专利名称：保护单板间以太接口的装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及通信技术领域，更具体地涉及单板间以太接口的保护。
背景技术：
在当前通信设备中，对于设备级、单板级、端口级冗余保护的要求越来越苛刻，当 设备中某一部件发生故障时，要求达到用户链路不中断，更高的要求是故障切换时尽量做 到用户无察觉。因此为避免通信设备的单点故障发生，需要将设备的外连通信接口数量配 置为两个以上，同时要求此端口分布在两个单板物理实体之上。为满足故障切换时用户链 路不中断和用户无察觉，在故障切换时间上必须满足毫秒级的要求。目前通信设备中常用到的传输通信接口保护方式有以下几种(1)如图1所示为现有技术中通过交叉连接模块实现通道切换的方法的示意图。 在单板中的光模块和物理层(PHY)芯片之间，通过电子开关器件完成SERDES(串行器解串 器)串行差分信号对的保护切换功能。图1中所示的保护组是将设置为保护关联模式的单板端口的数据流向标识为一 种颜色，如当将电路板1中的接口 1-1和电路板2中的接口 2-1设置为一对保护组时，其数 据流走向由图中虚线表示，其中电路板2中的接口 2-1通过本板的交叉连接模块选向，经过 板间互连接口到达电路板1中的交叉连接模块，再通过电路板1中的交叉连接模块选向到 达电路板1中的物理层芯片PHY。后续接口 1-1和接口 2-1的保护机制将由PHY芯片之后 的电路处理完成。同理电路板1中的接口 1-2和电路板2中的接口 2-3设置为一对保护组 时，其数据流走向由图中实线表示，数据流向与上一个接口保护组类似。该方法是通过交叉连接模块实现两个物理单板的接口保护，其存在的局限是当保 护组硬件单板故障时，将会导致该保护组中的所有传输接口失效，实现上仅仅保护了光端 口故障的情况，同时无法由硬件直接实现多路由负荷分担功能。(2)如图2所示为现有技术中利用以太2层协议处理通道切换的方法的示意图。 该方式利用以太交换板中以太2层的MAC地址自学习，当某一条以太接口发生故障时，通过 接口状态切换，完成数据通路的主备倒换工作。图2中所示的保护组是将设置为保护关联模式的单板端口的数据流向标识为一 种颜色，如当将电路板1中的接口 1-1和电路板2中的接口 2-1设置为一对保护组时，其数 据流走向由图中虚线表示，其中电路板1中的接口 1-1和电路板2中的接口 2-1通过后级 的以太交换板，将数据流汇聚到业务处理板上。当某一个传输端口发生故障时，利用交换板 上的MAC地址自学习功能，完成两条互为保护配置端口的数据流选路工作。同理电路板1 中的接口 1-2和电路板2中的接口 2-3设置为一对保护组时，其数据流走向由图中实线表 示，数据流向与上一个接口保护组类似。该方法是通过以太2层的MAC地址自学习功能，实现两个物理单板的接口保护，其 存在的局限是无法实现接口单元和业务处理单元的硬件合一设计，同时由于内部交换单元 直接面向外部IP网络，将为系统安全性方面带来较大的负担。
(3)利用以太3层协议处理通道切换。在系统中，利用以太交换板中以太3层的等 价多路由协议(ECMP)和权重多路由协议(WCMP)，当某一条以太接口发生故障时，通过接口 状态切换，完成数据通路的主备倒换工作。该方法是通过以太3层的等价多路由协议(ECMP)和权重多路由协议(WCMP)实现 两个物理单板的接口保护，其存在的局限是故障监测和切换的时间长，通常在6秒钟左右。因此，目前需要一种稳定且高效的以太接口保护方法。
发明内容
为了解决上述问题之一，本发明提出一种保护单板间以太接口的装置，包括设置 在单板上的交换芯片，所述交换芯片与本单板的以太接口连接，并通过级联端口 Higig接 口与相邻单板的交换芯片连接，所述交换芯片用于与本单板的以太接口进行信息的交互， 并通过所述Higig接口和相邻单板上的交换芯片与相邻单板的以太接口进行信息的交互。根据本发明的实施例，保护单板间以太接口的装置还包括设置在单板上的媒体通 信处理器MCP，所述MCP包括至少一个MAC代理，所述MAC代理用于将来自业务处理平面的 数据发送到所述交换芯片，以及将来自所述交换芯片的数据发送到所述业务处理平面；所 述交换芯片还用于将来自所述MAC代理的数据帧分发给本单板的以太接口，以及将来自 所述以太接口的数据帧发送给所述MAC代理；将来自本单板的MAC代理的数据帧通过所述 Higig接口发送给相邻单板上的交换芯片，以及将来自相邻单板上的交换芯片的数据帧发 送给本单板的以太接口；以及，将来自本单板的以太接口的数据帧通过所述Higig接口发 送给相邻单板上的交换芯片，以及将来自相邻单板上的交换芯片的数据帧发送给本单板的 MAC代理。根据本发明的实施例，保护单板间以太接口的装置还包括设置在所述单板上的协 议机和转发器，所述协议机用于在待分发的以太接口在本单板上时，通过主机控制Host接 口利用所述交换芯片进行协议帧的交互，以及，在待分发的以太接口在相邻单板上时，通过 数据接口利用所述交换芯片与相邻单板的交换芯片之间的Higig接口进行协议帧的交互； 所述交换芯片用于将通过所述交换芯片的Host接口接收到的协议帧发送到本单板的以太 接口，将通过所述交换芯片的数据接口接收到的协议帧通过所述Higig接口发送到所述相 邻单板上的交换芯片，以及，通过所述交换芯片的Host接口转发来自本单板的以太接口的 协议帧，通过所述交换芯片的数据接口转发来自于相邻单板上的交换芯片的协议帧；所述 转发器用于在将协议帧发送给以太接口时，通过所述数据接口接收来自所述交换芯片的协 议帧，并通过所述Host接口将所述协议帧转发给所述交换芯片，以及，在接收来自以太接 口的协议帧时，通过所述Host接口接收来自所述交换芯片的协议帧，并通过所述数据接口 将所述协议帧转发给所述交换芯片。根据本发明的实施例，所述协议机还用于在待配置和/或查询的以太接口在本单 板上时，通过主机Host接口与所述交换芯片进行配置数据和/或端口状态查询数据的交 互，以及，在待配置和/或查询的以太接口在相邻单板上时，通过数据接口与所述交换芯片 进行所述配置数据和/或端口状态查询数据的交互；所述交换芯片还用于将通过所述数据 接口接收到的配置数据和/或端口状态查询数据通过所述Higig接口发送到所述相邻单板 上的交换芯片，以及，通过所述数据接口发送来自于相邻单板上的交换芯片的配置数据和/
5或端口状态查询数据；所述转发器用于通过所述Host接口和所述数据接口与所述交换芯 片进行配置数据和/或端口状态查询数据的交互。根据本发明的实施例，保护单板间以太接口的装置还包括MAC代理状态机同步模 块，其与相邻单板的所属MAC代理状态机同步模块通过互控线连接，所述MAC代理状态机同 步模块用于保存本单板和相邻单板所处理的MAC代理配置参数和工作状态，并通过互控线 进行本单板和相邻单板间的MAC代理状态机数据交互。根据本发明的实施例，保护单板间以太接口的装置还包括MAC代理状态切换模 块，其用于在协议状态机切换之后，激活对应的MAC代理状态机。根据本发明的实施例，保护单板间以太接口的装置还包括协议状态机同步模块， 其与相邻单板的所述协议状态机同步模块通过互控线连接，所述协议状态机同步模块用于 保存本单板和相邻单板所处理的协议配置参数和工作状态，并通过所述互控线进行本单板 和相邻单板间的协议状态机数据交互。根据本发明的实施例，保护单板间以太接口的装置还包括协议状态切换模块，其 用于通过所述互控线检测所述相邻单板的故障信息，并在检测到所述故障信息时激活对应 的协议状态机。本发明所提出的保护单板间以太接口的装置可以在接口或单板故障时保证链路 的通信，并具有较小的故障切换时间。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为现有技术中通过交叉连接模块实现通道切换的方法的示意图；图2为现有技术中利用以太2层协议处理通道切换的方法的示意图；图3为根据本发明的一个实施例的保护单板间以太接口的装置的示意图；图4为根据本发明的一个实施例的数据流向示意图；图5为根据本发明的一个实施例的协议帧数据通道的示意图；图6为根据本发明的一个实施例的配置/查询数据通道的示意图；图7为根据本发明的一个实施例的配置/查询数据流向的示意图；图8为根据本发明的一个实施例的端口状态查询数据流向的示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考 附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明利用两个单板上的以太交换单元，以及相互间的级联端口，将两个以上的 以太接口捆绑为一个逻辑传输端口，同时利用IEEE802. 3ad协议，实现多路以太线路接口 的负荷分担工作模式。如图3所示为根据本发明的一个实施例的保护单板间以太接口的装置的示意图。 该装置包括设置在单板上的交换芯片，交换芯片与本单板的以太接口连接，并通过级联端 口 Higig接口与相邻单板的交换芯片连接，该交换芯片用于与本单板的以太接口进行信息
6的交互，并通过Higig接口和相邻单板(或称邻板)上的交换芯片与相邻单板的以太接口 进行信息的交互。作为本发明的一个实施例，该装置还包括设置在单板上的媒体通信处理器MCP， MCP包括至少一个MAC代理，MCP (媒体通信处理器)是业务处理单元，MAC代理(或称MAC_ Client)是IEEE802.3ad协议的MAC代理。2块接口单板上可以包含多个聚合组，作为本发 明的一个实施例，每个聚合组下的端口可以只在一块接口单板上，也可以分别在2块接口 单板上。作为本发明的一个实施例，一个聚合组由一个MAC_Client使用，1个MAC_Client 只能部署在IfMCP内，一个MCP可以包含多个MAC_Client ；MCP是链路聚合的客户端，MCP 的以太数据包由交换芯片完成链路聚合功能。业务数据流通道见图示3中的虚线和点划线，以MAC_Client_l的聚合组数据为 例，其数据流向如图4所示。其中，MAC代理将来自业务处理平面的数据发送到交换芯片， 以及将来自交换芯片的数据发送到业务处理平面。所述交换芯片还用于将来自MAC代理 的数据帧分发给本单板的以太接口，以及将来自以太接口的数据帧发送给MAC代理；将来 自本单板的MAC代理的数据帧通过Higig接口发送给相邻单板上的交换芯片，以及将来自 相邻单板上的交换芯片的数据帧发送给本单板的以太接口；以及，将来自本单板的以太接 口的数据帧通过Higig接口发送给相邻单板上的交换芯片，以及将来自相邻单板上的交换 芯片的数据帧发送给本单板的MAC代理。如图5所示为根据本发明的一个实施例的协议帧数据通道的示意图。其中，DRV是 板控CPU中驻留的IEEE802. 3ad协议软件模块；HOST (主机)接口是板控CPU与板中各个 被控单元间的控制接口 ； 1个聚合组包含1个Marker应答器+1个聚合器+η个控制分解/ 复用器+η个参加聚合的端口。作为本发明的一个实施例，交换芯片完成链路聚合的帧收集器/帧分发器、聚合 器分解/复用器、控制分解/复用器功能。其中帧收集器/帧分发器、聚合器分解/复用器 统称为聚合器。作为本发明的一个实施例，帧收集器/帧分发器用于将来自MCP的数据帧按分发 算法分发给不同的端口，以及将各端口的数据帧转发给MCP。聚合器分解/复用器用于将来 自协议机的Marker (标记)帧由指定端口发送，以及将来自端口的Marker帧发给协议机。 接收、发送Marker帧的接口是交换芯片的HOST接口。控制分解/复用器用于将来自协议机 的LACP帧由指定端口发送，以及将来自端口的LACP (链路聚合控制协议)帧发给协议机。 接收、发送LACP帧的接口是交换芯片的数据接口。作为本发明的一个实施例，协议机由DRV子系统完成，在板内CPU上实现。协议机 包括LACP协议机、Marker应答器、Marker产生/接收器。Marker应答器由DRV子系统完 成，接收聚合器分解/复用器的Marker帧，给对应的聚合器分解/复用器回复响应Marker 帧。Marker产生/接收器由DRV子系统完成，该模块为可选件，负责Marker帧产生和接收。 转发器由DRV子系统完成。如果参加聚合的端口的协议机不在本板，DRV接收的协议帧在 本板不处理，通过交换芯片的Higig接口转发给相邻板协议机处理。作为本发明的一个实施例，图5示出了链路聚合中LACP、Marker帧的数据通道，图 中实线表示协议帧数据流。作为本发明的一个实施例，当参加聚合端口的协议机在本板时，这些端口的协议帧数据流向为协议机e HOST接口g交换芯片e参加聚合的端口。作为本发明的一个实施例，当参加聚合端口的协议机在另一单板(跨板聚合)时， 这些端口的协议帧数据流向为协议机e数据接口μ太板交换芯片_ Higig接口μ另一 单板交换芯片e数据接口转发器Μ HOST接口e交换芯片e参加聚合的端口。如图6所示为根据本发明的一个实施例的配置数据和端口状态查询数据通道的 示意图。其中实线表示配置数据和状态数据流。作为本发明的一个实施例，LACP协议机、Marker应答器的配置和状态查询的数据 流向为控制管理平面^ DRV(协议机)。作为本发明的一个实施例，状态查询包括聚合组的配置和状态查询以及聚合组中 端口状态查询。如图7所示为聚合组的配置和状态查询的流向示意图，如图8所示为根据 本发明的一个实施例的聚合组中端口状态查询的数据流向图。图8中，光口状态表示电路 板使用光接口时，无需PHY电路模块；电口状态表示电路板使用电接口时，需要PHY电路模 块。作为本发明的一个实施例，协议机在待配置和/或查询的以太接口在本单板上时，通过 Host接口与交换芯片进行配置数据和/或端口状态查询数据的交互，以及，在待配置和/或 查询的以太接口在相邻单板上时，通过数据接口与所述交换芯片进行所述配置数据和/或 端口状态查询数据的交互。交换芯片将通过数据接口接收到的配置数据和/或端口状态查 询数据通过Higig接口发送到相邻单板上的交换芯片，以及，通过数据接口发送来自于相 邻单板上的交换芯片的配置数据和/或端口状态查询数据。转发器用于通过Host接口和 数据接口与交换芯片进行配置数据和/或端口状态查询数据的交互。作为本发明的一个实施例，该装置还包括协议状态机同步模块，如LACP协议状态 机同步模块。在互为冗余保护的接口板之间，对于LACP协议状态机保留本板所处理的配置 参数和工作状态，同时保留邻板的所处理的LACP协议配置参数和工作状态，通过板间互连 通道进行两个单板间的LACP协议状态机数据交互，例如定时进行交互，如100毫秒。作为本发明的一个实施例，该装置还包括MAC_Client状态机同步模块，其在互为 冗余保护的接口板之间，对于MAC_Client状态机保留本板所处理的配置参数和工作状态， 同时保留邻板的所处理的MAC_Client配置参数和工作状态，通过板间互连通道进行两个 单板间的MAC_Client状态机数据交互，例如可以定时进行交互，如100毫秒。作为本发明的一个实施例，该装置还包括协议状态切换模块，如LACP协议切换模 块。当某个LACP协议状态机所驻留的单板发生故障时，邻板的协议状态切换模块通过板间 互连通道定时心跳监测和硬件板间互控线，可以及时检测到故障信息，此时邻板将激活其 对应的LACP协议状态机，与接口对端的LACP协议通信，维持802. 3ad链路的通道。作为本发明的一个实施例，该装置还包括MAC_Client状态切换模块。当LACP协 议状态机成功切换后，邻板将激活其对应的MAC_Client协议状态机，将通过MAC地址的自 学习更新与业务数据平面的通路。发明的实施例通过将两个单板中以太交换芯片的级联端口互连方式，在2层以太 交换的范围内实现单板内或跨单板间接口的保护功能，支持保护端口的1+1和1:1工作模 式，同时也支持多端口的负荷分担工作模式，是一种跨单板端口保护和短时间故障切换的 有效方案。本发明所提出的保护单板间以太接口的装置具有以下有益效果利用市场商用化的以太交换芯片，完成802. 3ad协议中个聚合器的控制分解/复用器功能，从而在开发周 期、成本和稳定性方面提供了良好的优势；互为冗余保护的接口板之间的各个端口均可工 作在满负荷工作状态；可以满足互为冗余保护的接口板之间的任何一个端口或单板故障 时，业务数据链路仅仅降质工作，不会导致用户链路中断；可以保证互为冗余保护接口板之 间的任何一个端口或单板故障切换时间小于200毫秒。 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
权利要求
一种保护单板间以太接口的装置，其特征在于，包括设置在单板上的交换芯片，所述交换芯片与本单板的以太接口连接，并通过级联端口Higig接口与相邻单板的交换芯片连接，所述交换芯片用于与本单板的以太接口进行信息的交互，并通过所述Higig接口和相邻单板上的交换芯片与相邻单板的以太接口进行信息的交互。
2.根据权利要求1所述的保护单板间以太接口的装置，其特征在于，还包括设置在单 板上的媒体通信处理器MCP，所述MCP包括至少一个MAC代理，所述MAC代理用于将来自业 务处理平面的数据发送到所述交换芯片，以及将来自所述交换芯片的数据发送到所述业务 处理平面；所述交换芯片还用于将来自所述MAC代理的数据帧分发给本单板的以太接口，以及将来自所述以太接口的 数据帧发送给所述MAC代理；将来自本单板的MAC代理的数据帧通过所述Higig接口发送给相邻单板上的交换芯 片，以及将来自相邻单板上的交换芯片的数据帧发送给本单板的以太接口 ；以及，将来自本单板的以太接口的数据帧通过所述Higig接口发送给相邻单板上的交换芯 片，以及将来自相邻单板上的交换芯片的数据帧发送给本单板的MAC代理。
3.根据权利要求1所述的保护单板间以太接口的装置，其特征在于，还包括设置在所 述单板上的协议机和转发器，所述协议机用于在待分发的以太接口在本单板上时，通过主机控制Host接口利用所 述交换芯片进行协议帧的交互，以及，在待分发的以太接口在相邻单板上时，通过数据接口 利用所述交换芯片与相邻单板的交换芯片之间的Higig接口进行协议帧的交互；所述交换芯片用于将通过所述交换芯片的Host接口接收到的协议帧发送到本单板的 以太接口，将通过所述交换芯片的数据接口接收到的协议帧通过所述Higig接口发送到所 述相邻单板上的交换芯片，以及，通过所述交换芯片的Host接口转发来自本单板的以太接 口的协议帧，通过所述交换芯片的数据接口转发来自于相邻单板上的交换芯片的协议帧；所述转发器用于在将协议帧发送给以太接口时，通过所述数据接口接收来自所述交换 芯片的协议帧，并通过所述Host接口将所述协议帧转发给所述交换芯片，以及，在接收来 自以太接口的协议帧时，通过所述Host接口接收来自所述交换芯片的协议帧，并通过所述 数据接口将所述协议帧转发给所述交换芯片。
4.根据权利要求1所述的保护单板间以太接口的装置，其特征在于，所述协议机还用于在待配置和/或查询的以太接口在本单板上时，通过主机Host接口 与所述交换芯片进行配置数据和/或端口状态查询数据的交互，以及，在待配置和/或查询 的以太接口在相邻单板上时，通过数据接口与所述交换芯片进行所述配置数据和/或端口 状态查询数据的交互；所述交换芯片还用于将通过所述数据接口接收到的配置数据和/或端口状态查询数 据通过所述Higig接口发送到所述相邻单板上的交换芯片，以及，通过所述数据接口发送 来自于相邻单板上的交换芯片的配置数据和/或端口状态查询数据；所述转发器用于通过所述Host接口和所述数据接口与所述交换芯片进行配置数据和 /或端口状态查询数据的交互。
5.根据权利要求2所述的保护单板间以太接口的装置，其特征在于，还包括MAC代理 状态机同步模块，其与相邻单板的所属MAC代理状态机同步模块通过互控线连接，所述MAC 代理状态机同步模块用于保存本单板和相邻单板所处理的MAC代理配置参数和工作状态， 并通过互控线进行本单板和相邻单板间的MAC代理状态机数据交互。
6.根据权利要求5所述的保护单板间以太接口的装置，其特征在于，还包括MAC代理状 态切换模块，其用于在协议状态机切换之后，激活对应的MAC代理状态机。
7.根据权利要求3所述的保护单板间以太接口的装置，其特征在于，还包括协议状态 机同步模块，其与相邻单板的所述协议状态机同步模块通过互控线连接，所述协议状态机 同步模块用于保存本单板和相邻单板所处理的协议配置参数和工作状态，并通过所述互控 线进行本单板和相邻单板间的协议状态机数据交互。
8.根据权利要求7所述的保护单板间以太接口的装置，其特征在于，还包括协议状态 切换模块，其用于通过所述互控线检测所述相邻单板的故障信息，并在检测到所述故障信 息时激活对应的协议状态机。
全文摘要
本发明提出了一种保护单板间以太接口的装置，包括设置在单板上的交换芯片，所述交换芯片与本单板的以太接口连接，并通过级联端口Higig接口与相邻单板的交换芯片连接，所述交换芯片用于与本单板的以太接口进行信息的交互，并通过所述Higig接口和相邻单板上的交换芯片与相邻单板的以太接口进行信息的交互。本发明所提出的保护单板间以太接口的装置可以在接口或单板故障时保证链路的通信，并具有较小的故障切换时间。
文档编号H04L12/24GK101931546SQ200910087960
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者王骏 申请人:大唐移动通信设备有限公司