CN100440799C - 一种接入设备中主备板备份及倒换的方法 - Google Patents

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Abstract

一种接入设备的主备板备份及倒换的方法，包括：使备板与主板之间保持实时通信并定时检测主板中用户动态数据是否发生变化；如果主板中用户动态数据发生变化，改变备板中的用户动态数据；根据检测到的主板故障，进行主备板倒换；新主板向上游路由器发送当前在线用户的IGMP报告报文并向用户发送IGMP查询报文。根据主板中用户上线记录、用户话单记录的变化，更新备板中用户上线记录、用户话单记录，并根据用户上线记录设置或删除备板的硬件转发表项。采用本发明的方法，能够保证用户在主备倒换过程中一直在线，保持视频流的不中断，从而保证主备倒换不会对用户造成明显的影响；而且不会丢失用户的组播业务话单，保证运营商的利益。

Description

一种接入设备中主备板备份及倒换的方法
技术领域
本发明涉及通信技术，特别涉及一种与宽带接入设备有关的保障IP组播业务质量的方法。
背景技术
随着网络技术和互联网的发展，各种高带宽的多媒体应用层出不穷，如网络视频会议、多媒体远程教学、远程会诊、互联网直播等。而传统网络是为典型的点到点通信而设计的，为保证数据的可靠传输，所采用的传输协议多数是点到点的协议。在这种传统的网络中应用高带宽的多媒体业务就必将引起网络拥塞、延迟增加，并导致出现网络瓶颈。为了缓解网络瓶颈，人们提出了多种解决方案：增加带宽、改变网络流量结构、应用IP组播技术等。因为IP组播技术能够有效地节约网络带宽、降低网络负载，所以IP组播技术具有广阔的应用前景。
通常，为了提高通讯设备的可靠性，在设备中通常采用主备热备份这种冗余技术。主备热备份是指相同的两块单板同时工作，一块主用，另一块备用。目前，在支持组播视频业务的接入层设备中，很多已支持主控板的主备热备份技术。这样，在主板出现故障时，系统会自动切换到无故障的备板。
由于目前大多数接入设备中，控制板和网络板合一，所以主控板的主备倒换会使组播视频流的转发通路中断。由于用户上下线活动的动态性和不可预测性，现有技术的方法是在主备倒换发生时，不对组播用户在线数据进行处理。这样，发生主备倒换、备板升为主板后，所有在线用户都已经下线。如果用户需要收看节目，则要重新主动点播节目，按照原有用户上线流程统一处理。
由于在板故障时进行主备倒换的目的就是为了最大限度地减小单板故障时间和对业务的影响，如果使所有在线用户下线，就可能影响此设备所有端口下的用户，此与主备倒换的宗旨和目的不合。另外，由于单板的故障是不可预测的，在主板发生故障时，如果此时备板没有备份用户的话单，则当主备倒换发生后，新主板上就丢失了用户的在线记录，也就是丢失了组播业务话单，而运营商是根据话单计算用户的收视费用的，这显然会给运营商带来不小的损失。
因而，如何在主备倒换过程中保持用户在线，保证视频流的不间断，减少主备倒换对组播业务的影响，是组播业务在主备倒换时需要考虑的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种可靠的保障IP组播业务质量的方法，使得当宽带接入设备的主备倒换时保持用户在线，保证视频流不间断，尽量减小组播业务所受的影响。
根据本发明，提供一种接入设备中主备板备份及倒换的方法，其特征在于，所述方法包括：
使备板与主板之间保持实时通信并定时检测主板中用户动态数据是否发生变化；
如果主板中用户动态数据发生变化，改变备板中的用户动态数据；
根据检测到的主板故障，进行主备板倒换；及
新主板向上游路由器发送当前在线用户的组播数据流请求报告。
作为优选，上述方法还包括：主备倒换完成后，新主板对备份数据进行检查；
作为优选，上述方法还包括：备份数据的检查完成后，新主板向组播用户发送在线状态查询请求报告。
上述接入设备中主备板备份及倒换的方法，其中，所述主板中用户动态数据包括：用户上线记录、用户正在收看的频道、频道数和/或频道状态等。
上述接入设备中主备板备份及倒换的方法，其中，所述如果主板中用户动态数据发生变化，改变备板中的用户动态数据包括：根据所述主板中用户上线记录、用户正在收看的频道、频道数和/或频道状态的变化，更新备板中用户上线记录、用户正在收看的频道、频道数和/或频道状态的数据，并根据所述用户上线记录更新用户话单记录、设置或删除备板的硬件转发表项。
上述接入设备中主备板备份及倒换的方法，其中，所述接入设备包括数字用户线集中器(DSLAM)。
上述接入设备中主备板备份及倒换的方法，其中所述组播数据流请求报告包括互联网组播管理协议(IGMP)报告报文，所述在线状态查询请求报告包括互联网组播管理协议(IGMP)查询报文。
采用本发明的方法，能够保证组播用户在主备倒换过程中一直在线，保持视频流不中断，从而保证主备倒换不会对用户造成明显的影响。而且不会丢失用户的组播业务话单，保证运营商的利益。
附图说明
图1所示为根据本发明的简单的IP组播视频组网示意图，其中的接入设备支持主备倒换技术。
图2所示为根据本发明的主备板备份及倒换的方法流程图。
具体实施方式
图1所示为根据本发明的简单的IP组播视频组网示意图，其中的接入设备支持主备倒换技术。如图所示的组网图中，包括视频源、ATM/IP网络、接入设备、远端用户终端(RTU)、点播终端。其中，接入设备包括主控板(主板和备板)及业务单板，主控板上的上行端口通过IP/ATM网络与远端的视频源连接，与接入设备连接的边缘路由器(图中未示出)支持多种组播协议(例如包括IGMP协议)。业务单板(如XDSL单板)通过RTU(例如ADSL调制解调器等)连接到点播终端(例如带有机顶盒的电视机、PC机、笔记本电脑、个人数字助理(PAD)、多媒体手机等)。根据不同的业务单板类型及不同的点播终端类型，与远端用户可以有多种连接方式，如：通过公用电话交换网(例如采用光纤、双绞线等传输介质)、GSM或CDMA网络(例如通过无线宽带接入)。上述的组网中的接入设备可以是数字用户线集中器(DSLAM)或其它接入设备。
例如，在IP组播业务中，当用户上线时，发出IGMP报告报文，业务单板把报文交给主控板，主控板向上游路由器发出IGMP报告报文，路由器之间通过组播路由协议(例如PIM-SM、PIM-DM或MSDP)向视频服务器请求视频流，视频流沿着之前报文到达的通路，到达主控板的上行口，主控板和业务单板根据转发表项，将视频流转发到请求的用户端口。当主板出现故障时，接入设备会自动切换到无故障的备板。
为了保证主备倒换过程中保持用户在线，视频流不间断，用户话单不丢失，从而尽量减小组播业务所受的影响，本文明提供了如图2所示的主备板备份及倒换的方法100流程图。
下面结合图2对本发明的主备倒换时保持用户在线的方法100进行详细描述。如图所示，该方法流程分成两部分：数据热备份部分和主备倒换部分；数据热备份部分又包括主板执行步骤及备板执行步骤；主备倒换部分包括主板发生故障后，备板的执行步骤。
当用户在点播终端上通过RTU连接上网络，点播终端将用户的点播需求构造成IGMP报文，上报给接入设备时，方法100开始执行步骤110。
在步骤110，接入设备收到用户的IGMP报文，并交由主控板处理。
然后，执行步骤112，主控板检查用户对此组节目的权限，并根据检查结果决定下一步骤。如果用户无此权限，到步骤113，用户上线失败；如果用户拥有该组的权限，则进行步骤114。
在步骤114，接入设备处理用户上线，生成用户的上线记录，并且设置组播视频流的硬件转发表项，使从主板上上行口引入的视频流转发到用户端口。这样，用户即可收到视频流。
开机的同时，备板执行步骤120，由于主备两板保持着实时通信，备板定时检查主板数据是否变化。当用户上线，在主板上生成上线记录时，备板检测到主板上的数据(包括用户上线记录、用户正在收看的频道、频道数、频道状态、定时器状态)变化，就向主板发出备份请求。
然后，在主板这边，执行步骤116，主板就将备板请求的数据发给备板，从而保证主备板上数据的一致性。
接下来，在步骤122，备板收到主板发送的数据，根据用户的上线记录，设置备板上组播视频流的硬件转发表项。由于备板上的上行口没有激活，并不会转发数据流，所以不会对主板转发的视频流造成干扰和影响。
另外，当组播用户下线时(图2中未示出)，会在主板上生成相应的话单记录。同时，用户的上线记录会变化，相应的组播视频流的硬件转发表项也要被删除。此时，备板发现主板上用户上线记录和用户话单的变化，会向主板发出请求，主板就将备板请求的数据发给备板，备板也会根据用户上线数据的变化删除相应的硬件转发表项。此时，用户话单也已经备份到备板。
通过以上的步骤，可以保证备板上用户上下线的动态数据、话单的记录和硬件转发表项的设置和主板上是一致的。
当在步骤118主板发生故障时，紧接着，执行步骤124，备板检测到主板状态不正常，立即进行主备板倒换，备板升为主板。
随即，执行步骤126，新主板(即原备板)根据用户的在线记录，向上游路由器发送IGMP报告报文请求需要的视频流，以防止上游路由器中转发表项的老化，保证主备倒换中数据流的不间断。由于新主板(即原备板)上的硬件转发表项已经建立好，视频流可以即时转发给用户。主备倒换中视频流中断的时间仅为新主板(即原备板)与业务单板恢复通信链路的时间。这段时间是微秒级的。
然后，执行步骤128，新主板对备份数据进行检查。
接着，执行步骤130，向组播用户发送IGMP查询报文，获得用户当前状态。在主备倒换中，由于新主板有一段时间要忙于从老主板备份来的各项数据的正确性检查，用户在此过程中上报的IGMP报告报文和离开报文系统无法处理。为了防止组播用户老化和用户无法下线，在检查完成后，需即时向用户发送IGMP查询报文，保证设备尽快获得用户当前状态。
图2示出了主备板备份及倒换的流程，其中数据热备份部分只画出了用户上线，用户下线处理原理和它一致，只多出对组播用户话单的热备份。
采用本发明的主备板备份及倒换的方法，在工作过程中保持主备板中的用户数据一致，当主板出现故障，备板上升为新主板。新主板第一时间向上游路由器发送IGMP报告报文请求需要的视频流，并按新主板中的与原主板中相同的硬件转发表项将视频流即时转发给组播用户，因此保证了主备倒换过程中保持用户在线、视频流不间断、用户话单不丢失。另外，新主板在完成对备份数据的检查之后，向组播用户发送IGMP查询报文，以获得用户当前状态，从而能够即时处理组播用户的需求。总之，本发明的方法能够减小主板故障对组播业务的影响，提高组播业务的质量。

Claims (7)

1、一种接入设备中主备板备份及倒换的方法，其特征在于，所述方法包括：
使备板与主板之间保持实时通信并定时检测主板中用户动态数据是否发生变化；
如果主板中用户动态数据发生变化，改变备板中的用户动态数据；
根据检测到的主板故障，进行主备板倒换；及
新主板向上游路由器发送当前在线用户的组播数据流请求报告。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述主备倒换完成后，还进行以下步骤：
新主板对备份数据进行检查。
3、根据权利要求2所述的方法，其中，所述备份数据的检查完成后，还进行以下步骤：
新主板向组播用户发送在线状态查询请求报告。
4、根据权利要求3所述的方法，其中，所述主板中用户动态数据包括：用户上线记录、用户正在收看的频道、频道数和/或频道状态。
5、根据权利要求4所述的方法，其中，所述如果主板中用户动态数据发生变化，改变备板中的用户动态数据包括：根据所述主板中用户上线记录、用户正在收看的频道、频道数和/或频道状态的变化，更新备板中用户上线记录、用户正在收看的频道、频道数和/或频道状态的数据，并根据所述用户上线记录更新用户话单记录、设置或删除备板的硬件转发表项。
6、根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中所述接入设备包括数字用户线集中器。
7、根据权利要求6所述的方法，所述组播数据流请求报告包括互联网组播管理协议报告报文，所述在线状态查询请求报告包括互联网组播管理协议查询报文。
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