CN100505574C - 一种通讯链路的主备倒换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通讯链路的主备倒换方法，包括：在通信传输网络的本端和对端之间建立主备通信通道，每组通信通道中，包括以传输用户数据为目的的数据链路和以管理数据链路为目的的通讯链路；建立物理层通讯端口，并建立发送线程和接收线程；根据建立的发送线程和接收线程检测与对端设备的通讯是否正常，如果对端设备出现故障导致通讯链路无法通讯，本端设备进入等待状态；延时随机的时间之后再次检测对端的正常状态，直至恢复正常；预先检测倒换后的链路状况是否能满足倒换条件，如能改善执行倒换。本发明方法可简单、快捷、可靠地进行倒换，倒换时不需要交互配置数据；整个倒换过程依赖的硬件资源少，不需要两套设备，也不需要外置的管理设备。
Description
技术领域
本发明涉及通讯设备中通讯链路的一种主备倒换方法，具体地说，涉及传输通信领域的线路冗余备份的方法。
背景技术
在通讯领域中，为了保证通讯设备长期稳定地工作，大多数系统在应用中都要求进行冗余设计，当其中一部分设备出现故障的时候，可以跳转到备份单元。而在线路传输通信领域，质量最薄弱的环节通常是传输线路，因此需要针对传输链路进行冗余设计。
目前常用的方法，都是采用两套设备，分别设定为主设备和备用设备，发生故障的时候，在主设备和备用设备之间进行倒换。例如在中国专利00106113.5《交换机的主备倒换方法及其实现装置》中，介绍了一种用于交换机的主备倒换方法及其实现装置；以及在中国专利02121024.1《通信设备中实现主备设备快速倒换的方法》中，利用通信设备中的FPGA(现场可编程门列阵)实现由主备设备倒换；以及在专利02103929.1《一种通讯设备中的主备倒换方法》中，用本板和对板状态的四条状态信号线，实现两块单板快速的主备倒换过程。这类的倒换方法，使用了两套一致的方法，在工作过程中，两套设备要同时工作，并互相交互命令，而且在故障情况下，不考虑是设备故障，还是线路故障，即直接倒换到另外一套系统中。这样的设计需要投入较多的成本，并且两套设备在倒换中，需要交互数据，倒换也不可能很快完成。
在专利02159089.3《通讯通道主备倒换方法》，是多个设备的倒换，对每个通讯节点设置两个通讯端口并分别通过两套交换体系在任意一对建立通讯连接的节点间构建一条主用通讯通道和一条备用通讯通道；它不用集中的通讯链路管理节点，也不用对交换设备进行控制，虽然提高了通用性，但是需要增加主备设备以外的管理设备，更加增加了成本。
综上所述，现有的倒换方法局限在设备级别的倒换上，忽视了故障点多出现在传输线路的事实，因此这样的倒换设计，比较繁琐，成本也比较高。当两个设备硬件相同，如果同时出现故障，而且同时向对方申请，当申请得不到确认后，也会同时撤消请求，这样，两个设备总是处于申请，撤消，申请，撤消的循环中，会导致设备最终死锁。
现有技术存在缺陷，因此有待于继续改进和发展。
发明内容
针对前面提出的倒换设计存在的问题，本发明提出了一种在一台设备内不同的通道之间实现主备倒换的方法。
本发明的技术方案包括：
一种通讯链路的主备倒换方法，其包括以下步骤：
A：在通信传输网络的两侧设备中，一端称为本端，另一端称为对端，在本端和对端之间，用不同的端口，建立主备通信通道，每组通信通道中，包括以传输用户数据为目的的数据链路和以管理数据链路为目的的通讯链路；
B：本端设备与对端设备之间，建立物理层通讯端口，并建立发送线程和接收线程；
C：根据建立的所述发送线程和接收线程检测与对端设备的通讯是否正常，如果对端设备出现故障导致通讯链路无法通讯，本端设备进入等待状态；延时随机的时间之后再次检测对端的正常状态，如果与对端通讯恢复正常，执行步骤D，如果故障没有排除，继续等待；
D：检测自身告警状态，如果设备自身出现了告警，继续执行步骤E；否则回到步骤C；
E：预先检测倒换后的链路状况是否能满足倒换条件，如能改善，如下执行步骤G、H；如果不能改善，就放弃倒换的请求延时随机的时间之后再回到步骤C；
G：对端设备收到倒换请求后，也预先检测倒换后的链路状况是否能满足倒换条件，即倒换后链路的告警状态能否改善，如有改善，执行以下步骤H；否则执行步骤I、J；
H：对端设备发出同意倒换的指令，本端收到此指令后进行解释确认，两个设备同时倒换进入备用态。
I：对端设备发出拒绝倒换的指令，并恢复到正常状态；
J：本端收到指令后撤消倒换，本端随机延时一段时间后，然后回到正常态。
所述的方法，其中，所述步骤B中的发送线程包括：
B11：发送端向对端设备发送数据，先发送标志状态1；
B12：延时0.1毫秒；
B13：发送标志状态2；
B14：延时0.1毫秒；
B15：发送有效数据码；
B16：延时0.1毫秒；
B17：再延时0.1毫秒，重复子步骤B11，依次循环。
所述的方法，其中，所述步骤B中的接收线程包括：
B21：接收端检测状态；
B22：延时0.05毫秒；
B23：重复步骤B21共10次；
B24：根据这十次的结果进行判断对端指令是否正常。
所述的方法，其中，所述步骤B24的判断包括：
如果10次里面有且只有标志状态1，标志状态2和有效数字码，则设备接收的指令为有效；有且只有标志状态1，标志状态2则视对端设备处于正常；接收到任何其它数据都视对端设备为非正常状态。
所述的方法，其中，所述随机的时间对应的随机数种子产生方式包括：
设备启动的时间；设备启动后内存里的一些没有初始化的数据；或第一次用户操作的时间。
所述的方法，其中，所述数据链路和通讯链路在物理上是合一的。
所述的方法，其中，所述本端设备与对端设备之间的物理层通讯端口中，所述物理层是简单I/O口，E1链路，或者其它方式的通讯方式。
本发明所提供的一种通讯链路的主备倒换方法，可简单、快捷、可靠地进行倒换，在一台设备内倒换，倒换时不需要交互配置数据，很方便迅速地完成了倒换；整个倒换过程依赖的硬件资源少，不需要两套设备，也不需要外置的管理设备；提出了一种简捷的命令交互方式，可以很好地解决因为协议问题造成的设备死锁问题。
附图说明
图1为本发明方法的设备的拓扑结构图；
图2为本发明方法的发送指令状态转换图；
图3为本发明方法的通讯链路转换流程图。
具体实施方式
以下结合附图将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。
本发明的通讯链路的主备倒换方法，由以下步骤实现，如图3所示的：
步骤1：建立如图1所示的由两台设备组成的系统。在通信传输网络中，两侧各有一台设备组成，其中一端称为本端，通过线路连接的另外一侧称为对端。本端和对端之间，用不同的端口，建立主备通信通道，每组通信通道中，包括以传输用户数据为目的的数据链路和以管理数据链路为目的的通讯链路。数据链路和通讯链路在物理上可以是合一的。
如图1所示的，A点跟B点之间要进行数据的传输，可以通过双向的数据通道1转发，也可以通过双向的数据通道2进行转发；设备1与设备2之间的通讯通道，采用通讯通道1或者通讯通道2进行通讯。当通讯通道采用通讯通道1，数据通道也采用数据通道1时，处于主用态；当通讯通道采用通讯通道2，数据通道也采用数据通道2时，处于备用态；
步骤2：本端设备与对端设备之间，先建立四个通讯位，建立设备1与设备2之间的通讯，通过以下的子步骤实现。
不管采用什么样的物理层进行，其目的都是要保证数据能准确无误地传递到对端设备，在本发明方法中采用了一种可以用比较简单的协议进行数据传递的方法，同时能保证数据准确、无误地传输给对方，而且可以得知对方设备是否正常，同时采用了比通常校验方法更可靠的检验手段来保证数据的可靠传递。跟常用方法通讯方法相比，该方法有以下优点：1.数据准确无误2.硬件资源占用最小(因为采用四个I/O接口线或E1里的四个通讯位即可实现)，程序编写比较简单。3.可靠性高4.当对端设备死机或移走时，状态即可以更新。
以下为所述各子步骤：
子步骤2.1：建立设备1与设备2之间的物理层通讯端口，物理层可以是简单I/O口，也可以是E1链路，或者其它方式的通讯方式。
本发明方法利用通讯端口的4个通讯位，例如在2M通讯链路中的0时隙的4个保留位。定义这4个bit的含意如下：
| BIT4 | BIT3 | BIT2 | BIT1 |
BIT4-BIT1：四个位传输命令和信息；
子步骤2.2：建立发送线程和接收线程；发送线程如子步骤2.3到子步骤2.9所示，如图2所示。接收线程如子步骤2.10到子步骤2.13所示。
发送端：
子步骤2.3：发送端向对端设备发送数据，先发送标志状态1，如表中所示的0000，
子步骤2.4：延时0.1毫秒。
子步骤2.5：发送标志状态2，如表中所示的1111。
子步骤2.6：延时0.1毫秒。
子步骤2.7：发送有效数据码M。
子步骤2.8：延时0.1毫秒。
子步骤2.9：再延时0.1毫秒，重复子步骤2.3，依次循环。
接收端：
子步骤2.10：接收端检测状态。
子步骤2.11：延时0.05毫秒。
子步骤2.12：重复子步骤2.10共10次。
子步骤2.13：如果10次里面有且只有标志状态1，标志状态2和有效数字M，这时设备接收的指令为有效。有且只有标志状态1，标志状态2则视对端设备处于正常。接收到任何其它数据都视对端设备为非正常态。
四个通讯位BIT4-BIT1的意义表达如下：
| BIT4 | BIT3 | BIT2 | BIT1 | 含意 | 是否有效数据 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 标志状态1 | N |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 标志状态2 | N |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 请求倒换 | Y |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 同意倒换 | Y |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 拒绝倒换 | Y |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 通告倒换成功 | Y |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 通告倒换失败 | Y |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 常态 | Y |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 无 | N |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 无 | N |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 无 | N |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 无 | N |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 无 | N |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 无 | N |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 无 | N |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 无 | N |
步骤3：通过步骤2的方法检测与对端设备通讯是否正常。如果对端设备出现故障导致通讯链路无法通讯，也就是说收到如子步骤2.10所叙述的非正常指令，这时，本端设备进入等待状态；随后产生随机数m，延时m毫秒之后再次检测对端的正常状态，如果这时与对端通讯恢复正常，执行步骤4，如果故障没有排除，继续等待。
步骤4：检测自身告警状态。如果设备自身出现了告警，继续执行步骤5；否则回到步骤3。
步骤5：检测倒换后的链路状况是否能满足倒换条件。预测倒换后链路的告警是否能改善，如果倒换后链路的告警能改善，则执行如下步骤6，7。如果监测到倒换后链路的告警不能改善，就放弃倒换的请求，产生随机数m，延时m毫秒之后再回到步骤3。
为防止导致设备最终死锁，本发明方法一旦设备进入申请状态并且遭到拒绝之后，就会随机延时m毫秒再进行下一次申请，随机数m种子的产生可能通过下面几种方面获得：1.设备启动的时间，因为通常设备启动的时间很可能有很大的差异，同时启动的可能性很小。2.设备启动后内存里的一些没有初始化的数据。内存在没有初始化之前，里面的数据通常可以看作随机数。3.第一次用户操作的时间。
通过随机延时的方法，保证了两个设备再进行下一次申请的时间不会相同，只要申请有了先后次序，就可以保证先申请的设备抢占了主动权，就不会进入无限循环，从而导致设备死锁状态。
步骤6：对端设备收到倒换请求后，检测倒换后的链路状况是否能满足倒换条件。倒换后链路的告警状态能否改善，如有改善，执行以下步骤7，否则执行步骤8-9。
步骤7：对端设备发出同意倒换的指令。本端收到此指令后进行解释并确认，这时两个设备同时倒换进入备用态。
步骤8：对端设备发出拒绝倒换的指令，然后对端恢复到正常状态。
步骤9：本端收到指令后撤消倒换，并且产生一个随机数m，本端根据此随机数延时m毫秒，然后回到正常态。
本发明方法实现了通讯设备链路的主备倒换，在实际应用中，当设备出现链路故障，可以及时倒换到备用链路，从而加强了设备消除故障的能力。而且，通过死锁问题的解决，在实际应用中没有出现死机的问题。
应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而理解为对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1、一种通讯链路的主备倒换方法，其包括以下步骤：
A：在通信传输网络的两侧设备中，一端称为本端，另一端称为对端，在本端和对端之间，用不同的端口，建立主备通信通道，每组通信通道中，包括以传输用户数据为目的的数据链路和以管理数据链路为目的的通讯链路；
B：本端设备与对端设备之间，建立物理层通讯端口，并建立发送线程和接收线程；
C：根据建立的所述发送线程和接收线程检测与对端设备的通讯是否正常，如果对端设备出现故障导致通讯链路无法通讯，本端设备进入等待状态；延时随机的时间之后再次检测对端的正常状态，如果与对端通讯恢复正常，执行步骤D，如果故障没有排除，继续等待；
D：检测自身告警状态，如果设备自身出现了告警，继续执行步骤E；否则回到步骤C；
E：预先检测倒换后的链路状况是否能满足倒换条件，如能改善，如下执行步骤G、H；如果不能改善，就放弃倒换的请求延时随机的时间之后再回到步骤C；
G：对端设备收到倒换请求后，也预先检测倒换后的链路状况是否能满足倒换条件，即倒换后链路的告警状态能否改善，如有改善，执行以下步骤H；否则执行步骤I、J；
H：对端设备发出同意倒换的指令，本端收到此指令后进行解释确认，两个设备同时倒换进入备用态；
I：对端设备发出拒绝倒换的指令，并恢复到正常状态；
J：本端收到指令后撤消倒换，本端随机延时一段时间后，然后回到正常态。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中的发送线程包括：
B11：发送端向对端设备发送数据，先发送标志状态1；
B12：延时0.1毫秒；
B13：发送标志状态2；
B14：延时0.1毫秒；
B15：发送有效数据码；
B16：延时0.1毫秒；
B17：再延时0.1毫秒，重复子步骤B11，依次循环。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中的接收线程包括：
B21：接收端检测状态；
B22：延时0.05毫秒；
B23：重复步骤B21共10次；
B24：根据这十次的结果进行判断对端指令是否正常。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B24的判断包括：
如果10次里面有且只有标志状态1，标志状态2和有效数字码，则设备接收的指令为有效；有且只有标志状态1，标志状态2则视对端设备处于正常；接收到任何其它数据都视对端设备为非正常状态。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述随机的时间对应的随机数种子产生方式包括：
设备启动的时间；设备启动后内存里的一些没有初始化的数据；或第一次用户操作的时间。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据链路和通讯链路在物理上是合一的。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本端设备与对端设备之间的物理层通讯端口中，所述物理层是简单I/O口，E1链路，或者其它方式的通讯方式。
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