CN113676405A - 一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于图像通信技术领域，具体为一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***和方法。本***包括分布式发送端节点，分布式接收端节点，网络交换设备以及业务管理节点。本***中每个发送端节点、接收端节点都可以实现多链路备份；并且每个节点的业务数据在多工作链路间负荷分担，不会造成***流量倍增，影响***成本及稳定性；同时，当节点上的链路发生故障时，节点的数据层自动实现业务数据在各条可用链路上的均衡，无须业务层参与，从而达到快速无缝的业务数据切换要求，以降低音视频业务链路切换对人们感官的影响。

Description

一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***和方法

技术领域

本发明属于图像通信技术领域，具体为一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***和方法。

背景技术

在通信领域中，为了保证链路的可靠传输，往往要求***中的关键节点设备支持链路主备，当主链路出现故障时，备链路能维持正常工作，以确保***正常运行。链路主备技术在图像通信***，尤其是在分布式音视频***的运用也非常广泛。由于音视频数据可通过人的感官直接感知，因此要求链路在切换过程中尽可能地快速、无缝，以将对人的感官影响降到最低。

目前分布式音视频***链路主备的处理方法是在发送端节点的两条链路上发送完全相同的音视频数据，接收端节点接收到两份相同的音视频数据，任意选择其中一份数据进行解码显示。

这种链路备份方式原理简单，当一条链路故障时，接收端节点能快速检测并切换至另一条链路数据。但这种方式的缺点是将数据带宽增加了两倍甚至N倍（N>2,如果考虑多链路主备），这样会大大增加交换设备的容量及负荷，从而增加了***的整体成本。

发明内容

本发明目的即针对现有分布式音视频***链路主备技术的不足，进一步的改进，提出一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***和方法， 使得分布式音视频***中节点主备链路无需额外多占用***带宽，同时保持原有链路备份方式快速切换的性能。

为实现上述目的，本发明提供一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***，其包括分布式发送端节点、分布式接收端节点、业务管理节点以及网络交换设备；分布式发送端节点、分布式接收端节点、业务管理节点与网络交换设备通过标准网络链路接口连接；其中：

所述业务管理节点，接收用户链路备份要求，对分布式发送端节点、分布式接收端节点进行链路额度配置，同时接收分布式发送端节点、分布式接收端节点链路状态上报及链路告警，通知反馈给用户进行及时处理；

所述分布式发送端节点包括数据流量控制模块，第一上层业务模块，数据调度分发模块和多个第一链路收发模块；其中：

数据流量控制模块，根据业务管理节点配置的链路额度以及第一链路收发模块反馈的实际可用链路进行流量计算，将计算结果提供给第一上层业务模块；

第一上层业务模块，根据数据流量控制模块限定的流量输出编码后的业务数据；

数据调度分发模块，接收第一上层业务模块的编码数据，将其均匀地分配到每个可用的第一链路收发模块；

第一链路收发模块，接收到数据调度分发模块的数据后，立即将其通过物理链路发送到网络交换设备，由网络交换设备转发到分布式接收端节点；

所述分布式接收端节点包含第二上层业务模块，数据接收选路模块，有效链路指示模块和多个第二链路收发模块；其中：

第二链路收发模块，接收到网络交换设备转发的编码数据后，立即将其传送到数据接收选路模块；

有效链路指示模块，获取各个第二链路收发模块的状态，将其可用情况汇报给数据接收选路模块；

数据接收选路模块，根据业务管理节点配置的链路额度以及第二链路收发模块反馈的实际可用链路进行链路分配激活，并将激活后的链路接收数据传送给第二上层业务模块；

第二上层业务模块，获取数据接收选路模块的编码业务数据，进行解码显示。

本发明中，分布式发送端节点收到链路额度配置N后，由数据流量控制模块进行实际业务流量计算：

（1）获取各个第一链路收发模块的状态，得到总的可用链路数K；

（2）如果N<=K，则通知第一上层业务模块流量上限为N*Pb，Pb为单条链路的额定流量；

（3）如果N>K，则通知第一上层业务模块流量上限为K*Pb，同时向业务管理节点上报链路资源不足告警。

本发明中，数据调度分发模块监测各个第一链路收发模块的状态，实时均匀地分配业务数据到每个可用的第一链路收发模块，实现业务数据的负荷分担；当发现某个第一链路收发模块故障，立刻将该链路剔除业务数据发送队列。

本发明中，分布式接收端节点收到链路额度配置M后，由数据接收选路模块进行链路选路激活：

（1）由有效链路指示模块获取各个第二链路收发模块的状态，得到总的可用链路数L；

（2）如果M<=L，则将L条有效链路中的M条链路激活，接收编码业务数据；

（3）如果M>L，则将L条链路激活，同时向业务管理节点上报链路资源不足告警。

本发明中，数据接收选路模块监测各个激活的第二链路收发模块状态，一旦发现某个第二链路收发模块故障，立刻将该链路剔除业务数据接收队列，并激活备份的有效的第二链路收发模块。

本发明还提供了一种基于上述负荷分担的快速链路主备切换分布式***的方法。

和现有技术相比，本发明公开的一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***和方法，具有如下有益效果：

一、链路主备方式更加灵活，每个节点可以多链路实现；

二、链路主备***支持链路间的数据量负荷分担，不会造成***流量倍增，影响***成本及稳定性；

三、当链路可用性发生变化时，数据层（即发送端节点的数据调度分发模块和数据流量控制模块，接收端节点的数据接收选路模块和有效链路指示模块）自动实现业务数据在各条链路上的均衡，并不需要业务层（即发送端节点的第一上层业务模块、接收端节点的第二上层业务模块）参与，可做到快速无缝的业务数据切换，降低音视频业务链路切换对人们感官的影响。

附图说明

图1为一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***的结构框图。

图2为分布式发送端节点的结构框图。

图3为分布式发送端节点的工作流程图。

图4为分布式接收端节点的结构框图。

图5为分布式接收端节点的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细阐述。

实施例1

如图1所示，一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***，其包括分布式发送端节点、分布式接收端节点、网络交换设备以及业务管理节点。其中，分布式发送端节点、分布式接收端节点、业务管理节点与网络交换设备通过标准网络链路接口连接。业务管理节点，按用户需要的链路主备模式为各个分布式发送端节点，接收端节点进行链路额度配置和管理，业务管理节点通过网络接口与网络交换设备相连；网络交换设备，通过多个链路连接各个分布式发送端节点，接收端节点，实现各个节点之间的链路路由交换；分布式发送端节点通过多条链路与网络交换设备相连，分布式接收端节点通过多条链路与网络交换设备相连。关于分布式发送端节点、分布式接收端节点、业务管理节点的结构、工作流程具体介绍如下。

一）分布式发送端节点

分布式发送端节点，其接收用户侧的音视频原始数据流，经过音视频编码后，将编码数据流通过多条链路发送到分布式接收端节点，设计链路为等于第一链路收发模块数n，其包括工作链路和备份链路；分布式发送端节点的结构如图2，链路主备子***由三部分配合完成，具体是业务层（第一上层业务模块），数据层（数据调度分发模块，数据流量控制模块），物理层（多个第一链路收发模块）；

第一上层业务模块，根据数据流量控制模块限定的流量输出编码后的业务数据；

数据流量控制模块，根据业务管理节点配置的链路额度以及物理层反馈的实际可用链路进行流量计算，将计算结果提供给第一上层业务模块；

数据调度分发模块，接收第一上层业务模块的编码数据，将其均匀地分配到每个可用的第一链路收发模块，此处第一链路收发模块的个数等于工作链路个数

第一链路收发模块，接收到数据调度分发模块的数据后，立即将其通过物理链路发送到网络交换设备，由网络交换设备转发到分布式接收端节点；

分布式发送端节点的链路备份原理如图3，其具体方法或步骤为：

首先，业务管理节点按照***备份要求对分布式发送端节点进行链路额度配置，即确定N的数目；

分布式发送端节点收到链路额度配置后，由数据流量控制模块进行实际业务流量计算：

（1）获取各个第一链路收发模块的状态，得到总的可用链路数K；

（2）如果N<=K，则通知第一上层业务模块流量上限为N*Pb(Pb为单条链路的额定流量)；

（3）如果N>K，则通知第一上层业务模块流量上限为K*Pb，同时向业务管理节点上报链路资源不足告警；

第一上层业务模块收到数据流量控制模块的流量限额后，限制总的业务数据输出流量；

数据调度分发模块监测各个第一链路收发模块的状态，实时均匀地分配业务数据到每个可用的第一链路收发模块，实现业务数据的负荷分担；一旦发现某个第一链路收发模块故障，立刻将该链路剔除业务数据发送队列，无须第一上层业务模块参与，保证主备链路切换的快速高效。

二）分布式接收端节点

分布式接收端节点，其在多条链路上接收编码数据，解码后统一显示。设计链路的个数等于第二链路收发模块数m，其包括工作链路和备份链路，分布式接收端节点的结构如图4，链路主备子***由三部分配合完成，具体是业务层（第二上层业务模块），数据层（数据接收选路模块，有效链路指示模块），物理层（多个第二链路收发模块）；

第二上层业务模块获取数据接收选路模块的编码业务数据，进行解码显示；

数据接收选路模块根据业务管理节点配置的链路额度以及物理层反馈的实际可用链路进行链路分配激活，并将激活后的链路接收数据传送给第二上层业务模块，此处激活后的链路即为工作链路；

有效链路指示模块获取各个第二链路收发模块的状态，将其可用情况汇报给数据接收选路模块；

第二链路收发模块接收到网络交换设备转发的编码数据后，立即将其传送到数据接收选路模块。

分布式接收端节点的链路备份原理如图5，其具体方法或步骤为：

首先，业务管理节点按照***备份要求对分布式接收端节点进行链路额度配置，即确定M的数目；

分布式接收端节点收到链路额度配置后，由数据接收选路模块进行链路选路激活：

（1）由有效链路指示模块获取各个第二链路收发模块的状态，得到总的可用链路数L；

（2）如果M<=L，则将L条有效链路中的M条链路激活，接收编码业务数据；

（3）如果M>L，则将L条链路激活，同时向业务管理节点上报链路资源不足告警；

数据接收选路模块监测各个激活的第二链路收发模块状态，一旦发现某个第二链路收发模块故障，立刻将该链路剔除业务数据接收队列，并激活备份的有效的第二链路收发模块，无须第二上层业务模块参与，保证主备链路切换的快速高效。

三）业务管理节点

业务管理节点，作为用户与本发明***装置的交互窗口，其根据用户操作指令，产生具体的命令发布给***装置中各个单元，使其协同工作，以满足用户使用需求；具体为：

接收用户链路备份要求，对分布式发送端节点、分布式接收端节点进行链路配额；

接收分布式发送端节点、分布式接收端节点链路状态上报及链路告警；通知反馈给用户进行及时处理。

以上，实施例中提供的主备切换分布式***，链路主备***支持链路间的数据量负荷分担，不会造成***流量倍增，影响***成本及稳定性；其链路主备方式更加灵活，每个节点可以实现多链路备份；当链路可用性发生变化时，数据层自动实现业务数据在各条链路上的均衡，并不需要业务层参与，可做到快速无缝的业务数据切换，降低音视频业务链路切换对人们感官的影响。

显然，本领域的技术人员刻意对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于负荷分担的快速链路主备切换分布式***，其特征在于，其包括分布式发送

端节点、分布式接收端节点、业务管理节点以及网络交换设备；分布式发送端节点、分布式接收端节点、业务管理节点与网络交换设备通过标准网络链路接口连接； 其中：

所述业务管理节点，接收用户链路备份要求，对分布式发送端节点、分布式接收端节点进行链路额度配置，同时接收分布式发送端节点、分布式接收端节点链路状态上报及链路告警，通知反馈给用户进行及时处理；

所述分布式发送端节点包括数据流量控制模块，第一上层业务模块，数据调度分发模块和多个第一链路收发模块；其中：

数据流量控制模块，根据业务管理节点配置的链路额度以及第一链路收发模块反馈的实际可用链路进行流量计算，将计算结果提供给第一上层业务模块；

第一上层业务模块，根据数据流量控制模块限定的流量输出编码后的业务数据；

数据调度分发模块，接收第一上层业务模块的编码数据，将其均匀地分配到每个可用的第一链路收发模块；

第一链路收发模块，接收到数据调度分发模块的数据后，立即将其通过链路发送到网络交换设备，由网络交换设备转发到分布式接收端节点；

所述分布式接收端节点包含第二上层业务模块，数据接收选路模块，有效链路指示模块和多个第二链路收发模块；其中：

第二链路收发模块，接收到网络交换设备转发的编码数据后，立即将其传送到数据接收选路模块；

有效链路指示模块，获取各个第二链路收发模块的状态，将其可用情况汇报给数据接收选路模块；

数据接收选路模块，根据业务管理节点配置的链路额度以及第二链路收发模块反馈的实际可用链路进行链路分配激活，并将激活后的链路接收数据传送给第二上层业务模块；

第二上层业务模块，获取数据接收选路模块的编码业务数据，进行解码显示。

2.根据权利要求1所述的快速链路主备切换分布式***，其特征在于，分布式发送端节点收到链路额度配置N后，由数据流量控制模块进行实际业务流量计算：

（1）获取各个第一链路收发模块的状态，得到总的可用链路数K；

（2）如果N<=K，则通知第一上层业务模块流量上限为N*Pb，Pb为单条链路的额定流量；

（3）如果N>K，则通知第一上层业务模块流量上限为K*Pb，同时向业务管理节点上报链路资源不足告警。

3.根据权利要求1所述的快速链路主备切换分布式***，其特征在于，数据调度分发模块监测各个第一链路收发模块的状态，实时均匀地分配业务数据到每个可用的第一链路收发模块，实现业务数据的负荷分担；当发现某个第一链路收发模块故障，立刻将该链路剔除业务数据发送队列。

4.根据权利要求1所述的快速链路主备切换分布式***，其特征在于，分布式接收端节点收到链路额度配置M后，由数据接收选路模块进行链路选路激活：

（1）由有效链路指示模块获取各个第二链路收发模块的状态，得到总的可用链路数L；

（2）如果M<=L，则将L条有效链路中的M条链路激活，接收编码业务数据；

（3）如果M>L，则将L条链路激活，同时向业务管理节点上报链路资源不足告警。

5.根据权利要求4所述的快速链路主备切换分布式***，其特征在于，数据接收选路模块监测各个激活的第二链路收发模块状态，一旦发现某个第二链路收发模块故障，立刻将该链路剔除业务数据接收队列，并激活备份的有效的第二链路收发模块。

6.一种基于权利要求1-5之一所述的快速链路主备切换分布式***的方法，其特征在于，其包括分布式发送端节点实现链路备份切换的方法，具体步骤如下：

首先，业务管理节点按照***备份要求对分布式发送端节点进行链路额度配置，即确定N的数目；

分布式发送端节点收到链路额度配置后，由数据流量控制模块进行实际业务流量计算：

（1）获取各个链路收发模块的状态，得到总的可用链路数K；

（2）如果N<=K，则通知第一上层业务模块流量上限为N*Pb，Pb为单条链路的额定流量；

（3）如果N>K，则通知第一上层业务模块流量上限为K*Pb，同时向业务管理节点上报链路资源不足告警；

第一上层业务模块收到数据流量控制模块的流量限额后，限制总的业务数据输出流量；

数据调度分发模块监测各个第一链路收发模块的状态，实时均匀地分配业务数据到每个可用的第一链路收发模块，实现业务数据的负荷分担；一旦发现某个第一链路收发模块故障，立刻将该链路剔除业务数据发送队列，无须第一上层业务模块参与，保证主备链路切换的快速高效。

7.根据权利要求6所述的快速链路主备切换分布式***的方法，其特征在于，其包括分布式接收端节点实现链路备份切换的方法，具体步骤如下：

首先，业务管理节点按照***备份要求对分布式接收端节点进行链路额度配置，即确定M的数目；

分布式接收端节点收到链路额度配置后，由数据接收选路模块进行链路选路激活：

（1） 由有效链路指示模块获取各个第二链路收发模块的状态，得到总的可用链路数L；

（2）如果M<=L，则将L条有效链路中的M条链路激活，接收编码业务数据；

（3）如果M>L，则将L条链路激活，同时向业务管理节点上报链路资源不足告警；

数据接收选路模块监测各个激活的第二链路收发模块状态，一旦发现某个第二链路收发模块故障，立刻将该链路剔除业务数据接收队列，并激活备份的有效的第二链路收发模块，无须第二上层业务模块参与，保证主备链路切换的快速高效。

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