加速控制鏈路丟失檢測的方法

2023-05-21 11:04:21

專利名稱：加速控制鏈路丟失檢測的方法
技術領域：
本發明涉及通信系統，更具體地，涉及採用一種加速控制鏈路丟失檢
測方法的專用交換分機(PrivateBrachExchange, PBX)網絡。
背景技術：
激源(stimulus)網際網路協議(Internet Protocol, IP)電話與基於時分 復用(TDM)的電話的區別在於到PBX的通信鏈路中的攻破(breach) 不會立即被獲知。大部分基於激源的IP電話採用"存活(keepalive)"方 案，該方案要求一個端點向另一個端點周期地跨過控制鏈路發送消息。當 認為沒有消息或沒有響應，就通知端點控制鏈路不再是活動的。存活方案 中的技術情況是採用傳輸控制協議(TCP)層存活、應用層存活，也被稱 作"心跳(heartbeat)"或PING。這些方法通常使PBX承擔消息收發負 擔。例外情況是當PBX採用多播或廣播心跳方案時。然而，這些方案存在 如下的問題廣播被隔離到特定的子網中，並且多播可能達不到所有網絡 上的其他子網，因為領域內的一些路由器不支持網際網路組管理協議 (Internet Group Management Protocol ， IGMP)。
一些網絡支持要求雙向應用層消息收發的控制鏈路丟失方案。在此類
型的方案中，管理員配置IP電話輪詢(poll)以及心跳時間周期，以滿足 網絡需要。PBX向每個電話發送啟用電話中的特徵的"Configure Link Management"(配置鏈路管理)控制消息中的信息。PBX將期望在每個輪 詢周期看到來自每一 IP電話的控制消息，並且每一 IP電話將期望在每個 心跳周期看到來自PBX的控制消息。如果任一側發現輪詢或心跳缺失，則 控制鏈路被拆除並且數據結構被重新初始化。或者，電話可重新連接(re-home) 到新的PBX。
隨著由每一 PBX支持的電話數目的增加，PBX的規模持續增大。如
果出於任一原因PBX和電話之間的控制鏈路丟失，則電話失去了打電話和 接電話的能力。因此期望縮短鏈路丟失發現時間，從而確保向用戶提供及
時可用的電話服務。對PBX而言，通過增大在PBX和IP電話之間發送的 消息的量和/或頻率來縮短鏈路丟失發現時間可能是麻煩的。因此，期望用 於縮短鏈路丟失發現時間而同時不增大消息的量和/或頻率的方案。

發明內容
本發明的一方面提供了一種加速鏈路丟失檢測的方法。該方法包括提 供多個與中央伺服器通信的IP設備。當多個IP設備中的一個IP設備發現 多個IP設備中的第一 IP設備和中央伺服器之間的通信被中斷時，其向多 個IP設備中的其他IP設備廣播鏈路丟失消息。多個IP設備中的其他IP設 備中的一個IP設備執行驗證過程以確認中央伺服器和多個IP設備之間的 通信中斷。如果驗證過程成功，則多個IP設備中的其他IP設備中的一個 IP設備廣播鏈路丟失確認消息，並且IP設備中的每一個在接收到鏈路丟 失確認消息之後終止與中央伺服器通信並重新連接到新的中央伺服器。如 果驗證過程不成功，則IP設備恢復正常操作。


通過參考附圖將更好地理解本發明，其中類似的數字代表類似的部 分，其中-
圖1是示出根據本發明的優選實施例的IP電話的操作狀態之間的相互 關係的狀態圖2是根據優選實施例的連接到PBX的多個IP電話的示意圖，其中
IP電話中的一個IP電話發現鏈路丟失並廣播消息；
圖3是示出圖2的發現鏈路丟失的IP電話的狀態轉換的狀態圖4是根據優選實施例的連接到PBX的多個IP電話的示意圖，其中
IP電話中的一個IP電話自薦為旁聽者(auditor);
圖5是示出圖4的成為旁聽者的IP電話的狀態轉換的狀態圖； 圖6是類似於圖4的示意圖，其中旁聽者確認PBX不可用；
圖7是類似於圖6的示意圖，其中旁聽者發現PBX可用；以及 圖8是示出根據優選實施例的在發現鏈路丟失之後的操作的時序圖。
具體實施例方式
在以下將要詳細描述的本發明的實施例中，IP電話的子網與中央服務
器或PBX通信以提供PBX網絡。PBX在IP電話與PBX連接之後將配置 鏈路管理參數(Configure Link Management Parameters, CLMP)消息發送 到每一 IP電話。CLMP消息包含與心跳和輪詢方案一起使用的鏈路檢測計 時器值，在心跳和輪詢方案中PBX期望在每個輪詢周期接收到來自每一 IP電話的控制消息，並且每一 IP電話期望在每個心跳周期接收到來自 PBX的"存活"控制消息。CLMP消息還包含32位元組的加密密鑰和16字 節的初始化向量(IV)。因為PBX和IP電話之間的連接已經是安全的， 所以可將密鑰在CLMP消息中傳遞。
子網中的每一 IP電話維護PBX的地址列表，利用該地址列表其可建 立連接。如果IP電話不能夠連接到其列表上的第一 PBX，它將隨後嘗試 連接到其列表上的下一 PBX地址，直到建立連接。如果IP電話已經嘗試 連接到其列表上的每個PBX地址而未成功，則IP電話在列表的開始處重 新開始。
每一 IP電話能夠在鏈路建立狀態10、退避(backoff)狀態12、等待 確認狀態14以及重新連接狀態16中操作。這些狀態之間的關係在圖1中 被一般性地示出。
也參考圖2，如果在鏈路建立狀態10中操作的IP電話發現其在期望 的間隔沒有從PBX接收到存活消息，則它將向其子網中的所有IP電話廣 播"Discovered Link Loss"(發現鏈路丟失)消息。"Discovered Link Loss"消息包含用於確認目的的PBX IP位址以及用於日誌記錄目的的電 話IP位址和MAC (媒體訪問控制)地址。在連接到PBX之後，還將利用 所有IP電話所接收到的加密密鑰和初始化向量(IV)來加密消息。如圖3 所示，在廣播了 "Discovered Link Loss"消息之後，發送消息的IP電話將 斷開其與PBX的控制套接(socket)，並進入重新連接狀態16。在重新連
接狀態中，IP電話發現並重新連接到其列表上的下一 PBX。
接收到"Discovered Link Loss"消息的IP電話對消息進行解密，並驗 證PBX IP位址的正確性。這些IP電話然後進入退避狀態12，在其中持續 隨機時間周期(優選為lOms的時間間隔)。子網中所有的IP電話同時接 收到"Discovered Link Loss"消息，並且第一個完成其隨機退避周期的IP 電話成為旁聽者。參考圖4，旁聽者然後向子網廣播加密的"Link Loss Auditor Announcement"(鏈路丟失旁聽者聲明)以通知其他IP電話它來 驗證鏈路的丟失。 一旦IP電話接收到來自旁聽者的"Link Loss Auditor Announcement"，它們就進入等待確認狀態14。
參考圖5，驗證過程被執行，其中旁聽者進入PING狀態18，並利用 對於每一 PING的最大超時時間Pmax，對PBX進行一或多次PING。通常 給定Pmax的值為1，然而，也可給定不同的值。此外，旁聽者可對PBX 進行一或多次PING。根據PING的結果，旁聽者或者可發出如圖6所示的 加密的"Link Loss Confirmed Announcement"(鏈路丟失確認聲明)廣 播，或者可發出如圖7所示的"Link Loss Rejected Announcement"(鏈路 丟失已否認聲明)廣播。
如果IP電話接收到"Link Loss Confirmed Announcement"廣播，則每 個IP電話斷開其控制套接，並進入重新連接狀態16，在所述重新連接狀 態16中每個IP電話發現並重新連接到另一 PBX。然而，如果IP電話接收 到"Link Loss Rejected Announcement"，則它們恢復正常操作，包括能夠 打電話或接電話。
返回參考圖1， IP電話會處於其退避狀態中並且發現它不再具有與 PBX的控制鏈路的情況是可能的。在這種情況下，IP電話被期望繼續退 避，直到它或另一IP電話聲明其自薦為"鏈路丟失"旁聽者。此延遲並不 會將鏈路丟失發現時間延長很多，並且可確保可能旁聽者的池保持固定。 如果IP電話當處於等待確認狀態14中時發現其不再具有與到PBX的控制 鏈路，則IP電話可立即重新連接。
通過將最大退避間隔Bmax與最大PING超時時間周期2* 1113乂相加， 來計算最大鏈路丟失發現時間，其也被稱作最大開銷(overhead)。假設
在"n"個IP電話中均勻地分布"t"秒的存活率，IP電話將在[Bmax + 2Pmax + (t/n)]秒內發現它們的控制鏈路丟失了。例如，對於0-3.0秒的隨 機退避延展和1秒的最大PING超時時間周期，電話將在[3+2+(t/n)]秒內 發現它們已經丟失其到PBX的連接。因此，增大IP電話數目"n"將降低 鏈路丟失發現時間。相反，在傳統的方案中，無論IP電話的數目是多少， IP電話都在"t"秒內發現控制鏈路丟失。
現參考圖8描述客戶/伺服器網絡的操作，所述客戶/伺服器網絡包含 IP電話A到H以及IP電話X。在時間0處，IP電話X檢測到其到PBX的 TCP鏈路停止，並向其他IP電話廣播"Discovered Link Loss"消息。如所 示的，其他IP電話仍然在等待從PBX接收它們的下一心跳。在接收到廣 播之後，所有IP電話隨機的退避。首先完成其退避的IP電話成為自薦的 旁聽者。在此示例中，旁聽者是電話H。然後電話H向其餘的IP電話發 送"Link Loss Auditor Announcement"以聲明它已經自薦為鏈路丟失旁聽 者，並將確認PBX的不可用。其他IP電話然後進入等待確認狀態14。電 話H以先前已經描述過的方式確認PBX不可用，並向其他IP電話發出 "Link Loss Confirmed Announcement"。其他IP電話立即斷開其各自的套 接，並開始重新連接到其各自的PBX列表上的下一PBX。
在隨機退避間隔期間，電話F發現它已經丟失了其到PBX的控制鏈 路。由於電話F處於退避狀態12，所以它在重新連接之前等待，直到旁聽 者已經被選擇。電話D和B在等待確認狀態14期間發現它們已經丟失了 其到PBX的控制鏈路。這樣的話，電話D和B立即斷開其套接，並重新 連接到其各自的列表上的下一 PBX。
在圖8的示例中，旁聽者確認鏈路已經丟失。如果鏈路丟失沒有被確 認，則電話H將發送"Link Loss Rejected Announcement"消息，並且IP
電話將恢復正常的行為。
已經在此示出並描述了本發明的具體實施例。然而，本領域的技術人 員可以想到修改和變形。本領域的技術人員也可想到其他的修改和變形。 所有這些修改和變形被認為落入本發明的領域和範圍之中。
權利要求
1.一種在多個IP設備間提供網絡的方法，所述方法包括提供所述多個IP設備，所述IP設備中的每一個與中央伺服器通信；當所述多個IP設備中的第一IP設備和所述中央伺服器之間的通信被中斷時，所述多個IP設備中的所述第一IP設備向所述多個IP設備中的其他IP設備廣播鏈路丟失消息；所述多個IP設備中的所述其他IP設備中的一個IP設備執行驗證過程，以確認所述中央伺服器和所述多個IP設備之間的通信中斷；以及在所述驗證過程成功完成後，所述多個IP設備中的所述其他IP設備中的所述一個IP設備廣播鏈路丟失確認消息，並且所述IP設備中的每一個在接收到所述鏈路丟失確認消息之後，終止與所述中央伺服器的通信，並重新連接到新的中央伺服器；其中，在所述驗證過程未成功完成後，所述IP設備中的每一個恢復正常操作。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述IP設備是IP電話。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述驗證過程包括對所述中央服 務器進行ping。
4. 根據權利要求1所述的方法，還包括所述多個IP設備中的其他IP 設備在接收到所述鏈路丟失消息之後執行隨機退避。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中所述多個IP設備中的所述其他 IP設備中的所述一個IP設備首先完成所述隨機退避。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中所述多個IP設備中的所述其他 IP設備中的所述一個IP設備在完成所述隨機退避之後，廣播鏈路丟失旁 聽者聲明。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中所述多個IP設備中的每一個處於 等待確認狀態，同時所述多個IP設備中的所述其他IP設備中的所述一個 IP設備執行所述驗證過程。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中所述多個IP設備中的所述第一 IP設備在廣播了所述鏈路丟失消息之後，終止與所述中央伺服器的通信， 並重新連接到新的中央伺服器。
9. 一種可與中央伺服器通信的多個IP設備之間的網絡，所述網絡包括所述多個IP設備中的第一 IP設備，用於當所述多個IP設備中的所述 第一 IP設備和所述中央伺服器之間的通信被中斷時，向所述多個IP設備中的其他IP設備廣播鏈路丟失消息；所述多個IP設備中的第二 IP設備，用於執行驗證過程以確認所述服 務器和所述多個IP設備之間的通信中斷，以及如果所述驗證過程不成功則 廣播伺服器不可用消息；其中，所述多個IP設備中的每一個響應於收到所述伺服器不可用消 息，終止與所述伺服器的通信並重新連接到新的中央伺服器。
10. —種網絡，包括 中央伺服器；以及 如權利要求9所述的多個IP設備。
全文摘要
一種加速鏈路丟失檢測的方法包含提供多個與中央伺服器通信的IP設備。該方法包括當多個IP設備中的第一IP設備和中央伺服器之間的通信被中斷時，多個IP設備中的第一IP設備向多個IP設備的其他IP設備廣播鏈路丟失消息，多個IP設備的其他IP設備中的一個IP設備執行驗證過程以確認中央伺服器和多個IP設備之間的通信中斷，以及在成功完成驗證過程之後，多個IP設備的其他IP設備中的一個IP設備廣播鏈路丟失確認消息，並且每個IP設備在接收到鏈路丟失確認消息之後，終止與中央伺服器的通信並重新連接到新的中央伺服器。
文檔編號H04L29/06GK101369964SQ200710145230
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月17日 優先權日2007年8月17日
發明者克里斯多福·詹姆斯·納森, 羅伯特·斯達爾 申請人:米特爾網絡公司