專利名稱：媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及下一代網(wǎng)絡(NGN)上聯(lián)鏈路的保護技術，特別是涉及一種媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法。
背景技術：
NGN是一種以軟交換(Soft Switch)技術為核心，能夠提供語音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務的綜合性寬帶網(wǎng)絡平臺體系。其特點是采用了分層的全開放網(wǎng)絡，運用業(yè)務與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載分離的技術，使業(yè)務獨立于網(wǎng)絡、業(yè)務的提供不受限于底層的網(wǎng)絡技術。軟交換技術是近年來發(fā)展起來的一種新的呼叫控制技術，由于其具有開放的體系架構、基于分組傳輸、能夠提供多種接入方式等特點，已經(jīng)逐漸成為傳統(tǒng)的電路交換向分組交換演進的主流技術。
圖1為現(xiàn)有基于軟交換技術的網(wǎng)絡體系結構示意圖，如圖1所示，其主要由接入層、傳送層、控制層、業(yè)務層組成。其中，接入層主要由各種網(wǎng)關設備及終端用戶組成，負責將用戶連接至網(wǎng)絡，集中用戶業(yè)務并將用戶業(yè)務傳遞至目的地；傳送層主要指各種傳輸網(wǎng)絡，負責將信息格式轉換成能夠在網(wǎng)絡上傳遞的格式，例如將話音信號分割成ATM信元或IP包；控制層包含呼叫智能，主要由軟交換設備組成，該層決定用戶收到的業(yè)務類別，并控制低層網(wǎng)絡元素對業(yè)務流的處理；業(yè)務層在呼叫建立的基礎上提供額外的服務，并提供開放的業(yè)務開發(fā)接口API。
一般，軟交換系統(tǒng)由多種設備組成，主要包括軟交換設備、信令網(wǎng)關、媒體網(wǎng)關(MG)、媒體服務器、路由服務器、應用服務器等網(wǎng)絡側設備以及綜合接入設備(IAD)、會話發(fā)起協(xié)議(SIP，Session Initiation Protocol)終端等終端側設備。其中，MG位于接入層，用于完成媒體流的轉換處理功能，按照MG所在位置和所處理媒體流的不同，又可進一步分為中繼媒體網(wǎng)關(TG)、接入媒體網(wǎng)關(AMG)、多媒體網(wǎng)關(MMG)、綜合接入設備(IAD)以及無線網(wǎng)關等。
對于全IP網(wǎng)的MG，電話的語音媒體數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)、網(wǎng)管數(shù)據(jù)都是通過IP的方式上聯(lián)到相應網(wǎng)絡的。因此，MG上聯(lián)鏈路的冗余保護就顯得尤為重要，這樣才可以保證在某一上聯(lián)鏈路出錯或故障的情況下，可將業(yè)務倒換至另一鏈路后繼續(xù)工作，保證語音、視頻、數(shù)據(jù)等業(yè)務的正常進行。
現(xiàn)有技術對上聯(lián)鏈路的保護方法有兩種一種是基于鏈路聚合(Trunking)的鏈路保護方式，另一種是基于快速生成樹協(xié)議(RSTP，Rapid Spanning TreeProtocol)的鏈路保護方式。對于鏈路聚合方式，在組網(wǎng)時，核心交換機之間的連接、核心交換機與數(shù)據(jù)服務器的連接以及核心交換機與邊緣交換機的連接是整個網(wǎng)絡最重要的連接，叫主干連接(Trunk)。主干連接具有高帶寬和高可靠性等要求，顯然，單一物理鏈路不一定能保證高帶寬和高可靠性，而采用聚合技術，把多個物理鏈路捆綁成一條邏輯鏈路不但可以在兩個系統(tǒng)之間建立一條高性能的鏈路，而且當某條鏈路失效時，雖然可用帶寬減少，但聚合鏈路仍可以繼續(xù)正常工作。鏈路聚合的優(yōu)點是組網(wǎng)簡單，無需啟用額外的協(xié)議、兩條鏈路不僅能夠互相保護，并且能夠實現(xiàn)負載均衡、倒換速度快，一旦通信異常時，Trunk組內端口馬上進行保護倒換。缺點是只能對鏈路進行備份保護，不能對中間的連接設備進行主備保護，比如做不到對基于SDH的多業(yè)務平臺MSTP設備進行主備保護，且一旦中間設備出現(xiàn)問題，通信將中斷；另外，Trunk只支持端口雙工模式為自適應的光鏈路，不支持端口雙工模式為強制全雙工的光鏈路。
對于STP，遵循美國電氣電子工程師學會(IEEE)802.1d協(xié)議。一般通過交換網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元(BPDU)建立并維護一個動態(tài)網(wǎng)絡拓撲結構，當網(wǎng)橋出現(xiàn)環(huán)形或圓形拓撲時，阻塞一部分網(wǎng)橋端口，以防止網(wǎng)絡邏輯結構中出現(xiàn)環(huán)路而產生廣播風暴。任意拓撲的橋接局域網(wǎng)(LAN)在STP的作用下，自動配置每一個端口的轉發(fā)狀態(tài)，使得任意兩終端間僅有一個數(shù)據(jù)路由。當網(wǎng)絡中部分設備或者端口出現(xiàn)故障或鏈路斷開時，自動重新配置網(wǎng)絡端口，形成新的生成樹，保證任意兩終端間的通信。當拓撲發(fā)生變化，新的配置消息要經(jīng)過一定的時延才能傳播到整個網(wǎng)絡，這個時延稱為前向時延(FD，F(xiàn)orward Delay)，協(xié)議默認值是15秒。為了解決STP協(xié)議的這個缺陷，IEEE推出了802.1w標準，作為對802.1d標準的補充。在IEEE 802.1w標準里定義了RSTP協(xié)議。RSTP協(xié)議在STP協(xié)議基礎上做了三點重要改進，使得收斂速度加快不少。RSTP的優(yōu)點是可以對MG和二層交換機之間的鏈路進行保護，不管是光纖出現(xiàn)問題還是二層交換機出現(xiàn)問題，都可以進行倒換，保證通信的正常。但RSTP的缺點是只能對MG和三層交換機之間的二層鏈路進行備份保護，不能對MG到核心路由器之間的三層鏈路進行保護，一旦三層鏈路出現(xiàn)問題，通信將中斷；倒換時間長，雖然RSTP針對于原始的STP協(xié)議做了修改，在收斂速度做了不少改變，但由于協(xié)議是基于拓撲發(fā)現(xiàn)的，收斂時間還是比較長；與Trunk一樣，由于光鏈路自身的限制，RSTP只支持端口雙工模式為自適應的光鏈路，不支持端口雙工模式為強制全雙工的光鏈路。
可見，目前已有的上聯(lián)鏈路保護技術都存在不同程度的缺陷。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種MG上聯(lián)鏈路的主備保護方法，能提高鏈路的全程保護，進而保證網(wǎng)絡通信的可靠性。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法，通過創(chuàng)建上聯(lián)端口主備保護組，將媒體網(wǎng)關中的業(yè)務數(shù)據(jù)流配置在所述主備保護組內的主用和備用端口組的各個端口上，形成對應所述主用和備用端口組的主用和備用上聯(lián)鏈路組，所述方法包括如下步驟a、使能所述主用端口組的所有主用端口，禁用所述備用端口組的所有備用端口；
b、系統(tǒng)檢測所述主用端口組的每個主用端口的物理狀態(tài)和/或對應的主用上聯(lián)鏈路是否正常，若所述主用端口和/或所述主用上聯(lián)鏈路發(fā)生異常，則執(zhí)行步驟c；否則返回步驟b；c、禁用所有主用端口，并使能所有備用端口。
上述方案中，當系統(tǒng)檢測到所述主用端口組中任一主用端口的物理狀態(tài)和/或對應的主用上聯(lián)鏈路和/或任一業(yè)務數(shù)據(jù)流發(fā)生異常時，禁用所述主用端口組，使能所述備用端口組，同時禁用所述主用上聯(lián)鏈路組，使能所述備用上聯(lián)鏈路組。
所述上聯(lián)端口主備保護組的組數(shù)為1～3個，且每個主用端口組或備用端口組中的端口數(shù)量為1～6個。
所述業(yè)務數(shù)據(jù)流包括語音IP媒體流、語音IP控制流和網(wǎng)管流。
所述主用端口組連接到主用路由器，所述備用端口組連接到備用路由器，所述主用路由器和所述備用路由器之間運行虛擬路由冗余協(xié)議。
步驟b中所述的檢測方式為系統(tǒng)周期性地檢測主用端口的物理狀態(tài)和/或邏輯檢測所述媒體網(wǎng)關與下一跳路由器之間的上聯(lián)鏈路的通訊是否正常，其中，對媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的邏輯檢測方式是通過發(fā)送互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議。
本發(fā)明所提供的媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法具有以下的優(yōu)點和特點1)本發(fā)明方法可以對媒體網(wǎng)關與核心交換機之間包括MSTP設備在內的三層鏈路進行保護，克服了鏈路聚合保護方式只能對兩臺設備之間的二層鏈路提供保護的缺點，例如鏈路聚合方式只能對三層交換機到核心交換機之間的二層鏈路提供保護。
2)MG通過檢測端口物理狀態(tài)發(fā)現(xiàn)通信是否異常，一旦檢測到端口物理狀態(tài)從已連接狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，則主備保護組馬上進行主備鏈路的倒換，通常用時在5秒以內，因此與鏈路聚合以及STP方法相比倒換速度快。
3)本發(fā)明的雙工端口通過上層軟件的使能作用，能夠實現(xiàn)端口雙工模式從自適應的光鏈路到強制全雙工的光鏈路的轉換，克服了鏈路聚合及RSTP保護方式不支持端口雙工模式為強制全雙工的光鏈路的缺點。


圖1為現(xiàn)有軟交換系統(tǒng)的體系結構示意圖；圖2為本發(fā)明一具體實施例的MG通過MSTP接入軟交換網(wǎng)的示意圖；圖3為本發(fā)明具體實施例的上聯(lián)鏈路的配置及保護方法實施過程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心思想是創(chuàng)建一至三個上聯(lián)端口主備保護組，將媒體網(wǎng)關中的IP業(yè)務數(shù)據(jù)流配置在保護組內的主用和備用端口組的各個端口上，形成對應主用和備用端口組的主用和備用鏈路組，應用時將備用端口組禁用，系統(tǒng)不斷檢測主用端口組中每個端口的物理狀態(tài)和/或上聯(lián)的主用鏈路組中的每個鏈路是否正常，當系統(tǒng)檢測到主用端口組中任一端口和/或上聯(lián)鏈路組中任一鏈路發(fā)生異常時，將主備用端口組倒換，同時主備用上聯(lián)鏈路組發(fā)生倒換，從而保證了網(wǎng)絡的可靠性。
本發(fā)明的上聯(lián)鏈路組主備保護方法可對MG到核心路由器之間的鏈路全程進行保護，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明方法作進一步描述。
圖2為本發(fā)明一具體實施例的MG通過MSTP接入軟交換網(wǎng)的示意圖。如圖2所示，每個MG以兩組光纖以太網(wǎng)(FE)端口的方式，通過網(wǎng)線或光纖收發(fā)器連接到MSTP的接入節(jié)點，圖2中以實線表示主用組，虛線表示備用組。兩組FE端口承載的業(yè)務分別經(jīng)本地傳輸網(wǎng)傳送至與主備邊緣路由器連接的匯聚節(jié)點MSTP設備，完成FE端口到千兆以太網(wǎng)(GE)端口的匯聚，MSTP匯聚節(jié)點提供兩個GE端口分別與主備邊緣路由器連接完成對MG的上聯(lián)承載，路由器啟用VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由冗余協(xié)議)協(xié)議以實現(xiàn)對上聯(lián)端口的保護。MSTP設備提供MG到主備用邊緣路由器之間的主備用傳輸鏈路，它可以通過軟件的使能作用自動完成所承載的主備用鏈路倒換工作。
MG系統(tǒng)中的IP業(yè)務數(shù)據(jù)流主要有三種，分別是語音IP(VoIP，Voice overIP)媒體流、VoIP控制流、網(wǎng)管流。VoIP媒體流、VoIP控制流、網(wǎng)管流均以開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模型第三層協(xié)議的方式上聯(lián)。業(yè)務數(shù)據(jù)流中的三種流可以共用一個上聯(lián)端口上聯(lián)，也可以分別使用不同的三個端口上聯(lián)，也可以將每個流分別設置到兩個端口上或按照上述三種流的任意組合方式上聯(lián)。上聯(lián)端口主用和備用保護組，簡稱為上聯(lián)端口保護組。上聯(lián)端口保護組根據(jù)使用狀態(tài)不同進一步分為主用端口組和備用端口組兩種，根據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)流中三種流的配置情況不同上聯(lián)端口保護組最多可設置3個，因此，每個保護組里主用端口組中的端口數(shù)可以根據(jù)網(wǎng)絡資源的實際情況設置1～6個端口，相應地，設置的備用端口組的端口數(shù)量也與主用端口組的端口數(shù)量一致。以主用端口組的設置為例，將VoIP媒體流、VoIP控制流、網(wǎng)管流中的任一個流分配至兩個端口傳輸，則需要6個端口，相應地，備用端口組也占6個端口。
上聯(lián)端口的主備用組保護是指用戶可以將期望的三種業(yè)務數(shù)據(jù)流的其中一種或幾種放到一個組中，對放入組中的這些業(yè)務數(shù)據(jù)流進行主備用保護，當這些業(yè)務數(shù)據(jù)流中任何一種流出現(xiàn)故障時就進行主備倒換，將這幾種業(yè)務數(shù)據(jù)流對應的主用端口倒換到業(yè)務數(shù)據(jù)流對應的備用端口上。
所述業(yè)務流出現(xiàn)故障是指MSTP傳輸網(wǎng)中的傳輸鏈路出現(xiàn)不穩(wěn)定或斷開等故障，導致該業(yè)務流中斷，網(wǎng)關依靠自身的監(jiān)測功能發(fā)現(xiàn)這一故障后上報給系統(tǒng)。
圖3為本發(fā)明具體實施例的上聯(lián)鏈路的配置及保護方法實施過程示意圖，如圖3所示，路由器R與路由器A、路由器B分別建立不同網(wǎng)段的第三層連接，并在這兩個網(wǎng)段中啟動開放最短路徑優(yōu)先(OSPF)動態(tài)協(xié)議。路由器A和路由器B配置為與頂層路由器R建立三層連接，并啟動OSPF協(xié)議，則路由器A和路由器B之間建立三層連接，并啟動OSPF協(xié)議。路由器A和路由器B創(chuàng)建虛擬路由冗余協(xié)議(VRRP)組，并設置虛擬IP地址，其中，路由器A和路由器B通過鏈路c互換VRRP報文。
所述OSPF是一種典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，采用OSPF的路由器彼此交換并保存整個網(wǎng)絡的鏈路信息，從而掌握全網(wǎng)的拓撲結構，獨立計算路由，OSPF具有支持大型網(wǎng)絡、路由收斂快、占用網(wǎng)絡資源少等優(yōu)點。
所述VRRP是一種為路由器提供高效率的路由選擇協(xié)議，具體為一個或多個IP地址可以分配到一個虛擬路由上，每個虛擬路由節(jié)點應該具備以下狀態(tài)主用(MASTER)狀態(tài)，回答所有的請求給相應請求的IP地址；備用(BACKUP)狀態(tài)，運行VRRP協(xié)議的路由器監(jiān)視主用路由器的狀態(tài)，VRRP路由器不會回答任何來自相應IP地址的請求，當MASTER狀態(tài)的路由器無法工作時，比如至少三次VRRP數(shù)據(jù)連接丟失，則啟動選擇過程，新的MASTER路由器會根據(jù)優(yōu)先級產生。
本發(fā)明以創(chuàng)建一個上聯(lián)端口保護組，設置該保護組內主備用端口組各使用兩個端口為例，來說明媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法的實施過程，其具體步驟如下a、創(chuàng)建一個上聯(lián)端口保護組，端口e、f和端口g、h歸為一個保護組，其中將端口e、f加入主用端口組，將端口g、h加入備用端口組，使能主用端口e、f，禁用備用端口組g、h端口，然后配置VRRP的虛擬IP地址進行下一跳路由器間的傳輸配置。
b、MG檢測主用端口組中端口e、端口f的物理狀態(tài)和/或相應的上聯(lián)鏈路狀態(tài)，如果主用端口組中任一端口的物理狀態(tài)從已連接狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，則表示上聯(lián)鏈路有故障，需要做上聯(lián)端口保護組主備倒換；對上聯(lián)鏈路狀態(tài)的檢測是通過邏輯檢測VRRP的虛擬IP是否正常來進行的，若檢測結果顯示上聯(lián)鏈路異常，也需要對與上聯(lián)鏈路對應的上聯(lián)端口保護組進行主備倒換。
通常，MG一邊對主用端口組中的端口e、端口f進行檢測，一邊周期性地邏輯檢測VRRP的虛擬IP是否正常，具體應用過程是對于端口的物理狀態(tài)檢測，具體方法是通過媒體網(wǎng)關上聯(lián)的網(wǎng)線或光纖被拔出或折斷，MG通過每隔3秒不斷地輪詢掃描物理端口的物理狀態(tài)就可在3秒內檢測到對應的端口物理狀態(tài)的變化，如，從正常的已連接狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，此時MG就會立即做主備用端口組的倒換，對于端口配置為自適應模式和強制模式該種檢測方式均支持；對于周期性地檢測VRRP的虛擬地址是否正常，具體方法是邏輯檢測(如通過ICMP包檢測方式)MG與下一跳路由器之間通訊是否正常，MG每隔N秒向路由器發(fā)送ICMP請求一次，如果連續(xù)M次不正常，如沒有收到路由器的ICMP應答數(shù)據(jù)包，就需要對該上聯(lián)端口保護組的主備用端口保護組及其上聯(lián)鏈路的主備用鏈路組進行倒換。其中，M、N值可以根據(jù)網(wǎng)絡狀況及實際需要靈活配置，一般地，M設為3次，N設為6秒。
所述的ICMP為互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議，該協(xié)議是一種提供有關阻止數(shù)據(jù)包傳遞的網(wǎng)絡故障問題反饋信息的機制，它讓TCP等上層協(xié)議能夠意識到數(shù)據(jù)包沒有送達目的地。
這里，MG對主用端口組的端口物理狀態(tài)檢測是必不可少的工作，而MG對VRRP的虛擬IP的邏輯檢測可以不做。
c、啟動主備端口組的倒換，MG首先禁用主用端口組中的端口e、端口f，然后使能備用端口組中的端口g、端口h，主備端口組倒換過程結束。
這里，為了便于設備維護人員對發(fā)生故障的端口、或上聯(lián)鏈路進行在線維護，主備倒換還可以通過人工干預的方式來實現(xiàn)。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法，其特征在于，創(chuàng)建上聯(lián)端口主備保護組，將媒體網(wǎng)關中的業(yè)務數(shù)據(jù)流配置在所述主備保護組內的主用和備用端口組的各個端口上，形成對應所述主用和備用端口組的主用和備用上聯(lián)鏈路組，所述方法包括如下步驟a、使能所述主用端口組的所有主用端口，禁用所述備用端口組的所有備用端口；b、系統(tǒng)檢測所述主用端口組的每個主用端口的物理狀態(tài)和/或對應的主用上聯(lián)鏈路是否正常，若所述主用端口和/或所述主用上聯(lián)鏈路發(fā)生異常，則執(zhí)行步驟c；否則返回步驟b；c、禁用所有主用端口，并使能所有備用端口。
2.根據(jù)權利要求1所述的媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法，其特征在于，當系統(tǒng)檢測到所述主用端口組中任一主用端口的物理狀態(tài)和/或對應的主用上聯(lián)鏈路和/或任一業(yè)務數(shù)據(jù)流發(fā)生異常時，禁用所述主用端口組，使能所述備用端口組，同時禁用所述主用上聯(lián)鏈路組，使能所述備用上聯(lián)鏈路組。
3.根據(jù)權利要求1所述的媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法，其特征在于，所述上聯(lián)端口主備保護組的組數(shù)為1～3個，且每個主用端口組或備用端口組中的端口數(shù)量為1～6個。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法，其特征在于，所述業(yè)務數(shù)據(jù)流包括語音IP媒體流、語音IP控制流和網(wǎng)管流。
5.根據(jù)權利要求1所述的媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法，其特征在于，所述主用端口組連接到主用路由器，所述備用端口組連接到備用路由器，所述主用路由器和所述備用路由器之間運行虛擬路由冗余協(xié)議。
6.根據(jù)權利要求1、2或5所述的媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法，其特征在于，步驟b中所述的檢測方式為系統(tǒng)周期性地檢測主用端口的物理狀態(tài)和/或邏輯檢測所述媒體網(wǎng)關與下一跳路由器之間的上聯(lián)鏈路的通訊是否正常。
7.根據(jù)權利要求6所述的媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的主備保護方法，其特征在于，對媒體網(wǎng)關上聯(lián)鏈路的邏輯檢測方式是通過發(fā)送互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種媒體網(wǎng)關(MG)上聯(lián)鏈路的保護方法，通過在MG上創(chuàng)建上聯(lián)端口保護組，將其中的主用端口組和備用端口組分別設為使能和禁用狀態(tài)，利用上層軟件不斷地對主用端口組中的端口和/或上聯(lián)鏈路進行檢測，如果MG發(fā)現(xiàn)主用端口組中的任一端口和/或上聯(lián)鏈路發(fā)生異常，則禁用主用端口組的端口、然后使能備用端口組的端口，并將主用端口組對應的主用上聯(lián)鏈路組倒換到備用端口組對應的備用上聯(lián)鏈路組。本發(fā)明方法具有對上聯(lián)鏈路保護范圍大、主備用鏈路組倒換速度快、能夠實現(xiàn)端口雙工模式從自適應的光鏈路到強制全雙工的光鏈路的轉換的效果。
文檔編號H04L29/06GK101068139SQ20071011247
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權日2007年6月28日
發(fā)明者康劍, 韓淑玲 申請人:中興通訊股份有限公司