一種網絡交換設備及網絡業務保護方法
2023-09-18 15:16:35 3
專利名稱：一種網絡交換設備及網絡業務保護方法
技術領域：
本發明涉及通信網絡技術領域，具體涉及一種網絡交換設備及網絡業務保護方法。
背景技術：
為了滿足人們「溝通無障礙」的需求，電信網絡的首要任務就是保證其高可靠性，一個電信級的網絡不應該存在任何單點故障。但是在電信網絡的邊緣，也就是在接入層與匯聚層之間，一般只通過一條物理鏈路相連接，如果這條鏈路或者鏈路兩端的設備發生故障，整個接入設備以下的用戶將無法獲得服務。
如圖1所示，現有的DSLAM(數字用戶線接入復用器)接入設備，在上行方向一般是通過ATM155(異步傳輸模式155接口)、ATM622(異步傳輸模式622接口)、E3、IMA E1、FE(快速乙太網接口)、GE(吉比特乙太網接口)或T比特乙太網接口等光纖或電纜方式與匯聚設備相連，且一般情況下是單物理鏈路，當發生物理鏈路故障或接口板故障時，整個DSLAM設備以下的用戶業務將全部中斷。
一般情況下，一個DSLAM下有幾千個用戶，上行鏈路中斷所帶來的影響與經濟損失是可想而知的，運營商急需一種對上行鏈路及相關接口板進行保護的手段。在實際系統中，要進行保護的不僅是上行鏈路與接口板，還有網絡交換系統(以含交換網板功能的主控板為例進行說明)，要求對主控板(含交換網板功能)、接口板、上行鏈路都要進行保護。不僅如此，對倒換時間還有比較高的要求。
圖2介紹了一種現有的保護方案，在該方案中，通過主控板直接出上行口，主控板有兩塊，互為主備，主備板分別有一個上行口，在外部通過分光器匯聚成一條物理鏈路上行，這樣在其中一塊主控板故障的情況下可以保護倒換，而不至於使業務中斷時間太長。
主用主控板到分光器之間的光纖如果發生故障，將引發備用主控板的聯動倒換，但該方案存在以下局限1)兩塊主控板出來的光纖經分光器合併後如果發生故障，將無法進行業務保護；2)在主用主控板到分光器之間的光纖發生故障時，如果主備兩塊主控板的數據同步不充分，是不允許倒換的，只有等待數據同步充分後才能倒換，這樣倒換時間會比較長，無法實現業務的快速切換。
圖3介紹了現有的第二種保護方案，在該方案中，本端設備通過主控板直接出上行口，主控板有兩塊，互為主備。主用主控板和備板主控板分別出一個上行口，通過光纖與對端設備的主用主控板和備板主控板相連，這種方案可以進行光纖與主控板的保護。
在連接主用主控板的光纖發生故障時，要求主備兩塊主控板也要進行聯動倒換，但第二種保護方案還存在以下局限1)在一端設備發生倒換後，要求對端設備也要聯動倒換；2)在主備主控板的數據同步不充分的情況下，是不能執行主備倒換的，只有等到數據同步充分後才能執行倒換，在這種情況下倒換時間會比較長；3)進行第一次主備倒換後，原來主用主控板降為備用板，且會同時復位，其恢復正常的時間依據其業務配置的多少，從幾分鐘到幾十分鐘不等，在這段時間內當前主用主控板所連的光纖如果發生故障，即使此時當前備用主控板連接的光纖已經恢復，也不能立即執行第二次倒換，必須等備用主控板啟動並恢復正常後才能執行倒換。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種網絡交換設備及網絡業務保護方法，克服現有技術的業務保護方法需要兩端設備聯動倒換且倒換時間過長的缺點。
本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案為這種網絡交換設備，其包括兩塊互為主備的交換網板，所述網絡交換設備中還設置有至少一對互為主備的接口板，各接口板上分別設置有業務接口；各接口板上還分別設置電子開關，各電子開關分別通過雙向鏈路與各交換網板連接，並通過雙向鏈路連接到本接口板的業務接口，還通過雙向鏈路與互為主備的另一接口板上的電子開關連接。
所述的電子開關可以採用具有4個輸入端和4個輸出端的全交叉電子開關。所述的網絡交換設備可以是數字用戶線接入復用器。所述的業務接口包括異步傳輸模式155接口、異步傳輸模式622接口、E3接口、IMA E1接口、快速乙太網接口、G比特乙太網接口或T比特乙太網接口。
相應的一種網絡業務保護方法，在網絡交換設備中設置至少一對互為主備的接口板，各接口板分別通過業務接口與對端設備連接，各接口板還分別與網絡交換設備中互為主備的兩塊交換網板連接，並與互為主備的另一接口板連接，業務流傳送步驟如下備用接口板在備用狀態時將其與主備兩塊交換網板間的連接斷開；發送業務流時，通過主用交換網板發送到主用接口板，在主用接口板上被複製成兩份，一份通過主用接口板繼續發送，另一份通過接口板間的物理鏈路到備用接口板繼續發送；接收業務流時，由主用接口板直接傳送到主用交換網板，備用接口板從業務接口接收的業務流在備用接口板上或通過接口板間的物理鏈路傳送到主用接口板上丟棄。
可以在各接口板上分別設置電子開關，由各電子開關分別通過雙向鏈路與各交換網板、本接口板的業務接口、互為主備的另一接口板上的電子開關連接；並由所述的電子開關對發送業務流進行複製，對從業務接口接收的業務流進行丟棄。
主用接口板在檢測到與其連接的外接線路發生故障後，進行業務倒換；業務倒換後主用交換網板與新備用接口板相連接的物理鏈路中斷，主用交換網板與新主用接口板相連接的物理鏈路接通；發送業務流在新的主用接口板上複製到新的備用接口板，新主用接口板從業務接口接收到的業務流直接傳送到主用交換網板，新備用接口板從業務接口接收到的業務被丟棄。
主用接口板發生故障時，進行業務倒換；業務倒換後主用交換網板與新的備用接口板相連接的物理鏈路中斷，主用交換網板與新的主用接口板相連接的物理鏈路接通；發送業務流在新的主用接口板上複製到新的備用接口板，新主用接口板從業務接口接收到的業務流直接傳送到主用交換網板，新備用接口板從業務接口接收到的業務被丟棄。
主用交換網板發生故障時，進行業務倒換；業務倒換後新主用交換網板與備用接口板連接的物理鏈路中斷，新主用交換網板與主用接口板連接的物理鏈路接通；發送業務流從新主用交換網板發送，在主用接口板上複製到備用接口板，主用接口板從業務接口接收的業務流傳送到新主用交換網板，備用接口板從業務接口接收的業務被丟棄。
本發明的有益效果為本發明提供了一種網絡交換設備及網絡業務保護方法，通過建立交換網板、接口板雙主備機制，可以實現交換網板、接口板、線路多環節故障情況業務保護倒換，大大增強了業務的可靠性，與網絡交換設備的可靠性。同時，本發明通過採用雙發選收機制，不要求兩端設備的聯動倒換，也不要求線路故障情況下的主控板聯動倒換。這樣，也就沒有了兩端設備的協商過程，不需要協議支持，大大縮短了倒換時間，同時故障檢測與倒換裁決都是在接口板上完成，不用主控板參與，也不需要消息發送，檢測過程也是由中斷實現的，所以倒換可以非常快，可以滿足小於50ms倒換時間要求，做到倒換不影響業務，提高了業務的生存能力，可以支持上行接口是ATM155、ATM622、E3、IMAE1、FE、GE、T比特乙太網接口等類型物理接口的保護倒換。
圖1是現有技術單物理鏈路接入網結構示意圖；圖2是現有技術分光器方案結構示意圖；圖3是現有技術聯動倒換方案結構示意圖；圖4是本發明進行業務保護的組網結構示意圖；圖5是本發明網絡交換設備業務流示意圖；圖6a是本發明接口板中採用的4*4電子開關示意圖；圖6b是本發明電子開關各接口連接關係示意圖；圖7是本發明主用接口板線路故障時的業務倒換示意圖；圖8a是本發明業務倒換前主用電子開關連接狀態示意圖；圖8b是本發明業務倒換前備用電子開關連接狀態示意圖；圖9a是本發明主用接口板線路故障時業務倒換後的備用電子開關連接狀態示意圖；圖9b是本發明主用接口板線路故障時業務倒換後的主用電子開關連接狀態示意圖；圖10是本發明主用接口板故障時的業務倒換示意圖；圖11是本發明主控板故障時的業務倒換示意圖。
具體實施例方式
下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明在本發明中，通過引入一種機制，在網絡交換設備(以DSLAM為例進行說明)上實現交換網板(以含交換網板功能的主控板為例進行說明)、接口板、線路故障情況下的業務保護，保護方案採用雙發選收機制，可實現主控板、接口板、線路故障情況下的快速保護倒換。
本發明沒有與現有技術一樣採用直接從主控板出業務接口的方法，而是在DSLAM中設置至少一對互為主備的接口板，各接口板上分別設置有上行接口，在本端設備上從接口板出業務接口，各接口板分別通過物理介質(光纖、電纜等)與對端設備相連，組網情形如圖4和圖5所示，其中主控板與接口板都是1+1備份的，主控板上的交換網是DSLAM的交換核心，主備主控板上各有一個交換網，交換網分別通過物理鏈路與兩塊接口板相連。各接口板上還分別設置電子開關，各電子開關分別通過雙向鏈路與各主控板連接，並通過雙向鏈路連接到本接口板的上行接口，還通過雙向鏈路與互為主備的另一接口板上的電子開關連接。備用接口板判斷自己是備用狀態時，主動將其與兩塊主備主控板相連的物理鏈路置為DOWN(即斷開)狀態，在該狀態下物理鏈路上沒有信號流過。
主、備接口板上分別有一個如圖6a所示的4*4的電子開關，有4個輸入端，4個輸出端，且每一個輸出端都可以選擇4個輸入信號中的任意一個作為輸出，即是全交叉的。圖6b顯示了本發明電子開關各接口連接關係示意圖，其中兩對接口分別用於連接兩塊主控板，第三對接口用於連接上行接口的本接口板中的業務處理模塊，第四對接口用於將上行的業務複製到備份接口板，由於業務流是雙向的，在圖6b中將收與發分開來表示，其中RX1、TX1連接至業務處理模塊，RX2、TX2連接至主用主控板，RX3、TX3連接至備用主控板，RX4、TX4連接至備用接口板。其中TX2選自RX1，TX1與TX4都選自RX2。
主備主控板與主備接口板的主備狀態是由硬體邏輯控制的，控制方式一致，在系統啟動過程會自己競爭出主、備的狀態。上行的業務流通過主用主控板上行到主用接口板，在電子開關上被複製成兩份，一份通過主用接口板上行，另一份通過接口板間的物理鏈路到對面備用接口板上行，實現「雙發」。下行業務流由主用接口板直接下行到主用主控板，備用接口板的下行業務流通過板間的物理鏈路在主用接口板上的電子開關上丟棄，也可在備用接口板的電子開關上丟棄，相當於在主用接口板的電子開關上實現「選收」。
如圖7所示，主用接口板的線路發生故障後，故障可以是信號丟失(LOS)、信號失效(SF)、接收故障(AIS)、遠端故障(RDI)、信號劣化(SD)等，主用接口板會在第一時間檢測到，主用接口板將判斷備用接口板的接口狀態(備用接口板上行業務口的狀態可由備用接口板主動送給主用接口板)，如果備用接口板上行業務口狀態正常，即發起倒換。業務倒換是通過切換接口板上的電子開關實現的，電子開關的切換是由接口板自身的主備狀態與所連接的主控板的主備狀態決定，圖8a是本發明接口板所連線路故障時業務倒換前主用電子開關狀態示意圖，圖8b是本發明接口板所連線路故障時業務倒換前備用電子開關狀態示意圖，圖9a是本發明接口板所連線路故障時業務倒換後備用電子開關狀態示意圖，圖9b是本發明接口板所連線路故障時業務倒換後主用電子開關狀態示意圖。倒換後主控板與新的備用接口板相連接的物理鏈路將被置為DOWN(即斷開)，主控板與新的主用接口板相連接的物理鏈路將由原來的DOWN改為UP(即接通)狀態。上行業務將在新的主用接口板上複製到新的備用接口板，實現「雙發」；新主用接口板的下行業務將直接下行到主用主控板，新備用接口板下行的業務(可能已經沒有)在新的主用接口板上丟棄，實現「選收」。
圖10是本發明接口板故障時業務倒換示意圖，主用接口板故障的原因可能是接口板被拔出、單板復位，也可能是硬體損壞等，如果是主用接口板CPU能檢測到的故障，主用接口板將主動發起倒換；如果是CPU不能檢測的單板插拔等故障，備用接口板將自動執行倒換。主動的主備倒換是由主用接口板上的CPU運行的程序主動控制硬體邏輯進行倒換，自動倒換有可能是主用接口板硬體邏輯檢測單板硬復位信號即進行主備狀態的切換(一般由硬體看門狗引起或用戶直接復位主用接口板引起)，也可能是主用接口板被撥出後，備用接口板的主備控制邏輯檢測到後，切換主備狀態，自動將自己升為主用接口板。
業務倒換是通過切換接口板上的電子開關實現的，電子開關的切換與接口板所連線路故障時業務倒換的情況類似，接口板將根據自身的主備狀態與主控板的主備狀態來進行業務切換。主用主控板與新備用接口板連接的物理鏈路置為DOWN狀態，主用主控板與新主用接口板連接的物理鏈路置為UP狀態；上行業務將在新的主用接口板上複製到新的備用接口板，實現「雙發」，新主用接口板的下行業務將直接下行到主用主控板，新備用接口板下行的業務(可能已經沒有)在新的主用接口板的電子開關上丟棄(也可以在新的備用接口板的電子開關上丟棄)，實現「選收」。
圖11是本發明主控板故障時業務倒換示意圖，主用主控板故障的原因可能是接口板被拔出、單板復位，也可能是硬體損壞等，如果是主用主控板CPU能檢測到的故障，主用主控板將主動發起倒換，如果是CPU不能檢測的故障如單板插拔等故障，備用主控板將自動執行倒換。主動的主備倒換是由主用主控板上的CPU運行的程序主動控制硬體邏輯進行倒換，自動倒換有可能是主用主控板硬體邏輯檢測單板硬復位信號即進行主備狀態的切換(一般由硬體看門狗引起或用戶直接復位主用主控板引起)，也可能是主用主控板被撥出後，備用主控板的主備控制邏輯檢測到後，切換主備狀態，自動將自己升為主用主控板。業務倒換是通過切換接口板上的電子開關實現的，接口板將根據自身的主備狀態與主控板的主備狀態來進行業務切換。新主用主控板與備用接口板連接的物理鏈路置為DOWN狀態，新主用主控板與主用接口板連接的物理鏈路置為UP狀態；上行業務流將從新主用主控板上行，且在主用接口板上複製到備用接口板，實現「雙發」，主用接口板的下行業務流直接下行到新主用主控板，備用接口板上的下行業務流在主用接口板的電子開關上丟棄(也可以在備用接口板的電子開關上丟棄)，實現「選收」。
本發明通過建立主控板、接口板雙主備的機制，可以實現主控板、接口板、線路多環節故障情況業務保護倒換，大大增強了業務的可靠性，與DSLAM設備的可靠性。同時，本發明通過採用雙發選收機制，不要求兩端設備的聯動倒換，也不要求線路故障情況下的主控板聯動倒換。這樣，也就沒有了兩端設備的協商過程，不需要協議支持，大大縮短了倒換時間，同時故障檢測與倒換裁決都是在接口板上完成，不用主控板參與，也不需要消息發送，檢測過程也是由中斷實現的，所以倒換可以非常快，可以滿足小於50ms倒換時間要求，做到倒換不影響業務，提高了業務的生存能力，可以支持上行接口是ATM155、ATM622、E3、IMAE1、FE、GE等類型物理接口的保護倒換。
本領域技術人員不脫離本發明的實質和精神，可以有多種變形方案實現本發明，以上所述僅為本發明較佳可行的實施例而已，並非因此局限本發明的權利範圍，凡運用本發明說明書及附圖內容所作的等效變化，均包含於本發明的權利範圍之內。
權利要求
1.一種網絡交換設備，其包括兩塊互為主備的交換網板，其特徵在於所述網絡交換設備中還設置有至少一對互為主備的接口板，各接口板上分別設置有業務接口；各接口板上還分別設置電子開關，各電子開關分別通過雙向鏈路與各交換網板連接，並通過雙向鏈路連接到本接口板的業務接口，還通過雙向鏈路與互為主備的另一接口板上的電子開關連接。
2.根據權利要求1所述的網絡交換設備，其特徵在於所述的電子開關為具有4個輸入端和4個輸出端的全交叉電子開關。
3.根據權利要求1或2所述的網絡交換設備，其特徵在於所述的網絡交換設備為數字用戶線接入復用器。
4.根據權利要求3所述的網絡交換設備，其特徵在於所述的業務接口包括異步傳輸模式155接口、異步傳輸模式622接口、E3接口、IMA E1接口、快速乙太網接口、G比特乙太網接口或T比特乙太網接口。
5.一種網絡業務保護方法，其特徵在於，在網絡交換設備中設置至少一對互為主備的接口板，各接口板分別通過業務接口與對端設備連接，各接口板還分別與網絡交換設備中互為主備的兩塊交換網板連接，並與互為主備的另一接口板連接，業務流傳送步驟如下備用接口板在備用狀態時將其與主備兩塊交換網板間的連接斷開；發送業務流時，通過主用交換網板發送到主用接口板，在主用接口板上被複製成兩份，一份通過主用接口板繼續發送，另一份通過接口板間的物理鏈路到備用接口板繼續發送；接收業務流時，由主用接口板直接傳送到主用交換網板，備用接口板從業務接口接收的業務流在備用接口板上或通過接口板間的物理鏈路傳送到主用接口板上丟棄。
6.根據權利要求5所述的網絡業務保護方法，其特徵在於在各接口板上分別設置電子開關，由各電子開關分別通過雙向鏈路與各交換網板、本接口板的業務接口、互為主備的另一接口板上的電子開關連接；並由所述的電子開關對發送業務流進行複製，對從業務接口接收的業務流進行丟棄。
7.根據權利要求5或6所述的網絡業務保護方法，其特徵在於主用接口板在檢測到與其連接的外接線路發生故障後，進行業務倒換；業務倒換後主用交換網板與新備用接口板相連接的物理鏈路中斷，主用交換網板與新主用接口板相連接的物理鏈路接通；發送業務流在新的主用接口板上複製到新的備用接口板，新主用接口板從業務接口接收到的業務流直接傳送到主用交換網板，新備用接口板從業務接口接收到的業務被丟棄。
8.根據權利要求5或6所述的網絡業務保護方法，其特徵在於主用接口板發生故障時，進行業務倒換；業務倒換後主用交換網板與新的備用接口板相連接的物理鏈路中斷，主用交換網板與新的主用接口板相連接的物理鏈路接通；發送業務流在新的主用接口板上複製到新的備用接口板，新主用接口板從業務接口接收到的業務流直接傳送到主用交換網板，新備用接口板從業務接口接收到的業務被丟棄。
9.根據權利要求5或6所述的網絡業務保護方法，其特徵在於主用交換網板發生故障時，進行業務倒換；業務倒換後新主用交換網板與備用接口板連接的物理鏈路中斷，新主用交換網板與主用接口板連接的物理鏈路接通；發送業務流從新主用交換網板發送，在主用接口板上複製到備用接口板，主用接口板從業務接口接收的業務流傳送到新主用交換網板，備用接口板從業務接口接收的業務被丟棄。
全文摘要
一種網絡交換設備及網絡業務保護方法，其包括兩塊互為主備的交換網板，網絡交換設備中還設置有至少一對互為主備的接口板，各接口板上分別設置有業務接口和電子開關，各電子開關分別通過雙向鏈路與各交換網板連接，並通過雙向鏈路連接到本接口板的業務接口，還通過雙向鏈路與互為主備的另一接口板上的電子開關連接。上行業務流通過交換網板上行到主用接口板，複製成兩份，一份通過主用接口板上行，另一份到備用接口板上行；下行業務流由主用接口板直接下行到主用交換網板，備用接口板的下行業務流丟棄。本發明可以實現交換網板、接口板、線路多環節故障情況業務保護倒換，避免了兩端設備的聯動倒換，大大縮短了業務倒換時間。
文檔編號H04L12/04GK1881885SQ20051003536
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月17日 優先權日2005年6月17日
發明者賀波 申請人:華為技術有限公司