校验和的功能。
在本示例中，图10的三个插件板接口中，所有印制电路接口的校验和依次地在各个平面中比特级上进行平面比较，平面比较功能在图10中分别以1002、1004与1006表示，连到功能CRC1、CRC2与CRC3，用于从所有三个平面中接收校验和。
装置1008、1010与1012用于探查来自任一平面的某个校验和是否与期望值不同，并且如果是这种情况，则指向是错的校验和。多数表决的校验和例如可在维护帧中传送，通过查找维护帧中差错的校验和位置来指出。受故障影响的插件板接口直接从此位置出现。以这种方式，交换机内核中故障定位总是能将怀疑有故障的印制电路板数量限制为正好两个。
上述的是一种类型的CRC生成，下面称为CRCMV(CRC多数表决)，这是为每条至印制电路板的输入数据链路而生成的。此CRC与至多数表决的维持环路的所有其他链路的CRC一起集中进行装配。增加的比特故障导致用于故障识别的故障标志。
另一种类型的CRC生成只用于校验维护链路是否无故障。如果携带此信息的维护链路自身是错的，则发送许多CRCMV校验和给多数表决逻辑是无意义的。按帧方式生成有关在维持链路上传送的数据的CRC，此CRC放入帧中的某个时隙中。在接收机端，以同样方法生成CRC并与从发送侧发送的CRC进行比较。这些CRC校验和下面分别称为CRCLG和CRCLC，其中LG代表链路生成，而LC代表链路校验。如果CRCLG与CRCLC不一致，则这当然影响维护链路上所发送的故障标记的判断。只给维护链路提供CRCLG/LC，给大多数其他链路提供CRCMV。
与用于根据上面结合图9所述进行信息更新的传输路径相同的传输路径用于传送校验和。
权利要求
1.用于数字交换机(102)中功能实体(208、204u)的一种冗余系统，其特征在于功能实体在并行工作的平面(A，B，C)中至少一式三份，提供装置(404i，404u)用于将各个旁通数据流从每个平面扩展到与之并行的每个平面，每个平面具有用于包括以下功能的维护功能的单元(302i，302u)多数表决功能(502)，接收自身平面和与之并行的平面的数据流，并在比特级上比较这些数据流以便生成多数表决的数据流(DATAMV)，平面状况检测功能(514)，指示平面(A、B、C)的链路是否具有有意义的信息与同步，并作为结果发出其中形成一个指示的每个平面的链路状况指示信号(INSYAI、INSYBI、INSYCI)，优先级选择功能(506)，被连接用于接收多数表决的数据流(DATAMV)和链路状况指示信号，并且如果后者不指示故障条件，则让多数表决的数据流(DATAMV)作为从功能单元输出的数据流(DATAOUT)通过，而在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况中，根据所确定的优先级别从一个平面中选择数据流作为输出数据流(DATAOUT)。
2.用于具有交换机输入(106)和交换机输出(106)以及二者之间包括交换机内核(102)与功能实体(208)的交换设备的数字交换机(102)的一种冗余系统，用于交换机输入与交换机输出之间数据流的连接路径能包括内核两侧上许多这样的功能实体，所述冗余系统包括并行工作并具有相互基本相同的交换设备与多数表决功能的交换平面(A，B，C)，用于将从外部输入的数据流扩展到交换平面的设备的扩展装置以及用于装配来自交换平面的数据流的装配装置，其特征在于此冗余系统被分配给每条所述连接路径上的至少许多功能实体(208)，所用方式使得每个这样的功能实体具有其自己的冗余子系统，此子系统具有并行工作的平面(A、B、C)并包括用于将各个旁通数据流从每个平面的设备扩展到与之并行的每个设备的装置(404i，404u)，其中每个平面和每个交换机输出具有用于维护功能的单元(302i，302u)，此维护功能包括多数表决功能(502)，接收自身平面的数据流以及与之并行的平面的数据流，并在比特级上比较这些数据流以便生成多数表决数据流(DATAMV)，平面状况检测功能(514)，指示平面(A、B、C)的链路是否具有有意义的信息和同步，并发出其中形成一个指示的每个平面的链路状况指示信号(INSYAI、INSYBI、INSYCI)作为结果，优先级选择功能(506)，被连接以便接收多数表决数据流(DATAMV)和链路状况指示信号，并且如果后者不指示故障条件，让多数表决数据流(DATAMV)通过，作为从功能单元输出的数据流(DATAOUT)，但在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况中，根据所确定的优先级别从平面之一中选择数据流作为输出数据流(DATAOUT)。
3.根据权利要求1或2的冗余系统，其特征在于，用于维护功能的单元(302i，302u)也包括平面比较功能(504)，将并行数据流(DATAA、DATAB、DATAC)与多数表决数据流(DATAMV)进行比较，并在与此有偏差的情况中，发出偏差数据流的故障指示信号(FTA、FTB，FTC)。
4.根据权利要求1或2与3的冗余系统，其特征在于，通过连续地暂时改变来自平面(A，B，C)的数据流式样来测试多数表决功能(502)，所用方式是在一次来自一个平面的数据流中引入众知测试比特模式的序列。
5.根据权利要求4的冗余系统，其特征在于，模式检测功能(516)连到优先级选择功能(506)的输出，用于在数据流的确定区域(BWP)期间在输出数据流(DATAOUT)中检测所述测试比特模式。
6.根据权利要求5的冗余系统，其特征在于，平面状况检测功能(514)接收每个平面(A、B、C)的链路状况指示输入信号(INSYA，INSYB，INSYC)并将这些信号作为链路状态指示输出信号(INSYAI，INSYBI，INSYCI)传送给优先级选择功能(506)，而且包括装置(514)以便在数据流的所述确定区域(BWP)期间将链路故障指示值赋予一个或多个链路状况指示输出信号(INSYAI，INSYBI，INSYCI)。
7.根据权利要求6的冗余系统，其特征在于，优先级选择功能(506)通过去活一个或多个链路状况指示信号(INSYAI，INSYBI，INSYCI)并从期望选择的平面而不是从其他两个平面中发送其他信号模式进行测试，所用的是这样的方式即模拟能根据所确定的优先级别出现的所有情况。
8.根据前面任一权利要求的冗余系统，其特征在于，每个平面中用于在平面(A，B，C)之间连续重写/更新存储器位置(902AP，902BP，902CP)的装置，用于从自身平面和每个其他平面中的存储器(902A，902B，902C)中读出(904，906，908)一个位置给各个平面中的多数表决/优先级选择功能(910A、910B，910C)的装置，和用于将来自多数表决/优先级选择的结果返回(912，914，916)给自身平面的存储器并将它写入同一位置上的装置。
9.根据前述任一权利要求的冗余系统，其特征在于，用于电路板的故障定位的有用于产生所有平面中每个电路板接口校验和的计数值的装置(CRC)，用于依次地在各自平面中在比特级上对校验和进行平面比较的装置(1002，1004，1006)，用于在来自任一平面的某个校验和有偏差的情况中指示此偏差并指出错的校验和的装置(1008，1010，1012)。
10.用于在数字交换机中提供功能实体的冗余结构的一种方法，其特征在于至少一式三份并行工作的平面中的功能实体，将各个旁通数据流从每个平面扩展到与之并行的每个平面，在每个平面中执行下列步骤自身平面以及与之并行的平面的数据流在比特级上进行比较以便产生多数表决数据流，执行平面链路是否具有有意义的信息和同步的指示，并发出链路状况指示信号作为结果，如果链路状况指示信号不指示故障条件，则发出多数表决数据流作为输出数据流，但在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况下，根据所确定的优先级别从一个平面中选择数据流作为输出数据流。
11.用于提供具有交换机输入与交换机输出以及二者之间的交换设备的数字交换机的冗余结构的一种方法，此交换设备包括交换机内核和功能实体，用于交换机输入与交换机输出之间的数据流的连接路径能包括内核两侧上许多这样的功能实体，其特征在于，分配此冗余系统给每条所述连接路径上至少多个功能实体，所用方式使得每个这样的功能实体获得具有并行工作平面的其自身的冗余子系统并将各个旁通数据流从每个平面的设备扩展到与之并行的每个设备，以及在每个平面和每个交换机输出中执行下列进一步的步骤，在比特级上比较自身平面和与之并行的平面的数据流以便生成多数表决数据流，指示平面链路是否具有有意义的信息和同步并发出其中形成指示的每个平面的链路状况指示信号作为结果，如果此链路状况指示信号不指示故障条件，则让多数表决数据流通过作为输出数据流，但在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况下，根据所确定的优先级别从一个平面中选择数据流作为输出数据流。
12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于，比较并行数据流与多数表决数据流，并在与此多数表决数据流有偏差的情况中发出偏差数据流的故障指示信号。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，通过在一次来自一个平面的数据流中引入众知的测试比特模式序列连续地暂时改变来自各平面的数据流式样来测试多数表决和平面比较。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，在输出数据流中，在数据流所确定区域内检测测试比特模式。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，接收每个平面的链路状况指示输入信号并将这些信号作为链路状态指示输出信号传送给优先级选择，而且为了测试模式检测功能，在数据流所确定的区域期间将链路故障指示值赋予一个或多个链路状况指示输出信号。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，通过去活一个或多个链路状况指示信号测试优先级选择，并从期望选择的平面而不是从其他两个平面中发送其他信号模式，以便模拟能根据所确定的优先级别出现的所有情况。
17.根据任一权利要求10-16的方法，其特征在于，利用下列步骤在平面之间连续进行存储器位置的重写/更新从自身平面和每个其他平面的存储器中读出一个位置，并使此位置受到各个平面中的多数表决/优先级选择的作用，和将此来自多数表决/优先级选择的结果传送回自身平面的存储器，并将它写入同一位置。
18.根据任一权利要求10-17的方法，其特征在于，为了电路板的故障定位，执行下列步骤对所有平面中每个电路板接口的校验和计数，依次地在各个平面中比特级上执行校验和的平面比较，和在来自任一平面的某一校验和有偏差的情况中，指示此偏差并指出错误的校验和。
全文摘要
数字交换机(102)中的功能实体在并行操作的平面中一式三份。各个旁通数据流从每个平面扩展到与之并行的每个平面。多数表决功能(502)接收自身平面和与之并行平面的数据流,并在比特级上比较这些数据流以便生成多数表决的数据流(DATAMV)。平面状况检测功能(514)指示平面(A、B、C)的链路是否具有有意义的信息与同步,并发出其中形成指示的每个平面的链路状况指示信号(INSYAI,INSYBI,INSYCI)作为结果。优先级选择功能(506)被连接用于接收多数表决数据流(DATAMV)和链路状况指示信号。如果链路状况指示信号指示故障条件,则优先级选择功能让多数表决数据流(DATAMV)通过作为从功能实体中输出的数据流(DATAOUT)。在一个或多个链路状况指示信号中指示故障条件的情况下,优先级选择功能根据所建立的优先级别从一个平面中选择数据流作为输出数据流(DATAOUT)。
文档编号H04Q11/04GK1203011SQ9619851
公开日1998年12月23日 申请日期1996年10月2日 优先权日1995年10月3日
发明者P·伦德, A·布詹内 申请人:艾利森电话股份有限公司