CN101369964B - 加速控制链路丢失检测的方法 - Google Patents

Abstract

一种加速链路丢失检测的方法包含提供多个与中央服务器通信的IP设备。该方法包括：当多个IP设备中的第一IP设备和中央服务器之间的通信被中断时，多个IP设备中的第一IP设备向多个IP设备的其他IP设备广播链路丢失消息，多个IP设备的其他IP设备中的一个IP设备执行验证过程以确认中央服务器和多个IP设备之间的通信中断，以及在成功完成验证过程之后，多个IP设备的其他IP设备中的一个IP设备广播链路丢失确认消息，并且每个IP设备在接收到链路丢失确认消息之后，终止与中央服务器的通信并重新连接到新的中央服务器。

Description

加速控制链路丢失检测的方法

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体地，涉及采用一种加速控制链路丢失检测方法的专用交换分机(Private Brach Exchange，PBX)网络。

背景技术

激源(stimulus)因特网协议(Internet Protocol，IP)电话与基于时分复用(TDM)的电话的区别在于：到PBX的通信链路中的攻破(breach)不会立即被获知。大部分基于激源的IP电话采用“存活(keepalive)”方案，该方案要求一个端点向另一个端点周期地跨过控制链路发送消息。当认为没有消息或没有响应，就通知端点控制链路不再是活动的。存活方案中的技术情况是采用传输控制协议(TCP)层存活、应用层存活，也被称作“心跳(heartbeat)”或PING。这些方法通常使PBX承担消息收发负担。例外情况是当PBX采用多播或广播心跳方案时。然而，这些方案存在如下的问题：广播被隔离到特定的子网中，并且多播可能达不到所有网络上的其他子网，因为领域内的一些路由器不支持因特网组管理协议(Internet Group Management Protocol，IGMP)。

一些网络支持要求双向应用层消息收发的控制链路丢失方案。在此类型的方案中，管理员配置IP电话轮询(poll)以及心跳时间周期，以满足网络需要。PBX向每个电话发送启用电话中的特征的“Configure LinkManagement”(配置链路管理)控制消息中的信息。PBX将期望在每个轮询周期看到来自每一IP电话的控制消息，并且每一IP电话将期望在每个心跳周期看到来自PBX的控制消息。如果任一侧发现轮询或心跳缺失，则控制链路被拆除并且数据结构被重新初始化。或者，电话可重新连接(re-home)到新的PBX。

随着由每一PBX支持的电话数目的增加，PBX的规模持续增大。如果出于任一原因PBX和电话之间的控制链路丢失，则电话失去了打电话和接电话的能力。因此期望缩短链路丢失发现时间，从而确保向用户提供及时可用的电话服务。对PBX而言，通过增大在PBX和IP电话之间发送的消息的量和/或频率来缩短链路丢失发现时间可能是麻烦的。因此，期望用于缩短链路丢失发现时间而同时不增大消息的量和/或频率的方案。

发明内容

本发明的一方面提供了一种加速链路丢失检测的方法。该方法包括提供多个与中央服务器通信的IP设备。当多个IP设备中的一个IP设备发现多个IP设备中的第一IP设备和中央服务器之间的通信被中断时，其向多个IP设备中的其他IP设备广播链路丢失消息。多个IP设备中的其他IP设备中的一个IP设备执行验证过程以确认中央服务器和多个IP设备之间的通信中断。如果验证过程成功，则多个IP设备中的其他IP设备中的一个IP设备广播链路丢失确认消息，并且IP设备中的每一个在接收到链路丢失确认消息之后终止与中央服务器通信并重新连接到新的中央服务器。如果验证过程不成功，则IP设备恢复正常操作。在多个IP设备中的其他IP设备中的一个IP设备执行验证过程的同时，多个IP设备中的每一个处于等待确认状态。

附图说明

通过参考附图将更好地理解本发明，其中类似的数字代表类似的部分，其中：

图1是示出根据本发明的优选实施例的IP电话的操作状态之间的相互关系的状态图；

图2是根据优选实施例的连接到PBX的多个IP电话的示意图，其中IP电话中的一个IP电话发现链路丢失并广播消息；

图3是示出图2的发现链路丢失的IP电话的状态转换的状态图；

图4是根据优选实施例的连接到PBX的多个IP电话的示意图，其中IP电话中的一个IP电话自荐为旁听者(auditor)；

图5是示出图4的成为旁听者的IP电话的状态转换的状态图；

图6是类似于图4的示意图，其中旁听者确认PBX不可用；

图7是类似于图6的示意图，其中旁听者发现PBX可用；以及

图8是示出根据优选实施例的在发现链路丢失之后的操作的时序图。

具体实施方式

在以下将要详细描述的本发明的实施例中，IP电话的子网与中央服务器或PBX通信以提供PBX网络。PBX在IP电话与PBX连接之后将配置链路管理参数(Configure Link Management Parameters，CLMP)消息发送到每一IP电话。CLMP消息包含与心跳和轮询方案一起使用的链路检测计时器值，在心跳和轮询方案中PBX期望在每个轮询周期接收到来自每一IP电话的控制消息，并且每一IP电话期望在每个心跳周期接收到来自PBX的“存活”控制消息。CLMP消息还包含32字节的加密密钥和16字节的初始化向量(IV)。因为PBX和IP电话之间的连接已经是安全的，所以可将密钥在CLMP消息中传递。

子网中的每一IP电话维护PBX的地址列表，利用该地址列表其可建立连接。如果IP电话不能够连接到其列表上的第一PBX，它将随后尝试连接到其列表上的下一PBX地址，直到建立连接。如果IP电话已经尝试连接到其列表上的每个PBX地址而未成功，则IP电话在列表的开始处重新开始。

每一IP电话能够在链路建立状态10、退避(backoff)状态12、等待确认状态14以及重新连接状态16中操作。这些状态之间的关系在图1中被一般性地示出。

也参考图2，如果在链路建立状态10中操作的IP电话发现其在期望的间隔没有从PBX接收到存活消息，则它将向其子网中的所有IP电话广播“Discovered Link Loss”(发现链路丢失)消息。“Discovered LinkLoss”消息包含用于确认目的的PBX IP地址以及用于日志记录目的的电话IP地址和MAC(媒体访问控制)地址。在连接到PBX之后，还将利用所有IP电话所接收到的加密密钥和初始化向量(IV)来加密消息。如图3所示，在广播了“Discovered Link Loss”消息之后，发送消息的IP电话将断开其与PBX的控制套接(socket)，并进入重新连接状态16。在重新连接状态中，IP电话发现并重新连接到其列表上的下一PBX。

接收到“Discovered Link Loss”消息的IP电话对消息进行解密，并验证PBX IP地址的正确性。这些IP电话然后进入退避状态12，在其中持续随机时间周期(优选为10ms的时间间隔)。子网中所有的IP电话同时接收到“Discovered Link Loss”消息，并且第一个完成其随机退避周期的IP电话成为旁听者。参考图4，旁听者然后向子网广播加密的“Link LossAuditor Announcement”(链路丢失旁听者声明)以通知其他IP电话它来验证链路的丢失。一旦IP电话接收到来自旁听者的“Link Loss AuditorAnnouncement”，它们就进入等待确认状态14。

参考图5，验证过程被执行，其中旁听者进入PING状态18，并利用对于每一PING的最大超时时间Pmax，对PBX进行一或多次PING。通常给定Pmax的值为1，然而，也可给定不同的值。此外，旁听者可对PBX进行一或多次PING。根据PING的结果，旁听者或者可发出如图6所示的加密的“Link Loss Confirmed Announcement”(链路丢失确认声明)广播，或者可发出如图7所示的“Link Loss Rejected Announcement”(链路丢失已否认声明)广播。

如果IP电话接收到“Link Loss Confirmed Announcement”广播，则每个IP电话断开其控制套接，并进入重新连接状态16，在所述重新连接状态16中每个IP电话发现并重新连接到另一PBX。然而，如果IP电话接收到“Link Loss Rejected Announcement”，则它们恢复正常操作，包括能够打电话或接电话。

返回参考图1，IP电话会处于其退避状态中并且发现它不再具有与PBX的控制链路的情况是可能的。在这种情况下，IP电话被期望继续退避，直到它或另一IP电话声明其自荐为“链路丢失”旁听者。此延迟并不会将链路丢失发现时间延长很多，并且可确保可能旁听者的池保持固定。如果IP电话当处于等待确认状态14中时发现其不再具有与到PBX的控制链路，则IP电话可立即重新连接。

通过将最大退避间隔Bmax与最大PING超时时间周期2*Pmax相加，来计算最大链路丢失发现时间，其也被称作最大开销(overhead)。假设在“n”个IP电话中均匀地分布“t”秒的存活率，IP电话将在[Bmax+2Pmax+(t/n)]秒内发现它们的控制链路丢失了。例如，对于0-3.0秒的随机退避延展和1秒的最大PING超时时间周期，电话将在[3+2+(t/n)]秒内发现它们已经丢失其到PBX的连接。因此，增大IP电话数目“n”将降低链路丢失发现时间。相反，在传统的方案中，无论IP电话的数目是多少，IP电话都在“t”秒内发现控制链路丢失。

现参考图8描述客户/服务器网络的操作，所述客户/服务器网络包含IP电话A到H以及IP电话X。在时间0处，IP电话X检测到其到PBX的TCP链路停止，并向其他IP电话广播“Discovered Link Loss”消息。如所示的，其他IP电话仍然在等待从PBX接收它们的下一心跳。在接收到广播之后，所有IP电话随机的退避。首先完成其退避的IP电话成为自荐的旁听者。在此示例中，旁听者是电话H。然后电话H向其余的IP电话发送“Link Loss Auditor Announcement”以声明它已经自荐为链路丢失旁听者，并将确认PBX的不可用。其他IP电话然后进入等待确认状态14。电话H以先前已经描述过的方式确认PBX不可用，并向其他IP电话发出“Link Loss Confirmed Announcement”。其他IP电话立即断开其各自的套接，并开始重新连接到其各自的PBX列表上的下一PBX。

在随机退避间隔期间，电话F发现它已经丢失了其到PBX的控制链路。由于电话F处于退避状态12，所以它在重新连接之前等待，直到旁听者已经被选择。电话D和B在等待确认状态14期间发现它们已经丢失了其到PBX的控制链路。这样的话，电话D和B立即断开其套接，并重新连接到其各自的列表上的下一PBX。

在图8的示例中，旁听者确认链路已经丢失。如果链路丢失没有被确认，则电话H将发送“Link Loss Rejected Announcement”消息，并且IP电话将恢复正常的行为。

已经在此示出并描述了本发明的具体实施例。然而，本领域的技术人员可以想到修改和变形。本领域的技术人员也可想到其他的修改和变形。所有这些修改和变形被认为落入本发明的领域和范围之中。

Claims (8)

1.一种在多个IP设备间提供网络的方法，所述方法包括：

提供所述多个IP设备，所述IP设备中的每一个与中央服务器通信；

当所述多个IP设备中的第一IP设备和所述中央服务器之间的通信被中断时，所述多个IP设备中的所述第一IP设备向所述多个IP设备中的其他IP设备广播链路丢失消息；

所述多个IP设备中的所述其他IP设备中的一个IP设备执行验证过程，以确认所述中央服务器和所述多个IP设备之间的通信中断；以及

在所述验证过程成功完成后，所述多个IP设备中的所述其他IP设备中的所述一个IP设备广播链路丢失确认消息，并且所述IP设备中的每一个在接收到所述链路丢失确认消息之后，终止与所述中央服务器的通信，并重新连接到新的中央服务器；

其中，在所述验证过程未成功完成后，所述IP设备中的每一个恢复正常操作，

并且其中，在所述多个IP设备中的所述其他IP设备中的所述一个IP设备执行所述验证过程的同时，所述多个IP设备中的每一个处于等待确认状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述IP设备是IP电话。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述验证过程包括对所述中央服务器进行ping。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括所述多个IP设备中的其他IP设备在接收到所述链路丢失消息之后执行随机退避。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述多个IP设备中的所述其他IP设备中的所述一个IP设备首先完成所述随机退避。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多个IP设备中的所述其他IP设备中的所述一个IP设备在完成所述随机退避之后，广播链路丢失旁听者声明。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个IP设备中的所述第一IP设备在广播了所述链路丢失消息之后，终止与所述中央服务器的通信，并重新连接到新的中央服务器。

8.一种网络，所述网络包括：

中央服务器；以及

多个IP设备，所述多个IP设备能与中央服务器通信，

其中，当所述多个IP设备中的所述第一IP设备和所述中央服务器之间的通信被中断时，所述多个IP设备中的所述第一IP设备向所述多个IP设备中的其他IP设备广播链路丢失消息；所述多个IP设备中的第二IP设备执行验证过程以确认所述服务器和所述多个IP设备之间的通信中断，以及如果所述验证过程成功则广播服务器不可用消息；并且

其中，所述多个IP设备中的每一个响应于收到所述服务器不可用消息，终止与所述服务器的通信并重新连接到新的中央服务器，并且

其中，在所述多个IP设备中的所述第二IP设备执行所述验证过程的同时，所述多个IP设备中的每一个处于等待确认状态。

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