专利名称：一种主备交叉连接模块保护性切换的方法
技术领域：
本发明涉及在同步数字系列系统中对主备配置的交叉连接模块进行保护性自动切换的方法，该方法对存在主备功能模块的保护性自动切换的其他系统具有同样的参考价值。
背景技术：
在同步数字系列系统(SDH)中，对关键的功能模块设计为1+1的冗余备份，例如交叉连接模块等。其中，备用交叉连接模块始终处于热备份状态。从原理上讲，一旦主用交叉连接模块出现故障，系统应能够自动地切换到备用交叉连接模块上。
在实际工程维护中，会有出乎意料的情况发生。经过主用模块的业务几乎全线中断，系统始终无法自动切换，直到采取人工直接干预。对于无人值守的机房，只有依靠维护人员驱车前往，电路恢复时间只能以小时计，损失无法估计。
出现上述问题主要原因是保护机制上不够健全。一般厂家承诺可以自动切换的条件是，模块内出现现场可编程门阵列(FPGA)加载失败，微处理器(CPU)程序计数器指示错误等故障时，可以实现主备模块的自动切换。还有的厂家承诺备用模块检测到主用模块故障时将自动获取主用工作权，替代当前的主用工作模块。另有一些厂家在系统设计时将主备用模块的位置固定，即便在主用模块出现故障时发生了切换到备用模块的动作，一旦主用模块恢复正常，又发生一次从当前主用模块到固定主用模块的切换动作，这样切换的次数增加，无疑会增加设备的不稳定性。
现有技术一般采用如下的主备倒换方法主备模块利用各自模块上的CPU监测本模块内可监控的量，如果监测到主模块上出现特定故障，主模块上的CPU将主模块的工作状态改变，并通过一级三态控制门将主用工作状态”0”转为备用工作状态”1”；通过背板的主备互连线，备模块上的CPU通过一级隔离门获取主模块的工作状态的变化后，备模块上的CPU就会将工作状态改变，并且也通过一级三态控制门将备用工作状态”1”变成主用工作状态”0”，从而完成了主备倒换。这种主备倒换是有前提条件的，即模块内的CPU工作是正常的，模块输出给各线路接口模块的信号也是正常的。此种方法虽然能够实现主备倒换，但是在主备倒换的可靠性上存在几个问题第一，模块输出给各线路接口模块的信号不正常导致业务中断，此时模块实际上已不能正常工作，却无法实行主备倒换；第二，模块的CPU程序运行不正常，导致无法正常监测本模块，模块的输出工作状态就是不可靠的；第三，模块的CPU供电电源不正常导致CPU工作失常；第四，输出级的电源供给不正常，导致输出工作状态信号电平可能会处在中间电平位置上，也无法实行主备倒换；第五，主备模块的位置是固定的，一旦主用模块故障消除后，系统要从备用模块再倒回主用模块，增加倒换环节，容易导致额外的故障。
检测点的不完善也是影响设备不可靠倒换的重要原因。如果模块本身主电源工作不正常，无法监测自身FPGA加载是否成功，更不能保证检测到本模块的CPU部分工作是否正常。如果备用模块本身工作不正常，则不能准确监测主用模块的工作状态，并且启动可靠的自动切换。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中所存在的上述问题。为此目的而提出一种主备交叉连接模块保护性自动切换的方法，该方法包括步骤检测主备用交叉连接模块输出给各个线路接口模块的信号，将检测结果上报网管，该检测结果表示当前主备用交叉连接模块工作正常或失效，具体地，如果各个线路接口模块或者指定的部分线路接口模块检测到备用交叉连接模块输出的信号出现段层主要告警，网管发出一级提示告警，表示备用交叉连接模块失效，如果各个线路接口模块或者指定的部分线路接口模块检测到备用交叉连接模块输出的信号出现管理单元告警，而主用交叉连接模块输出的信号正常，则表示此故障并非源自主备用交叉连接模块的上游，而仅仅源自备用交叉连接模块，网管发出二级提示告警，表示备用交叉连接模块失效，如果各个线路接口模块或者指定的部分线路接口模块同时检测到主备用交叉连接模块输出的信号出现管理单元告警，则表示故障源自主备用交叉连接模块的上游，网管发出三级提示告警，表示为其它系统故障；主备用交叉连接模块相互检测对方的工作状态，当备用交叉连接模块检测到主用交叉连接模块工作状态不正常时，备用交叉连接模块通过互控状态线自动切换为主用交叉连接模块，具体地，备用交叉连接模块检测到主用交叉连接模块的微处理器电源降低到所选择的一定阈值时，备用交叉连接模块通过互控状态线自动切换为主用交叉连接模块，并且将原来的主用交叉连接模块设置为备用交叉连接模块，并发出原来的主用交叉连接模块失效的信号，如果备用交叉连接模块检测到主用交叉连接模块微处理器电源正常，并且通过检测主用交叉连接模块微处理器发出的固定二进制码异常，从而确定主用交叉连接模块微处理器工作不正常时，备用交叉连接模块也通过互控状态线自动切换为主用交叉连接模块；主备用交叉连接模块各自对自身工作状态进行检测，主用交叉连接模块在发现自身工作状态不正常时，通过互控状态线自动将本模块切换为备用交叉连接模块，同时将原来的备用交叉连接模块切换为主用交叉连接模块，具体地，主用交叉连接模块对本模块内其他电源进行检测，主用交叉连接模块对本模块内现场可编程门阵列的加载状态进行检测，主用交叉连接模块对本模块内关键芯片的状态进行检测，并将上述三项检测结果上报本模块内的微处理器，一旦微处理器发现该三项检测结果内的任何一项出现异常，则主用交叉连接模块立即通过互控状态线自动切换为备用交叉连接模块，同时原来的备用交叉连接模块自动切换为主用交叉连接模块。
在本发明的上述方法中，所述段层主要告警可以是帧丢失，所述管理单元告警可以是管理单元告警指示信号或者管理单元指针丢失。
利用本发明的方法，可以在出现故障时实现完全自动切换，并且可以增加设备的稳定性和切换的可靠性。
图1为本发明方法中所利用的各种检测信号传输方向的示意图；图2为本发明方法中所采用的故障检测机制的示意图；图3为集电极开路与非门驱动的模块状态线的电路简图。
具体实施例方式
下面结合附图，详细解释本发明方法的技术原理和具体实施方式
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假定主备用模块的切换是发生在系统稳定运行过程中，只在主用模块出现突发性故障时出现自动切换。此时本发明的方法在自动切换动作之前，要保证备用模块工作状态正常，保证备用模块随时了解主用模块的实时工作状态，保证选择合理的定位故障点，设置自动切换的优先级别，防止误动作，增强系统的稳定性，保证及时隔离失效模块的输出状态信号，以便备用模块不受失效主用模块的影响，实现正常切换。
为了解决备用模块的工作状态的问题，保证在发生自动切换时，备用模块工作状态正常，我们通过第三方来监测主备用交叉连接模块的实时工作状态。在SDH系统中，各个线路接口模块经过开销处理和指针处理后与交叉连接模块相连，在交叉连接模块内实现业务的调度，其连接关系如图1。
在图1中，粗线所示为主备用交叉连接模块输出给各个线路接口模块的信号，此信号带有SDH的帧信息。在线路接口模块的入口，我们进行告警检测。各个线路接口模块将检测结果上报电信管理网络(TMN)，通知维护人员目前主备用交叉连接模块的工作状态(正常或失效)。各个线路接口模块的检测机理如下首先，若各个线路接口模块均检测到备用交叉连接模块过来的信号出现段层主要告警，例如帧丢失(LOF)，网管给出一级提示告警，指示备用交叉连接模块失效；其次，对于传输网正常工作的情况，这意味着至少主用模块工作正常，网络中传送着各类业务，此时若各个线路接口模块均检测到备用交叉连接模块过来的信号出现管理单元告警，例如管理单元告警指示信号(AU_AIS)或管理单元指针丢失(AU_LOP)，而主用交叉连接模块送来的信号正常，则表明此故障不是来源于主备用交叉连接模块的上游，而仅仅是来源于备用交叉连接模块，网管给出二级提示告警，指示备用交叉连接模块失效；如果同时检测到主备用交叉连接模块送来的信号出现管理单元告警，则表明故障产生于主备用交叉连接模块的上游，给出三级提示告警，指示其它系统故障。
如果发现备用交叉连接模块失效，即发现了一级提示告警和二级提示告警，维护人员必须尽快维修，保证在正常运行中，备用交叉连接模块工作正常，这一点是我们后面即将讨论的主备交叉连接模块发生自动切换的前提。
在模块内，只有在微处理器(CPU)工作正常的情况下，才能对本模块的状态进行正确的实时监测。因此，在主备用模块的相互检测中，我们选择影响模块工作状态的全局参量，比如模块内CPU的工作电源和CPU工作状态作为对偶模块(主备用模块互为对偶)的监测参量。为了简化设计，在这一环节，我们只考虑备用模块在何种情况下，“抢夺工作权”(切换为主用模块)备用模块检测到主用模块的CPU电源降低到一定阈值(可以选择)时，此时主用模块自身的监测状态已经不可信，备用模块自动变为主用模块，将原来的主用模块设置为备用模块，实现“抢主”切换，并且提示维护人员更换失效的原主用模块；若备用模块检测到主用模块的CPU电源正常，此时通过检测主用模块CPU送来的固定二进制码，一旦主用模块的CPU功能异常，例如程序计数器指示错误等，备用模块无法检测到规则的二进制码，即认为主用模块失效，备用模块发生“抢主”切换。
在不存在上述故障的情况下，主备用模块分别对自身的检测才是可靠的。此时我们只考虑主用模块“放弃工作权”的情况自动将本模块设置为备用模块，同时启动对偶模块为主用模块模块内对其它电源(CPU电源已由对偶检测)的检测状态上报本模块内的CPU；模块内对FPGA的加载状态上报本模块内的CPU；模块内对关键芯片的状态检测上报本模块内的CPU。一旦上述条件之一成立，主用模块立即“放弃工作权”，启动自动切换机制。
综上所述，检测机制大体分为三级，如图2所示。首先，级别最高的是各个线路接口模块对主备用交叉连接模块的状态监测。注意，图2中用最粗线示意，此类提示告警是需要维护人员人工干预，保证主备用模块的工作状态正常。其次，为对偶检测的CPU电源状态及CPU工作状态，该状态线用次粗线示意。最后，一般级别为模块自身的状态监测。后两级均可以直接导致自动倒换。
经过三级故障检测后，基本包含了模块发生故障的情况，能否实现正确的切换动作，还依赖于互控的动作机制。正如前文所述，因某种故障导致主模块的状态线或互控线输出电平介于“0”和“1”之间时，即便主备模块能够正确的检测到这一故障点，而且启动了自动切换机制，也无法实现自动切换，为此我们要解决发生故障的主模块与备用模块之间的状态线的隔离问题。
这里我们在模块之间的状态线的输出级用集电极开路与非门(OC)输出替代普通的晶体管门电路(TTL)输出。如图3所示，模块的状态线是通过集电极开路的OC门驱动的，集电极的上拉电源由对偶模块提供。正常工作时，主模块控制点A输出“1”，状态线输出“0”(处于工作状态)，备模块控制点B输出“0”，状态线输出“1”(处于备用状态)。一旦主模块内电源系统工作异常，其输出的状态线因对偶模块(电源系统正常)的上拉，而可靠的跳变为“1”(退出工作状态)，备用模块自动的将控制点B设置为“1”，使本模块进入工作状态，线路接口模块就可以根据变化后的状态线进行信号源的切换。模块之间的互控线也可以采用相同的机理。
上述具体实施方式
的描述仅仅以解释本发明的工作原理为目的，并不构成对本发明保护范围的限制。本发明的保护范围由所附带的权利要求书限定。
权利要求
1.一种主备交叉连接模块保护性自动切换的方法，包括步骤检测主备用交叉连接模块输出给各个线路接口模块的信号，将检测结果上报网管，该检测结果表示当前主备用交叉连接模块工作正常或失效，具体地，如果各个线路接口模块或者指定的部分线路接口模块检测到备用交叉连接模块输出的信号出现段层主要告警，网管发出一级提示告警，表示备用交叉连接模块失效，如果各个线路接口模块或者指定的部分线路接口模块检测到备用交叉连接模块输出的信号出现管理单元告警，而主用交叉连接模块输出的信号正常，则表示此故障并非源自主备用交叉连接模块的上游，而仅仅源自备用交叉连接模块，网管发出二级提示告警，表示备用交叉连接模块失效，如果各个线路接口模块或指定的部分线路接口模块同时检测到主备用交叉连接模块输出的信号出现管理单元告警，则表示故障源自主备用交叉连接模块的上游，网管发出三级提示告警，表示为其它系统故障；主备用交叉连接模块相互检测对方的工作状态，当备用交叉连接模块检测到主用交叉连接模块工作状态不正常时，备用交叉连接模块通过互控状态线自动切换为主用交叉连接模块，具体地，备用交叉连接模块检测到主用交叉连接模块的微处理器电源降低到所选择的一定阈值时，备用交叉连接模块通过互控状态线自动切换为主用交叉连接模块，并且将原来的主用交叉连接模块设置为备用交叉连接模块，并发出原来的主用交叉连接模块失效的信号，如果备用交叉连接模块检测到主用交叉连接模块微处理器电源正常，并且通过检测主用交叉连接模块微处理器发出的固定二进制码异常，从而确定主用交叉连接模块微处理器工作不正常时，备用交叉连接模块也通过互控状态线自动切换为主用交叉连接模块；主备用交叉连接模块各自对自身工作状态进行检测，主用交叉连接模块在发现自身工作状态不正常时，通过互控状态线自动将本模块切换为备用交叉连接模块，同时将原来的备用交叉连接模块切换为主用交叉连接模块，具体地，主用交叉连接模块对本模块内其他电源进行检测，主用交叉连接模块对本模块内现场可编程门阵列的加载状态进行检测，主用交叉连接模块对本模块内关键芯片的状态进行检测，并将上述三项检测结果上报本模块内的微处理器，一旦微处理器发现该三项检测结果内的任何一项出现异常，则主用交叉连接模块立即通过互控状态线自动切换为备用交叉连接模块，同时原来的备用交叉连接模块自动切换为主用交叉连接模块。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述段层主要告警指示是帧丢失，所述管理单元告警指示是管理单元告警指示信号或者管理单元指针丢失。
全文摘要
一种主备交叉连接模块保护性自动切换的方法，该方法检测主备用交叉连接模块输出给各个线路接口模块的信号，以表示当前主备用交叉连接模块工作正常或失效，主备用交叉连接模块相互检测对方的工作状态，当备用交叉连接模块检测到主用交叉连接模块工作状态不正常时，备用交叉连接模块自动切换为主用交叉连接模块，主备用交叉连接模块各自对自身工作状态进行检测，主用交叉连接模块在发现自身工作状态不正常时，自动将本模块切换为备用交叉连接模块，同时将原来的备用交叉连接模块切换为主用交叉连接模块，本发明的方法可以在出现故障时实现完全自动切换，并且可以增加设备的稳定性和切换的可靠性。
文档编号H04B1/74GK1558604SQ20041000092
公开日2004年12月29日 申请日期2004年1月15日 优先权日2004年1月15日
发明者陈永洲, 陈飞月 申请人:烽火通信科技股份有限公司