专利名称：数据传输设备和以降低的失效风险传输数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有数量为N的上行链路接口的数据传输设备，通过配备了数据处理元件的处理线路，可以将这些上行链路接口引向输出元件。本发明还涉及一种用于传输数据通信(Datenverkehr)的方法，通过配备了数据处理元件的处理线路，可以将该数据通信从数量为N的上行链路接口引向输出元件。
对于诸如语音通信和/或数据通信用的电信网的通信设备，在大多数的应用中提出了对可用性的高要求，以便确保具有电信务业的基本供应。一般此时要求，必须冗余地实施因其失效而损害某个数量用户的元件。在此情况下，将这样的元件例如理解为单个的组件，和内部与外部的接口。在许多应用中，大多接受由于一个单个故障引起的直至64个用户的失效(相应于GR 303)。对于通信设备的系统设计，这意味着，特别必须冗余地实施其功能必须对于大量用户是可使用的中央组件，包括它们的外部和内部的接口。出于此原因，通常成对地实施中央的组件，其中，一个组件是有效的，而另一个冗余的组件在备用模式下工作。此时通常等同地实施该冗余的对的组件。
一个其它的边界条件是，对于通信设备，尤其是在所谓的接入应用中，要求达到有关组件的类型的高度灵活性。通过接口的选择来实现这种设备与各自的应用的匹配，其中，要求一种涉及配备和/或连接技术的灵活性。按照当今的现有技术，因此在这些组件中常常选择正面接入或背面接入作为连接方式。
在接入领域中采用的上行链路接口(从用户通向交换中心的数据方向)在许多数据传输应用中，由并行引导的各个接口来组成。因此例如按照标准V5.2的语音接口存在于直至16xE1条线路上(ETSI应用)，而接口GR 303由直至28xDS1条线路组成(ANSI应用)。在这些接口中，接口本身的冗余构成的本来显而易见的解决方案，对于网络运营商来说，出于成本原因常常是不可接受的。
如果将这样接口的连接线路连接在单个的组件上，则因此产生一个技术问题，因为在该连接点上因此形成了所谓的“故障的单点”。但是该组件的失效意味着大量用户的大多不可忍受的干扰。在以下阐述的公开的解决方案中，当今未满意地解决该问题。
这些当今不令人满意的解决方案中的一个，与各个组件无关地，尤其是对于直接在组件载体(架子Shelf)上的具有提高的可靠性要求的连接线路，规定了插接连接器的一种装置。对于这些解决方案，需要具有集成的插接连接器的组件载体用的、专门的机械解决方案。这里出现了以下的缺点，对于组件载体的机械装置和背面插接条板(底板)需要提高的花费，但是由此仍然不能确保不受限制的可靠性。此外，这种装置的灵活性只是微小的，这引起了附加的成本。而且最终插接连接器本身当然是故障的单点。
另一个与此有关的解决方案，规定了通向有效组件的和通向备用组件的分离的连接线路。在有效组件上出现故障情况时，布置了一个外部的转换开关，该转换开关于是从有效的组件转换到直至那时备用的组件上，该备用的组件于是持续地是有效的组件。在此，可以将具有E1/DS1接口的串联的交叉连接复用器，采用为外部的转换开关，但是不利地，该交叉连接复用器本身又是故障的单点，并且具有比较长的转换时间。
替代地也可以将转换开关集成到设备中，其中，于是将转换开关布置在(具有高可靠性的)分离的组件上。但是该解决方案也没有排除故障的单点的问题，并且还由于附加的中央板(Board)而要求附加的花费。
这里现在一种具有所谓的负荷共用(负荷划分)的解决方案可以是补救措施，在负荷共用时规定了连接线路在两个组件上的划分，和两个组件的平行的运行，其中，用降低的负荷来运行每个组件。在该解决方案中不利的又是，在一个组件失效时强烈地降低了性能，并且要求用于管理负荷共用的高额的软件花费。
本发明所基于的任务因此在于，说明一种数据传输设备和一种用于数据传输的方法，在该数据传输设备和方法中，在较小的管理和设备方的花费的情况下，具备了连接线路的互连的高可用性。
有关在文章开始处所述方式的数据传输设备，根据本发明如下来解决该任务，即安排了一种具有数量为N的上行链路接口的数据传输设备，通过配备了数据处理元件的处理线路，可以将这些上行链路接口引向输出元件，在该处理线路中安排了分别具有用于各自N/2个数据线的两个分离的处理序列(Verarbeitungsreihe)的第一处理线路和第二处理线路，其中，N个上行链路接口的第一个一半连接在第一处理线路上，而N个上行链路接口的第二个一半连接在第二处理线路上，并且其中，每个处理线路具有一个电路装置，借助该电路装置，可以将连接在处理线路上的N/2个数据线在相应另一个处理线路上连接到两个在那里可使用的处理序列中的一个上，并且其中，如此来控制电路装置，使得两个处理线路中的一个是有效的，并且可以将相应另一个处理线路接通到备用模式下，以至于通过两个处理线路中的一个，可以处理执行在N个上行链路接口上等候的数据通信。
有关用于数据传输的方法，根据本发明如下来解决该任务，即安排了一种用于传输数据通信的方法，其通过配备了数据处理元件的处理线路，将该数据通信从数据为N的上行链路接口引向输出元件，在该方法中，采用了分别具有用于各自N/2个数据线的两个分离的处理序列的第一处理线路和第二处理线路，其中，N个上行链路接口的第一个一半连接在第一处理线路上，而N个上行链路接口的第二个一半连接在第二处理线路上，并且其中，借助为每个处理线路所设置的电路装置，将连接在处理线路上的N/2个数据线在相应另一个处理线路上连接到两个中的一个在那里可使用的处理序列上，并且其中，如此来控制电路装置，使得两个处理线路中的一个是有效的，而将相应另一个处理线路接通到备用模式下，以至于通过两个处理线路中的一个，来处理在N个上行链路接口上等候的数据通信。
以此方式将上行链路数据线分散地连接到两个组件上，其中，但是在两个组件中的一个(处理线路)上，实现所有上行链路数据线的物理逻辑的处理。在此可以实现技术上的装置，所述装置用于比较简单地和以高的可用性，并且在很大程度上与处理线路的(也就是例如组件的)主功能隔离地，转接相应N/2个数据线。两个处理线路可以继续在很大程度上独立地工作，使得在组件的主功能受干扰时，数据线的转接不是必然地遭到了该干扰。对于可靠性的陈述，不需要考察整个的组件，而是只需要考察对于转接上行链路数据线而言重要的元件。在一个处理线路失效时，现在因此不导致性能的限制，因为整个的处理在为所有上行链路数据线所设计的冗余的处理线路上来实现。出于此原因，也可以舍弃以上提及的软件结构，正像它们需要用于实现负荷共用那样。
在本发明的一种有利的扩展方案中，在建立接口时，于是可以限定地例如占用语音数据接口V5.2/GR303的E1/DS1连接线路1至N。因此于是例如在某些信道中传输控制信息，其中，同样出于此原因，在从有效的状态转换到备用的状态下和相反时，不改变与此有关的占用。为此，与插接位置有关地，借助静态的复用器取消了线路交叉，正像它通过E1/DS1连接线路的转接可能性所具备的那样。于是在上行链路接口和具有其处理元件的本来的处理序列之间，可以布置这样的复用器。
从其余的从属权利要求中可以获知本发明的其它有利的扩展方案。
以下借助附图来阐述本发明的实施例。在此
图1示出了根据现有技术具有在分离的板上的冗余转换装置的处理设备；图2示出了具有E1接口借助继电器的转换装置的第一本发明处理设备；图3示出了具有E1接口的借助在LIC输出端上的三态状态的转换装置的第二本发明处理设备；图4示出了具有E1接口的借助内部MUX/DEMUX的转换装置的第三本发明处理设备；图5示出了按照现有技术具有借助在两个以太网交换机之间的链接的冗余转换装置的处理设备和图6示出了具有以太网上行链路端口的借助内部MUX/DEMUX的转换装置的第四本发明处理设备。
图1以示意图示出了按照现有技术的处理设备2，在该处理设备2中，将一个E1/DS1接口的线路1至N＝16(这里标记为E1连接器)连接到所控制的转换开关4上。与控制信号SEL_A/B有关地，将这些线路向有效的组件B接通。在该实施例中，通过在转换开关4中的虚线表明了组件A是接在备用的状态下的。可以借助继电器来实施转换开关4，在有效的组件B上实施所有其它的功能，该组件B为此具有变压器TB，线路组件LICB(LIC＝线路接口电路)和作为输出元件的帧调节器(Framer)FB。在该实施形式中，转换开关4因此是故障的单点，根据任务这是应该避免的。
图2现在以示意图示出了根据本发明的第一处理设备6。两个处理线路A，B以相同方式构造地布置在各一个组件上。一个组件，这里板B，在有效状态下工作，另一个插件板A处于备用状态下，例如在备用状态下。在每一个板A，B上，只连接了V5.2接口的N/2个E1线路，即在这里为八个E1线路。通过所属板A，B的状态“有效/备用”来控制同样基于继电器的转换开关8a或8b，并且当所属的板在有效状态下时，转换开关8a或8b导致将E1线路转接到自己的板的接收电路(处理序列)。如果有关的板却是在备用状态下的，则将N/2个E1线路，通过它们的这里没有进一步示出的组件载体的(诸如开关柜的底板BP)向相邻的有效的插件板转接。通过继电器转换开关8a，8b的合适的布线图可以实现，在一个板断电时，将在那里所连接的E1线路向相邻组件接通。在构成为接收电路的包括变压器T和线路组件LIC的处理序列中，按照ITU标准G.703来实现本来的信号处理。在该实施例中，备用的板的接收电路于是保持未布线的。通过信号slot_A，slot_B来控制分别连接在后面的复用器M，该信号slot_A，slot_B静态地从相应的有效的板的插接位置中送出。将线路组件LIC的内部端子直接或交叉地接通到连接在后面的帧调节器F，在这些帧调节器F中根据ITU标准G.704来实现信号处理。
在一种优选的实施形式中，例如将复用器M实施为FPGA(可自由编程的门阵列)的部分，由此可以实现一种比较便宜的解决方案。用该装置确保了，与两个板的状态无关地，V5.2接口的E1线路1至N(这里N＝16)的在帧调节器F输入端上的分配保持不变。
图3以示意图示出了第二数据传输设备10，其中，通过控制线路组件LIC的输出端(所谓三态输出端)，已代替了在附图2中所安排的转换开关8a，8b。像在以前的第一数据传输设备6中那样实现了E1线路的划分。在E1/DS1接口上，将所需要的变压器T(变换器)直接分配给E1线路的插接连接器。变压器T在它们的内部接口上与两个组件A和B的线路组件LIC相连接，其中，通过底板BP来实现通向各自相邻组件的通信连接。借助控制信号SEL_A，SEL_B可以激活在有效组件上的线路组件LIC；备用组件的线路组件LIC相应地是在三态状态下，并且因此对于信号路径不起作用。也在该传输设备10中，复用器M的功能相应于上述实施例的功能。在此，两个最后提及的实施例的特征特别在于，冗余地实施了有效的元件。
根据图4的第三数据传输设备12构成为实施例，在该实施例中，在线路组件LIC和复用器M之间，实施了由信号SEL_A，SEL_B所控制的接通功能。又像在两个以上的实施例中那样来实现E1线路的划分。将完整的按照G.703实施的接口(变压器T和线路组件LIC)，在这里直接分配给插接连接器。在线路组件LIC的内部的接口上，分别布置了一个由信号SEL_A或SEL_B控制的数字式转换开关MUX/DEMUX。在将有效的状态向两个组件A或B中的一个分配之后，实现了E1线路的转接。连接在后面的复用器M的功能，又相应于两个以上实施例中的那项功能。
该第三数据传输设备12的特别的优点在于为了它的实现所需要的特别小的工作量。因此可以将静态的复用器M和所控制的转换开关MUX/DEMUX共同实现在一个FPGA中。在此，在该两个元件之间的内部接口与线路接口无关，并且因此可以自由地进行尺寸设计。在最简单的情况下，它可以由CMOS线路组成。
图5现在示出了以太网上行链路接口(端口)的、在现有技术中的和与按照附图1的实施形式可比较的传输设备14。在此，有效地布线了两个中央组件A和B的上行链路接口。在备用状态下的组件，完全通过至有效组件的内部交链(Interlink)通信连接IL，来接通在上行链路上确定的以太网帧。在两个中央的组件A和B之间的交链通信连接IL通常实施为标准接口(例如SERDES，GMII)，其中，对于以太网交换器ES的选择没有提出附加的要求。
该传输设备14的主要缺点是所接通的通信连接的复杂的控制，因为必须区分两种运行方式。有效的组件在此必须向线路卡LC，转发在该组件的上行链路端口上等候的、和通过交链通信连接IL确定的数据通信。在备用状态下的组件，仍然必须向交链通信连接IL转发在它的上行链路端口上等候的数据通信。因此不能将链路集合(LinkAggregation)协议的一种实施方案应用于分布在两个组件A，B上的这种上行链路端口，因为两个以太网交换器ES有效地工作。即使处于备用状态下的组件的故障，因此仍对于在上行链路接口上的性能具有直接的影响。此外，也还公开了专有的解决方案，其中，在相邻以太网交换器之间安排了高比特率的专有的接口，其中，形成了一个包括多个元件的虚拟的交换器。在这些元件分布到多个互相冗余的组件上时，可以在故障情况下将链路集合协议用于划分数据通信，或用于重新划分数据通信。该装置的主要缺点是采用专有的接口，和与此相联系的在设计传输设备时的限制。
图6也示意地示出了具有数量为2n的以太网端口的传输设备16的解决方案。完全像在图4中所示出的解决方案原理那样，在这里也在每个组件A，B上采用静态控制的MUX/DEMUX。两个组件中只有一个有效地工作。将两个组件的上行链路接口向有效组件的以太网交换器ES接通。同样与它在架子中的位置无关地来占用以太网交换器ES。由此实现了在备用组件上的数据组的简单的更新(有效组件的数据组的镜像)，和因此使得从备用状态到有效状态下的简单的变换成为可能。可以将链路集合协议应用于所有的上行链路接口(n个在有效组件上和n个在备用组件上)，由此在两个以太网交换器ES之间不需要专有的接口。因此从上行链路结构与备用组件的以太网交换器ES的完全的解耦中，产生了高的可用性。以此方式，在该电路范围中的故障和/或升级过程，对于组件的其余的通信特性没有影响。
在传输设备16中，在上行链路接口(例如具有光学接口的SFP模块)和各自所分配的SERDES之间，布置了一个静态控制的MUX/DEMUX。该MUX/DEMUX由一个静态控制的转换开关和一个时隙slot_A，slot_B控制的复用器M所组成，其中该转换开关借助逻辑的控制信号SEL_A或SEL_B来确定两个组件中的哪一个在有效状态下和在备用状态下工作，该复用器M在等同实施的组件中确保了以太网交换器ES的同样的占用。两个以太网交换器ES的、与组件的插接位置无关的和等同的布线实现了，以简单的方式来将有效以太网交换器的配置数据映射到备用交换器。
所采用MUX/DEMUX的一个特别的特征是它的简单的结构。实施例示出了具有接通的串联的数据链路(PECL 1.25 GBaud)的本发明装置，正像它被用作SERDES和SFP之间的接口那样。另一种这里没有示出的方案，是通过采用类型MII/GMII/xMII的数据接口来实现所控制的MUX/DEMUX。在该变型方案中，于是将所控制的MUX/DEMUX直接布置在以太网交换器ES后面。此外，两个中央组件的以太网交换器ES，通过双星结构与离散的线路卡LC相连接。
以此方式，也可以在这里通过逻辑的控制信号和有效的与备用的交换器的相同方式的配置，来获得从有效状态到备用状态下的，或相反的快速而简单的转换。因此为了利用安置在那里的上行链路接口，也以有利的方式来使备用组件的必要的功能性最小化，即尤其不随同计入以太网交换器ES，从中产生了也在故障情况下的高可用性。此外，在避免专门的专有解决方案的情况下，可以将链路集合协议应用于在多个上行链路接口中的负荷控制或故障补偿。
权利要求
1.具有数量为N的上行链路接口(E1，UP)的数据传输设备，通过配备了数据处理元件(T，LIC)的处理线路(A，B)可将所述上行链路接口(E1，UP)引向输出元件(F)，其特征在于，设置了分别具有用于各自N/2个数据线的两个分离的处理序列(A1，A2，B1，B2)的第一处理线路(A)和第二处理线路(B)，其中，所述N个上行链路接口(E1，UP)的第一个一半(1至8)连接在所述的第一处理线路(A)上，而所述N个上行链路接口(E1，UP)的第二个一半(9至16)连接在所述的第二处理线路(B)上，并且其中，每个处理线路(A，B)具有电路装置(8A，8B)，借助该电路装置(8A，8B)可以将连接在处理线路(A或B)上的N/2个数据线在相应另一个处理线路(B或A)上连接到两个在那里可使用的处理序列(A1，A2或B1，B2)中的一个上，并且其中，如此来控制所述的电路装置(8A，8B)，使得所述两个处理线路(A或B)中的一个是有效的，并且可以将相应另一个接通到备用模式下，以至于通过所述两个处理线路(a或B)中的一个，可以处理在N个上行链路接口(E1，UP)上等候的数据通信。
2.按权利要求1的数据处理设备，其特征在于，所述的上行链路接口是E1接口、DS1接口或以太网接口。
3.按权利要求1或2的数据处理设备，其特征在于，所述的两个处理线路(A，B)布置在相应一个组件载体上。
4.按权利要求1至3之一的数据处理设备，其特征在于，所述的电路装置(8A，8B)布置在安排在所述处理线路(A，B)中的数据处理元件(T，LIC)之前。
5.按权利要求1至3之一的数据处理设备，其特征在于，所述的布置在处理线路中的数据处理元件划分为多个分组，其中，所述的电路装置布置在两个分组之间。
6.按权利要求1至5之一的数据处理设备，其特征在于，所述的输出元件是以太网交换器(ES)或帧调节器(F)。
7.按权利要求1至6之一的数据处理设备，其特征在于，借助作为电路装置的静态复用器(M)，可以取消由于传送N/2个数据线所形成的线路交叉。
8.按权利要求1至7之一的数据处理设备，其特征在于，在上行链路方向看作为数据处理元件，按照顺序具有包括变压器(T)和线路组件(LIC)的接收电路以及复用器(M)。
9.按权利要求8的数据处理设备，其特征在于，借助在线路组件(LIC)的输出端上的三态状态，实现了在所述的变压器(T)和线路组件(LIC)之间的电路装置。
10.用于传输数据通信的方法，通过配备了数据处理元件(T，LIC)的处理线路(A，B)，将所述数据通信从数量为N的上行链路接口(E1，UP)引向输出元件(F，ES)，其特征在于，采用了分别具有用于各自N/2个数据线的两个分离的处理序列(A1，A2，B1，B2)的第一处理线路(A)和第二处理线路(B)，其中，所述N个上行链路接口(E1，UP)的第一个一半(1至8)连接在所述的第一处理线路(A)上，而所述N个上行链路接口(E1，UP)的第二个一半(9至16)连接在所述的第二处理线路(B)上，并且其中，借助为每个处理线路(A，B)所设置的电路装置(8A，8B)，将连接在处理线路(a，B)上的N/2个数据线在相应另一个处理线路(A；B)上连接到两个在那里可使用的处理序列(A1，A2或B1，B2)中的一个上，并且其中，如此来控制所述的电路装置(8A，8B)，使得两个处理线路(A或B)中的一个是有效的，并且将相应另一个接通到备用模式下，以至于通过所述两个处理线路(A或B)中的一个，来处理在N个上行链路接口(E1，UP)上等候的数据通信。
全文摘要
公布了一种具有数量为N的上行链路接口(E1，UP)的数据传输设备，通过配备了数据处理元件(T，LIC)的处理线路(A，B)可将这些上行链路接口(E1，UP)引向输出元件(F)，在该数据传输设备中设置了第一处理线路(A)和第二处理线路(B)，该第一处理线路(A)和第二处理线路(B)分别具有用于各自N/2个数据线的两个分离的处理序列(A1，A2，B1，B2)，其中，N个上行链路接口(E1，UP)的第一个一半(1至8)连接在第一处理线路(A)上，而N个上行链路接口(E1，UP)的第二个一半(9至16)连接在第二处理线路(B)上，并且其中，每个处理线路(A，B)具有一个电路装置(8A，83)，借助该电路装置(8A，8B)可以将连接在处理线路(A或B)上的N/2个数据线在相应另一个处理线路(B或A)上连接到两个在那里可使用的处理序列(A1，A2或B1，B2)中的一个上，并且其中，如此来控制电路装置(8A，8B)，使得两个处理线路(A或B)中的一个是有效的，并且可以将相应另一个接通到备用模式下，以至于通过两个处理线路(a或B)中的一个，可以处理在N个上行链路接口(E1，UP)上等候的数据通信。
文档编号H04L12/26GK1973557SQ200580019499
公开日2007年5月30日 申请日期2005年6月4日 优先权日2004年6月14日
发明者V·罗加施 申请人:西门子公司