CN1909472B - 一种基于主、备pos接口的状态检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其核心为：根据备接口的链路层控制协议的协商过程检测备接口状态。本发明的备接口通过持续进行链路控制协议的协商过程、且不进入PPP协商成功状态，使本发明能够通过链路控制协议的报文传输过程检测备接口状态，同时，避免了在备接口配置IP地址；本发明的方法对路由设备没有特别要求；从而通过本发明提供的技术方案实现了简化状态检测方法、提高状态检测方法适用范围，节约网络资源的目的。

Description

一种基于主、备POS接口的状态检测方法

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域，具体涉及一种基于主、备POS接口的状态检测方法。

背景技术

在传统的数据通信领域中，通信设备之间为网状连接，从一个通信设备到达另外一个通信设备有多个可达路径，如果一个路径故障，通过OSPF(开放式最短路径优先)等路由协议进行路由收敛后，两个通信设备之间使用另外一个路径进行通讯。由于这种路由收敛的速度慢、故障恢复速度慢，一般大于30秒，而且，出现的故障不一定能被及时的检测到，所以，该一般在电信领域中不可用。

在电信领域，特别是在NGN(下一代网络)领域中，接入设备如媒体网关、信令网关、软交换等，通过POS接口等IP接口接入到IP网络的通信设备。

POS接口是指能够在SDH/SONET(同步数字系列/同步光纤网络)上承载分组报文的接口，一般在链路层使用PPP协议，网络层使用IP协议。协议栈大致如表1所示。

表1

物理层	链路层	网络层	传输应用以上层
				SDH/SONET协议	HDLC/PPP协议层	IP协议	...

为保证业务的可靠性，一般使用主备双归属组网，如附图1所示。

图1中，接入设备出主备两个POS接口，通过两条主备链路分别接入到两个Router(路由设备)，当然，接入设备和Router之间也可以采用穿越光网络设备的组网方式。

当主POS接口所在的传输路径上的POS接口、链路、Router等任一点出现故障，主POS接口的业务能够很快倒换到备POS接口上，以避免业务损失。

目前，现有的状态检测方法主要有两种：

方法一：适用于出主备POS接口的接入设备和光网络设备对接，或者和支持APS协议的路由设备对接。接入设备和路由设备对接时，主备路由设备之间需要运行其它协议和APS(自动保护倒换)协议配合。

由于APS协议很复杂，对通信设备的要求很高，在光网络设备上应用较多，一般的路由设备都不支持，使该方法的适用范围受限。

方法二：在接入设备的主、备POS接口配置不同的IP地址，接入设备只在主POS接口的IP地址上分配业务，备接口的IP地址用于和对端PPP协商成功后做链路检测。

该方法需要在接入设备的备接口上配置一个IP地址，造成IP地址浪费。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于主、备POS接口的状态检测方法，利用链路层控制协议的协商过程检测备接口故障，以实现简化状态检测方法、提高状态检测方法适用范围，节约网络资源的目的。

为达到上述目的，本发明提供的一种基于主、备POS接口的状态检测方法，包括：

a、在备接口的链路控制协议协商过程中，备接口不对其接收的请求消息进行响应；

b、从备接口发送链路层控制协议的配置请求消息；

c、根据备接口的物理层信号和/或备接口接收的响应消息确定备接口状态。

所述步骤c具体包括：

判断备接口的物理层信号和/或备接口接收的响应消息；

如果备接口的物理层DOWN，或备接口的物理层UP且备接口接收到配置拒绝消息/配置NAK消息，或备接口的物理层UP且备接口在预定时间间隔内未接收到响应消息，确定备接口处于故障状态；

如果备接口的物理层UP、且备接口接收到配置ACK消息，确定备接口处于正常状态。

所述步骤b具体包括：

从处于故障状态的备接口发送链路层控制协议的配置请求消息；

且所述方法还包括：

处于故障状态的备接口接收到配置ACK消息时，确定备接口恢复为正常状态。

所述方法还包括：

在确定备接口处于故障状态时，告警并记录故障状态信息。

所述方法还包括：

d、根据主接口的ECHO报文检测主接口状态。

所述备接口包括：接入IP网络的接入设备中的备用POS接口，所述备接口与IP网络中的路由设备连接；

所述主接口包括：接入IP网络的接入设备中的主用POS接口，所述主接口与IP网络中的路由设备连接。

所述步骤d具体包括：

从主接口发送ECHO请求报文；

判断主接口的物理层信号和/或主接口接收的ECHO响应报文；

如果主接口的物理层DOWN，或主接口的物理层UP且主接口在预定时间间隔内未接收到响应消息，确定主接口处于故障状态；

如果主接口的物理层UP且主接口接收到ECHO响应报文，确定主接口处于正常状态。

所述方法还包括：

在确定主接口处于故障状态且备接口处于正常状态时，进行主备接口倒换。

所述主备接口倒换的步骤具体包括：

设置主接口物理层DOWN，且备接口物理层UP；

备接口根据主接口的IP地址进行PPP协商过程。

所述方法还包括：

所述主备接口倒换后的备接口恢复为正常状态时，进行主备接口倒换。

通过上述技术方案的描述可知，本发明的备接口持续进行链路控制协议的协商过程、且不进入PPP协商成功状态，这样，使本发明能够通过链路控制协议的报文传输过程检测备接口状态，同时，避免了在备接口配置IP地址；由于链路控制协议、ECHO报文的适用广泛性，使本发明对路由设备没有特别要求；通过在主备接口倒换后，新的主接口使用原主接口的IP地址，使业务不中断；从而通过本发明提供的技术方案实现了简化状态检测方法、提高状态检测方法适用范围，节约网络资源的目的。

附图说明

图1是主备双归属组网示意图；

图2是本发明的基于主、备POS接口的状态检测方法示意图；

图3是本发明的备接口的状态迁移示意图；

图4是本发明的主接口的状态迁移示意图。

具体实施方式

本发明的核心是：根据备接口的链路层控制协议的协商过程检测备接口状态。

下面基于本发明的核心思想对本发明提供的技术方案做进一步的描述。

本发明提供一种简单有效的主、备接口状态检测和主备接口倒换方法，其中的主、备接口可以为接入IP网络的接入设备中的主、备用POS接口。

接入设备中的主、备接口分别与IP网络中的路由设备连接，主、备接口与IP网络中的路由设备连接方法可以为电信领域中双归属组网中的连接方式，如附图2所示。

在图2中，接入设备的主、备接口通过主、备链路分别接入到两个Router，即Router1、Router2。接入设备主接口、备接口对应的Router1、Router2中分别配置有不同的IP地址，如IP2、IP3。Router1、Router2不区分主备路由设备，同时对业务负荷分担运行。

接入设备的主接口打开，即主接口物理层信号UP，且配置有IP地址，如IP1，接入设备的备接口打开，但不配置IP地址。

接入设备和Router之间可以采用POS接口直连方式组网，也可以是采用穿越光网络设备的组网方式。

接入设备启动后，接入设备的主接口物理层UP，主接口和Router1进行PPP协商，在PPP协商成功后，与接入设备主接口连接的Router1的接口UP，且该路由生效；接入设备的主接口处于正常状态。

接入设备启动后，接入设备的备接口物理层DOWN，当备接口的物理层UP时，接入设备的备接口和Router2进行PPP协商，但备接口不对其接收到的任何请求报文进行响应，即备接口不对Router2发送来的Config Request(配置请求)消息进行响应，所以，备接口的PPP协议的协商过程始终处于LCP协商的第一阶段，这样，与接入设备备接口连接的Router2的接口始终处于Down状态，该路由无效；接入设备的备接口处于故障状态。

通过上述过程，从接入设备发向路由设备侧的IP报文，由接入设备的主接口转发至Router1，Router1可将该IP报文正确转发到目的地址；从路由设备发向接入设备侧的IP报文，由于只有接入设备的主接口处于UP状态、且与该主接口相关的路由生效，所以，通过Router1可将该IP报文正确转发到接入设备，而不从Router2转发IP报文，即通过控制接入设备主、备接口的状态，能够驱动路由设备上的路由信息生成和转发过程，使路由设备能把发送给接入设备的IP报文正确路由到接入设备的主接口，而不路由到接入设备的备接口，而且，接入设备也只通过其主接口向路由设备发送数据；即接入设备的备接口不处理数据传输业务.

本发明中备接口状态检测是指从接入设备的备接口、备接口与Router2连接的备用POS链路、路由设备Router2接口这一段路径的检测。在主备双归属组网中，备接口故障检测只能保证接入设备备接口和Router2之间的传输链路的可靠性，Router2以外的传输链路的可靠性由Router2来保证。

接入设备备接口状态从两方面来检测：

(1)接入设备备接口物理层状态：一般从硬件，即光电信号上可以直接检测出，如备接口物理层为UP时，备接口物理层处于正常状态，备接口物理层为DOWN时，备接口物理层处于故障状态。

(2)接入设备备接口的其它层面的状态：备接口发送PPP协议的ConfigRequest报文，并根据其接收到的响应报文检测备接口处于正常状态或故障状态，如附图3所示。

在图3中，备接口的初始状态为故障状态，故障状态即备接口物理层处于UP状态，且备接口在进行PPP协议层LCP协商之前的状态，备接口物理层Down也属于备接口的故障状态，在这个状态下，备接口可采用定时发送或者持续发送或者随机发送等方式来发送PPP协议的Config Request消息，并在接收到Config Ack(配置响应)报文时，备接口转入正常状态即LCP协商状态。

备接口的正常状态是指备接口物理层UP后，能正常收发LCP报文的状态，在此状态下，备接口可采用定时发送或者持续发送或者随机发送等方式来发送Config Request消息，由于按照PPP/POS协议规定，物理层正常的接口必须实时响应LCP协议的Config Request消息，而且Config Request、Config Ack、ConfigReject和Config NAK消息都是RFC 1661 PPP协议中定义的标准消息，所以，如果备接口在定时时间内收到对端的Config Ack消息，则仍然处于正常状态；否则，如果备接口收到Config Reject消息，或者接收到Config NAK消息，或者多次没有接收到任何响应消息即在预定时间间隔内没有接收到任何响应消息，或者备接口物理层Down，则备接口转入故障状态并告警，同时，记录备接口故障状态信息，如物理层Down、接收到Config Reject消息、接收到ConfigNAK消息、一直未接收到任何响应消息等。

由于备接口在LCP协商状态不响应对端的任何请求报文，如Config Request消息，所以，备接口一直处于LCP协商的正常状态，持续检测到备接口的状态，但不能传送数据报文。

主接口状态检测是指从接入设备的主接口、主接口与Router1连接的主用POS链路、路由设备Router1接口这一段路径的检测。在主备双归属组网中，主接口状态检测只能保证接入设备主接口和Router之间的传输链路的可靠性，Router以外的传输链路的可靠性由Router来保证。

接入设备主接口状态从两方面来检测：

(1)接入设备主接口物理层状态：一般从硬件，即光电信号上可以直接检测出，如主接口物理层为UP时，主接口物理层处于正常状态，主接口物理层为DOWN时，主接口物理层处于故障状态。

(2)接入设备主接口的其它层面的状态：主接口发送PPP协议定义的Echo报文，并根据其接收到的响应报文检测主接口处于正常状态或故障状态，如附图4所示。

在图4中，主接口的初始状态为故障状态，即主接口在进行PPP协商成功以前的状态，在这个状态下，当主接口物理层UP时，主接口持续进行PPP协商，协商成功后，主接口转入正常状态；否则，主接口持续处于故障状态。

主接口的正常状态是指PPP协商成功后，能正确收发报文的状态。主接口处于正常状态时，可采用定时发送或者持续发送或者随机发送等方式来发送Echo Request(Echo请求)消息，由于Echo Request消息和Echo Response(Echo响应)消息都是RFC 1661 PPP协议中定义的标准消息，按PPP协议规定，处于正常状态的接口必须实时响应Echo Request消息，所以，本发明可根据EchoResponse消息来判断主接口的状态，即如果主接口在定长时间内接收到EchoResponse消息，则主接口仍然处于正常状态；如果主接口连续多次没有收到Echo Response消息，即在预定时间间隔内没有收到Echo Response消息，或者主接口的物理层Down，则主接口转入故障状态。

主接口由正常状态转入故障状态时，应告警，并在备接口处于正常状态时，进行主备接口倒换。

在本发明的主备接口状态检测的方法中，对接入设备的对端即路由设备没有特别要求，只在接入设备上实现即可，而且，一般的路由设备均支持LCP协商过程和Echo消息传输，因而，本发明的适用范围广泛，且能够满足一般的通过POS接口进行主备双归属组网的要求，如只在主接口运行业务，能检测主、备接口故障，并在主接口故障后快速倒换等。

在确定接入设备需要进行主备接口倒换时，接入设备的备接口转换为主接口，和对端重新进行正常的PPP协商过程，PPP协商时使用原主接口的IP地址，备接口在协商成功后，按原主接口的状态检测方法来检测接口故障。接入设备的原主接口转换为备接口，且接口的物理层置为Down，并按照原备接口的状态检测方法来检测接口状态，原主接口不响应对端的任何请求报文。

在进行上述接口倒换后，由于接入设备的原主接口物理层Down，路由设备Router1中对应的路由失效，接入设备的原备接口的物理层UP，路由设备Router2中对应的路由生效，由路由设备转发指接入设备的下行IP报文转发到新主接口，接入设备传输至路由设备的IP报文由原备接口传输。

原主接口经过接口状态检测，在确定故障恢复后，可以根据需要再次进行主备接口的转换过程，如由用户控制或者系统自动控制进行主备接口的倒换。

上述描述过程是以接入设备的主备接口接入到Router1、Router2来描述的，在实际应用过程中，接入设备的主备接口也可以接入到一个路由设备的两个具有不同IP地址的接口，其主备接口的状态检测方法、主备接口倒换的实现原理与上述描述基本相同，在此不再详细描述。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，本发明的申请文件的权利要求包括这些变形和变化。

Claims (8)

1.一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其特征在于，包括：

a、在备接口的链路层控制协议协商过程中，备接口不对其接收的配置请求消息进行响应，所述备接口为备POS接口；

b、从备接口发送链路层控制协议的配置请求消息；

c、判断备接口的物理层信号和备接口接收的响应消息；

如果备接口的物理层DOWN，或备接口的物理层UP且备接口接收到配置拒绝消息/配置NAK消息，或备接口的物理层UP且备接口在预定时间间隔内未接收到响应消息，确定备接口处于故障状态；

如果备接口的物理层UP、且备接口接收到配置ACK消息，确定备接口处于正常状态。

2.如权利要求1所述的一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其特征在于，所述步骤b具体包括：

从处于故障状态的备接口发送链路层控制协议的配置请求消息；

且所述方法还包括：

处于故障状态的备接口接收到配置ACK消息时，确定备接口恢复为正常状态。

3.如权利要求1或2所述的一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定备接口处于故障状态时，告警并记录故障状态信息。

4.如权利要求1所述的一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

从主接口发送ECHO请求报文，所述主接口为主POS接口；

判断主接口的物理层信号和主接口接收的ECHO响应报文；

如果主接口的物理层DOWN，或主接口的物理层UP且主接口在预定时间间隔内未接收到响应消息，确定主接口处于故障状态；

如果主接口的物理层UP且主接口接收到ECHO响应报文，确定主接口处于正常状态。

5.如权利要求4所述的一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其特征在于：

所述备接口包括：接入IP网络的接入设备中的备用POS接口，所述备接口与IP网络中的路由设备连接；

所述主接口包括：接入IP网络的接入设备中的主用POS接口，所述主接口与IP网络中的路由设备连接。

6.如权利要求4所述的一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定主接口处于故障状态且备接口处于正常状态时，进行主备接口倒换。

7.如权利要求6所述的一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其特征在于，所述主备接口倒换的步骤具体包括：

设置主接口物理层DOWN，且备接口物理层UP；

备接口根据主接口的IP地址进行PPP协商过程。

8.如权利要求6所述的一种基于主、备POS接口的状态检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述主备接口倒换后的备接口恢复为正常状态时，进行主备接口倒换。