CN1946058A - 适用于软交换网络的软交换设备异地容灾系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于软交换网络的软交换设备异地容灾系统及其方法，涉及下一代网络异地容灾技术。本系统包括AAA服务器(3)、媒体网关(4)、信令网关(5)和接入网关(6)，还包括主用软交换(1)和备用软交换(2)；在软交换网络中设置了两台软交换设备，正常时本地主用软交换(1)控制和处理各个网关送来的业务，异地备用软交换(2)则做好数据备份和对主用软交换(1)的故障检测；在本地主用软交换(1)发生故障时，则由异地备用软交换(2)迅速接管，处理各个网关的业务，并在本地主用软交换(1)从故障中恢复后，平滑地将业务重新切回到本地主用软交换(1)。本发明其逻辑简单，灵活，易于实现；具有广泛的适用性和扩展性。

Description

适用于软交换网络的软交换设备异地容灾系统及其方法

技术领域

本发明涉及下一代网络以软交换为核心的1+1容灾组网方式和软交换设备的异地容灾策略，尤其涉及一种适用于软交换网络的软交换设备异地容灾系统及其方法。

背景技术

电信网络正在向以数据业务为中心的下一代网络过渡。作为一种以IP网络为承载的交换和控制平台，软交换设备不仅是电路交换网向宽带分组网演进的重要设备，更是下一代网络中语音、数据、视频等业务呼叫控制和业务提供的核心设备。要将软交换技术成熟地应用于电信级网络，不仅要使其处理业务的容量和能力得到数量级的提高，还必须在软交换设备和组网方法上提供高可用性策略，在灾难和故障的情况下保证通信的连续性和业务的连续性。

软交换设备是软交换网络的核心控制设备，它独立于底层承载协议，通过各种信令消息控制媒体通道以及业务处理的流程，主要完成的功能有呼叫控制、资源管理、协议处理、认证与授权、业务提供、地址解析与路由、业务交换、操作维护、网络互通和计费功能。可见，软交换设备在软交换网络中处于中心控制的地位，其业务处理能力和高可用性能对于以软交换为核心下一代网络的生存和发展是非常重要的。

软交换设备较常见的容灾方法有：

①1+1备份方案(包括双机备份方案和双归属方案)；

②循环备份方案；

③N+1备份方案等。

循环备份方案通过互相嵌套方式到达网络可靠性，实现起来比较复杂，且设备的利用率也没有优势，一般不采用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于软交换网络的软交换设备异地容灾系统及其方法，以适应电信级软交换网络的高可用性要求。

为了达到上述目的，本发明的目的是这样实现的：

采用1+1的双机备份方式，对软交换设备进行容灾备份，在发生故障时，能够迅速接管正在处理的业务以及后续的业务，并在故障恢复后，平稳地将业务切回到主用的软交换设备上。虽然1+1的双机备份方式的设备利用率与双归属一样均为50％，但是对于主用软交换设备的可用性提供了强有力的保证，并且在1+1的备份方式采用的故障检测和切换控制的逻辑的基础上，对备用软交换设备添加矩阵化控制逻辑，还可以扩展到N+1的备份方式，提高了设备的利用率，为大规模组网的发展奠定坚实的基础。

一、软交换设备异地容灾系统

如图1所示，本系统包括AAA服务器3、媒体网关4、信令网关5和接入网关6，还包括主用软交换1和备用软交换2；

①在以IP为承载的软交换网络中的不同地理位置上分别设置两个软交换：主用软交换1控制本地各个网关的业务处理；备用软交换2放置在与主用软交换1距离较远的地区；

②主用软交换1与备用软交换2之间通过心跳检测模块检测对方的运行状态，通过数据库模块实现数据的同步和异步备份；

③主用软交换1和备用软交换2都与AAA服务器3交互业务处理的计费、认证和鉴权信息；

④本地的媒体网关4、信令网关5和接入网关6上将主用软交换1的地址配置为主用软交换地址，将备用软交换2的地址配置为备用软交换地址，并且当主用软交换1不可用时，自动选择备用软交换2的地址，当备用软交换2的地址不可用时，自动选择主用软交换1的地址。

由此可见，本系统是在软交换网络中设置了两台软交换设备，正常时本地主用软交换1控制和处理各个网关送来的业务，异地备用软交换2则做好数据备份和对主用软交换1的故障检测。在本地主用软交换1发生故障时，则由异地备用软交换2迅速接管，处理各个网关的业务，并在本地主用软交换1从故障中恢复后，平滑地将业务重新切回到本地主用软交换1。

二、软交换设备异地容灾方法

在以上组网方式——软交换设备异地容灾系统除了基本的媒体网关控制的功能以外，还应具备容灾处理的逻辑，即提供一种软交换设备异地容灾方法，最主要的就是心跳检测的逻辑和数据备份的能力。

本方法包括下列步骤：

①备用软交换2在正常工作情况下，向主用软交换1发送检测心跳，主用软交换1在正常工作情况下及时向备用软交换2回复心跳；

②主用软交换1与备用软交换2之间保持数据同步；

③当主用软交换1发生故障时，备用软交换2接管主用软交换1管辖各个网关上的业务；

④当主用软交换1从故障中恢复后，备用软交换2将原主用软交换1管辖网关上的业务切换到主用软交换1；

⑤当备用软交换2发生故障期间，主用软交换1将中断数据同步。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明其逻辑简单，灵活，易于实现。

2、本发明根据现有软交换网络相关设备的特点，以通用性为出发点，在不影响软交换网络中各个设备的功能和协议的基础上，对软交换设备进行容灾逻辑的设计，具有广泛的适用性。

4、本发明具有扩展性，可以将其应用于N+1的异地容灾方案中。

附图说明

图1是本发明的总体网络图；

图2是主用软交换1和备用软交换2之间的心跳检测图；

图3是主用软交换1和备用软交换2之间的数据库备份图；

图4是备用软交换2发生故障后的网络通信图；

图5是主用软交换1发生故障后的网络通信图；

图6是软交换容灾流程图。

图7是容灾组网方案的扩展总体图。

其中：

1是主用软交换，

1.1是主用心跳检测模块，

1.2是主用数据库模块；

1-1是第1主用软交换，        1-2是第2主用软交换，

……                        1-N是第N主用软交换。

2是备用软交换，

2.1是备用心跳检测模块，

2.2是备用数据库模块。

3是AAA服务器。

4是媒体网关。

5是信令网关。

6是接入网关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明：

一、本系统功能单元

1、主用软交换1

主用软交换1具有基本的媒体网关控制器的功能，在正常工作时接收来自媒体网关4、信令网关5和接入网关6的业务，并将处理业务产生的计费信息传输到AAA服务器3上。

如图2和3所示，主用软交换1中包含主用心跳检测模块1.1和主用数据库模块1.2，其中主用心跳检测模块1.1用于检测和回复备用软交换2发送来的检测心跳，主用数据库模块1.2用于将业务处理相关的数据复制到备用软交换2，并在从故障恢复后复制备用软交换2发送来的业务处理相关的数据。

2、备用软交换2

备用软交换2具有基本的媒体网关控制器的功能，在主用软交换1发生故障时，接管来自媒体网关4、信令网关5和接入网关6的业务，并将处理业务产生的计费信息传输倒AAA服务器3上。

如图2和3所示，备用软交换2中包含备用心跳检测模块2.1和备用数据库模块2.2，其中备用心跳检测模块2.1用于向主用软交换1发送心跳并检测主用软交换1发送来的回复，备用数据库模块2.2用于复制主用软交换1发送来的业务处理相关的数据，并在主用软交换1恢复后将处理业务相关的数据复制到主用软交换1。

二、本系统扩展

如图7，本系统扩展为N+1组网方式，即主用软交换1包括第1主用软交换1-1，第2主用软交换1-2，……第N主用软交换1-N，N为自然数。

根据具体组网方案确定N的值，在备用软交换2拥塞控制和N元数据库控制的基础上，对每个主用软交换1分别采用本发明的判定逻辑和切换步骤，就可以实现N+1的组网方式，即备用软交换2的数据库模块将由单一控制逻辑升级为与每个主用软交换1对应的N元控制逻辑。

三、本方法

1、主用软交换1和备用软交换2之间的心跳检测

如图2所示，主用软交换1和备用软交换2的心跳检测包括：

①备用软交换2启动以后，备用心跳检测模块2.1将定时向主用软交换1发送检测心跳：

②备用软交换2如果在周期内收到了主用心跳检测模块1.1的回复，则判定主用软交换1工作正常；

③备用软交换2如果在周期内没有收到主用心跳检测模块1.1的回复，则判定主用软交换1发生故障；

④当判定主用软交换1故障后，备用软交换2的备用心跳检测模块2.1仍然持续向主用软交换1发送检测心跳，再次收到主用心跳检测模块1.1的回复时，判定主用软交换1从故障中恢复；

⑤主用软交换1收到备用心跳检测模块2.1的检测心跳后，由主用心跳检测模块1.1及时回复检测心跳，如果在周期内收到来备用心跳检测模块2.1的检测心跳时，则判定备用软交换2工作正常；

⑥主用软交换1如果在周期内没有收到备用心跳检测模块2.1的检测心跳时，则判定备用软交换2发生故障。

2、主用软交换1和备用软交换2之间的数据库备份。

如图3所示，主用软交换1和备用软交换2之间的数据库备份包括：

①当主用软交换1和备用软交换2都处于正常工作的情况下，主用数据库模块1.2将数据复制到备用数据库模块2.2。其中采用同步的方式复制处理业务的稳态信息，采用异步的方式复制用户的位置信息、补充业务的登记/激活信息。

②当主用软交换1通过主用心跳检测模块1.1判定备用软交换2发生故障后，主用数据库模块1.2将停止向备用软交换2复制数据，直到判定备用软交换2恢复正常后才重新复制数据。

③备用软交换2在正常情况下将保持与主用软交换1之间的数据备份。当备用软交换2通过备用心跳检测模块2.1判定主用软交换1发生故障后，将调用备用数据库模块2.2中的信息与各个网关一起重建呼叫业务，并继续处理。

④当备用软交换2通过备用心跳检测模块2.1判定主用软交换1从故障中恢复并启动切回后，备用数据库模块2.2将与主用数据库模块1.2进行数据的同步，再继续后面的切回步骤。

3、备用软交换2发生故障时的处理方法。

如图4所示，备用软交换2发生故障时的处理方法包括：

①备用软交换2不能正常工作，则主用软交换1在周期内不能收到备用心跳检测模块2.1发送来的检测心跳，主用软交换1将判定备用软交换2发生故障；

②此时，主用数据库模块1.2将停止将数据复制到备用数据库模块2.2。

4、主用软交换1发生故障时的处理方法。

如图5所示，主用软交换1发生故障时的处理方法包括：

①当主用软交换1不能正常工作，备用软交换2在周期内不能收到主用心跳检测模块1.1发送来的心跳回复，备用软交换2将判定主用软交换1发生故障。

②此时，备用心跳检测模块2.1将保持向主用软交换1发送检测心跳，备用软交换2还将调用备用数据库模块2.2中的信息，准备接受媒体网关4、信令网关5和接入网关6的注册和业务处理。

③媒体网关4、信令网关5和接入网关6通过基本心跳机制检测到主用软交换1发生故障，于是在配置中查询备用软交换的地址。确定采用备用软交换2的地址后，首先向备用软交换2发起注册请求，通过后则根据备用数据库模块2.2的信息继续处理未处理完和新到的业务。备用软交换2处理业务与计费、认证和鉴权信息相关的流程都与AAA服务器3交互。

5、主用软交换1从故障中恢复后的处理方法。

①当主用软交换1从故障中恢复后，会收到备用心跳检测模块2.1发送来的检测心跳，此时主用软交换1开始及时回复，备用软交换2将判定主用软交换1从故障中恢复。

②备用软交换2根据恢复时间确定采用的切回方式。当处于业务繁忙时段，则采用手动切回方式，即由系统管理员通过网管系统确定是否开始切回；当处于非业务繁忙时段，则采用自动切回方式，即备用软交换2在收到主用软交换1的回复后，就开始切回步骤。时段的确定可以通过数据库配置和网管系统来手工设置。

③当确定开始切回时，首先由备用数据库模块2.2将当前的业务处理的数据复制到主用数据库模块1.2，使两边数据达到一致。

④备用软交换2通知各个网关切回到主用软交换1上，则各网关向主用软交换1发送注册请求。

⑤主用软交换1回复注册成功后，就可以开始继续处理当前和新到来的业务了。至此完成了切回步骤。

6、以媒体网关4为例的容灾流程

如图6所示，以媒体网关4为例的容灾流程包括：

①正常情况下，依次为A，B，C，D，E，F：

A-媒体网关4与主用软交换1交互，进行业务处理；

B-主用软交换1与备用软交换2之间定期作数据备份；

C-备用软交换2定期向主用软交换1发送心跳检测；

D-主用软交换1则及时回复心跳；

E-媒体网关4向主用软交换1定期发送心跳检测；

F-主用软交换1也要及时回复心跳。

②当主用软交换1发生故障时，依次为C，E：

C-备用软交换2发送来的心跳；

E-媒体网关4发送心跳检测；

③心跳超时后，备用软交换2和媒体网关4判定主用软交换1发生故障，此时依次为：C，G，H，A：

C-备用软交换2保持向主用软交换1发送检测心跳；

G-媒体网关根据配置的备用软交换地址，找到备用软交换2，向备用软交换2发送注册请求；

H-备用软交换2调用备用数据库模块2.2的信息后，回复媒体网关注册成功；

A-媒体网关与备用软交换2交互，进行业务处理；

④当主用软交换1从故障恢复后，依次为C，D：

C-主用软交换1收到备用软交换2发送来的检测心跳；

D-主用软交换1及时回复备用软交换2的心跳检测；

⑤备用软交换2收到主用软交换1送来的心跳回复后，判定主用软交换1已经恢复正常；备用软交换2根据主用软交换1恢复的时间，判定选择的切回方式，在适当的时候启动切回步骤。启动切回步骤后，依次为J，K，G，H：

J-备用软交换2完成与主用软交换1的数据库同步；

K-备用软交换2通知媒体网4关切回到主用软交换1；

G-媒体网关4向主用软交换1请求注册；

H-主用软交换1回复成功；

此时，系统又进入了开始的正常状态。

Claims (5)

1、一种适用于软交换网络的软交换设备异地容灾系统，包括AAA服务器(3)、媒体网关(4)、信令网关(5)和接入网关(6)，其特征在于：还包括主用软交换(1)和备用软交换(2)；

①在以IP为承载的软交换网络中的不同地理位置上分别设置两个软交换：主用软交换(1)控制本地各个网关的业务处理；备用软交换(2)放置在与主用软交换(1)距离较远的地区；

②主用软交换(1)与备用软交换(2)之间通过心跳检测模块检测对方的运行状态，通过数据库模块实现数据的同步和异步备份；

③主用软交换(1)和备用软交换(2)都与AAA服务器(3)交互业务处理的计费、认证和鉴权信息；

④本地的媒体网关(4)、信令网关(5)和接入网关(6)上将主用软交换(1)的地址配置为主用软交换地址，将备用软交换(2)的地址配置为备用软交换地址，并且当主用软交换(1)不可用时，自动选择备用软交换(2)的地址，当备用软交换(2)的地址不可用时，自动选择主用软交换(1)的地址。

2、按权利要求1所述的软交换设备异地容灾系统，其特征在于：

主用软交换(1)具有基本的媒体网关控制器的功能，在正常工作时接收来自媒体网关(4)、信令网关(5)和接入网关(6)的业务，并将处理业务产生的计费信息传输到AAA服务器(3)上；

主用软交换(1)中包含主用心跳检测模块(1.1)和主用数据库模块(1.2)，其中主用心跳检测模块(1.1)用于检测和回复备用软交换(2)发送来的检测心跳，主用数据库模块(1.2)用于将业务处理相关的数据复制到备用软交换(2)，并在从故障恢复后复制备用软交换(2)发送来的业务处理相关的数据。

3、按权利要求1所述的软交换设备异地容灾系统，其特征在于：

备用软交换(2)具有基本的媒体网关控制器的功能，在主用软交换(1)发生故障时，接管来自媒体网关(4)、信令网关(5)和接入网关(6)的业务，并将处理业务产生的计费信息传输倒AAA服务器(3)上；

备用软交换(2)中包含备用心跳检测模块(2.1)和备用数据库模块(2.2)，其中备用心跳检测模块(2.1)用于向主用软交换(1)发送心跳并检测主用软交换(1)发送来的回复，备用数据库模块(2.2)用于复制主用软交换(1)发送来的业务处理相关的数据，并在主用软交换(1)恢复后将处理业务相关的数据复制到主用软交换(1)。

4、按权利要求1所述的软交换设备异地容灾系统，其特征在于：

扩展为N+1组网方式，即主用软交换(1)包括第(1)主用软交换(1-1)，第2主用软交换(1-2)，……第N主用软交换(1-N)；N为自然数，根据具体组网方案确定N的值，并且备用软交换(2)的数据库模块(2.2)将由单一控制逻辑升级为与每个主用软交换(1)对应的N元控制逻辑。

5、基于权利要求1所述软交换设备异地容灾系统的方法，其特征在于包括下列步骤：

①备用软交换(2)在正常工作情况下，向主用软交换(1)发送检测心跳，主用软交换(1)在正常工作情况下及时向备用软交换(2)回复心跳；

②主用软交换(1)与备用软交换(2)之间保持数据同步；

③当主用软交换(1)发生故障时，备用软交换(2)接管主用软交换(1)管辖各个网关上的业务；

④当主用软交换(1)从故障中恢复后，备用软交换(2)将原主用软交换(1)管辖网关上的业务切换到主用软交换(1)；

⑤当备用软交换(2)发生故障期间，主用软交换(1)将中断数据同步。

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