CN106535237A

CN106535237A - Lte容灾方法及其系统

Info

Publication number: CN106535237A
Application number: CN201610905029.3A
Authority: CN
Inventors: 范信斌
Original assignee: Fujian Sunnada Network Technology Co Ltd
Current assignee: Fujian Sunnada Network Technology Co Ltd
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: CN111065122A; CN111065122B; CN106535237B

Abstract

本发明公开了一种LTE容灾方法及其系统，方法包括：至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路；对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合；若根据检测链路判定一核心网设备状态异常，则在剩余核心网设备中选择一状态正常的核心网设备来响应所述一核心网设备的标识符集合中对应基站发起的S1连接请求。本发明在不改变设备组网的前提下，巧妙地使用基站的S1‑flex功能，充分利用核心网设备资源，实现了一种具有较高的使用性和可实现性的容灾机制。

Description

LTE容灾方法及其系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种LTE容灾方法及其系统。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展。适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的LTE移动通信逐渐开始兴起。LTE基于旧有的GSM/EDGE和UMTS/HSPA网络技术，是GSM/UMTS标准的升级，它是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准，它改进并增强了3G的空中接入技术，实现高数据率、低延迟，改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟，增强了用户体验。

S1接口是核心网与基站之间的接口。S1接口与3G UMTS系统Iu接口的不同之处在于，Iu接口连接包括3G核心网的PS域和CS域，而演进后的核心网只支持分组交换，即S1接口只需要支持PS域。S1接口分为用户平面(S1-U)和控制平面(S1-MME)。

S1接口用户平面提供基站(eNodeB)和服务网关(SGW)之间用户数据的传输功能。S1接口用户平面的协议栈如图1(a)所示，S1-U的传输网络层基于IP传输，UDP/IP协议之上采用GPRS用户平面隧道协议(GTP-U)来传输SGW和eNodeB之间的用户平面PDU。

S1接口控制平面提供基站(eNodeB)和控制节点(MME)之间信令消息的传输功能。S1接口控制平面的协议栈如图1(b)所示，控制平面也是基于IP传输的，不同的是控制平面在IP层上采用的是SCTP，为无线网络层的信令消息提供可靠的传输。

在移动通信系统中，设备稳定工作，保证用户业务不中断尤其重要。但现有网络中，基站只连接到一个核心网设备，当核心网设备出现故障时，若没有相应的容灾方法，基站则不能继续为用户提供通信业务，造成大面积的服务中断。

在公开号为CN1859697的中国专利公开文件中，提出了一种无线网络控制器RNC节点容灾方法，该方法包括：基站NodeB不断监测与RNC之间的连接是否正常，当监测到连接中断时，NodeB尝试与另外RNC建立连接；NodeB判断与所述另外RNC之间的尝试建立连接的操作是否成功，如果是，则由所述另外RNC初始化该NodeB并提供服务；否则，NodeB继续尝试连接，直到成功连接到一RNC中。但该方案中，是在NodeB上通过SCTP链路连检测连接，如果SCTP链路断开就认为所连RNC故障，但若NodeB和RNC的SCTP连接是正常的，但是RNC中其他功能模块异常了，NodeB就无法得知，未能起到容灾的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种LTE容灾方法及其系统，具有较高的使用性和可实现性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种LTE容灾方法，包括：

至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路；

对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合；

若根据检测链路判定一核心网设备状态异常，则在剩余核心网设备中选择一状态正常的核心网设备来响应所述一核心网设备的标识符集合中对应基站发起的S1连接请求。

本发明还涉及一种LTE容灾系统，包括：

第一建立模块，用于至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路；

配置模块，用于对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合；

选择模块，用于若根据检测链路判定一核心网设备状态异常，则在剩余核心网设备中选择一状态正常的核心网设备来响应所述一核心网设备的标识符集合中对应基站发起的S1连接请求。

本发明的有益效果在于：通过在任意两两核心网设备之间建立检测链路，可检测对端核心网设备的工作状态并判断对端核心网设备是否异常；通过配置对应各核心网设备的基站标识符集合，确定各核心网设备初始管辖的基站范围；当核心网设备出现故障时，通过选择一状态正常的核心网设备来响应故障核心网设备下基站的请求，使得基站能够重新和其他正常工作的核心网设备建立S1连接，继续为用户提供通信业务，避免用户的业务长期中断。本发明在不改变设备组网的前提下，巧妙地使用基站的S1-flex功能，充分利用核心网设备资源，实现了一种具有较高的使用性和可实现性的容灾机制。

附图说明

图1(a)为S1接口用户平面的协议栈示意图；

图1(b)为S1接口控制平面的协议栈示意图；

图2为本发明一种LTE容灾方法的流程图；

图3为本发明实施例一的方法流程图；

图4为本发明实施例一中步骤S11的流程图；

图5为本发明一种LTE容灾系统的结构示意图；

图6为本发明实施例三的系统结构示意图。

标号说明：

1、第一建立模块；2、配置模块；3、选择模块；4、发送模块；5、第一判断模块；6、响应模块；7、第二建立模块；8、交互模块；9、第二判断模块；10、判定模块；11、第三判断模块；

31、获取单元；32、比较单元；33、响应单元。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明最关键的构思在于：利用基站的S1-flex功能，实现具有较高的使用性和可实现性的容灾机制。

请参阅图2，一种LTE容灾方法，包括：

至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路；

对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合；

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：避免了在核心网设备出现故障时，其管辖的基站成为孤点，保证基站可以继续为用户提供通信业务，避免用户的业务长期中断。

进一步地，所述“对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合”之后，进一步包括：

基站按照预设的周期间隔持续发送包括基站标识符的S1连接请求至各核心网设备；

各核心网设备判断所述S1连接请求中的基站标识符是否属于自身的基站标识符集合；

若是，响应所述基站的S1连接请求，并与所述基站建立S1连接。

进一步地，所述“基站按照预设的周期间隔持续发送包括基站标识符的S1连接请求至所述核心网设备”之前，进一步包括：

基站分别与各核心网设备建立SCTP连接。

由上述描述可知，只有建立了SCTP连接才能建立S1连接。

进一步地，所述“至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路”之后，进一步包括：

通过所述检测链路交互保活报文。

进一步地，所述“若根据检测链路判定一核心网设备状态异常”之前，进一步包括：

除一核心网设备外的剩余核心网设备判断在预设的检测时间内是否未接收到所述一核心网设备发送的保活报文；

若是，判定所述一核心网设备状态异常；

若否，根据所述保活报文的数据，判断所述一核心网是否状态异常。

由上述描述可知，通过交互保活报文，使得核心网设备之间不止可以检测检测链路是否断开，还可相互检测内部的功能模块是否异常。

进一步地，所述“若根据检测链路判定一核心网设备状态异常，则在剩余核心网设备中选择一状态正常的核心网设备来响应所述一核心网设备的标识符集合中对应基站发起的S1连接请求”具体为：

若根据检测链路判定一核心网设备状态异常，则剩余的核心网设备获取与自身建立S1连接的基站数量，并通过检测链路发送至其他核心网设备；

剩余的核心网设备接收其他核心网设备发送的所述基站数量，并与自身的所述基站数量进行比较；

若剩余核心网设备中的一状态正常的核心网设备判定与自身建立S1连接的基站数量最少，则响应所述一核心网设备的基站标识符集合中对应基站发起的S1连接请求，并与所述基站建立S1连接。

由上述描述可知，通过采用负载均衡机制，平衡各个核心网设备之间的负载，提高整体容灾系统的性能。

请参照图5，本发明还提出了一种LTE容灾系统，包括：

进一步地，还包括：

发送模块，用于基站按照预设的周期间隔持续发送包括基站标识符的S1连接请求至各核心网设备；

第一判断模块，用于各核心网设备判断所述S1连接请求中的基站标识符是否属于自身的基站标识符集合；

响应模块，用于若是，响应所述基站的S1连接请求，并与所述基站建立S1连接。

进一步地，还包括：

第二建立模块，用于基站分别与各核心网设备建立SCTP连接。

进一步地，还包括：

交互模块，用于通过所述检测链路交互保活报文。

实施例一

请参照图3，本发明的实施例一为：一种LTE容灾方法，所述方法基于基站的S1-flex功能(基站可以同时和多个核心网设备的控制节点MME建立SCTP/S1连接)，包括如下步骤：

S1：至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路；即在两个以上的核心网设备中，每个核心网设备与其余核心网设备之间均建立检测链路。

S2：通过所述检测链路交互保活报文；进一步地，通过TCP协议交互保活报文，报文的数据字段填充自定义的消息，用于检测对端核心网设备的工作状态。例如，报文数据字段定义如下：

其中，message type表示链路检测消息类型，长度为四字节，固定值为0xdf 0xdf0xfa 0xfa；status表示链路状态，长度为两字节，取值为1(表示链路状态正常)或2(表示链路状态异常)；modules表示异常的模块，长度为两字节，取值为1(表示MME模块异常)、2(表示PGW模块异常)或3(表示SWG模块异常)，若无模块异常，则取值0。

S3：对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合；基站标识符可为基站编号，在各核心网设备中配置自身管辖的基站范围，即基站编号集合。正常情况下，各核心网设备的标识符集合不与其他核心网设备的标识符集合重合，即一个基站同一时刻只对应一个核心网设备。

S4：基站分别与各核心网设备建立SCTP连接；S1连接是承载在SCTP连接上建立的，只有建立了SCTP连接才能建立S1连接。

S5：基站按照预设的周期间隔持续发送包括基站标识符的S1连接请求至各核心网设备。

S6：各核心网设备判断所述S1连接请求中的基站标识符是否属于自身的基站标识符集合；若是，执行步骤S7。

S7：响应所述基站的S1连接请求，并与所述基站建立S1连接。由于一个基站的标识符只存在在一个核心网设备的标识符集合中，因此，此时一个基站只与一个核心网设备建立了S1连接。

S8：除一核心网设备外的剩余核心网设备判断在预设的检测时间内是否未接收到所述一核心网设备发送的保活报文，若否，执行步骤S9，若是，执行步骤S10。该步骤主要检测核心网设备之间的检测链路是否断开，从而判断核心网设备的状态是否异常。

S9：根据所述保活报文的数据，判断所述一核心网是否状态异常，若是，执行步骤S10。该步骤主要根据保活报文中的数据，判断核心网设备内部的功能模块是否异常。

S10：判定所述一核心网设备状态异常，执行步骤S11。

S11：在剩余核心网设备中选择一状态正常的核心网设备来响应所述一核心网设备的标识符集合中对应基站发起的S1连接请求；即选择一状态正常的核心网设备来管辖状态异常的核心网设备所管辖的基站；原来核心网设备只响应自身所管辖的基站的S1连接请求，若不是自身所管辖的基站，则会拒绝请求，此时，判定一核心网设备状态异常了，所述一状态正常的核心网设备才会响应状态异常的核心网设备所管辖的基站的S1连接请求。

优选地，步骤S11依据负载均衡策略来选择一状态正常的核心网设备，具体地，如图4所示，包括如下步骤：

S1101：剩余的核心网设备获取与自身建立S1连接的基站数量，并通过检测链路发送至其他核心网设备。

S1102：剩余的核心网设备接收其他核心网设备发送的所述基站数量，并与自身的所述基站数量进行比较；即与自身建立S1连接的基站数量进行比较。

S1103：剩余核心网设备中的状态正常的核心网设备判断与自身建立S1连接的基站数量是否最少，若是，执行步骤S1104。

S1104：响应所述一核心网设备的基站标识符集合中对应基站发起的S1连接请求，并与所述基站建立S1连接。

本实施例避免了在核心网设备出现故障时，其管辖的基站成为孤点，无法提供通信业务的问题；实现了核心网设备出现故障时，基站能够重新和其他正常工作的核心网设备建立S1连接，继续为用户提供通信业务，避免用户的业务长期中断；同时，在不改变设备组网的前提下，巧妙地使用基站的S1-flex功能，充分利用核心网设备资源，实现了一种具有较高的使用性和可实现性的容灾机制。

实施例二

本实施例为实施例一的一具体应用场景。

本实施例以三套核心网设备为例，分别为第一核心网设备EPC1、第二核心网设备EPC2和第三核心网设备EPC3，三套核心网设备相互之间都建立了检测链路；第一核心网设备EPC1下连接了100台基站，编号分别为1-100；第二核心网设备EPC2下连接了200台基站，编号分别为101-300；第三核心网设备EPC3下连接了300台基站，编号分别为301-600。核心网设备之间会通过检测链路通告其他核心网设备其已经连接的基站的数量。

假设第一核心网设备EPC1出现了异常，第三核心网设备EPC3发现第二核心网设备EPC2的负载比自己轻，则继续拒绝原来连接第一核心网设备EPC1的100台基站的请求，即编号为1-100的基站的S1连接请求；第二核心网设备EPC2发现自己的负载在剩余的核心网设备中是最轻的，即连接的基站数量最少，则会响应编号为1-100的基站的S1连接请求，从而实现负载均衡。

实施例三

请参照图6，本实施例是对应上述实施例的一种LTE容灾系统，包括：

第一建立模块1，用于至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路；

配置模块2，用于对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合；

选择模块3，用于若根据检测链路判定一核心网设备状态异常，则在剩余核心网设备中选择一状态正常的核心网设备来响应所述一核心网设备的标识符集合中对应基站发起的S1连接请求。

进一步地，还包括：

发送模块4，用于基站按照预设的周期间隔持续发送包括基站标识符的S1连接请求至各核心网设备；

第一判断模块5，用于各核心网设备判断所述S1连接请求中的基站标识符是否属于自身的基站标识符集合；

响应模块6，用于若是，响应所述基站的S1连接请求，并与所述基站建立S1连接。

进一步地，还包括：

第二建立模块7，用于基站分别与各核心网设备建立SCTP连接。

进一步地，还包括：

交互模块8，用于通过所述检测链路交互保活报文。

进一步地，还包括：

第二判断模块9，用于除一核心网设备外的剩余核心网设备判断在预设的检测时间内是否未接收到所述一核心网设备发送的保活报文；

判定模块10，用于若是，判定所述一核心网设备状态异常；

第三判断模块11，用于若否，根据所述保活报文的数据，判断所述一核心网是否状态异常。

进一步地，所述选择模块3包括：

获取单元31，用于若根据检测链路判定一核心网设备状态异常，则剩余的核心网设备获取与自身建立S1连接的基站数量，并通过检测链路发送至其他核心网设备；

比较单元32，用于剩余的核心网设备接收其他核心网设备发送的所述基站数量，并与自身的所述基站数量进行比较；

响应单元33，用于若剩余核心网设备中的一状态正常的核心网设备判定与自身建立S1连接的基站数量最少，则响应所述一核心网设备的基站标识符集合中对应基站发起的S1连接请求，并与所述基站建立S1连接。

综上所述，本发明提供的一种LTE容灾方法及其系统，通过在任意两两核心网设备之间建立检测链路，可检测对端核心网设备的工作状态并判断对端核心网设备是否异常；通过交互保活报文，使得核心网设备之间不止可以检测检测链路是否断开，还可相互检测内部的功能模块是否异常；通过配置对应各核心网设备的基站标识符集合，确定各核心网设备初始管辖的基站范围；当核心网设备出现故障时，通过选择一状态正常的核心网设备来响应故障核心网设备下基站的请求，使得基站能够重新和其他正常工作的核心网设备建立S1连接，继续为用户提供通信业务，避免用户的业务长期中断。本发明在不改变设备组网的前提下，巧妙地使用基站的S1-flex功能，充分利用核心网设备资源，实现了一种具有较高的使用性和可实现性的容灾机制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种LTE容灾方法，其特征在于，包括：

至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路；

对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合；

2.根据权利要求1所述的LTE容灾方法，其特征在于，所述“对应各核心网设备配置允许接入基站的标识符集合”之后，进一步包括：

3.根据权利要求2所述的LTE容灾方法，其特征在于，所述“基站按照预设的周期间隔持续发送包括基站标识符的S1连接请求至所述核心网设备”之前，进一步包括：

基站分别与各核心网设备建立SCTP连接。

4.根据权利要求1所述的LTE容灾方法，其特征在于，所述“至少两个的核心网设备相互之间建立检测链路”之后，进一步包括：

通过所述检测链路交互保活报文。

5.根据权利要求4所述的LTE容灾方法，其特征在于，所述“若根据检测链路判定一核心网设备状态异常”之前，进一步包括：

若是，判定所述一核心网设备状态异常；

6.根据权利要求1所述的LTE容灾方法，其特征在于，所述“若根据检测链路判定一核心网设备状态异常，则在剩余核心网设备中选择一状态正常的核心网设备来响应所述一核心网设备的标识符集合中对应基站发起的S1连接请求”具体为：

7.一种LTE容灾系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的LTE容灾系统，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的LTE容灾系统，其特征在于，还包括：

第二建立模块，用于基站分别与各核心网设备建立SCTP连接。

10.根据权利要求7所述的LTE容灾系统，其特征在于，还包括：

交互模块，用于通过所述检测链路交互保活报文。