双冗余通信设备及方法与流程

本发明涉及通信设备领域，特别是涉及一种双冗余通信设备及方法。

背景技术：

目前通信设备技术发展迅速，数据处理的高效性、数据处理的稳定性成为本领域技术发展的方向之一。当通信设备处理的数据量较大或者数据处理量的波动较大时，难免出现总线上数据传输不通畅的问题。并且，随着通信设备的集成度的提高，总线上数据传输不通畅的问题则更加严重。

进一步地，通信设备的使用场景众多，特别是在高速运载等使用条件较为恶劣的情况下，难免会因为设备使用环境过于颠簸或者环境温度等因素造成主控板工作异常的问题，使得通信设备功能无法正常发挥其功能。

更进一步地，对通信设备的构成部件进行冗余备份的设计又进一步造成了冗余部件之间切换过程中的数据波动，甚至数据丢失的隐患，重则将引起设备瘫痪。

由此，如何保证总线的数据传输能力，如何保证主控板的工作能力，并进一步避免冗余部件之间切换过程中出现数据传递不顺畅的现象，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种双冗余通信设备，通过本发明介绍的技术方案，能够较大程度的保证功能板卡与控制器之间的通信通畅，避免冗余切换过程造成的不稳定。

相应的，本发明实施例还提供了一双冗余通信方法，用以保证上述方法的实现及应用。

为了解决上述问题，本发明公开了一种双冗余通信设备，功能板卡，至少具备收集数据、处理数据、交换数据、储存数据的功能之一；

控制器，与所述功能板卡进行数据交互，用于至少部分管理、控制所述双冗余通信设备；

总线集，为所述功能板卡和控制器之间以及功能板卡之间的数据交互提供至少部分通信链路；

所述总线集，包括：

第一总线集，与所述功能板卡和所述控制器连接，进而实现所述功能板卡和所述控制器之间的至少部分数据交互，所述第一总线集包括将数据从所述功能板卡传递至所述控制器的输入数据总线；

第二总线集，为所述第一总线集的冗余备份，与所述第一总线集共用一套所述输入数据总线。

优选地，所述控制器包括可编程门阵列装置，所述可编程门阵列装置与所述总线集连接，并控制所述数据在所述总线集上的通信链路选择。

优选地，所述双冗余通信设备还包括主控板，所述主控板用于至少部分管理、控制所述功能板卡和/或所述总线集，所述总线集与所述主控板连接。

优选地，所述主控板包括：

第一主控板，与所述第一总线集连接；

第二主控板，为所述第一主控板的冗余备份，并与所述第二总线集连接。

优选地，所述第一主控板和所述第二主控板分别设置于所述双冗余通信设备的两侧。

优选地，所述第一总线集还包括：

第一输出数据总线，将数据由所述控制器向所述功能板卡传递，与所述输入数据总线共同构成所述第一总线集的数据总线；

第一时序信号总线，用于传递与所述数据对应的时序信号；

第一时钟信号总线，用于传递与所述数据对应的时钟信号。

优选地，所述双冗余通信设备具有vpx架构。

优选地，所述总线集为串行通信总线。

本发明实施例进一步介绍一种双冗余通信方法，包括以下步骤：

检测第一总线集的通信链路是否通畅；

若检测的结果为是，则通过第一总线集实现功能板卡与控制器之间的本次数据交互；若检测的结果为否，则通过对通信链路进行切换，并通过第二总线集实现所述功能板卡与所述控制器之间的本次数据交互，所述第二总线集为所述第一总线集的冗余备份。

优选地，检测所述第一总线集的通信链路是否通畅的方法包括以下步骤：

第一总线集检测：检测所述第一总线集是否存在故障/数据拥堵的现象，并生成第一总线集检测结果；

第一主控板检测：检测所述第一主控板是否存在故障，并生成第一主控板检测结果，所述第一主控板与所述第一总线集连接；

若所述第一总线集检测结果和所述第一主控板检测结果均为是，则判定所述第一总线集的通信链路通畅；

所述第一总线集检测和所述第一主控板检测的顺序可互换。

与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例介绍的双冗余通信设备，对设备的总线集进行了冗余设计。总线集包括功能、排布相同的第一总线集和第二总线集，若第一总线集无法正常工作或者暂时无法正常工作时，由第二总线集代替第一总线集。进一步地，为了避免第一总线集和第二总线集之间的切换引起的波动，将第一总线集和第二总线集设计为共用一套输入数据总线，即使在切换过程中发生波动的情况，也不会影响与功能板卡连接的控制器的工作状态，降低数据丢失的风险。特别的，本发明实施例中的技术方案针对窄带通信具有良好的效果。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的双冗余通信设备部分结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的双冗余通信方法的部分步骤流程图；

图3是本发明的一个实施例的双冗余通信方法的部分步骤流程图；

图4是本发明的一个实施例的双冗余通信方法的部分步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例的核心构思之一在于对通信装置的总线集进行了设计。则本发明实施例中的双冗余通信设备至少包括：功能板卡、控制器和总线集。其中，功能板卡和控制器为广义的概念，能实现一定功能的可插接装置均可为本发明实施例中的功能板卡。功能板卡可以为具有独立结构的功能装置，也可为多个功能装置以一定规则连接的组件。所述组件之间的连接可为直接的连接也可为间接的连接。

本发明实施例中的功能板卡，至少具备收集数据、处理数据、交换数据、储存数据的功能之一。则功能板卡可包括电源板、主控板、内网交换板、外网交换板等。

本发明实施例中的控制器为具备一定数据控制能力或者数据处理能力的装置，并能够至少部分管理、控制所述双冗余通信设备部分功能。控制器能够与功能板卡连接并进行数据交互。则控制器可包括可编程门阵列(fpga)、矩阵切换器或者在设备中实现一定处理功能的模块等。

本发明实施例中的总线集为能够实现功能板卡和控制器之间，以及功能板卡之间的数据交互功能的链路的集合。总线集为用来传递多个数据调制而成的信息的一个链路，也可为用来分别传递不同数据的多个链路。进一步地，本发明实施例中的总线集包括第一总线集和第二总线集。第二总线集仅在第一总线集满足一定条件时开启使用，若条件不满足，则仍由第一总线集完成数据传输的功能。

第一总线集中的各链路与所述功能板卡和所述控制器分别连接，进而实现所述功能板卡和所述控制器之间的至少部分数据交互，该数据包括时分信息、时钟信息等。第一总线集至少包括将数据从功能板卡传递至控制器的输入数据总线。第二总线集为第一总线集的冗余备份，第二总线集具备第一总线集的全部功能，第二总线集与第一总线集共用一套输入数据总线。

总线的设置较大程度的有赖于能够铺设线路的背板。背板一方面为功能板卡提供插接的安装槽，一方面还要为总线留出布线空间，这就使得背板上的空间十分紧张。特别对集成度要求较高的设备，一块背板往往要配合安装十几块功能板卡。此时若增加总线的冗余设计，将一定程度的加剧背板的设计难度。本发明实施例中的技术方案，第一总线集和第二总线集共用一条总线，能够减少背板上的布线数量，节约背板上的空间。

进一步地，控制器对数据的处理效果一定程度上决定了设备的使用性能。本发明实施例中的技术方案，在两套总线之间通过共用输入数据总线的方式建立联系，一方面避免冗余的设计增加控制系统对数据分别在两套总线上的传递的协调难度；另一方面，该设计能够保证当两套总线的使用情况发生切换时，数据在输入数据总线上能够保持连续传输的状态，避免两套总线发生切换时对控制器的数据接收造成影响。保证控制器的工作的流畅性。

如图1所示，本发明一个实施例中的双冗余通信设备部分结构示意图，该实施例中的设备包括第一主控板21和第二主控板21，主控板1为设备中协调各功能板卡的工作状态的控制部件。主控板1也可与其他功能板卡一样具有能够和背板进行插接的结构。主控板1在设备中与其他的功能板卡分别相连，连接的方式可为通过总线进行的连接。则在各功能板卡与控制器进行数据交互时，数据首先经由主控板，再传递到功能板卡/控制器中。或者，主控板还可为功能板卡之间的数据交互提供通信链路。

其中，第二主控板22是第一主控板21的冗余备份。在设备使用过程中，第一主控板21和第二主控板22均处于工作状态。本发明实施例中的第一主控板与第一总线集连接，并将实现第一主控板和控制器之间的数据交互。第二主控板与第二总线集连接，并实现第二主控板和控制器之间的数据交互。

主控板在设备中汇聚了各功能板卡传递的数据，工作量负担较大。对主控板进行冗余备份设计，能够使得主控板的数据处理任务分为两个部分，分别由不同的主控板分别执行。进而有效的提高数据的处理效率。

在本发明一个优选地实施例中，第一主控板和第二主控板分别的设置在设备的两侧。此种设计，一方面使得各功能板卡分别与第一主控板和第二主控板之间建立连接的总线向设备的两侧分散，减轻了设备的设计负担；另一方面，将两个主控板分开的设置，能够增加设备的结构对称性，便于其他功能板卡的安装。

优选地，第一主控板和第二主控板分别地设置在设备相对的两侧。进一步优选地，第一主控板和第二主控板分别地设置在设备的前插板和后插板上。使用时，设备的故障产生的原因多种多样，此种将两个主控板较大程度的分开设计，能够在设备前插板或者后插板之一发生故障时正常工作。

如图1所示，在本发明一个优选地实施例中，第一总线集还包括：第一输出数据总线(stbus_out1)、第一时序信号总线(stbus_fs1)和第一时钟信号总线(stbus_clk1)。其中，第一输出数据总线能够将数据由控制器向功能板卡传递，与输入数据总线(stbus_in)共同构成第一总线集的数据总线。第一时序信号总线用于传递与所述数据对应的时序信号。第一时钟信号总线用于传递与所述数据对应的时钟信号。

相对应的，第二总线集还包括：第二输出数据总线(stbus_out2)、第二时序信号总线(stbus_fs2)和第二时钟信号总线(stbus_clk2)。其中，第二输出数据总线能够将数据由控制器向功能板卡传递，与输入数据总线(stbus_in)共同构成第二总线集的数据总线。第二时序信号总线用于传递与所述数据对应的时序信号。第二时钟信号总线用于传递与所述数据对应的时钟信号。

本发明实施例中的技术方案适用于vpx架构中的总线集为串行通信总线(stbus)，能够明显提高窄带信号传递的稳定性。

如图2所示，本发明实施例进一步介绍了一种双冗余通信方法，该方法适用于上述各实施例中的双冗余通信设备。

本发明实施例介绍的双冗余通信方法包括以下步骤：

s1：检测第一总线集的通信链路是否通畅，若检测的结果为是，则执行s2；若检测的结果为否，则执行s3。

第一总线集的线路状况可分为通畅和不通畅两种，控制器接收功能板卡发来的数据，若在预定时间内控制器没有接收到第一总线集传输的数据，则判定第一总线集当前不通畅。或者，控制器接收到了第一总线集传输的数据，控制系统对该数据进行校验，若校验的结果为数据异常，则判定第一总线集当前不通畅。

s2：通过第一总线集实现功能板卡与控制器之间的本次数据交互。避免总线集无效切换增加系统的控制负担。

s3：通过可编程门阵列装置对通信链路进行切换，并通过第二总线集实现所述功能板卡与所述控制器之间的本次数据交互，所述第二总线集为所述第一总线集的冗余备份。本步骤中，切换的操作不包括输入数据总线，则切换的操作不会影响控制器的工作。本发明实施例中所述的可编程门阵列装置包括一切具有数据传输通路切换功能的装置、单元、模块。

如图3所示，进一步地，本发明一个实施例中的双冗余通信方法检测所述第一总线集的通信链路是否通畅的方法包括以下步骤：

s101：第一总线集检测：检测所述第一总线集是否存在故障/数据拥堵的现象，并生成第一总线集检测结果。

针对第一总线集进行的检测可为周期性的检测。设备的控制系统储存或者暂时储存第一总线集检测结果，若发现第一总线集检测结果表明第一总线集的故障/数据拥堵的现象持续时间/连续发生的次数达到相应的阈值，则向用户发出提示。并将第二总线集的使用顺位提前，优先使用第二总线集传递数据。

s102：第一主控板检测：检测第一主控板是否存在故障，并生成第一主控板检测结果，第一主控板与所述第一总线集连接。

s103：若第一总线集检测结果和第一主控板检测结果均为否，则判定第一总线集的通信链路通畅。

s104：若第一总线集检测结果和第一主控板检测结果之一为是，则判定第一总线集的通信链路不通畅，执行步骤s105。

s105：等待下次检测。

如图4所示，其中，第一总线集检测s101和第一主控板检测s102的顺序可互换。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种方舱的制作方法和一种方舱的系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。