CN113316117B - 一种tau主备切换方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种TAU主备切换方法及系统，包括：接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备TAU实现自动切换；通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射。本发明采用的VRRP+BFD+静态路由方案，具有方案简单易行、稳定可靠的特点，并能显著提高链路检测速度。

Description

一种TAU主备切换方法及系统
技术领域
本发明涉及轨道通信技术领域，尤其涉及一种TAU(Train Access Unit，列车接入单元)主备切换方法及系统。
背景技术
目前LTE(Long Term Evolution，长期演进)技术已发展成为轨道交通DCS(DataCommunication System，数据通信系统)车地无线通信主流技术，用于列车和轨旁设备CBTC(Communication Based Train Control System，基于通信的列车控制系统)及PIS(Passenger Information System，乘客信息系统)、CCTV(Close Circuit Television，无线车载视频监控)等其它综合承载业务的数据传输，为保证数据传输的可靠性，要求无线链路尽量可靠，轨道交通系统目前主要采用A、B双网冗余传输技术，同时在车载接收环节，A、B单网均采用两台TAU通过VRRP技术进行热备，两台TAU之间进行实时备份和自动倒切，可进一步提高车地无线通信系统的可靠性，图1为车地无线通信系统网络结构示意图(A、B网构架相同，以其中一张单网为例)。
如图1所示，BBU(Building Baseband Unit室内基带处理单元)、RRU(RemoteRadio Unit，远端射频单元)、EPC(Evolved Packet Core，演进型分组核心网)组成完整的LTE无线传输系统，CBTC、PIS、CCTV等应用业务通过综合承载路由器接入到LTE系统，通过地铁轨道沿线布设的无线覆盖系统进行传播，安装在列车上的TAU设备通过LTE网络，接收各应用服务器发送的信息，通过车载交换机转发给车载CBTC、PIS、CCTV等客户端，这个过程是双向的，LTE网络仅为业务数据提供一个透明的传输通道。为提高无线通信链路的可靠性，LTE系统除了采用A、B网进行备份之外，每一张单网车载网络通常会配备两台TAU(如图1的TAU_1、TAU_2)，通过VRRP技术自动进行热备，具体过程如下：对于上行报文，存在经过TAU_1和TAU_2上传的两条可能的传输通道，通过在TAU_1和TAU_2启动VRRP协议进行自动协商，任何一个TAU链路发生故障时会自动切换到另外一个TAU；对于下行报文，同样存在两条经过TAU_1及TAU_2的可能传输路径，现有的方案是通过OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)协议+GRE(Generic Routing Encapsulation，通用路由封装)封装的方式进行路由选择和报文转发，综合承载路由器和两个TAU之间分别建立两条GRE隧道，综合承载路由器通过OSPF协议动态检测这两条隧道的状态并实时更新路由，原始报文经过GRE隧道封装后再发给EPC，EPC根据封装后的GRE目的地址转发给相应的TAU，TAU进行GRE报文解封装后转发给车载业务客户端。
现有的传输方案存在以下问题：
1、OSPF路由检测收敛速度慢，导致TAU切换速度慢，造成数据业务中断时间长；
2、OSPF协议算法复杂，实现困难，运行不稳定。
发明内容
本发明提供一种TAU主备切换方法及系统，用以解决现有技术中OSPF检测速度慢的缺陷。
第一方面，本发明提供一种TAU主备切换方法，包括：
接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；
接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；
基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备TAU实现自动切换。
通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射。
在一个实施例中，所述接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果，包括：
主用TAU和备用TAU同时开启VRRP，所述主用TAU与所述备用TAU通过车载交换机周期性地交换VRRP的心跳信息；
当所述备用TAU在预设超时范围内未接收到所述主用TAU发送的通告报文，则触发主备切换，自动将所述备用TAU切换为新的主用TAU。
在一个实施例中，所述接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果，还包括：
所述主用TAU和所述备用TAU均启用BFD，所述主用TAU和所述备用TAU周期性地向综合承载路由器发送BFD报文，并监听所述综合承载路由器按照预设发包周期回传的BFDEcho报文；
当所述主用TAU超过预设连续次数无法接收所述BFD Echo报文，判定所述主用TAU与所述综合承载路由器之间的链路发生故障，所述主用TAU关闭与所述车载交换机的接口，所述备用TAU无法接收所述通告报文，则触发主备切换，将所述备用TAU切换为新的主用TAU。
在一个实施例中，所述接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果，还包括：
当所述主用TAU和所述备用TAU之间的有线链路恢复时，所述备用TAU重新接收所述通告报文，基于VRRP协议重新选举主用TAU，则所述主用TAU重新恢复；
当所述主用TAU与所述综合承载路由器之间的无线链路恢复时，所述主用TAU重新接收到所述BFD Echo报文，并开启与所述车载交换机之间的接口，所述备用TAU重新接收到所述通告报文，则所述主用TAU重新恢复。
在一个实施例中，所述接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果，包括：
分别在主用TAU和综合承载路由器之间建立第一GRE隧道和对应的第一静态路由，以及备用TAU和综合承载路由器之间建立第二GRE隧道和对应的第二静态路由；
所述综合承载路由器同时开启BFD，周期性地向所述主用TAU和所述备用TAU发送BFD报文，并接收按照预设发包周期回传的BFD Echo报文；
当所述综合承载路由器超过预设连续次数无法接收所述主用TAU的BFD Echo报文，则判定所述综合承载路由器与所述主用TAU之间的无线链路故障，关闭所述第一静态路由，将所述下行数据流经所述第二静态路由进行GRE封装后发送至所述备用TAU，经过解封装后转发至业务客户端。
在一个实施例中，所述接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果，还包括：
当所述综合承载路由器与所述主用TAU之间的无线链路恢复，所述综合承载路由器重新接收到所述BFD Echo报文，则判定所述第一GRE隧道恢复，所述综合承载路由器重新激活所述第一静态路由，将所述下行数据流经所述第一静态路由进行GRE封装后发送至所述备用TAU，经过解封装后转发至所述业务客户端。
在一个实施例中，所述通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射，包括：
通过业务数据IP报文的IP头DSCP字段确定和区分不同QoS等级，使EPC和LTE模块识别和映射具有所述不同QoS等级的专用承载。
第二方面，本发明还提供一种TAU主备切换系统，包括：
上行检测模块，用于接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；
下行检测模块，用于接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；
切换模块，用于基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备TAU实现自动切换。
专用承载映射模块，用于通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射。第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述TAU主备切换方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述TAU主备切换方法的步骤。
本发明提供的TAU主备切换方法及系统，采用的VRRP+BFD+静态路由方案，具有方案简单易行、稳定可靠的特点，并能显著提高链路检测速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的LTE车地无线通信系统网路构架；
图2是本发明提供的TAU主备切换方法的流程示意图；
图3是本发明提供的上行链路VRRP+BFD切换示意图；
图4是本发明提供的上行链路检测和路由选择实施流程图；
图5是本发明提供的下行链路静态路由+BFD切换示意图；
图6是本发明提供的下行链路检测和路由选择实施流程；
图7是本发明提供的业务数据IP包头帧结构示意图；
图8是本发明提供的TAU主备切换系统的结构示意图；
图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2是本发明提供的TAU主备切换方法的流程示意图，如图2所示，包括：
S1，接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；
S2，接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；
S3，基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备TAU实现自动切换；
S4，通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射。
具体地，针对现有技术中采用OSPF检测链路方案，本发明综合采用了BFD+VRRP+静态路由的解决方案，在上行链路中采用VRRP+BFD技术进行上行链路故障检测和路由选择，下行采用静态路由+BFD进行下行链路故障检测和路由选择，并通过DSCP与QoS的映射方案解决了GRE封装后专用承载IP报文的映射和传输问题。
此处，本发明采用的BFD可显著提高链路检测速度，配置的BFD发包周期为300ms，设置为连续7次收不到BFD Echo即2.1S则认为链路故障，启动主备切换，而OSPF方案依靠Hello keepalive检测机制，Hello包发包间隔最小1S，最小4次收不到Hello即4S则认为链路故障，BFD Echo具有明显的检测速度优势。
本发明具有方案简单易行、稳定可靠的特点，并能显著提高链路检测速度。
基于上述实施例，该方法中步骤S1包括：
主用TAU和备用TAU同时开启VRRP，所述主用TAU与所述备用TAU通过车载交换机周期性地交换VRRP的心跳信息；
当所述备用TAU在预设超时范围内未接收到所述主用TAU发送的通告报文，则触发主备切换，自动将所述备用TAU切换为新的主用TAU。
所述主用TAU和所述备用TAU均启用BFD，所述主用TAU和所述备用TAU周期性地向综合承载路由器发送BFD报文，并监听所述综合承载路由器按照预设发包周期回传的BFDEcho报文；
当所述主用TAU超过预设连续次数无法接收所述BFD Echo报文，判定所述主用TAU与所述综合承载路由器之间的链路发生故障，所述主用TAU关闭与所述车载交换机的接口，所述备用TAU无法接收所述通告报文，则触发主备切换，将所述备用TAU切换为新的主用TAU。
当所述主用TAU和所述备用TAU之间的有线链路恢复时，所述备用TAU重新接收所述通告报文，基于VRRP协议重新选举主用TAU，则所述主用TAU重新恢复；
当所述主用TAU与所述综合承载路由器之间的无线链路恢复时，所述主用TAU重新接收到所述BFD Echo报文，并开启与所述车载交换机之间的接口，所述备用TAU重新接收到所述通告报文，则所述主用TAU重新恢复。
具体地，如图3所示，业务客户端的上行报文存在经过TAU_1和TAU_2的两条可能传输链路，本发明在TAU_1、TAU_2之间同时启动VRRP协议并配置主备TAU，主TAU的优先级高于备TAU，默认配置TAU_1为主TAU，TAU_2为备TAU，正常情况下总是主TAU承担上行报文的转发工作。主TAU与备TAU通过车载交换机定期交互VRRP心跳信息，VRRP通告报文发送周期和超时时间可配，当备用TAU在规定的超时时间内接收不到主TAU发送的通告报文时，会自动将自己切换为主TAU，并接管上行报文的转发工作。
为检测上行无线链路故障，主备TAU均启用BFD，定期向综合承载路由器发送BFD报文，通过综合承载路由器回传的BFD Echo报文进行无线链路检测，BFD报文的发送时间间隔和判决次数与下行链路检测机制相同，当上行无线链路故障时主动触发主备TAU VRRP切换。
当TAU_1和TAU_2之间的有线链路故障时，TAU_2在一定周期内没有收到VRRP报文，将自动升级为主TAU，并接管VRRP虚地址，升级为业务客户端网关，发往应用服务器的上行报文经过TAU_2，通过GRE_2隧道到达综合承载路由器，经解封装后发给应用服务器。
当TAU_1和TAU_2之间的有线链路恢复时，TAU_2将重新接收到VRRP报文，根据VRRP协议主备TAU之间将重新进行选举，由于TAU_1的优先级较高，TAU_2将再次降为备TAU，上行报文将通过TAU_1转发给服务器。
当TAU_1与综合承载路由器之间的无线链路故障时，TAU_1接收不到综合承载路由器回传的BFD Echo报文，TAU_1将主动关闭与车载交换机连接的LAN口，TAU_2将因接收不到VRRP报文而触发TAU主备切换，业务客户端上行报文将通过TAU_2的GRE_2隧道到达服务器。
当TAU_1与综合承载路由器之间的无线链路恢复时，TAU_1将重新接收到综合承载路由器回传的BFD Echo报文，TAU_1重新开启与车载交换机连接的LAN口，TAU_2重新接收到TAU_1发送的VRRP报文而再次触发TAU主备切换，业务客户端上行报文将切换到TAU_1的GRE_1隧道到达服务器。
图4为本发明的上行链路检测和路由选择的具体实施流程：
系统首先初始化，主备TAU开启VRRP，主TAU周期性发送VRRP报文，备TAU开启VRRP报文监听模式；主TAU开启BFD，定期向综合承载路由器发送BFD报文，同时监听综合承载路由器回传的BFD Echo报文；
当TAU_1无法检测到综合承载路由器回传的BFD Echo报文时，则判断TAU_1与综合承载路由器之间的无线链路故障，如果这时TAU_2尚未升级为主TAU，则强制关闭TAU_1LAN口，如果这时TAU_2已经升级为主TAU，则跳过关闭TAU_1LAN口操作；如果TAU_1检测到综合承载路由器回传的BFD Echo报文，则判断TAU_1与综合承载路由器之间的无线链路正常，如果TAU_1LAN口状态为关闭状态，则开启TAU LAN口，否则跳过该操作；
当TAU_2在一定时间周期内没有收到TAU_1发送的VRRP报文时，则认为TAU1_1与TAU_2之间的有线链路故障，TAU_2自动升级为主TAU，上行报文经TAU_2进行GRE封装后发送到综合承载路由器；如果TAU_2在一定时间周期内收到TAU_1发送的VRRP报文，则认为TAU1_1与TAU_2之间的有线链路正常，如果此时TAU_2为备TAU，则上行报文经TAU_1发送到服务器，如果此时TAU_2已经升级为主TAU，则TAU_2降级为备TAU，TAU_1恢复为主TAU，上行报文经过TAU_1进行GRE封装后发送到综合承载路由器；
最后，综合承载路由器经过GRE解封装后转发给业务服务器。
基于上述任一实施例，该方法中步骤S2包括：
分别在主用TAU和综合承载路由器之间建立第一GRE隧道和对应的第一静态路由，以及备用TAU和综合承载路由器之间建立第二GRE隧道和对应的第二静态路由；
所述综合承载路由器同时开启BFD，周期性地向所述主用TAU和所述备用TAU发送BFD报文，并接收按照预设发包周期回传的BFD Echo报文；
当所述综合承载路由器超过预设连续次数无法接收所述主用TAU的BFD Echo报文，则判定所述综合承载路由器与所述主用TAU之间的无线链路故障，关闭所述第一静态路由，将所述下行数据流经所述第二静态路由进行GRE封装后发送至所述备用TAU，经过解封装后转发至业务客户端。
当所述综合承载路由器与所述主用TAU之间的无线链路恢复，所述综合承载路由器重新接收到所述BFD Echo报文，则判定所述第一GRE隧道恢复，所述综合承载路由器重新激活所述第一静态路由，将所述下行数据流经所述第一静态路由进行GRE封装后发送至所述备用TAU，经过解封装后转发至所述业务客户端。
具体地，如图5所示，下行报文到达EPC后存在两条经过TAU_1及TAU_2的可能传输路径到达车载业务客户端，通常情况下EPC无法区分通过哪条路径进行转发，在综合承载路由器和两个TAU之间建立两条不同的GRE隧道，其中综合承载路由器与TAU_1之间建立的隧道命名为GRE_1，综合承载路由器与TAU_2之间建立的隧道命名为GRE_2；综合承载路由器相应地为到车载业务客户端的报文配置两条静态路由R_GRE_1和R_GRE_2，下一跳分别指向TAU_1和TAU_2的GRE封装地址，默认静态路由R_GRE_1优先级高于静态路由R_GRE_2；同时在综合承载路由器和TAU之间启用并建立BFD会话，BFD报文的发包周期设置为300ms，连续7次收不到BFD Ehco报文将认为链路故障，综合承载路由器通过BFD Echo实时检测两条GRE隧道的链路状态，并根据检测结果实时切换路由。正常情况下服务器端下行报文经过综合承载路由器时优先通过高优先级静态路由R_GRE_1进行转发，即优先进行GRE_1隧道封装，再通过EPC、eNodeB转发到TAU_1经解封装后发给业务客户端。
当GRE_1隧道对应的无线链路出现故障时，综合承载路由器接收不到TAU_1回传的BFD Echo报文，即判断GRE_1隧道链路故障，综合承载路由器关闭静态路由R_GRE_1，下行报文通过静态路由R_GRE_2发送到TAU_2经解封装后转发给业务客户端。
当GRE_1隧道对应的无线链路恢复时，综合承载路由器重新接收到TAU回传的BFDEcho报文，即判断GRE_1隧道链路恢复，综合承载路由器重新激活静态路由R_GRE_1，下行数据通过高优先级静态路由R_GRE_1发送到TAU_1经解封装后转发给业务客户端。
图6为本发明的下行链路检测和路由选择的具体实施流程：
综合承载路由器建立两条分别指向两台TAU的静态路由以及相应链路的GRE隧道；综合承载路由器同时开启BFD，定期向主、备TAU发送BFD报文，同时监听是否有回传的BFDEcho报文；
综合承载路由器如果未检测到TAU_1BFD Echo报文，则判断综合承载路由器与TAU_1之间的无线链路故障，关闭R_GRE_1静态路由，下行报文经R_GRE_2静态路由进行GRE封装后发送到TAU_2，TAU_2对报文进行解封装后发送给业务客户端；如果综合承载路由器检测到TAU_1BFD Echo报文，则当R_GRE_1静态路由处于关闭状态时，开启R_GRE_1静态路由，如果R_GRE_1处于开启状态，则跳过开启操作；
下行报文经R_GRE_1静态路由进行GRE封装后发送到TAU_1，TAU_1进行解封装后发给业务客户端。
基于上述任一实施例，所述通过差分服务代码点DSCP与服务质量QOS进行映射获得专用承载IP报文映射，包括：
通过业务数据IP报文的IP头DSCP字段确定和区分不同QoS等级，使EPC和LTE模块识别和映射具有所述不同QoS等级的专用承载。
具体地，在通常情况下，EPC是通过IP报文的源地址或目的地址来识别和配置不同QoS等级的专用承载的，但由于各业务服务器下发的IP报文经过综合承载路由器GRE封装后，EPC无法直接识别封装前IP报文的源地址和目的地址，如图7所示的业务数据IP包头帧结构内层IP头位置，无法直接建立专用承载，本发明通过业务数据IP报文的IP头DSCP字段来定义和区分不同QoS等级，从而达到EPC及LTE模块能够识别和映射不同QoS等级的专用承载的目的。
其中，对于下行专用承载IP报文映射，综合承载路由器对下行业务数据流IP报文进行GRE封装时，查询IP报文源地址(服务器IP地址)，根据预先的定义设置IP报文的DSCP字段，GRE封装后业务数据流IP报文的外层IP头DSCP字段将继承内层IP头DSCP配置值。EPC接收到综合承载路由器发来的业务数据IP报文时根据外层IP头DSCP字段来识别和区分不同业务数据的QoS等级，并根据预先的定义将该业务数据映射到对应的专用承载，通过该专用承载进行下行数据的传输。
对于上行专用承载IP报文映射，TAU对接收到的上行业务数据流IP报文进行GRE封装时，查询IP报文目的地址(服务器IP地址)，根据预先的定义将该业务数据流映射到对应的DSCP字段，GRE封装后业务数据流IP报文的外层IP头DSCP字段将继承内层IP头DSCP配置值。TAU内置的LTE模块接收到上行业务数据IP报文时根据外层IP头DSCP字段来识别和区分不同业务数据的QoS等级，并根据预先的定义将该业务数据映射到对应的专用承载，通过该专用承载进行上行数据的传输。
下面对本发明提供的TAU主备切换系统进行描述，下文描述的TAU主备切换系统与上文描述的TAU主备切换方法可相互对应参照。
图8是本发明提供的TAU主备切换系统的结构示意图，如图8所示，包括：上行检测模块81、下行检测模块82、切换模块83和专用承载映射模块84；其中：
上行检测模块81用于接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；下行检测模块82用于接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；切换模块83用于基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备TAU实现自动切换；专用承载映射模块84用于通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射实现专用承载IP报文映射。
本发明具有方案简单易行、稳定可靠的特点，并能显著提高链路检测速度。
图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(CommunicationsInterface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行TAU主备切换方法，该方法包括：接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备TAU实现自动切换；通过差分服务代码点DSCP与服务质量QOS进行映射获得专用承载IP报文映射。
此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的TAU主备切换方法，该方法包括：接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备TAU实现自动切换；通过差分服务代码点DSCP与服务质量QOS进行映射获得专用承载IP报文映射。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的TAU主备切换方法，该方法包括：接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备TAU实现自动切换；通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种TAU主备切换方法，其特征在于，包括：
接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；
接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；
基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备列车接入单元TAU实现自动切换；
通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射。
2.根据权利要求1所述的TAU主备切换方法，其特征在于，所述接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果，包括：
主用TAU和备用TAU同时开启VRRP，所述主用TAU与所述备用TAU通过车载交换机周期性地交换VRRP的心跳信息；
当所述备用TAU在预设超时范围内未接收到所述主用TAU发送的通告报文，则触发主备切换，自动将所述备用TAU切换为新的主用TAU。
3.根据权利要求2所述的TAU主备切换方法，其特征在于，所述接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果，还包括：
所述主用TAU和所述备用TAU均启用BFD，所述主用TAU和所述备用TAU周期性地向综合承载路由器发送BFD报文，并监听所述综合承载路由器按照预设发包周期回传的BFD Echo报文；
当所述主用TAU超过预设连续次数无法接收所述BFD Echo报文，判定所述主用TAU与所述综合承载路由器之间的链路发生故障，所述主用TAU关闭与所述车载交换机的接口，所述备用TAU无法接收所述通告报文，则触发主备切换，将所述备用TAU切换为新的主用TAU。
4.根据权利要求3所述的TAU主备切换方法，其特征在于，所述接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果，还包括：
当所述主用TAU和所述备用TAU之间的有线链路恢复时，所述备用TAU重新接收所述通告报文，基于VRRP协议重新选举主用TAU，则所述主用TAU重新恢复；
当所述主用TAU与所述综合承载路由器之间的无线链路恢复时，所述主用TAU重新接收到所述BFD Echo报文，并开启与所述车载交换机之间的接口，所述备用TAU重新接收到所述通告报文，则所述主用TAU重新恢复。
5.根据权利要求1所述的TAU主备切换方法，其特征在于，所述接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果，包括：
分别在主用TAU和综合承载路由器之间建立第一GRE隧道和对应的第一静态路由，以及备用TAU和综合承载路由器之间建立第二GRE隧道和对应的第二静态路由；
所述综合承载路由器同时开启BFD，周期性地向所述主用TAU和所述备用TAU发送BFD报文，并接收按照预设发包周期回传的BFD Echo报文；
当所述综合承载路由器超过预设连续次数无法接收所述主用TAU的BFD Echo报文，则判定所述综合承载路由器与所述主用TAU之间的无线链路故障，关闭所述第一静态路由，将所述下行数据流经所述第二静态路由进行GRE封装后发送至所述备用TAU，经过解封装后转发至业务客户端。
6.根据权利要求5所述的TAU主备切换方法，其特征在于，所述接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果，还包括：
当所述综合承载路由器与所述主用TAU之间的无线链路恢复，所述综合承载路由器重新接收到所述BFD Echo报文，则判定所述第一GRE隧道恢复，所述综合承载路由器重新激活所述第一静态路由，将所述下行数据流经所述第一静态路由进行GRE封装后发送至所述备用TAU，经过解封装后转发至所述业务客户端。
7.根据权利要求1所述的TAU主备切换方法，其特征在于，所述通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射，包括：
通过业务数据IP报文的IP头DSCP字段确定和区分不同QoS等级，使EPC和LTE模块识别和映射具有所述不同QoS等级的专用承载。
8.一种TAU主备切换系统，其特征在于，包括：
上行检测模块，用于接收车载网络发送的上行数据流，基于虚拟路由冗余协议VRRP和双向转发检测BFD进行上行链路故障检测和上行路由选择，获得上行检测结果；
下行检测模块，用于接收轨旁LTE系统发送的下行数据流，基于静态路由和所述BFD进行下行链路故障检测和下行路由选择，获得下行检测结果；
切换模块，用于基于所述上行检测结果和所述下行检测结果，使主备列车接入单元TAU实现自动切换；
专用承载映射模块，用于通过差分服务代码点DSCP与服务质量QoS进行映射获得专用承载IP报文映射。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述TAU主备切换方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述TAU主备切换方法的步骤。
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