一種鏈路備份方法及裝置的製作方法

2023-10-10 07:13:19 4

專利名稱：一種鏈路備份方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於通信技術領域，特別涉及一種鏈路備份方法及裝置。
背景技術：
鏈路指兩臺網絡中繼設備之間傳遞信息的載體。在骨幹網設備連接中，單一 鏈路的連接很容易實現,但一個簡單的故障就會造成網絡的中斷。因此在實際網 絡組建的過程中，為了保持網絡的穩定性,在多臺網絡中繼設備組成的網絡環境 中，如圖l所示，通常都使用一些備份連接，即到同一個目的地存在多條通路。 而根據鏈路特點的不同(比如傳輸速率等)，有的鏈路被作為主鏈路，有的被 作為備份鏈路。並且到同一目的的多條鏈路在同一時刻只有一條鏈路(主鏈路) 是連接的，即正常通信，此時備份鏈路作為主鏈路的備份被置為斷開狀態，只 有當主鏈路因某種原因斷開出現故障時，備份鏈路才建立連接代替主鏈路工 作，完成數據傳輸。主鏈路恢復通信以後，備份鏈路再次作為主鏈路的備份， 被置為斷開狀態。
上述這種鏈路備份模式在一定程度上解決了通信鏈路可達性的問題，前提
是主鏈路和備份鏈路必須有一條鏈路是可達的；這樣才能保證該鏈路所屬網 絡能正常通信。但從安全的角度考慮，這樣的方式仍然不能達到更好的效果， 如果備份鏈路在代替主鏈路工作一段時間後由於某種原因不能繼續工作，並且 主鏈路依舊處於斷開狀態，整個網絡將重新在該節點癱瘓，可見現有技術中一 級鏈路備份模式安全性較差。

發明內容
為了解決現有技術中只有主鏈路是連接時， 一級鏈路備份模式安全性較差
的問題，本發明實施例提供了一種鏈路備份方法，包括
監測各鏈路的工作狀態，根據第一鏈路為正常通信狀態，將用於備份第一 鏈路的第二鏈路置為備份等待狀態，根據第二鏈路為備份等待狀態，將用於備 份第二鏈路的第三鏈路置為備份等待狀態；
若第一鏈路故障斷開，則釋放第二鏈路的備份等待狀態，啟動第二鏈路建 立連接；
若第一鏈路和第二鏈路故障斷開，則釋放第三鏈路的備份等待狀態，啟動 第三鏈路建立連接。
同時本發明實施例還提供一種鏈*份裝置，包括
備份處理模塊用於監測各鏈路的工作狀態，根據第一鏈路為正常通信狀 態，將用於備份第一鏈路的第二鏈路置為備份等待狀態，根據第二鏈路為備份 等待狀態，將用於備份第二鏈路的第三鏈路置為備份等待狀態；
第一啟動模塊用於若第一鏈路故障斷開，則釋放第二鏈路的備份等待狀 態，啟動第二鏈路建立連接；
第二啟動模塊用於若第一鏈路和第二鏈路故障斷開，則釋放第三鏈路的 備份等待狀態，啟動第三鏈路建立連接。
由上述本發明實施例提供的具體實施方案可以看出，正是由於將備份鏈路 狀態置為備份等待狀態，使得實現多級鏈路備份，提高了鏈路備份的安全性。


圖1為現有技術一級鏈路備份模式系統拓樸圖； 圖2為本發明實施例提供的兩級鏈i 絡份模式系統拓樸圖； 圖3為本發明實施例提供的兩級鏈i 膝份模式系統數據傳輸示意圖； 圖4為本發明實施例提供的主鏈路斷開時，兩級鏈路備份模式系統數據傳 輸示意圖； 圖5為本發明實施例提供的ISDN鏈路狀態轉換圖6為本發明實施例提供的主鏈路、ISDN鏈路斷開時，兩級鏈3g^份模 式系統數據傳輸示意圖7為本發明實施例提供的PSTN鏈路狀態轉換圖； 圖8為本發明實施例提供的第一實施例方法流程圖； 圖9為本發明實施例提供的第二實施例裝置結構圖。
具體實施例方式
本發明實施例為了解決背景技術中提到的只有主鏈路是連接時， 一級鏈路 備份模式安全性較差缺陷，提供一種多級鏈*份方法。本實施例提供的一種 網絡拓樸模型如圖2所示，根據網絡拓樸圖可知，從A設備到B設備傳送數 據，有三條通路可以選擇(主鏈路、ISDN鏈路、PSTN鏈路)，為了使通信鏈 路在出現故障的時候能夠正常的切換到備份線路，或者使通信線路故障修復後 能切換到正常模式下工作，方案提供的備份模式為ISDN鏈路備份主鏈路， PSTN鏈路備份ISDN鏈路，這裡的主鏈路是指對於ISDN鏈路的主鏈路，其 也可以是其它鏈路的備份鏈路，本發明實施例不局限於只有2級備份，3級或 更多級的備份同樣可行。本發明實施例中的備份模式是只有主鏈路是連接，主 鏈路的多級備份鏈路在主鏈路正常通信時不進行連接，備份鏈路即可以是 ISDN鏈路和PSTN鏈路這樣的撥號鏈路，也可以是非撥號鏈路，本發明實施 例中僅是以ISDN鏈路和PSTN鏈路作為示例性的說明。
而在傳統的實現中，如茱僅僅只增加一條鏈路，並提供上述備份模式是 不能達到多級備份的目的，可簡要分析一下其狀態切換過程
當主鏈路正常通信時，ISDN鏈路置為斷開狀態(此時備份鏈路不是因故 障而斷開，而是因為其作為備份鏈路而被置為邏輯斷開)，此時路由器發現 ISDN鏈路未正常工作，會讓ISDN的備份鏈路PSTN鏈路建立連接， 一旦連 接成功後，就變成了主鏈路和PSTN鏈路同時連接，所以根本無法完成只有主
鏈路是邏輯連接的多級備份。
在本發明實施例提供的方案中通過增加備份等待狀態信息輔助實現多級 備份。
所提供的方案的具體實現原理如下
路由器的備份處理模塊周期性的檢查所有鏈路的狀態，然後判斷該鏈路是 否有備份鏈路，若無備份鏈路，則檢查下一條鏈路。
若所檢查的鏈路有備份鏈路，並且該鏈路處於正常通信狀態或者該鏈路處 於備份等待狀態，則將其備份鏈路置為備份等待狀態。此處的備份等待狀態是 表示備份鏈路的邏輯狀態，即此時該鏈路作為主鏈路的備份被置為邏輯斷開狀 態。備份等待狀態時路由器不會檢測處於備份等待狀態的鏈路的物理鏈路是否 可用。
若該備份鏈路的主鏈路因故障未正常通信(此時主鏈路是因故障而斷開， 物理鏈路為不可用，而不是因為其作為備份鏈路而被邏輯斷開)，則釋放該備 份鏈路的備份等待狀態，間隔一定時間後，啟動該備份鏈路建立連接操作(如 觸發撥號)，在間隔時間中，備份鏈路狀態變為down狀態(此時該鏈路物理鏈 路被置為斷開狀態，且邏輯鏈路被置為斷開狀態)。
才艮據該備份鏈路既非備份等待狀態也非正常通信狀態，則該備份鏈路的備 份鏈路觸發撥號、建立連接。
在執行上述操作的同時路由器查詢每一條非備^f分等待狀態的鏈路其物理 鏈路是否可用，若否則將該鏈路置為DOWN狀態，若是則將鏈路狀態置為 SPOOF UP狀態(偽正常通信狀態，即物理鏈路^:置為斷開狀態，邏輯鏈路為 正常通信狀態，下面有對SPOOF UP狀態的詳細介紹)，並判斷是否有有效數 據需要傳輸，若無則不建立連接(這裡建立連接指的是將物理鏈路連接並進行 協議協商)；若有則建立物理鏈路並進行協議協商，連接建立成功後將其狀態 轉換為UP狀態(正常通信狀態)，開始傳送數據。而當經過i殳定的時間內無有 效數據傳輸，將其連接斷開，鏈路狀態重置為SPOOF UP狀態。
由於路由器是通過周期性的檢查各條鏈路的狀態信息的，所以一旦一備份 鏈路的主鏈路恢復通信，該主鏈路的備份鏈路又被無條件的設置為備份等待狀 態。
在該方案中，增加了備份等待狀態信息，解決了原有方案中不能實現多級 備份的問題，同時由於備份鏈路在多數時間內都是處於閒置狀態，從經濟的角 度考慮， 一般選擇撥號鏈路作為備份鏈路，因為撥號鏈路是根據線路接通的時 間長短計費的，僅當有數據傳輸時，鏈路才觸發撥號，建立連接。計費時間為 連接建立成功到連接被斷開的這段時間。這就是通常所說的"按需撥號"，即跨
公用交換網(本發明實施例中的ISDN、 PSTN網絡即屬於公用交換網)相連的 路由器之間不預先建立連接，只有當網絡中繼設備之間有數據需要傳送時才以 撥號的方式建立連接，即啟動撥號流程建立連接並傳送數據，當鏈路再次空閒 時，會自動斷開已建立的連接。
觸發鏈路撥號的前提條件為有"有效數據"需要傳送，為了保證該鏈路未建 立好連接的情況下有數據被傳送到該鏈路上，這裡採用了一種特殊的狀態 ——Spoof UP狀態；當撥號鏈路無數據傳輸或經過一段空閒等待時間後無數據 傳輸，將該鏈路已建立的連接斷開，鏈路狀態被置為Spoof UP狀態。置為該 狀態後，路由器IP業務層感知不到鏈路連接實際已斷開，所以路由表中依然 存在到該鏈路的路由，當有有效數據需要傳輸時可被正確的路由到該鏈路上， 觸發該鏈路撥號。因此採用Spoof UP狀態，實現了"按需撥號"，無論是健壯性， 還是經濟成本都比傳統方案要好得多。可以看出Spoof UP狀態只是為了進一 步實現"按需撥號"的一種優選方案，而為了實現多級鏈路備份，也可以不採用 Spoof UP狀態，而是直接採用傳統方案的正常通信狀態，使得無需當有有效數 據需要傳輸時，才觸發對應鏈路撥號，而是直接將有效數據進行傳輸。
結合上述的模型可知當主鏈路正常通信時，ISDN鏈路和PSTN鏈路均 設置為備份等待狀態；當主鏈路出現故障時，ISDN鏈路不再處於備份等待狀 態，但ISDN鏈路存在備份鏈路，所以經過超時時間後，ISDN鏈路建立連接；
而此時ISDN鏈路不能正常通信，也不處於備份等待狀態，PSTN鏈路認為其 主鏈路出現故障，則取消其備份等待狀態，同時路由器周期性檢查各鏈路是否 可用，若PSTN鏈路正常，則會被路由器置為SPOOF UP狀態；若有數據需要 通信，則PSTN鏈路開始撥號建立連接。當ISDN鏈路狀態UP以後，PSTN鏈 路又會被置為備份等待狀態。但若ISDN鏈路因故不能建立連接，PSTN鏈路 即可代替主鏈路傳輸數據。
在該方案中所做的工作就是通過正確的設置、切換主鏈路和備份鏈路的狀 態，通過對鏈路狀態的查詢和控制，讓路由器IP業務層感知哪一條鏈路可以 正確將數據傳輸到對端路由器上。
下面將詳細說明各條鏈路的切換過程以及數據是如何正確的通過成功連 接的鏈路傳送的。
正常情況，主鏈路可達，ISDN、 PSTN鏈路均被設置為備份等待狀態，此 時，在路由器的路由表中的只有到主鏈路的路由，也就是說，A設備的數據經過 路由器l、主鏈路和路由器2即能到達B設備(如圖3所示)。
當主鏈路因故斷開後，ISDN鏈路和PSTN鏈路相繼建立連接，當ISDN 鏈路成功建立連接後(即通過撥號建立連接)，不管PSTN鏈路此時處於什麼 狀態，均將其設置為備份等待狀態。此時，路由器的路由表中主鏈路的路由消 失，生成了一條新的路由，該條路由指向ISDN備份線路；即A設備的數據經 過ISDN鏈路到達B設備(如圖4所示)。
當ISDN鏈路成功建路連接後，若在一定空閒等待時間內，A到B無報文 傳輸，ISDN鏈路將主動斷開已建立的鏈路，需要說明的是這裡ISDN主動 斷開鏈路並不是表示ISDN鏈路的物理鏈路不可用，而是因為ISDN鏈路的計 費策略是根據ISDN鏈路已連接的時間來計算的，如果無數據傳輸，依然讓 ISDN鏈路保持已連接狀態，會造成經濟上的浪費。因此，將其狀態切換為Spoof UP狀態，等待有新的數據到來，再次撥號觸發鏈路建立連接。ISDN鏈路的具 體狀態轉換圖可參看圖5。
若ISDN鏈路斷開，且主鏈路依然不能工作，此時PSTN鏈路置為Spoof UP 狀態，路由器的路由表中的路由指向PSTN鏈路，有有效數據傳輸時，觸發PSTN 鏈路建立連接(即啟動撥號建立連接)，連接成功後，PSTN鏈路切換為UP狀 態，代替ISDN鏈路傳送數據(如圖6所示)。若此時ISDN鏈路恢復正常，則 PSTN鏈路重新設置為備份等待狀態。PSTN的鏈路狀態轉換圖可參看圖7。
在上述所有的狀態下，若主鏈路恢復連接，則經過一定的延遲時間後，所 有備份鏈路重新置為備份等待狀態。主鏈路路由恢復，A設備到B設備的數據 仍由主鏈路完成傳輸。
上述過程需要說明的是，當主鏈路斷開，ISDN鏈路建立連接的過程和 ISDN鏈路斷開，PSTN鏈路(PSTN鏈路沒有備份鏈路的情況)建立連接的過 程略有不同。當主鏈路斷開後，將ISDN鏈路狀態置為SpoofUP，並進行撥號 連接，連接建立後ISDN鏈路變為UP狀態(正常通信狀態)，若在一定時間內 無數據傳輸，則斷開邏輯連接，若恢復數據傳輸則重新進行撥號。這樣的目的 是可以獲知ISDN鏈路處於正常通信狀態，使得PSTN鏈路可被置為備份等待 狀態。當ISDN鏈路斷開後，將PSTN鏈路狀態置為Spoof UP,只有當有數據 傳輸時，PSTN鏈路才進行建立撥號。這樣可以節省PSTN鏈路連接產生的費 用。
本發明提供的第一實施例是一種鏈路備份方法，該方法應用於圖2的系統 中，方法流程如圖8所示，包括
步驟102:路由器的備份處理模塊監測主鏈路，ISDN鏈路，PSTN鏈路的 狀態，主鏈路為正常通信狀態，將ISDN鏈路，PSTN鏈路置為備份等待狀態。
主鏈路正常通信，且具有備份的ISDN鏈路，將ISDN鏈路置為備份等待狀 態。ISDN鏈路為備份等待狀態，且具有備份的PSTN鏈路，將PSTN鏈路置為 備份等待狀態。主鏈路正常通信情況下，主鏈路完成A設備到B設備的數據通
步驟104:若主鏈路因故障斷開，釋放ISDN鏈路的備份等待狀態(此時ISDN鏈路既非備份等待也非正常通信狀態)變為DOWN狀態，
步驟106:根據ISDN鏈路為DOWN狀態，將PSTN鏈路狀態置為Spoof UP, 若此時有數據需要傳輸，則啟動PSTN鏈路進行撥號，撥號成功PSTN鏈路狀態 置為UP。
步驟108:在ISDN被置為Down狀態經過Tl時間後，將ISDN鏈路狀態置為 Spoof UP,並進行撥號連接，連接建立後ISDN鏈路變為UP狀態(正常通信狀 態)。
若ISDN鏈路在連接完畢T2時間內無數據傳送，則將ISDN鏈路斷開(狀態 置為SpoofUP)，等待有數據到來時再進行撥號連接。
值得說明的是，步驟106和108可以是兩個並行的步驟，沒有明確的時間順 序關係。
由於ISDN鏈路的備份等待狀態，間隔一定時間後，才啟動ISDN鏈路建真 連接操作，在這段間隔的時間中，ISDN鏈路狀態變為down狀態，以此將PSTN 鏈路置為SpoofUP,進而有數據傳輸時PSTN鏈路進行撥號，實現了ISDN鏈路 和PSTN鏈路竟爭撥號。正是因為步驟106和108的竟爭撥號步驟，所以當ISDN 鏈路撥號失敗時可以立即通過PSTN進行數據傳輸，防止了數據傳輸的延誤。
步驟110:根據ISDN鏈路變為UP狀態，將PSTN鏈路狀態置為備份等待狀態。
步驟112:若主鏈路斷開且ISDN鏈路也因故障斷開，釋放PSTN鏈路的備 份等待狀態，將PSTN鏈路置為SpoofUP狀態。
若此時有數據需要傳輸，則啟動PSTN鏈路進行撥號，撥號成功PSTN鏈路 狀態置為UP,之後PSTN鏈路在T2時間內無數據傳送，則將其斷開(狀態置為 Spoof UP),等待有數據到來時再連接。這樣實現由PSTN鏈路完成A設備到B 設備的數據傳輸。
步驟114:如果ISDN鏈路恢復，且主鏈路依然斷開，則由ISDN鏈路完成A 設備到B設備的數據通信。
步驟116:主鏈路斷開後恢復，仍由主鏈路完成A設備到B設備的數據通信。
本發明提供的第二實施例是一種鏈*份裝置，其結構如圖9所示，包括
備份處理模塊202:用於監測各鏈路的工作狀態，根據第一鏈路為正常通 信狀態，將用於備份第一鏈路的第二鏈路置為備份等待狀態，根據第二鏈路為 備份等待狀態，將用於備份第二鏈路的第三鏈路置為備份等待狀態；
第一啟動模塊204:用於若第一鏈路故障斷開，則釋放第二鏈路的備份等 待狀態，啟動第二鏈路建立連接；
第二啟動模塊206:用於若第一鏈路故障斷開時，第二鏈路也故障斷開， 則釋放第三鏈路的備份等待狀態，啟動第三鏈路建立連接。
進一步，還包括
通信模塊208:用於若第一鏈路故障斷開，第二鏈路由故障斷開恢復為正 常通信狀態，則由第二鏈路實現數據通信，第三鏈路置為備份等待狀態。.
進一步，第一啟動模塊204:還用於在釋放第二鏈路的備份等待狀態第一 預定時間後，啟動第二鏈路建立連接。
進一步，第一啟動模塊204:還用於第二鏈路建立連接後，當第二預定時 間內沒有數據傳輸，則主動斷開第二鏈路，之後當有數據需要被傳輸時，重新 啟動第二鏈路建立連接。
進一步，第二啟動模塊206:還用於若第三鏈路沒有備份鏈路，在釋放第 三鏈路的備4分等待狀態後，當有數據需要被傳輸時，啟動第三鏈路建立連接。
明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及 其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種鏈路備份方法，其特徵在於，包括:監測各鏈路的工作狀態，根據第一鏈路為正常通信狀態，將用於備份第一鏈路的第二鏈路置為備份等待狀態，根據第二鏈路為備份等待狀態，將用於備份第二鏈路的第三鏈路置為備份等待狀態；若第一鏈路故障斷開，則釋放第二鏈路的備份等待狀態，啟動第二鏈路建立連接；若第一鏈路和第二鏈路故障斷開，則釋放第三鏈路的備份等待狀態，啟動第三鏈路建立連接。
2、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括若第一鏈路故障斷 開，第二鏈路由故障斷開恢復為正常通信狀態，則由第二鏈路實現數據通信， 第三鏈路置為備份等待狀態。
3、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述釋放第二鏈路的備份等 待狀態，啟動第二鏈路建立連接具體為在釋放第二鏈路的備份等待狀態第 一預定時間後，啟動第二鏈路建立連接。
4、 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，若所述第二鏈路為撥號鏈路， 所述啟動第二鏈路建立連接之後進一步包括當第二預定時間內沒有數據傳 輸，則主動斷開第二鏈路，之後當有數據需要被傳輸時，重新啟動第二鏈路建 立連接。
5、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，若第三鏈路沒有備份鏈路， 所述釋放第三鏈路的備份等待狀態，啟動第三鏈路建立連接具體為在釋放第三鏈路的備份等待狀態後，當有數據需要被傳輸時，啟動第三鏈 路建立連接。
6、 一種鏈路備份裝置，其特徵在於，包括 備份處理模塊用於監測各鏈路的工作狀態，根據第一鏈路為正常通信狀 態，將用於備份第一鏈路的第二鏈路置為備份等待狀態，根據第二鏈路為備份 等待狀態，將用於備份第二鏈路的第三鏈路置為備份等待狀態；第一啟動模塊用於若第一鏈路故障斷開，則釋放第二鏈路的備份等待狀 態，啟動第二鏈路建立連接；第二啟動模塊用於若第一鏈路和第二鏈路故障斷開，則釋放第三鏈路的 備份等待狀態，啟動第三鏈路建立連接。
7、如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，還包括通信模塊用於若第一鏈路故障斷開，第二鏈路由故障斷開恢復為正常通 信狀態，則由第二鏈路實現數據通信，第三鏈路置為備份等待狀態。
8,.L— <.，丄z 匕乙、丄'A厶d士屯 A丄k/f t、，々入々'J文個O 〃| ia^trv衣且,升W4^M^，，第一啟動模塊還用於在釋放第二鏈路的備份等待狀態第一預定時間後，啟動第二鏈路建立連接。
9、 如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，第一啟動模塊還用於第二鏈路建立連接後，當第二預定時間內沒有數據 傳輸，則主動斷開第二鏈路，之後當有數據需要被傳輸時，重新啟動第二鏈路 建立連接。
10、 如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，第二啟動模塊還用於若第三鏈路沒有備份鏈路，在釋放第三鏈路的備份 等待狀態後，當有數據需要被傳輸時，啟動第三鏈路建立連接。
全文摘要
本發明實施例公開了一種鏈路備份方法及裝置，為了解決現有技術中一級鏈路備份模式安全性較差的問題，本發明實施例公開的方法包括監測各鏈路的工作狀態，根據第一鏈路為正常通信狀態，將第二鏈路、第三鏈路置為備份等待狀態，第三鏈路為第二鏈路的備份鏈路，所述第二鏈路為第一鏈路的備份鏈路；若第一鏈路故障斷開，則釋放第二鏈路的備份等待狀態，啟動第二鏈路建立連接；若第一鏈路故障斷開時，第二鏈路也故障斷開，則釋放第三鏈路的備份等待狀態，啟動第三鏈路建立連接，由於將備份鏈路狀態置為備份等待狀態，使得可以實現多級鏈路備份，提高了鏈路備份的安全性。
文檔編號H04L12/28GK101373990SQ20081022286
公開日2009年2月25日 申請日期2008年9月23日 優先權日2008年9月23日
發明者洪軍成 申請人:北京星網銳捷網絡技術有限公司