CN100499651C - 一种对同步数字系列保护协议进行保护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对SDH保护协议进行保护的方法，应用于包含配置单元、线路和交叉单元以及两个协议控制单元的SDH网元中，所述两个协议控制单元分别根据接收的线路和交叉单元上报的网络状态信息，执行保护协议，并进行两个协议控制单元之间协议状态的同步校验；如果协议状态一致，则继续执行；如果不一致，则终止执行，并将校验错误信息上报给配置单元，配置单元根据校验错误信息，在协议失效时纠正协议错误，在协议控制单元发生故障时切换到单机工作状态。应用本发明所述方法，可以通过两个协议控制单元之间的协议状态校验，有效避免由于协议软件失效而造成的自动保护倒换失败，大大提高SDH网络的安全性和自愈能力。

Description

一种对同步数字系列保护协议进行保护的方法

技术领域

本发明涉及到同步数字系列(SDH)网络的自愈技术，特别涉及到一种对SDH保护协议进行保护的方法。

背景技术

在SDH协议标准中定义了在SDH网络发生故障，例如光纤断裂或设备故障时，对该SDH网络中传输的业务进行保护的网络自愈方法。上面所述的网络自愈也就是，当网络发生故障，无需人为干预，SDH网络会在极短的时间内，自动发现替代的传输路由，并重新建立通信，使业务的传输自动从故障中恢复，让用户几乎感觉不到故障的存在。目前应用最为广泛的两种网络自愈保护协议为复用段保护协议(MSP)和子网连接保护协议(SNCP)。

网络具有自愈能力的先决条件就是组成网络的网元需要具备一定的智能。例如，如果网元A和网元B之间的光纤发生了断裂，那么网元A和网元B首先应该能够迅速检测到故障，并立即做出处理，通知全网进入倒换状态，同时调整业务的走向，使业务的传输避开光纤中发生断裂的部位，这种自愈的过程也称为自动保护倒换。

通常在SDH设备中，上面所述自动保护倒换功能可以由配置单元、协议控制单元、以及线路和交叉单元配合实现。

图1为SDH网元实现自动保护倒换控制的方法示意图。其中，配置单元100用于接收用户的配置信息，下发给协议控制单元200，向网管传递协议控制单元200上报的协议状态信息；协议控制单元200实现保护倒换控制的核心部分，在承载保护协议控制软件的单板上运行，该单元用于接收配置单元100下发的配置信息，并将协议控制信息下发给线路和交叉单元300，同时根据线路和交叉单元300上报的当前网络状态信息结合保护协议规定的内容执行保护协议，然后，将得到的协议状态信息上报给配置单元100；线路和交叉单元300用于根据接收的协议控制信息收集SDH网络上的网络状态信息并上报给协议控制单元200，并执行协议控制单元200下发的控制命令，从而完成业务的保护切换。

通过上述配置单元、协议控制单元以及线路和交叉单元的配合，就可以在网络发生故障的时候，执行自动保护倒换协议，进行自动保护倒换控制。

从图1所示的结构可以看出，由于协议控制单元200是实现自动保护倒换功能的核心部件，因此，如果协议控制单元200发生故障，或其上运行的协议控制软件失效了，即使网路中存在冗余的路由也无法实现对业务传输的保护。由此可以看出，如果SDH设备能够对协议控制单元200也进行备份保护，就可以极大的提高SDH网络的生存能力，保证SDH网络业务的正常传输。

图2为目前已经使用的一种对协议控制单元进行热备份的方法示意图。从图2可以看出，为了提高SDH网络的生存能力，所述方法对实现自动保护倒换的核心部分——协议控制单元采用了1+1热备份的方式，即在可以实现自动保护倒换控制功能的网元中使用了两个协议控制单元：主用协议控制单元200和备用协议控制单元250，主、备用协议控制单元200、250之间还包括一对故障对告线，用于实现协议控制单元故障状态的通知。

下面将详细介绍上述采用热备份方式实现自动保护倒换功能的方法。

为了实现热备份工作方式，使主、备用协议控制单元200、250上的协议软件都能正常运行，配置单元100的配置信息和线路和交叉单元300检测的网络状态信息需要同时发送给两块协议控制单元，主用协议控制单元200和备用协议控制单元250根据线路和交叉单元300上报的网络状态信息以及配置单元100下发的配置信息，同时执行相同协议控制软件。

在主用协议控制单元200工作正常时，主用协议控制单元200对SDH设备有控制权，负责对配置单元100上报协议状态，并对线路和交叉单元300下发协议控制信息，备用协议控制单元250仅仅进行协议的执行操作，而不进行协议状态的上报以及协议控制信息的下发。

此时，为了使主、备用协议控制单元上的协议状态实时保持一致，主用协议控制单元200还要周期将它的协议状态信息通过板间通讯机制发送给备用协议控制单元250，完成主、备用协议控制单元的协议状态同步。

在主用协议控制单元200发生故障时，会将自身设置为备用状态，并通过故障对告线发送工作异常信息到备用协议控制单元250。当备用协议控制单元250接收到主用协议控制单元200工作异常的信息时，立即接管主用协议控制单元200的工作，并将自己设置为主用。此时，新的主用协议控制单元也将按照图2所示的方式工作，即对SDH设备有控制权，负责对配置单元100上报协议状态以及对线路和交叉单元300下发协议控制信息，并周期将协议状态信息发送给原主用协议控制单元200，完成新的主用和原主用协议控制单元上的协议状态同步。

另外，新的主用协议控制单元250还要将主、备用协议控制单元交换SDH设备控制权的状态上报给配置单元100，以便通知用户原来的主用协议控制单元200发生了故障。

在上述对协议控制单元进行热备份的方法中，主用协议控制单元可以在自身发生故障的情况下，通过故障对告线通知备用协议控制单元，将业务及时的倒换到备用协议控制单元进行处理。

但是，由于主、备用协议控制单元之间的协议状态同步实质上是主用协议控制单元向备用协议控制单元的单向同步，并没有利用备用协议控制单元对网络状态信息和配置信息的处理结果，因此，主用协议控制单元在协议处理过程中，如果发生以下基于硬件和软件故障，将会造成主用协议控制单元协议状态错误运行而无法依靠主、备倒换机制加以恢复：

1)主用协议控制单元发生了下列无法检出的或无法对告的硬件故障：器件的内部故障、CPU出现故障、故障控制电路出现故障、线路和交叉单元与协议控制单元之间的通讯模块故障、主备用协议控制单元的通讯模块故障等等，这些异常及其故障会导致主用协议控制单元的故障对告线线无法置坏，进而导致主、备倒换机制失效；

2)主用协议控制单元无硬件故障，但出现下列软件故障：主板通讯软件模块异常造成检测点状态上报信息的丢失；由于协议控制模块受到其他软件模块的干扰、无法获得CPU、内存资源等多种软件原因而被挂起或者无法执行；主用协议控制单元软件丢失；主用协议控制单元软件不断处于软复位(狗复位)而无法运行等等，以上多种原因会导致主用协议控制单元对网络状态信息和配置信息的协议处理结果是错误的。

在上述两种情况下，配置单元是无法发现上述错误状态的。这时，即使备用协议控制单元上运行的保护协议结果是正确的，系统实际上还是会执行主用协议控制单元的错误处理结果，最终导致保护倒换不能正常进行，并且由于配置单元无法及时发现上述主用协议控制单元的失效状态，因此无法及时进行软件恢复，将造成业务长时间中断。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对SDH保护协议进行保护的方法，该方法可以及时纠正保护协议执行过程中可能出现的一些错误状态，保证自动保护倒换的正常进行，即时恢复中断的业务，极大的增强SDH网络的安全性和自愈能力。

本发明所述的对保护协议进行保护的方法，应用于包含配置单元、线路和交叉单元以及两个协议控制单元的SDH网元中，所述方法包括以下步骤：

a、所述两个协议控制单元分别接收线路和交叉单元上报的网络状态信息，并根据接收到的网络状态信息各自单独执行保护协议；

b、所述两个协议控制单元分别将在保护协议的执行过程中自身得到的协议状态发送给对方，并将其与接收到对方的协议状态进行比较，如果两个协议状态一致，则所述两个协议控制单元都将协议状态上报给配置单元，并将协议控制信息下发给线路和交叉单元，返回步骤a；其中，所述配置单元以及线路和交叉单元用既定的过滤规则过滤掉所述两个协议控制单元上报或下发的冗余信息；如果两个协议状态不一致，则所述两个协议控制单元分别中止执行保护协议，上报同步校验错误信息给配置单元，执行步骤c；

c、配置单元根据错误信息确定当前两个协议控制单元的状态，

如果两个协议控制单元均正常，则发送重新启动保护协议的指令到两个协议控制单元，两个协议控制单元分别重新启动保护协议，并返回步骤a；

如果两个协议控制单元之一发生故障，则发送退出协议处理的指令到发生故障的协议控制单元，发送单独执行保护协议的指令到非故障的协议控制单元，发生故障的协议控制单元退出协议处理，非故障协议控制单元单独执行保护协议；

d、一旦发生故障的协议控制单元恢复正常工作，恢复正常的协议控制单元通知非故障协议控制单元当前本单元已经恢复正常状态，并转移到双机协同工作状态；非故障协议控制单元在检测到另一个协议控制单元恢复正常后，也转移到双机协同工作状态。

本发明所述两个协议控制单元之间包含两组协议状态对告线；

步骤b所述发送协议状态是两个协议控制单元通过协议状态对告线分别将自身得到的协议状态发送给对方。

本发明所述两个协议控制单元之间进一步包括两组故障对告线；在两个协议控制单元之一发生故障时，协议控制单元通过故障对告线分别将自身故障状态发送给对方。

本发明所述同步校验错误信息包括：协议状态校验错误信息和协议控制单元的自检信息；

步骤c所述配置单元确定当前两个协议控制单元状态的过程包括：所述配置单元检测是否收到协议状态校验错误信息，如果收到，则进一步检测上报的协议控制单元自检信息，根据协议控制单元自检信息判断当前两个协议控制单元的状态。

本发明所述执行保护协议过程具体为：根据接收的线路和交叉单元上报的网络状态信息以及协议控制单元上的保护协议，得到SDH网络当前的协议状态。

在步骤c所述单独执行保护协议之前进一步包括：没有发生故障的协议控制单元重新启动保护协议。

所述步骤b进一步包括：如果两个协议控制单元在当前保护协议执行过程中协议状态始终一致，则在当前保护协议执行完毕后，两个协议控制单元分别将得到的协议状态上报给配置单元，配置单元滤除冗余的协议状态信息，然后结束当前流程。

由此可以看出，应用本发明所述的方法可以获得以下有益效果：在同时工作的两个协议控制单元都正常的情况下，可以通过两个协议控制单元之间对中间协议状态和最终处理结果进行校验的方法，有效避免由于协议软件失效而造成的自动保护倒换失败，大大提高SDH网络的安全性和自愈能力；并且，在其中某个协议控制单元发生故障的情况下，可以由没有发生故障的协议控制单元进行协议处理，实现正常的自动保护倒换控制。

附图说明

图1为SDH网元实现自动保护倒换控制的方法示意图；

图2为现有技术中对协议控制单元进行热备份的方法示意图；

图3为本发明所述的协议控制单元在双机协同工作状态、告警状态、单机工作状态以及故障状态之间转移的条件示意图；

图4为根据本发明在双机协同工作状态下执行保护协议的方法示意图；

图5为本发明所述的协议控制单元A和协议控制单元B之间的故障对告线及协议状态对告线示意图；

图6为本发明所述的两个协议控制单元实现协议状态同步校验的方法流程图；

图7为根据本发明在单机工作状态下一个协议控制单元执行保护协议的方法示意图。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

为了及时纠正采用热备份方式工作的主用协议控制单元在协议执行过程中可能出现的一些错误状态，提高SDH网络的安全性和自愈能力，本发明提供了一种通过双机协同工作方式对在协议控制单元上运行的保护协议进行保护的方法。

本发明所述的方法也采用两个协议控制单元同时对线路和交叉单元上报的网络状态信息进行协议处理的双机工作方式，但是与现有技术不同的是，本发明所述的两个协议控制单元不分主、备，并且这两个协议控制单元的协议处理结果均有效。

另外，本发明所述的方法在协议的处理过程中，每个协议控制单元还要进一步对两个协议控制单元的中间协议状态以及最终处理结果进行校验，用以保证在某个协议控制单元协议执行错误的时候，及时发现该错误状态，快速恢复由该协议控制单元的协议错误而导致的业务中断，大大增强SDH系统的自愈能力。

根据本发明的方法，本发明所述的每个协议控制单元的工作状态可以包括以下四种：双机协同工作状态、告警状态、单机工作状态及故障状态。其中，双机协同工作状态为两个协议控制单元均正常工作时所处的状态；告警状态为当其中一个单板发生故障或协议失效，两个协议控制单元进行故障分析时的中间状态；单机工作状态为一个协议控制单元发生故障而退出工作，没发生故障的协议处理单元正常工作时所处的状态；而故障状态为协议处理单元发生故障时退出协议处理的状态。

图3为本发明所述的协议控制单元的工作状态转移图。如图3所示，图中的四个圆圈分别代表协议控制单元的四种工作状态，在通常情况下，两个协议控制单元均处于双机协同工作状态。当两个协议控制单元分别通过协议状态的校验，发现自身当前的协议状态与另一个协议控制单元当前的协议状态不一致时，两个协议控制单元均将进入告警状态。进入告警状态后，配置单元将检查是否有协议控制单元发生故障，如果没有协议控制单元发生故障，则配置单元将复位协议，重新启动保护协议，然后使两个协议控制单元返回双机协同工作状态；如果检测到其中一个协议控制单元发生故障，则配置发生故障的协议控制单元进入故障状态，相应的，配置单元通知没有发生故障的协议控制单元进入单机工作状态，无故障的控制单元继续执行协议。在单机工作状态或者故障状态下，如果发生故障的协议控制单元恢复正常，则两个协议控制单元均将进入双机协同工作状态。

下面将详细说明本发明所述的协议控制单元在各个不同工作状态下对保护协议进行处理的过程。

图4显示了本发明所述的协议控制单元在双机协同工作状态下执行保护协议的过程。如图4所示，在双机协同工作状态下，两个协议控制单元：协议控制单元A 200和协议控制单元B 250都正常工作，并且配置单元100的配置信息要同时发给协议控制单元A 200和协议控制单元B 250，线路和交叉单元300检测的网络状态信息也要同时发送给这两个协议控制单元。

在这种状态下，协议控制单元A 200和协议控制单元B 250同时接收配置单元100下发的配置信息以及线路和交叉单元300上报的网络状态信息，运行相同的协议软件。因此，在正常情况下，两个协议控制单元的协议状态是相同的。

与现有技术不同的是，协议控制单元A 200和协议控制单元B 250会同时将协议处理最终结果上报给配置单元100，并将协议控制信息下发给线路和交叉单元300。由于两个协议控制单元在下发控制信息之前已经进行了协议状态校验，从而保证下发给线路和交叉单元控制信息的一致性和正确性。因此，在双机协同工作状态下，配置单元100以及线路和交叉单元300需要对两个协议控制单元上报或下发的冗余的信息进行过滤处理，即用既定的过滤规则将重复信息过滤掉。

另外，协议控制单元A 200和协议控制单元B 250之间还存在两组协议状态对告线，用于完成协议状态的同步校验。协议控制单元A 200和协议控制单元B 250在协议的执行过程中，通过它们之间的协议状态对告线，将当前协议执行的中间协议状态以及最终协议状态发送给对方，实现这两个协议控制单元之间中间协议状态与最终协议状态的同步校验。

图5为本发明所述的协议控制单元A和协议控制单元B之间故障对告线和协议状态对告线示意图。如图5所示，在协议控制单元A和协议控制单元B之间存在两组故障对告线，每组1根，用于在本单元故障的时候通知对方单元。在协议控制单元A和协议控制单元B之间还存在两组协议状态对告线，用于通知对方当前本单元的中间协议状态。其中，协议状态线的数目可以根据实际应用中，协议执行时需要进行校验的中间协议状态数目自行确定，例如，如果每组协议状态对告线包含4根连线，就可以对告16种中间协议状态。

图6为协议控制单元A和协议控制单元B进行协议状态同步校验的流程图。如图6所示，协议控制单元A和协议控制单元B在协议的执行过程中还要分别同时执行以下几个步骤：

步骤601：将得到的中间协议状态通过上述协议状态对告线发送给对方；

步骤602：将接收到对方的中间协议状态与自身得到的中间协议状态进行比较，如果两个中间协议状态一致，则执行步骤603；如果两个中间协议状态不一致，则执行步骤604；

步骤603：继续执行协议，返回步骤601；

步骤604：进入告警状态。

一旦进入告警状态，协议控制单元A和协议控制单元B将首先分别停止执行保护协议，同时将同步校验错误信息上报给配置单元。

由于造成两个协议控制单元中间的协议状态以及最终结果不一致的原因有两种：一种是其中一个协议控制单元的协议控制软件失效；另一种是其中一个协议控制单元发生了故障。其中，协议控制单元的故障是可以通过自身的自检机制检测出来并上报给配置单元的。因此，在这里所述的同步校验错误信息除了协议状态校验错误信息之外，还应当包括协议控制单元的自检信息。

配置单元接收到协议控制单元A和协议控制单元B上报的同步校验错误信息后，根据所述同步校验错误信息对协议控制单元A和协议控制单元B的状态作出判断：

如果协议控制单元A和协议控制单元B均为正常状态，没有发生故障，配置单元将配置两个协议控制单元重新启动保护协议，然后返回双机协同工作状态；

如果检测到协议控制单元A和协议控制单元B其中之一为故障状态，则配置单元将配置故障的协议控制单元退出协议处理，进入故障状态，同时配置没有发生故障的协议控制单元重新启动保护协议，并进入单机工作状态。在故障状态下，故障的协议控制单元也会通过故障对告线通知另一个协议控制单元本单元处于故障状态。

上面所述的通过故障对告线进行故障通知方法可以根据SDH网元的实际情况自行定义，例如可以通过将故障对告线置高或者置低表示故障状态，都不会超出本发明的精神和范围。

在单机工作状态下，一个协议控制单元对保护协议进行处理的过程由图7示出。从上面的分析可知，当协议控制单元A 200发生故障时，协议控制单元B 250通过故障对告线或者配置单元100下发的配置信息获知协议控制单元A 200处于故障状态。此时，如图7所示，协议控制单元A 200将不会对接收到的线路和交叉单元300上报的网络状态信息和配置单元100下发的配置信息进行协议处理，因此，不会进行协议状态信息的上报以及协议控制信息的下发。在这种情况下，协议控制单元B 250将独立完成协议的执行操作，完成协议状态的上报以及协议控制信息的下发，并且将不再考虑协议控制单元A 200当前的中间协议状态，但是要将中间协议状态及最终结果发送到协议控制单元A 200，以便在协议控制单元A 200恢复正常时进行协议状态同步。

一旦故障的协议控制单元恢复正常工作，恢复正常的协议控制单元将通过故障对告线通知没有发生故障的协议控制单元当前本单元已经恢复正常状态，并自动转移到双机协同工作状态。此时，没有发生故障的协议控制单元在检测到另一个协议控制单元恢复正常后，也会自动转移到双机协同工作状态。

上述双机协同工作方式由双机同时运行并校验协议，一方面可以在其中一个协议控制单元发生故障的时候提供完整的自动保护倒换控制功能；另一方面还能有效的避免了现有主、备工作方式的不足，可以及时纠正协议执行过程中出现的异常状态，有效的避免了现有主、备方案中在保护倒换协议异常后没有恢复机制，造成业务长时间中断的问题，大大提高了协议本身执行的健壮性。

以上举优选的实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述为本发明的优选实施例而已，并不用以显示本发明，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 (7)

1、一种对同步数字系列SDH保护协议进行保护的方法，应用于包含配置单元、线路和交叉单元以及两个协议控制单元的SDH网元中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、所述两个协议控制单元分别接收线路和交叉单元上报的网络状态信息，并根据接收到的网络状态信息各自单独执行保护协议；

b、所述两个协议控制单元分别将在保护协议的执行过程中自身得到的协议状态发送给对方，并将其与接收到对方的协议状态进行比较，如果两个协议状态一致，则所述两个协议控制单元都将协议状态上报给配置单元，并将协议控制信息下发给线路和交叉单元，返回步骤a；其中，所述配置单元以及线路和交叉单元用既定的过滤规则过滤掉所述两个协议控制单元上报或下发的冗余信息；如果两个协议状态不一致，则所述两个协议控制单元分别中止执行保护协议，上报同步校验错误信息给配置单元，执行步骤c；

c、配置单元根据同步校验错误信息确定当前两个协议控制单元的状态，

如果两个协议控制单元均正常，则发送重新启动保护协议的指令到两个协议控制单元，两个协议控制单元分别重新启动保护协议，并返回步骤a；

如果两个协议控制单元之一发生故障，则发送退出协议处理的指令到发生故障的协议控制单元，发送单独执行保护协议的指令到非故障的协议控制单元，发生故障的协议控制单元退出协议处理，非故障协议控制单元单独执行保护协议；

d、一旦发生故障的协议控制单元恢复正常工作，恢复正常的协议控制单元通知非故障协议控制单元当前本单元已经恢复正常状态，并转移到双机协同工作状态；非故障协议控制单元在检测到另一个协议控制单元恢复正常后，也转移到双机协同工作状态。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个协议控制单元之间包含两组协议状态对告线；

步骤b所述发送协议状态是两个协议控制单元通过协议状态对告线分别将自身得到的协议状态发送给对方。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述两个协议控制单元之间进一步包括两组故障对告线；在两个协议控制单元之一发生故障时，协议控制单元通过故障对告线分别将自身故障状态发送给对方。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步校验错误信息包括：协议状态校验错误信息和协议控制单元的自检信息；

步骤c所述配置单元确定当前两个协议控制单元状态的过程包括：所述配置单元检测是否收到协议状态校验错误信息，如果收到，则进一步检测上报的协议控制单元自检信息，根据协议控制单元自检信息判断当前两个协议控制单元的状态。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行保护协议过程为：根据接收的线路和交叉单元上报的网络状态信息以及协议控制单元上的保护协议，得到SDH网络当前的协议状态。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c所述单独执行保护协议之前进一步包括：没有发生故障的协议控制单元重新启动保护协议。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b进一步包括：如果两个协议控制单元在当前保护协议执行过程中协议状态始终一致，则在当前保护协议执行完毕后，两个协议控制单元分别将得到的协议状态上报给配置单元，配置单元滤除冗余的协议状态信息，然后结束当前流程。

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