CN1306777C - 一种主备业务模块无缝倒换的实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种主备业务模块无缝倒换的实现方法，对主备业务模块分别设置两个地址：各自独立、用于唯一标识该模块并与管理模块进行操作维护数据交互的操作维护IP地址和两者相同、用于与其它业务模块进行业务数据交互的业务IP地址；在发生主备倒换时，由管理模块同时修改下级业务模块的IP地址与数据链路标记的映射关系，以及数据链路标记与物理端口的映射关系，以便不间断对主备业务模块执行操作维护的管理功能，并实现主备业务模块业务功能的无缝倒换。该方法在主备业务模块发生倒换前后，管理模块不间断对该两个主备模块实施管理功能，且倒换过程中不需要拆开和重新建立业务通道和操作维护通道，倒换过程简单、便利、稳定、可靠，真正做到无缝倒换。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信设备中的主备业务模块无缝倒换的实现方法，属于主备用模块的倒换控制技术领域。
背景技术
参见图1，在许多通信设备中，往往有一些承担通信业务的模块，其工作要求高可靠性，必须保证不间断运行。为此，通常会设置至少两个能够承担同样通信业务功能的模块组成双机主备架构，以确保通信业务的正常运行。例如图中所示的业务模块A和业务模块B就是两个互为主备的通信业务模块。在任意一个时刻，模块A和模块B之中始终有一个模块处于工作状态而承担通信业务功能，另一个模块则处于备用状态。业务模块C则是和业务模块A/B发生业务数据交互的另一个业务模块，在任意一个时刻，业务模块C仅和业务模块A/B之中的一个模块发生业务数据交互。管理模块D是业务模块A、B、C的上级管理模块，执行对业务模块A、B、C的控制和管理功能。业务模块A、B、C分别通过各自的操作维护通道与管理模块D进行操作维护数据的交互；业务模块A或者B分别通过其业务通道与业务模块C进行业务数据的交互，而且，这种业务数据的交互也要借助管理模块D上的数据链路层的交换功能来实现。在现有技术中，如果在初始状态时，业务模块A为处于工作状态的主用模块，业务模块B为备用状态，那么，该业务模块B通常会处于非激活状态，它与管理模块D之间的操作维护通道以及与业务模块C之间的业务通道都是处于断开状态。一旦发生主备倒换事件时，管理模块D首先断开与业务模块A的操作维护通道，并拆除业务模块A与业务模块C之间的业务通道；然后管理模块D分别建立与业务模块B的操作维护通道和业务模块B与业务模块C之间的业务通道。这时才完成主备倒换，将业务模块B升级为主用模块。由于上述整个主备倒换过程需要在四个模块之间先后断开和建立两个业务通道和两个操作维护通道，操作程序多，耗时长，不能实现无缝倒换，而且，容易发生故障，难免会对通信业务产生影响和损失。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种主备业务模块无缝倒换的实现方法，使用该方法，在主备用业务模块发生倒换前后，管理模块都可以通过两个相互独立的操作维护通道分别控制该主备两个业务模块，继续管理这两个业务模块(如果业务模块的操作维护功能仍然正常的话)。另外，由于主备倒换后业务功能发生转移，即业务功能由新的主用业务模块来承担，业务通道也随之发生转移，本发明的方法能够保证主备用业务模块与其它业务模块的业务连接维持正常，确保在任意时刻主备两个业务模块中始终只有一个连接相关业务模块，不影响主备业务模块所承担的业务功能。
本发明的目的是这样实现的：一种主备业务模块无缝倒换的实现方法，其特征在于：该方法对主备业务模块分别设置两个地址：其中一个各自独立、用于唯一标识该模块并与管理模块进行操作维护数据交互的操作维护IP地址，另一个是两者相同的、用于与其它业务模块进行业务数据交互的业务IP地址；在发生主备倒换时，由管理模块同时修改下级业务模块的IP地址与数据链路标记的映射关系，以及数据链路标记与物理端口的映射关系，以便不间断对主备业务模块执行操作维护的管理功能，并实现主备业务模块业务功能的无缝倒换；所述方法包括下列步骤：
(1)对业务模块和管理模块的IP地址和物理端口地址及相关数据链路进行初始化设置；
(2)在管理模块上分别建立下级业务模块的目的IP地址与数据链路标记的映射表、数据链路层标记交换表和数据链路标记与物理端口的映射表；
(3)当管理模块监测到主备业务模块发生倒换时，同时修改两个主备业务模块操作维护平面的IP地址与数据链路标记的映射关系，以及数据链路标记与主备业务模块物理端口的映射关系，使管理模块能够正确地对主备业务模块进行操作维护管理，并使业务数据正确传送到当前的主板。
所述方法适用于不同模块之间数据链路层采用点对点的通信方式、传输层/网络层采用UDP/IP协议互通的通信设备。
所述步骤(1)进一步包括下列步骤：
(11)分别初始化设置主备业务模块及与其相关的业务模块的操作维护平面的IP地址、业务平面的IP地址以及物理端口地址，并相应设置其操作维护数据链路和业务数据链路；
(12)初始化设置管理模块的操作维护平面的IP地址，并相应设置其操作维护数据链路。
所述步骤(3)还包括下列步骤：按照数据链路层标记交换表的设置，将来自于任意入端的源业务模块的、以数据链路标记标识的数据包交换到任意出端的目的业务模块，同时修改该数据包的数据链路标记。
所述步骤(3)进一步包括下列步骤：在每次修改完成映射关系的转换之后，***检查本次映射转换是否成功，如果成功，执行后续操作；否则，进行相应的容错处理：报告业务模块倒换失败，并将试图修改的内容恢复为原来的设置。
本发明是一种通信设备中的主备业务模块无缝倒换的实现方法，该方法是利用管理模块上的两种映射关系：下级模块IP地址与数据链路标记的相互映射转换以及数据链路标记与物理端口的相互映射转换，通过修改该管理模块上的两个映射转换表来实现主备业务模块的无缝倒换。与现有技术相比，本发明方法只需要改变管理模块上的网络层(IP层)与数据链路层之间以及数据链路层与物理层之间的两种映射关系就可以实现两个业务模块之间的主备功能的倒换，同时不影响管理模块对该两个业务模块实施管理功能。并且，在倒换过程中，不需要对业务通道和操作维护通道进行拆开和重新建立的操作，倒换过程简单、便利，能够确保倒换更加稳定、可靠，真正做到完全的无缝倒换。本发明的实施例证明，在倒换过程中，由于实施流程简单、迅速、方便，倒换成功率大于99.9％。
附图说明
图1为通信设备中的主备用模块倒换控制的应用模型示意图；
图2为通信设备中的业务模块协议栈模型示意图；
图3为业务模块A与管理模块D之间倒换前的操作维护通信模型图；
图4为业务模块A与管理模块D之间倒换后的操作维护通信模型图；
图5为业务模块B与管理模块D之间倒换前的操作维护通信模型图；
图6为业务模块B与管理模块D之间倒换后的操作维护通信模型图；
图7为业务模块A与业务模块C之间倒换前的业务通信模型图；
图8为业务模块B与业务模块C之间倒换后的业务通信模型图；
图9为本发明主备业务模块无缝倒换的实现方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图进一步的详细描述本发明的主备模块无缝倒换的实现方法：
本发明是一种通信设备中的主备业务模块无缝倒换的实现方法，业务模块的协议栈模型如图2所示，实际上，图1中的各个业务模块A、B、C以及管理模块D在协议栈上是对等的，也就是说，这些模块的协议栈模型都是相同的。
参见图2，业务模块的协议栈分为操作维护平面和业务平面，即业务模块A、B、C均具备与管理模块D交互的操作维护功能，业务模块A或B还具备与业务模块C交互的业务功能。从操作维护平面看，业务模块分为操作维护应用层、UDP/IP层、数据链路层和物理层(即PHY层)；从业务平面来看，业务模块分为业务应用层、UDP/IP层、数据链路层和物理层(即PHY层)。发送端的数据从应用层逐级向下层进行映射，而在接收端的数据则是从下层向上层逐级还原，最后到达应用层。假设倒换前业务模块A为主用，业务模块B为备用，倒换的目的是使业务功能从业务模块A转移到业务模块B，即原来由业务模块A承担的业务功能，倒换后改由业务模块B来承担；业务模块A/B与管理模块D之间的操作维护功能应不受倒换的影响。从现象上观察：在某一个具体的时间点，当主备模块均处于正常工作时，业务模块A的操作维护平面和业务平面都处于激活状态；业务模块B的操作维护平面处于激活状态，其业务平面处于非激活状态。当发生主备倒换后，业务模块A的业务平面变为非激活状态，业务模块B的业务平面变为激活状态，并且A和B的操作维护平面状态不变，即仍然处于激活状态。
本发明方法适用的通信设备中的业务模块A、B、C的数据链路层与管理模块D的数据链路层之间以及业务模块A/B的数据链路层与业务模块C的数据链路层之间都是采用点到点的通信方式。业务模块A、B、C的传输层/网络层与管理模块D的传输层/网络层之间以及业务模块A/B的传输层/网络层与业务模块C的传输层/网络层之间采用UDP/IP协议互通，它们都是以IP地址作为目的地址进行数据交互。
本发明方法包括下列具体操作步骤(可以参见图9所示)：
(1)首先对业务模块和管理模块的IP地址和物理端口地址及相关数据链路进行初始化设置。各模块的初始化数据如下表1所示(由于业务模块A和B互为主备，所以给它们分配的业务平面IP地址是相同的，即IPAPP_AB)：
表1各模块初始化数据
| 模块名称 | 操作维护平面IP地址 | 操作维护数据链路 | 业务平面IP地址 | 业务数据链路 | 物理端口 |
| 业务模块A | IPOM_A | DLOM_AD | IPAPP_AB | DLAPP_C | PhyPortA |
| 业务模块B | IPOM_B | DLOM_BD | IPAPP_AB | DLAPP_C | PhyPortB |
| 业务模块C | IPOM_C | DLOM_CD | IPAPP_C | DLAPP_AB | PhyPortC |
| 管理模块D | IPOM_D | DLOM_DADLOM_DBDLOM_DC |
(2)然后，在管理模块D上分别建立下级业务模块的目的IP地址与数据链路标记的映射表、数据链路层标记交换表和数据链路标记与物理端口的映射表。
表2管理模块D上的业务模块IP地址与数据链路标记的倒换映射表
| IP地址 | 倒换前的数据链路标记 | 倒换后的数据链路标记 |
| IPOM_A | DLOM_DA | DLOM_DB |
| IPOM_B | DLOM_DB | DLOM_DA |
表2中间一栏描述的是倒换前管理模块D上的下级业务模块的操作维护平面IP地址与数据链路标记的映射关系。管理模块D向业务模块A发送数据时，目的地址为IPOM_A的数据包在向下传递到数据链路层时IP地址被映射成DLOM_DA后，再向物理层传递；管理模块D接收来自业务模块A的数据时，数据链路标记为DLOM_DA的数据包向上传递到UDP/IP层时数据链路标记被映射成IPOM_A后，再向操作维护应用层传递。IPOM_B与DLOM_DB之间也存在同样的映射关系。倒换后管理模块D上的下级业务模块的IP地址和数据链路标记的映射关系如表2中右侧一栏所示。对比该表2的这两个栏目可以看出，倒换前后业务模块的IP地址与数据链路标记的映射关系发生了变化，例如，由IPOM_A与DLOM_DA相互映射变为IPOM_A与DLOM_DB相互映射。
表3管理模块D上的数据链路层标记交换表
| 数据链路标记 | 数据链路标记 |
| DLOM_DA | DLOM_AD |
| DLOM_DB | DLOM_BD |
| DLAPP_AB | DLAPP_C |
表3描述的是管理模块D上的操作维护平面数据链路层标记交换表。标记为DLOM_DA的数据包被向下传递到数据链路层时，数据链路层将标记交换成DLOM_AD以后，再向物理层传递；反之，物理层将标记为DLOM_AD的数据包向上传递到数据链路层时，数据链路层将标记交换为DLOM_DA以后，再向上传递到UDP/IP层。倒换后，管理模块D上数据链路层标记交换表是不发生变化的。
表4管理模块D上的数据链路标记与物理端口的倒换映射表
| 数据链路标记 | 倒换前的物理端口 | 倒换后的物理端口 |
| DLOM AD | PhyPortA | PhyPortB |
| DLOM BD | PhyPortB | PhyPortA |
| DLAPP C | PhyPortA | PhyPortB |
表4中间一栏描述的是倒换前管理模块D上的数据链路标记与物理端口的映射关系。标记为DLOM_AD的数据包被向下传递到物理层时，从物理端口PhyPortA发送出去；反之，来自物理端口PhyPortA的数据包被向上传递到数据链路层并附带标记DLOM_AD。表4中右侧一栏描述的是倒换后管理模块D上的数据链路标记与物理端口的映射关系。对比该表4的这两个栏目可以看出，倒换前后数据链路标记与物理端口的映射关系发生了变化，其实质是物理端口A对应的数据链路标记与物理端口B对应的数据链路标记发生了对换。例如，由DLOM_AD与PhyPortA相互映射变为DLOM_AD与PhyPortB相互映射。
(3)最后，当管理模块监测到主备业务模块发生倒换时，同时修改两个主备业务模块操作维护平面的IP地址与数据链路标记的映射关系，以及数据链路标记与主备业务模块物理端口的映射关系，使管理模块能够正确地对两个主备业务模块进行操作维护管理，并使业务数据正确传送到当前的主板。
参见图3所示的业务模块A与管理模块D之间的操作维护通信模型图。当业务模块A向管理模块D发送操作维护数据时，操作维护应用层构造数据包，向下传递给UDP/IP层并通告其目的地址为IPOM_D；数据包经UDP/IP层处理后向下传递给数据链路层时，目的地址从IPOM_D映射成DLOM_AD；再经操作维护平面的数据链路层处理后，数据包被向下传递到物理层；数据包到达物理层后被进一步封装，并带上物理端口信息PhyPortA。管理模块D在物理端口PhyPortA上收到该数据包后，添加数据链路标记DLOM_AD，并向上传递到数据链路层；数据链路层则根据数据链路层标记交换表将数据包的标记从DLOM_AD交换为DLOM_DA后，再向UDP/IP层传递；UDP/IP层收到该数据包后，将数据链路标记映射成IPOM_A，传递给操作维护应用层；操作维护应用层根据收到的数据包地址IPOM_A能够识别出该数据包的发送方是业务模块A。当管理模块D向业务模块A发送数据时，其处理过程实质上就是上述的逆过程。进行主备倒换后，业务模块A与管理模块D之间的操作维护通信模型如图4所示。对比图3和图4可以看到，在管理模块D上，虽然其与业务模块的物理连接关系没有发生变化，但是，业务模块的IP地址与数据链路标记的映射关系(参见表2)以及数据链路标记与物理端口的映射关系(参见表4)发生了变化，而且，由于两次映射关系的变化相当于负负得正的效果，所以倒换后业务模块A与管理模块D仍然能够正常交互操作维护数据。
同样的，图5和图6分别表示倒换前后业务模块B与管理模块D之间的操作维护的通信模型，对比该两个图，也可以发现发生了两次映射关系的改变，但没有影响业务模块B与管理模块D之间进行操作维护数据的交互。其具体倒换过程与上面描述的图3和图4之间的过程完全相同，这里不再赘述。
参见图7和图8介绍倒换前后的业务模块A/B与业务模块C之间的业务通信模型，业务模块A/B与业务模块C之间的业务数据交互是要借助管理模块D的数据链路层标记交换来实现的。当业务模块A向业务模块C发送业务数据时，操作维护应用层构造数据包，向下传递给UDP/IP层并通告其目的地址为IPAPP_C；该数据包经UDP/IP层处理后向下传递给数据链路层时，目的地址从IPAPP_C映射成DLAPP_C；再经操作维护平面的数据链路层处理后，数据包被向下传递到物理层；到达物理层后数据包被进一步封装，带上物理端口信息PhyPortA。管理模块D在物理端口PhyPortA上收到该数据包后，添加数据链路标记DLAPP_C，并向上传递到数据链路层；数据链路层再根据数据链路层标记交换表将数据包的标记从DLAPP_C交换为DLAPP_AB后，该数据包被向下传递到物理层，到达物理层后数据包被进一步封装，并带上目的地址的物理端口信息PhyPortC后，送到业务模块C。进行主备倒换后，因为业务模块A变为备用，由业务模块B按照上述同样的流程进行处理，即该数据包是带上物理端口信息PhyPortB到达管理模块C(参见图8)。由于此时的管理模块D上物理端口A对应的数据链路标记与物理端口B对应的数据链路标记发生对换(参见表4描述的映射关系的对换)，即DLAPP_C与PhyPortA相互映射关系已经变化为DLAPP_C与PhyPortB相互映射关系，所以当业务模块B发出业务数据包后，管理模块D在物理端口PhyPortB上收到该数据包后，就添加数据链路标记DLAPP_C向上传递到数据链路层；之后的处理过程与倒换前完全相同。因此，业务数据的传递只发生一次映射关系的改变，就实现了业务功能由业务模块A向业务模块B的转移。
总之，本发明方法是利用管理模块D上的业务模块目的IP地址与数据链路标记相互映射(即表2描述的第一种映射关系)以及数据链路标记与物理端口相互映射(即表4描述的第二种映射映射关系)，通过修改管理模块D上的两种映射表来实现数据倒换的目的。
本发明的方法已经在申请人生产的CDMA2000 1x基站控制器(BSC)设备中进行了实施试验，试验证明，在主备倒换过程中，由于该方法的实施流程简单、迅速、方便，倒换成功率大于99.9％，***工作稳定可靠，完全实现了发明目的。
Claims (5)
1、一种主备业务模块无缝倒换的实现方法，其特征在于：该方法对主备业务模块分别设置两个地址：其中一个各自独立、用于唯一标识该模块并与管理模块进行操作维护数据交互的操作维护IP地址，另一个是两者相同的、用于与其它业务模块进行业务数据交互的业务IP地址；在发生主备倒换时，由管理模块同时修改下级业务模块的IP地址与数据链路标记的映射关系，以及数据链路标记与物理端口的映射关系，以便不间断对主备业务模块执行操作维护的管理功能，并实现主备业务模块业务功能的无缝倒换；所述方法包括下列步骤：
(1)对业务模块和管理模块的IP地址和物理端口地址及相关数据链路进行初始化设置；
(2)在管理模块上分别建立下级业务模块的IP地址与数据链路标记的映射表、数据链路层标记交换表和数据链路标记与物理端口的映射表；
(3)当管理模块监测到主备业务模块发生倒换时，同时修改两个主备业务模块操作维护平面的IP地址与数据链路标记的映射关系，以及数据链路标记与主备业务模块物理端口的映射关系，使管理模块能够正确地对主备业务模块进行操作维护管理，并使业务数据正确传送到当前的主板。
2、根据权利要求1所述的主备业务模块无缝倒换的实现方法，其特征在于：所述方法适用于不同模块之间数据链路层采用点对点的通信方式、传输层/网络层采用UDP/IP协议互通的通信设备。
3、根据权利要求1所述的主备业务模块无缝倒换的实现方法，其特征在于：所述步骤(1)进一步包括下列步骤：
(11)分别初始化设置主备业务模块及相关业务模块的操作维护平面的IP地址、业务平面的IP地址以及物理端口地址，并相应设置其操作维护数据链路和业务数据链路；
(12)初始化设置管理模块的操作维护平面的IP地址，并相应设置其操作维护数据链路。
4、根据权利要求1所述的主备业务模块无缝倒换的实现方法，其特征在于：所述步骤(3)还包括下列步骤：按照数据链路层标记交换表的设置，将来自于任意入端的源业务模块的、以数据链路标记标识的数据包交换到任意出端的目的业务模块，同时修改该数据包的数据链路标记。
5、根据权利要求1所述的主备业务模块无缝倒换的实现方法，其特征在于：所述步骤(3)进一步包括下列步骤：在每次修改完成映射关系的转换之后，***检查本次映射转换是否成功，如果成功，执行后续操作；否则，进行相应的容错处理：报告业务模块倒换失败，并将试图修改的内容恢复为原来的设置。
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