[发明专利]铁路通信中的热插拔冗余通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路通信装置。特别是涉及一种采用热插拔设计，装置所有模块均可进行不掉电在线更换，确保机车运行安全性的铁路通信中的热插拔冗余通信装置。

背景技术

GSM-R(GSM for Railway)系统中文全称为铁路通信系统，是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。

GSM-R系统由六个子系统组成：交换子系统(SSS)、基站子系统(BSS)、运行与维护子系统(OMC)、通用分组无线业务子系统(GPRS)、终端子系统及移动智能网子系统(IN)，并通过交换子系统(SSS)中的网关移动交换中心(GMSC)实现与其他通信网络的电路域业务的互联互通，通过通用分组无线业务系统(GPRS)中的网关GPRS业务支持节点(GGSN)实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。

但是，现有的铁路通信系统整个系统中只有一套GSM-R以及控制电路和电源，一旦其中的任何一个出现问题，就将造成整个系统的瘫痪，不能保证机车通信的高可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用热插拔设计，装置所有模块均可进行不掉电在线更换，确保机车运行安全性的铁路通信中的热插拔冗余通信装置。

本发明所采用的技术方案是：一种铁路通信中的热插拔冗余通信装置，包括有冗余铁路通信系统单元、冗余控制器单元、冗余电源单元以及I/O接口扩展槽，所述的冗余铁路通信系统单元是由两个铁路通信系统模块构成；所述的冗余控制器单元是由两个控制器构成；所述的冗余电源单元是由两个电源模块构成；其中，两个电源模块均连接电源总线，两个铁路通信系统模块各自通过一个上下电及复位控制电路连接电源总线；两个控制器分别通过网口和串口相互连接，各自还分别通过GSM-R控制串口与铁路通信系统模块相连；控制器和I/O接口扩展槽还分别连接外围设备互联总线；所述的I/O接口扩展槽还连接电源总线。

所述的冗余铁路通信系统单元、冗余控制器单元、冗余电源单元以及I/O接口扩展槽全部采用热插拔结构设置在3U冗余有源背板上。

所述的两个控制器是由相同的电路结构构成，每个控制器包括有：控制芯片U5；分别通过地址总线和数据总线与控制芯片U5的数据总线接口及地址总线接口相连接的内存芯片U6-U10、闪存U12、固件芯片U14、以及可编程器件U15；与控制芯片U5的外围设备互联总线相连的外围设备互联总线桥片U2；通过网络控制器芯片U17与控制芯片U5的外围设备互联总线相连接的紧凑型外围设备互联总线连接器J2；所述的外围设备互联总线桥片U2还与紧凑型外围设备互联总线连接器J1相连；所述的可编程器件U7还分别与紧凑型外围设备互联总线连接器J2相连，以及与外围设备互联总线桥片U2的测试端口JTAG相连。

所述的控制器的外围设备互联总线是通过控制器控制外围设备互联总线桥片U2的测试端口JTAG来实现外围设备互联总线桥片U2与外围设备互联总线的脱离，其控制过程包括如下步骤：

1)使测试端口控制器脱离复位状态；

2)使测试端口控制器进入SHIFT_IR状态；

3)在SHIFT_IR状态下，使测试端口控制器进入EXIT1_IR状态；

4)进入EXIT1_IR状态后，使测试端口控制器进入Update-IR状态；

5)进入Update-IR状态后，再使测试端口控制器进入Run-Test/Idle状态，此时，桥片U2进入隔离状态。

所述的两个上下电及复位控制电路也是两个相同的电路，每个上下电及复位控制电路包括有热插拔控制芯片U1，其中，热插拔控制芯片U1的：脚2与控制器中的铁路通信系统模块的5V电源控制输出端J2连接器的B14脚相连，脚4与控制器中的铁路通信系统模块的12V电源控制输出端J2连接器的C14脚相连；脚3通过电阻R4接5V电源；脚5通过电阻R3接5V电源；脚8接地；脚15通过电阻R1与脚1一起接5V电源；脚15还与场效应管Q1的漏极D相连；脚13通过电阻R2与场效应管Q1的栅极G相连，场效应管Q1的源极S为5V电源输出端与铁路通信系统模块的电源输入端相连；脚14通过电阻R6与脚16一起接12V电源；脚14还连接场效应管Q2的漏极D；脚12还通过电阻R5连接场效应管Q2的栅极G；场效应管Q2的源极S为12V电源输出端与铁路通信系统模块的电源输入端相连。