CN100493017C - 一种主备设备自动切换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种主备设备自动切换的方法，通过设置数据传输环网中传输设备不同的状态，以保证当主设备失效后，备节点自动切换自身参数的状态，并使该备设备替换失效的主设备继续工作，从而实现了对主设备数据的保护，保障了数据传输环网的稳定性与安全性。数据传输环网中的所有主备设备的切换动作均自动完成，且由于本发明的方案不需要预留特定的带宽，因而降低了成本；同时，本发明对数据传输环网中的其它设备没有其它额外的需求，因而满足通用的情况，且本发明的保护动作对用户透明。应用本发明，简单可靠。主备服务器切换过程中不需要人工的干预，倒换时间可在50ms内完成。

Description

一种主备设备自动切换的方法

技术领域

本发明涉及主备切换技术领域，特别是指一种环网上的主备设备自动切换的方法。

背景技术

随着通信事业的发展，人们的学习、生活和工作越来越离不开网络。图1所示为数据接入因特网的示意图。用户访问因特网的数据首先接入接入服务器，如数字用户线接入服务器(DSLAM)等设备，用户的数据通过接入服务器的处理后，进入数据传输环网，由数据传输环网将用户的数据传送到服务器，如宽带接入服务器(BAS)、核心交换机等设备，服务器对用户数据完成相关的认证等工作后，提供接入因特网的服务，网管中心完成对整个网络的配置、性能和告警的监控，以及管理等功能。图中共有N台DSLAM设备、M台主用BAS设备和一个备用BAS设备，其中DSLAM1、DSLAM2和DSALM3通过BAS1接入因特网，DSLAM4、DSLAM5......DSLAMN分别使用BAS2～M接入因特网。在使用过程中如果出现某一主用BAS损坏，则在网管中心的调配下，由备用BAS替换损坏的主用BAS进行工作。

由于数据传输网络对人们生活和工作的影响越来越大，因而其安全性和稳定性也越来越重要。在一些特殊行业如：金融、电力和政府等重要部门，数据传输网的中断往往会带来不可估量的损失。提高数据网运行的稳定性，确保在数据网出现故障的情况下仍能保证数据的正常通信是十分重要的，现有应用方案主要有以下两种：

1)光纤直连方式。如图2所示，每台DSLAM设备同时提供两套光缆，分别直接接入主备BAS，图中101、102代表接入主BAS的数据流，201、202代表接入备BAS的数据流。如果主BAS或A点的光纤出现故障，则在主BAS和DSLAM之间都可以检测出来，此时，DSLAM的备用通道将业务流传递给备BAS，由备BAS提供接入因特网的服务。

上述方案的缺陷在于：虽然主备BAS的切换过程可自动完成，但由于每一个DSLAM都需要提供两套光缆分别与主备BAS相连，且每一个BAS与所有的DSLAM都直接连接，因此，不但光缆资源浪费较大，而且严重浪费了BAS的端口资源，如果BAS和DSLAM之间的距离较远，而它们之间又没有进行汇聚处理，则光缆资源浪费问题尤显突出，致使在一些光缆资源紧张的城市无法采用该方案。

2)数据传输环网方式。在BAS和DSLAM之间利用数据传输网络进行数据流的传输。如图3所示，数据传输环网能够提供业务的传输、汇聚和保护功能，图中的传输设备是用于完成数据流传输的同步数字体系(SDH)或异步转移模式(ATM)等设备，实线103为组网线。经DSLAM1接入的数据流101，同时向主备两个BAS进行传输，经DSLAM2接入的数据流102也同时向主备两个BAS进行传输。无论是主BAS，或A点光纤还是与主BAS相连的传输设备出现故障，网管中心都会发现问题，此时，由BAS网管人员通知数据传输环网的网管人员主BAS不能提供接入因特网的服务，数据传输环网的管理人员重新进行业务配置，手动完成主备BAS的倒换，由备BAS提供接入因特网的服务，以上倒换时间一般要30分钟左右。

上述方案的缺陷在于：由于倒换过程需人工介入，不但存在使业务恢复时间很长，而且可能存在由于操作不当引起其它网上事故的可能，同时，由于每一个DSLAM都需要占用两条路径来传递被保护的业务，浪费了大量的传输带宽。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于基于数据传输环网提供一种主备设备自动切换的方法，同时达到应用一台备用设备保护一台或多台主用设备中的数据，或应用多台备用设备保护多台主用设备中数据的目的。

为达到上述目的本发明的技术方案是这样实现的：

一种主备设备自动切换的方法，该方法应用于数据传输环网上，包括以下步骤：

a、为所有主备设备设置标识该主备设备状态的参数，所述参数包括：节点业务处理模式参数和节点业务主备模式参数；其中，设置主设备的节点业务处理模式参数为正常模式，节点业务主备模式参数为工作模式；设置备设备的节点业务处理模式参数为穿通模式，节点业务主备模式参数为备份模式；

b、根据获取的主设备的工作状态，判断主设备是否工作正常，如果是，则主设备继续正常处理所收到的数据流，备设备透传用户的数据流；否则，主备设备自动改变自身参数的状态；其中，主设备设置自身的节点业务处理模式参数为穿通模式，节点业务主备模式参数为备份模式；备设备设置自身的节点业务处理模式参数为正常模式，节点业务主备模式参数为工作模式；备设备切换为主设备处理所收到的数据流，主设备切换为备设备透传用户的数据流。

较佳地，所述主设备为与环网挂接的主挂接设备和作为环网节点的传输设备的组合，所述备设备为与环网挂接的备挂接设备和作为环网节点的传输设备的组合，主备设备中所包含的环网节点分别为主备节点，

所述步骤a由网管中心为所有主备节点设置参数状态并进行初始化配置；

所述步骤b为：备节点定时向所有主节点发送管理消息，并根据在规定的时间内是否收到主节点的响应消息来判断主节点是否工作正常。

较佳地，所述主备设备为构成环的节点传输设备，主备设备分别为主备节点，且主备节点位于包含控制模块的同一设备中，由控制模块指定主节点和备节点，

所述步骤a该设备中的控制模块为所有主备节点设置参数状态并进行初始化配置；

所述步骤b为：由控制模块直接确定主节点是否工作正常。

较佳地，所述参数还包括：节点工作地址参数和节点保护地址参数。

较佳地，步骤b中所述备设备自动改变自身参数状态的步骤进一步包括：

设置自身的节点工作地址为待替换节点的地址。

较佳地，所述步骤b进一步包括：备节点根据未收到的响应消息，确定出现故障的主节点的地址，将备设备替换该出现故障的主设备处理所收到的数据流。

较佳地，该方法进一步包括：判断是否有一个以上主设备同时出现故障，如果是，则根据预先设定的主设备的优先级别进行主备切换，否则，直接进行主备切换。

较佳地，系统中存在一个以上备设备，该方法进一步包括：备挂接设备之间通过服务消息的交互，确定对方当前的使用状态。

较佳地，该方法进一步包括：判断是否有一个以上主设备，或与主设备直接相连的挂接设备，或主设备和与主设备直接相连的挂接设备之间的光缆出现故障，如果是，则根据预先设定的主设备的优先级别进行主备切换，否则，直接进行主备切换。

较佳地，所述环网为弹性分组环网，或数据分组环网，或具有数据分组功能的普通环网。

应用本发明，通过设置数据传输环网中传输设备不同的状态，以保证当主设备失效后，备设备切换自身的状态，并使该备设备替换失效的主设备继续工作，从而实现了对主设备数据的保护，保障了数据传输环网的稳定性与安全性。数据传输环网中的所有主备设备的切换动作均自动完成，且由于本发明的方案不需要预留特定的带宽，因而降低了成本；同时，本发明对数据传输环网中的其它设备没有其它额外的需求，因而满足通用的情况，且本发明的保护动作对用户透明。应用本发明，简单可靠。主备设备切换过程中不需要人工的干预，倒换时间可在50ms内完成。

附图说明

图1所示为数据接入因特网的示意图；

图2所示为现有技术的方案一的示意图；

图3所示为现有技术的方案二的示意图；

图4所示为应用本发明的业务数据流流向的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明基于数据环网，利用数据环网的传输、汇聚等特性，将接入的数据通过环网的传输设备传送到挂接在环网上的主用设备上，由主用设备对所收到的数据进行相应的处理。

图4所示为应用本发明的一实施例。本实施例以具有弹性分组特性的数据环网以及挂接在该环网上的数据服务器为例进行具体说明，并将主备数据服务器和分别与主备数据服务器直接相连的环网上的传输设备称为主备设备，且主备设备中的传输设备分别称为主备节点。

在本实施例中，整个系统由网管中心完成对整个网络的配置、性能和告警的监控，以及管理等功能。

网管中心对所有与主备服务器直接相连的节点，如图4中的节点1和节点2，进行参数设置，每一节点有以下几个参数：

节点业务处理模式(ProcessMode)参数，该参数有正常模式(normal)和穿通模式(passthrough)两种状态，其中，正常模式(normal)是指该节点对经过的数据流进行上行和下行的传递；穿通模式(passthrough)是指数据流只能从该节点穿通，而该节点不能实现对数据流进行上下行传递的控制，但该节点可识别所传消息的标志位，并截留下控制本节点的消息，而对其它消息则进行透传。

节点业务主备模式(ProtectMode)参数，该参数有工作模式(work)和备份模式(back)两种状态，其中，工作模式(work)是指该节点能够正常处理数据流，控制数据流在本节点进行上行和下行传递；备份模式(back)是指该节点工作在备份方式，只对数据流完成穿通功能，不能控制数据流进行上下行传递。

节点工作地址(NodeNormalAddress)参数，是指在正常工作时该节点所在数据传输环网上的被标记的环节点地址。

节点保护地址(NodeProtectAddress[N])参数，是指在实施保护时处于备份工作模式的节点切换为待保护的数据传输环网上被标记的环节点地址。其中，N为待保护的数目。

备节点定时向主节点发送管理消息，其可通过固定通道或其它方式，以检测主节点的工作状态是否正常，该管理消息类似相互间心跳的检查；主节点收到备节点发送来的管理消息后给予响应。上述管理消息中，包括检测信息还可包括主服务器的数据备份信息，从而使主备服务器中的数据保持一致。备节点可对管理消息的标志位进行识别，并对其进行处理，而不会透传到下一个节点上。

如果备节点和主节点间能够周期性的收到相互的管理消息，则认为主服务器一切正常，如果备节点在规定的时间内没有收到主节点的消息响应，则认为主服务器出现故障，则备节点自动改变其自身的参数状态，以替换主节点正常工作，同时，主节点将自身设置为穿通状态，对流至的数据流不再做处理，而备节点将自身设置为正常状态，对流经的数据流不再穿通，而进行相应的处理。在本实施例中，接入服务器以DSLAM设备为例，服务器以BAS设备为例，并为叙述简便将数据传输环网中的传输设备定义为节点。

本发明的备份方案可分为1:1备份方案、1:N备份方案和M:N备份方案三种情况，其中，M为备用设备的数目，N为主用设备的数目，且M必须小于等于N(M<＝N)，M和N的值根据具体的设计要求确定，下面分别进行说明。

1、1:1备份方案

图4所示为应用本发明的业务数据流流向的示意图。图中节点1～4是具备弹性分组环功能或类似功能的传输设备，上述传输设备组成弹性分组环网，实线103为组网线。假定节点1为主节点，节点2为备节点，则节点1正常处理数据流，控制数据流在本节点进行上行和下行传递，节点2只完成穿通功能，不对数据流做任何处理。那么，对节点1和节点2的所有参数的具体配置为：

节点1的参数配置：

ProcessMode＝normal                 ProtectMode＝work

NodeNormalAddress＝Node1            NodeProtectAddress＝Node2

节点2的参数配置：

ProcessMode＝passthrough            ProtectMode＝back

NodeNormalAddress＝Node2            NodeProtectAddress＝Node1

在正常情况下，经DSLAM1接入的数据流101经过节点4、节点1传送到主BAS，由主BAS提供接入因特网的服务；经DSLAM2接入的数据流102经过节点3、节点4、节点1传送到主BAS，由主BAS提供接入因特网的服务。同时，备节点2定时向主节点1发送管理消息，以检测主节点1的工作状态是否正常，该管理消息类似相互间心跳的检查，管理消息发送的频率建议为10ms；主节点1收到备节点2发送来的管理消息后给予响应。上述管理消息中，既包括检测信息还可包括主BAS的数据备份信息，从而使主备BAS中的数据保持一致。备节点2可对管理消息的标志位进行识别，并对其进行处理，而不会透传到下一个节点上。

如果备节点2和主节点1间能够周期性的收到相互的管理消息，则认为主服务器一切正常，如果备节点2在规定的时间内，如100ms，没有收到主节点1的消息响应，则认为主服务器出现故障，该故障可以是主BAS发生故障，或节点1发生故障，或节点1与主BAS之间的光纤发生故障，此时，节点2自动改变其自身的所有参数设置：将工作地址置为Node1，即NodeNormalAddress＝Node1，节点主备模式置为工作模式，即ProtectMode＝work，节点业务处理模式置为正常模式，即ProcessMode＝normal，同时，节点1的业务处理模式参数设置为穿通状态，即ProcessMode＝passthrough，这样，由节点2自动处理本应由主节点1完成的工作，并由备BAS将数据流接入因特网，从而自动完成主备服务器的切换。如果上述故障出现在节点1，即由于节点1损坏而不能完成数据流穿通功能，则由于弹性分组环网可检测错误并使每个受影响的节点启动故障覆盖(fail-over)功能的，该功能能够把一个数据流从故障路径改向到保护路径并进行重发，因此，备节点2可处理到所有应由主节点1完成的工作。

图4所示的组网也可为双归属形式，定义主BAS处于工作状态，备BAS处于备份状态，节点1处于工作模式，节点2处于穿通模式下。节点1和节点2为两个地理上分离的节点，其节点号可相同，由其所处的工作状态进行区分。正常工作下，节点3、节点4的数据向主BAS汇聚，节点2处于穿通的工作模式下，不接收和发送数据，但处于热备份工作中。当主BAS发生故障，或节点1发生故障，或主BAS与节点1之间的连接线路发生故障时，节点1可以将自身的工作状态设置为穿通状态，节点2将自身的工作状态设置为工作状态，并改变其相应的参数，环网上的数据流转而从节点2汇聚到备BAS，从而实现了在RPR环网上的1:1双归保护。

2、1:N主备保护方案

该方案能够实现一套备用服务器同时保护N套主用服务器的情况。其具体的处理方式如下：

与备用服务器直接相连的节点同时向与N套主用服务器直接相连的节点分别发送管理消息，与N套主用服务器直接相连的节点分别向与备用服务器直接相连的节点发送管理消息的响应消息。

如果在规定的时间内与备用服务器直接相连的节点能够周期性的收到所有管理消息的响应消息，则认为主用服务器一切正常；否则，认为主用服务器出现故障，该故障可以是主用服务器发生故障，或与该主用服务器直接相连的节点发生故障，或主用服务器与节点之间的光纤发生故障，与备用服务器直接相连的节点根据未收到的响应消息判断出现故障的主用节点地址，并将备节点的工作地址置为待保护节点地址，即NodeNormalAddress[X]，其中，X为出现故障的主用节点号，同时设置该备用节点的业务处理模式参数为正常模式，节点主备模式参数为工作模式，这样，由备节点自动处理本应由主节点X完成的工作，并由备服务器将数据流接入因特网，从而自动完成主备服务器的切换。如果上述故障出现在节点X，即由于节点X损坏而不能完成数据流穿通功能，则由于弹性分组环网具有故障覆盖(fail-over)功能，备节点仍可处理到所有应由主节点X完成的工作。

如果在工作中出现多个主用节点同时出现故障的情况，则可以预先设置主用节点的优先级别，根据优先级别进行主备切换。

3、M:N主备保护方案

该方案能够实现M套备用服务器同时保护N套主用服务器的情况。其具体的处理方式如下：

与M套备用服务器直接相连的节点同时分别向与N套主用服务器直接相连的节点发送管理消息，与N套主用服务器直接相连的节点根据收到的消息分别向与M套备用服务器直接相连的节点发送响应消息。同时，M套备用服务器之间可以通过服务消息进行相互通信，以了解备用服务器的使用情况，如某个或某几个备用服务器已替换主用服务器进行工作，或某个或某几个备用服务器仍处于备用状态，该消息与管理消息类似，备节点可对该服务消息的标志位进行识别，并对其进行处理，而不会透传到下一个节点上。

如果在规定的时间内与M套备用服务器直接相连的节点能够周期性的收到所有管理消息的响应消息，则认为主用服务器一切正常；否则，认为主用服务器出现故障，该故障可以是主用服务器发生故障，或与该主用服务器直接相连的节点发生故障，或主用服务器与节点之间的光纤发生故障，与M套备用服务器直接相连的节点根据未收到的响应消息判断出现故障的主用节点地址，并按照预先策略选用一套备用服务器，该预先策略可以是轮循方式、或查表方式或设置优先级等方式，将与该套备用服务器直接相连的节点的工作地址置为待保护地址，即NodeNormalAddress[X]，其中，X为出现故障的主用节点号，同时设置该备用节点的业务处理模式参数为正常模式，节点主备模式参数为工作模式，这样，由备节点自动处理本应由主节点X完成的工作，并由备服务器将数据流接入因特网，从而自动完成主备服务器的切换。如果上述故障出现在节点X，即由于节点X损坏而不能完成数据流穿通功能，则由于弹性分组环网具有故障覆盖(fail-over)功能，备节点仍可处理到所有应由主节点X完成的工作。

本发明的另一实施例是：将具有弹性分组环网特性的传输设备作为一个模块，多个具有弹性分组环网特性的模块位于同一装置中且构成环，由该装置中的控制模块对每个具有弹性分组环网特性的模块进行控制，为每一个具有弹性分组环网特性的模块设置标识该模块状态的参数，并确定其工作状态。将构成环的处于工作状态的传输设备称为主设备即主节点，将构成环的处于非工作状态的传输设备称为备设备即备节点。当主设备出现故障时，切换备节点的参数状态以及主节点的参数状态，以使备设备替换出现故障的主设备继续进行正常工作。

主备设备可同时连接于一个外挂设备上，也可分别连接于不同的外挂设备上。

以上所述仅为利用弹性分组环网实现的较佳实施例，所述的数据环网也可以是数据分组环网，或具有数据分组功能的普通数据环网。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种主备设备自动切换的方法，其特征在于，该方法应用于数据传输环网上，包括以下步骤：

a、为所有主备设备设置标识该主备设备状态的参数，所述参数包括：节点业务处理模式参数和节点业务主备模式参数；其中，设置主设备的节点业务处理模式参数为正常模式，节点业务主备模式参数为工作模式；设置备设备的节点业务处理模式参数为穿通模式，节点业务主备模式参数为备份模式；

b、根据获取的主设备的工作状态，判断主设备是否工作正常，如果是，则主设备继续正常处理所收到的数据流，备设备透传用户的数据流；否则，主备设备自动改变自身参数的状态；其中，主设备设置自身的节点业务处理模式参数为穿通模式，节点业务主备模式参数为备份模式；备设备设置自身的节点业务处理模式参数为正常模式，节点业务主备模式参数为工作模式；备设备切换为主设备处理所收到的数据流，主设备切换为备设备透传用户的数据流。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主设备为与环网挂接的主挂接设备和作为环网节点的传输设备的组合，所述备设备为与环网挂接的备挂接设备和作为环网节点的传输设备的组合，主备设备中所包含的环网节点分别为主备节点，

所述步骤a由网管中心为所有主备节点设置参数状态并进行初始化配置；

所述步骤b为：备节点定时向所有主节点发送管理消息，并根据在规定的时间内是否收到主节点的响应消息来判断主节点是否工作正常。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主备设备为构成环的节点传输设备，主备设备分别为主备节点，且主备节点位于包含控制模块的同一设备中，由控制模块指定主节点和备节点，

所述步骤a该设备中的控制模块为所有主备节点设置参数状态并进行初始化配置；

所述步骤b为：由控制模块直接确定主节点是否工作正常。

4、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述参数还包括：节点工作地址参数和节点保护地址参数。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b中所述备设备自动改变自身参数状态的步骤进一步包括：

设置自身的节点工作地址为待替换节点的地址。

6、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b进一步包括：备节点根据未收到的响应消息，确定出现故障的主节点的地址，将备设备替换该出现故障的主设备处理所收到的数据流。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：判断是否有一个以上主设备同时出现故障，如果是，则根据预先设定的主设备的优先级别进行主备切换，否则，直接进行主备切换。

8、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，系统中存在一个以上备设备，该方法进一步包括：备挂接设备之间通过服务消息的交互，确定对方当前的使用状态。

9、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：判断是否有一个以上主设备，或与主设备直接相连的挂接设备，或主设备和与主设备直接相连的挂接设备之间的光缆出现故障，如果是，则根据预先设定的主设备的优先级别进行主备切换，否则，直接进行主备切换。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环网为弹性分组环网，或数据分组环网，或具有数据分组功能的普通环网。

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