CN100420187C - 一种网络交换设备及网络业务保护方法 - Google Patents
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Abstract
一种网络交换设备及网络业务保护方法，其包括两块互为主备的交换网板，网络交换设备中还设置有至少一对互为主备的接口板，各接口板上分别设置有业务接口和电子开关，各电子开关分别通过双向链路与各交换网板连接，并通过双向链路连接到本接口板的业务接口，还通过双向链路与互为主备的另一接口板上的电子开关连接。上行业务流通过交换网板上行到主用接口板，复制成两份，一份通过主用接口板上行，另一份到备用接口板上行；下行业务流由主用接口板直接下行到主用交换网板，备用接口板的下行业务流丢弃。本发明可以实现交换网板、接口板、线路多环节故障情况业务保护倒换，避免了两端设备的联动倒换，大大缩短了业务倒换时间。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络技术领域，具体涉及一种网络交换设备及网络业务保护方法。
背景技术
为了满足人们“沟通无障碍”的需求，电信网络的首要任务就是保证其高可靠性，一个电信级的网络不应该存在任何单点故障。但是在电信网络的边缘，也就是在接入层与汇聚层之间，一般只通过一条物理链路相连接，如果这条链路或者链路两端的设备发生故障，整个接入设备以下的用户将无法获得服务。
如图1所示，现有的DSLAM(数字用户线接入复用器)接入设备，在上行方向一般是通过ATM155(异步传输模式155接口)、ATM622(异步传输模式622接口)、E3、IMA E1、FE(快速以太网接口)、GE(吉比特以太网接口)或T比特以太网接口等光纤或电缆方式与汇聚设备相连，且一般情况下是单物理链路，当发生物理链路故障或接口板故障时，整个DSLAM设备以下的用户业务将全部中断。
一般情况下，一个DSLAM下有几千个用户，上行链路中断所带来的影响与经济损失是可想而知的，运营商急需一种对上行链路及相关接口板进行保护的手段。在实际系统中，要进行保护的不仅是上行链路与接口板，还有网络交换系统(以含交换网板功能的主控板为例进行说明)，要求对主控板(含交换网板功能)、接口板、上行链路都要进行保护。不仅如此，对倒换时间还有比较高的要求。
图2介绍了一种现有的保护方案，在该方案中，通过主控板直接出上行口，主控板有两块，互为主备，主备板分别有一个上行口，在外部通过分光器汇聚成一条物理链路上行，这样在其中一块主控板故障的情况下可以保护倒换，而不至于使业务中断时间太长。
主用主控板到分光器之间的光纤如果发生故障，将引发备用主控板的联动倒换，但该方案存在以下局限：
1)两块主控板出来的光纤经分光器合并后如果发生故障，将无法进行业务保护；
2)在主用主控板到分光器之间的光纤发生故障时，如果主备两块主控板的数据同步不充分，是不允许倒换的，只有等待数据同步充分后才能倒换，这样倒换时间会比较长，无法实现业务的快速切换。
图3介绍了现有的第二种保护方案，在该方案中，本端设备通过主控板直接出上行口，主控板有两块，互为主备。主用主控板和备板主控板分别出一个上行口，通过光纤与对端设备的主用主控板和备板主控板相连，这种方案可以进行光纤与主控板的保护。
在连接主用主控板的光纤发生故障时，要求主备两块主控板也要进行联动倒换，但第二种保护方案还存在以下局限：
1)在一端设备发生倒换后，要求对端设备也要联动倒换；
2)在主备主控板的数据同步不充分的情况下，是不能执行主备倒换的，只有等到数据同步充分后才能执行倒换，在这种情况下倒换时间会比较长；
3)进行第一次主备倒换后，原来主用主控板降为备用板，且会同时复位，其恢复正常的时间依据其业务配置的多少，从几分钟到几十分钟不等，在这段时间内当前主用主控板所连的光纤如果发生故障，即使此时当前备用主控板连接的光纤已经恢复，也不能立即执行第二次倒换，必须等备用主控板启动并恢复正常后才能执行倒换。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种网络交换设备及网络业务保护方法，克服现有技术的业务保护方法需要两端设备联动倒换且倒换时间过长的缺点。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
这种网络交换设备，其包括两块互为主备的交换网板，所述网络交换设备中还设置有至少一对互为主备的接口板，各接口板上分别设置有业务接口；各接口板上还分别设置电子开关，各电子开关分别通过双向链路与各交换网板连接，并通过双向链路连接到本接口板的业务接口，还通过双向链路与互为主备的另一接口板上的电子开关连接。
所述的电子开关可以采用具有4个输入端和4个输出端的全交叉电子开关。所述的网络交换设备可以是数字用户线接入复用器。所述的业务接口包括异步传输模式155接口、异步传输模式622接口、E3接口、IMA E1接口、快速以太网接口、G比特以太网接口或T比特以太网接口。
相应的一种网络业务保护方法，在网络交换设备中设置至少一对互为主备的接口板，各接口板分别通过本接口板的业务接口与对端设备连接，各接口板还分别与网络交换设备中互为主备的两块交换网板连接，并与互为主备的另一接口板连接，业务流传送步骤如下：备用接口板在备用状态时将其与主备两块交换网板间的连接断开；发送业务流时，通过主用交换网板发送到主用接口板，在主用接口板上对所述业务流进行复制，其中一份通过主用接口板继续发送，其中另一份通过接口板间的物理链路到备用接口板继续发送；接收业务流时，由主用接口板直接传送到主用交换网板，备用接口板从业务接口接收的业务流在备用接口板上或通过接口板间的物理链路传送到主用接口板上丢弃。
可以在各接口板上分别设置电子开关，由各电子开关分别通过双向链路与各交换网板、本接口板的业务接口、互为主备的另一接口板上的电子开关连接；并由所述的电子开关对发送业务流进行复制，对从业务接口接收的业务流进行丢弃。
主用接口板在检测到与其连接的外接线路发生故障后，进行业务倒换；业务倒换后主用交换网板与新备用接口板相连接的物理链路中断，主用交换网板与新主用接口板相连接的物理链路接通；发送业务流在新的主用接口板上复制到新的备用接口板，新主用接口板从业务接口接收到的业务流直接传送到主用交换网板，新备用接口板从业务接口接收到的业务被丢弃。
主用接口板发生故障时，进行业务倒换；业务倒换后主用交换网板与新的备用接口板相连接的物理链路中断，主用交换网板与新的主用接口板相连接的物理链路接通；发送业务流在新的主用接口板上复制到新的备用接口板，新主用接口板从业务接口接收到的业务流直接传送到主用交换网板，新备用接口板从业务接口接收到的业务被丢弃。
主用交换网板发生故障时，进行业务倒换；业务倒换后新主用交换网板与备用接口板连接的物理链路中断，新主用交换网板与主用接口板连接的物理链路接通；发送业务流从新主用交换网板发送，在主用接口板上复制到备用接口板，主用接口板从业务接口接收的业务流传送到新主用交换网板，备用接口板从业务接口接收的业务被丢弃。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种网络交换设备及网络业务保护方法，通过建立交换网板、接口板双主备机制，可以实现交换网板、接口板、线路多环节故障情况业务保护倒换，大大增强了业务的可靠性，与网络交换设备的可靠性。同时，本发明通过采用双发选收机制，不要求两端设备的联动倒换，也不要求线路故障情况下的主控板联动倒换。这样，也就没有了两端设备的协商过程，不需要协议支持，大大缩短了倒换时间，同时故障检测与倒换裁决都是在接口板上完成，不用主控板参与，也不需要消息发送，检测过程也是由中断实现的，所以倒换可以非常快，可以满足小于50ms倒换时间要求，做到倒换不影响业务，提高了业务的生存能力，可以支持上行接口是ATM155、ATM622、E3、IMAE1、FE、GE、T比特以太网接口等类型物理接口的保护倒换。
附图说明
图1是现有技术单物理链路接入网结构示意图；
图2是现有技术分光器方案结构示意图；
图3是现有技术联动倒换方案结构示意图；
图4是本发明进行业务保护的组网结构示意图；
图5是本发明网络交换设备业务流示意图；
图6a是本发明接口板中采用的4*4电子开关示意图；
图6b是本发明电子开关各接口连接关系示意图；
图7是本发明主用接口板线路故障时的业务倒换示意图；
图8a是本发明业务倒换前主用电子开关连接状态示意图；
图8b是本发明业务倒换前备用电子开关连接状态示意图；
图9a是本发明主用接口板线路故障时业务倒换后的备用电子开关连接状态示意图；
图9b是本发明主用接口板线路故障时业务倒换后的主用电子开关连接状态示意图；
图10是本发明主用接口板故障时的业务倒换示意图；
图11是本发明主控板故障时的业务倒换示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
在本发明中，通过引入一种机制，在网络交换设备(以DSLAM为例进行说明)上实现交换网板(以含交换网板功能的主控板为例进行说明)、接口板、线路故障情况下的业务保护，保护方案采用双发选收机制，可实现主控板、接口板、线路故障情况下的快速保护倒换。
本发明没有与现有技术一样采用直接从主控板出业务接口的方法，而是在DSLAM中设置至少一对互为主备的接口板，各接口板上分别设置有上行接口，在本端设备上从接口板出业务接口，各接口板分别通过物理介质(光纤、电缆等)与对端设备相连，组网情形如图4和图5所示，其中主控板与接口板都是1+1备份的，主控板上的交换网是DSLAM的交换核心，主备主控板上各有一个交换网，交换网分别通过物理链路与两块接口板相连。各接口板上还分别设置电子开关，各电子开关分别通过双向链路与各主控板连接，并通过双向链路连接到本接口板的上行接口，还通过双向链路与互为主备的另一接口板上的电子开关连接。备用接口板判断自己是备用状态时，主动将其与两块主备主控板相连的物理链路置为DOWN(即断开)状态，在该状态下物理链路上没有信号流过。
主、备接口板上分别有一个如图6a所示的4*4的电子开关，有4个输入端，4个输出端，且每一个输出端都可以选择4个输入信号中的任意一个作为输出，即是全交叉的。图6b显示了本发明电子开关各接口连接关系示意图，其中两对接口分别用于连接两块主控板，第三对接口用于连接上行接口的本接口板中的业务处理模块，第四对接口用于将上行的业务复制到备份接口板，由于业务流是双向的，在图6b中将收与发分开来表示，其中RX1、TX1连接至业务处理模块，RX2、TX2连接至主用主控板，RX3、TX3连接至备用主控板，RX4、TX4连接至备用接口板。其中TX2选自RX1，TX1与TX4都选自RX2。
主备主控板与主备接口板的主备状态是由硬件逻辑控制的，控制方式一致，在系统启动过程会自己竞争出主、备的状态。上行的业务流通过主用主控板上行到主用接口板，在电子开关上被复制成两份，一份通过主用接口板上行，另一份通过接口板间的物理链路到对面备用接口板上行，实现“双发”。下行业务流由主用接口板直接下行到主用主控板，备用接口板的下行业务流通过板间的物理链路在主用接口板上的电子开关上丢弃，也可在备用接口板的电子开关上丢弃，相当于在主用接口板的电子开关上实现“选收”。
如图7所示，主用接口板的线路发生故障后，故障可以是信号丢失(LOS)、信号失效(SF)、接收故障(AIS)、远端故障(RDI)、信号劣化(SD)等，主用接口板会在第一时间检测到，主用接口板将判断备用接口板的接口状态(备用接口板上行业务口的状态可由备用接口板主动送给主用接口板)，如果备用接口板上行业务口状态正常，即发起倒换。业务倒换是通过切换接口板上的电子开关实现的，电子开关的切换是由接口板自身的主备状态与所连接的主控板的主备状态决定，图8a是本发明接口板所连线路故障时业务倒换前主用电子开关状态示意图，图8b是本发明接口板所连线路故障时业务倒换前备用电子开关状态示意图，图9a是本发明接口板所连线路故障时业务倒换后备用电子开关状态示意图，图9b是本发明接口板所连线路故障时业务倒换后主用电子开关状态示意图。倒换后主控板与新的备用接口板相连接的物理链路将被置为DOWN(即断开)，主控板与新的主用接口板相连接的物理链路将由原来的DOWN改为UP(即接通)状态。上行业务将在新的主用接口板上复制到新的备用接口板，实现“双发”；新主用接口板的下行业务将直接下行到主用主控板，新备用接口板下行的业务(可能已经没有)在新的主用接口板上丢弃，实现“选收”。
图10是本发明接口板故障时业务倒换示意图，主用接口板故障的原因可能是接口板被拔出、单板复位，也可能是硬件损坏等，如果是主用接口板CPU能检测到的故障，主用接口板将主动发起倒换；如果是CPU不能检测的单板插拔等故障，备用接口板将自动执行倒换。主动的主备倒换是由主用接口板上的CPU运行的程序主动控制硬件逻辑进行倒换，自动倒换有可能是主用接口板硬件逻辑检测单板硬复位信号即进行主备状态的切换(一般由硬件看门狗引起或用户直接复位主用接口板引起)，也可能是主用接口板被拨出后，备用接口板的主备控制逻辑检测到后，切换主备状态，自动将自己升为主用接口板。
业务倒换是通过切换接口板上的电子开关实现的，电子开关的切换与接口板所连线路故障时业务倒换的情况类似，接口板将根据自身的主备状态与主控板的主备状态来进行业务切换。主用主控板与新备用接口板连接的物理链路置为DOWN状态，主用主控板与新主用接口板连接的物理链路置为UP状态；上行业务将在新的主用接口板上复制到新的备用接口板，实现“双发”，新主用接口板的下行业务将直接下行到主用主控板，新备用接口板下行的业务(可能已经没有)在新的主用接口板的电子开关上丢弃(也可以在新的备用接口板的电子开关上丢弃)，实现“选收”。
图11是本发明主控板故障时业务倒换示意图，主用主控板故障的原因可能是接口板被拔出、单板复位，也可能是硬件损坏等，如果是主用主控板CPU能检测到的故障，主用主控板将主动发起倒换，如果是CPU不能检测的故障如单板插拔等故障，备用主控板将自动执行倒换。主动的主备倒换是由主用主控板上的CPU运行的程序主动控制硬件逻辑进行倒换，自动倒换有可能是主用主控板硬件逻辑检测单板硬复位信号即进行主备状态的切换(一般由硬件看门狗引起或用户直接复位主用主控板引起)，也可能是主用主控板被拨出后，备用主控板的主备控制逻辑检测到后，切换主备状态，自动将自己升为主用主控板。业务倒换是通过切换接口板上的电子开关实现的，接口板将根据自身的主备状态与主控板的主备状态来进行业务切换。新主用主控板与备用接口板连接的物理链路置为DOWN状态，新主用主控板与主用接口板连接的物理链路置为UP状态；上行业务流将从新主用主控板上行，且在主用接口板上复制到备用接口板，实现“双发”，主用接口板的下行业务流直接下行到新主用主控板，备用接口板上的下行业务流在主用接口板的电子开关上丢弃(也可以在备用接口板的电子开关上丢弃)，实现“选收”。
本发明通过建立主控板、接口板双主备的机制，可以实现主控板、接口板、线路多环节故障情况业务保护倒换，大大增强了业务的可靠性，与DSLAM设备的可靠性。同时，本发明通过采用双发选收机制，不要求两端设备的联动倒换，也不要求线路故障情况下的主控板联动倒换。这样，也就没有了两端设备的协商过程，不需要协议支持，大大缩短了倒换时间，同时故障检测与倒换裁决都是在接口板上完成，不用主控板参与，也不需要消息发送，检测过程也是由中断实现的，所以倒换可以非常快，可以满足小于50ms倒换时间要求，做到倒换不影响业务，提高了业务的生存能力，可以支持上行接口是ATM155、ATM622、E3、IMAE1、FE、GE等类型物理接口的保护倒换。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (9)
1. 一种网络交换设备，其包括两块互为主备的交换网板，其特征在于：所述网络交换设备中还设置有至少一对互为主备的接口板，各接口板上分别设置有业务接口；各接口板上还分别设置电子开关，各电子开关分别通过双向链路与各交换网板连接，并通过双向链路连接到本接口板的业务接口，还通过双向链路与互为主备的另一接口板上的电子开关连接。
2. 根据权利要求1所述的网络交换设备，其特征在于：所述的电子开关为具有4个输入端和4个输出端的全交叉电子开关。
3. 根据权利要求1或2所述的网络交换设备，其特征在于：所述的网络交换设备为数字用户线接入复用器。
4. 根据权利要求3所述的网络交换设备，其特征在于：所述的业务接口包括异步传输模式155接口、异步传输模式622接口、E3接口、IMA E1接口、快速以太网接口、G比特以太网接口或T比特以太网接口。
5. 一种网络业务保护方法，其特征在于，在网络交换设备中设置至少一对互为主备的接口板，各接口板分别通过本接口板的业务接口与对端设备连接，各接口板还分别与网络交换设备中互为主备的两块交换网板连接，并与互为主备的另一接口板连接，业务流传送步骤如下：
备用接口板在备用状态时将其与主备两块交换网板间的连接断开；
发送业务流时，通过主用交换网板发送到主用接口板，在主用接口板上对所述业务流进行复制，其中一份通过主用接口板继续发送，其中另一份通过接口板间的物理链路到备用接口板继续发送；
接收业务流时，由主用接口板直接传送到主用交换网板，备用接口板从业务接口接收的业务流在备用接口板上或通过接口板间的物理链路传送到主用接口板上丢弃。
6. 根据权利要求5所述的网络业务保护方法，其特征在于：在各接口板上分别设置电子开关，由各电子开关分别通过双向链路与各交换网板、本接口板的业务接口、互为主备的另一接口板上的电子开关连接；并由所述的电子开关对发送业务流进行复制，对从业务接口接收的业务流进行丢弃。
7. 根据权利要求5或6所述的网络业务保护方法，其特征在于：主用接口板在检测到与其连接的外接线路发生故障后，进行业务倒换；业务倒换后主用交换网板与新备用接口板相连接的物理链路中断，主用交换网板与新主用接口板相连接的物理链路接通；发送业务流在新的主用接口板上复制到新的备用接口板，新主用接口板从业务接口接收到的业务流直接传送到主用交换网板，新备用接口板从业务接口接收到的业务被丢弃。
8. 根据权利要求5或6所述的网络业务保护方法，其特征在于：主用接口板发生故障时，进行业务倒换；业务倒换后主用交换网板与新的备用接口板相连接的物理链路中断，主用交换网板与新的主用接口板相连接的物理链路接通；发送业务流在新的主用接口板上复制到新的备用接口板，新主用接口板从业务接口接收到的业务流直接传送到主用交换网板，新备用接口板从业务接口接收到的业务被丢弃。
9. 根据权利要求5或6所述的网络业务保护方法，其特征在于：主用交换网板发生故障时，进行业务倒换；业务倒换后新主用交换网板与备用接口板连接的物理链路中断，新主用交换网板与主用接口板连接的物理链路接通；发送业务流从新主用交换网板发送，在主用接口板上复制到备用接口板，主用接口板从业务接口接收的业务流传送到新主用交换网板，备用接口板从业务接口接收的业务被丢弃。
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