CN1890991B - 用于替代接通空间上分开的交换系统的方法 - Google Patents

Abstract

在现有技术中存在以下问题，即尽管当代的交换系统通过冗余地提供重要的内部组件而具有高度的内部运行可靠性。但是，如果巨大的外部影响(例如自然灾害、恐怖袭击、战争影响等)出现，则所采取的预防措施通常很少有用。按照本发明规定1:1冗余。据此，相同的克隆作为具有相同的硬件、软件和数据库的冗余伙伴被分配给每个要保护的交换系统。通过上级的、具有实时能力的监控器快速、可靠且自动地进行转接，所述监控器建立与被成对布置的交换系统的通信。在与激活的交换系统的通信损失时，利用两个交换系统的中央控制装置的支持转接到冗余的交换系统上。

Description

用于替代接通空间上分开的交换系统的方法

通过冗余地提供重要的内部组件，当代的交换系统(Switch)具有高度的内部运行可靠性。因此，交换技术功能的极高的可用性在正常运行中得以实现。但是，如果出现巨大的外部影响(例如火、自然灾害、恐怖袭击、战争影响等)，则所采取的用于提高运行可靠性的预防措施一般很少有用，因为交换系统的原始和备用组件位于相同的位置，并且因此两个组件在这种灾难情况中以高的概率被破坏或者不能起作用。

作为解决方案，已建议了地理上分离的1∶1冗余。据此规定，将相同的克隆作为具有相同的硬件、软件和数据库的冗余伙伴分配给每个要保护的交换系统。该克隆处于已启动的状态，但是尽管如此在交换技术上是未激活的。两个交换系统由网络中上级的、具有实时能力的监控器来控制，该监控器控制转接过程。

本发明所基于的任务是给出一种用于替代接通(Ersatzschalten)交换系统的方法，所述方法在故障情况下保证失效的交换系统到冗余伙伴的有效转接。

该任务以在权利要求1的前序部分中所给出的特征为出发点通过在特征部分中所要求的特征来解决。

按照本发明，在1∶1冗余的过程中由可以以硬件和/或软件实现的上级监控器来建立至成对布置的交换系统(1∶1冗余)的通信。在与激活的交换系统的通信损失时，监控器利用两个交换系统的中央控制装置的支持实时地转接到冗余的交换系统上。

本发明的一个重要优点在于，在从激活的交换系统到热备份交换系统的转接过程中绝对不需要支持转接过程的网管。就这点来说，网络是否具有这种网管是无关紧要的。此外，监控器经由固定预定的数量的接口(例如分别2个)与交换系统相连接。从监控器的角度看，这些固定预定的数量的接口是至交换系统的有关中央控制装置的接口。因此，监控器不依赖于两个交换系统的扩建状态。

因此，该解决方案可以在每个具有基于IP的接口的交换系统中以最小的实施耗费来实现。该解决方案可广泛地被使用并且是经济的，因为基本上只产生监控器的耗费。此外，该解决方案由于使用简单的、标准化的IP协议而是极其稳健的。因此，基于SW故障的故障控制可以几乎被排除。在失效结束之后，IP核心网中基于暂时失效的故障控制自动地消除。监控器的双失效同样不是问题。

本发明的有利改进方案在从属权利要求中给出。

图1示出在本地冗余的监控器的情况下按照本发明的网络配置，

图2示出在地理冗余的监控器的情况下按照本发明的网络配置。

在图1中规定，将相同的克隆作为具有相同的硬件、软件和数据库的冗余伙伴(例如S_1b)分配给每个要保护的交换系统(例如S₁)。该克隆处于已启动的状态，但是尽管如此在交换技术上是未激活的(运行状态“热备份”)。因此，交换系统的高度可用的、分布在多个位置上的1∶1冗余被定义。

两个交换系统(交换系统S₁和克隆或者冗余伙伴S_1b)由网管系统NM控制。该控制如此进行，使得两个交换系统S₁、S_1b的数据库和软件的当前状态被保持相同。这通过在两个伙伴处以相同的方式获取(ausbringen)每个运行技术指令、每个配置指令、和包括补丁在内的每个软件更新来实现。因此，空间上被移置的相同的克隆被定义为具有相同数据库和相同软件状态的处于运行中的交换系统。

数据库原则上包含所有半永久的和永久的数据。在此情况下，永久的数据被理解为作为代码以表格存放并且只能通过补丁或者软件更新来改变的数据。半永久的数据被理解为这样的数据，这些数据例如经由操作员界面被加载到系统中并且在较长时间内在那里以输入的形式被存储。除了系统的配置状态之外，这些数据一般不由系统自身来改变。在数据库中不包含伴随呼叫的瞬时数据，其中交换系统仅仅短时间地存储该瞬时数据，并且该瞬时数据超过呼叫的持续时间之后一般没有意义，或者不包含状态信息，其中所述状态信息是以配置方式(konfigurativ)预定的基本状态的瞬时叠加/补充。(因此，虽然端口在基本状态中可能是激活的，但是由于瞬时的(短暂的)干扰目前是不可访问的。)

另外，交换系统S₁、S_1b两者都具有(在图1中没有进一步示出的)至公共网管系统NM的激活的、面向分组的接口。但是在交换系统S₁中所有面向分组的接口IF₁...IF_n都是激活的，而在交换系统S_1b中面向分组的接口处于运行状态“空闲(idle)”。该状态“空闲”意味着，接口不允许交换技术的消息交换，但是可以从外部、也即通过被置于交换系统S₁和交换系统S_1b之外的上级的具有实时能力的监控器来激活。该监控器可以以硬件和/或软件来实现，并且在故障情况下实时地转接到克隆上。实时这里意味着几秒的时间间隔。根据网络的质量，也可以定义较高的时间间隔，以便识别替代接通的必要性。根据本实施例，该监控器作为控制装置SC并且出于可靠性原因双重地(本地冗余)被构造。

接口I_n是基于分组的，并且因此是通向基于分组的外围设备(例如IAD、SIP代理设备)、基于分组的远程交换系统(S_x)、基于分组的媒体网关和服务器(MG/AGW)的通信接口。这些接口间接地由控制装置SC(Switch Controller，SC)来控制。这意味着，控制装置SC经由中央控制装置CP激活和去激活接口IF_n，并且因此可以任意地在运行状态“激活(act)”和“空闲”之间来回转换。

根据图1的配置应该被看作是默认配置。这意味着，交换系统S₁在交换技术上是激活的，而交换系统S_1b处于运行状态“热备份(hotstandby)”。该状态通过当前数据库和除了基于分组的接口之外的所有组件的全部激活(和可能交换技术激励的处理)来影响。因此，控制装置SC可以通过激活接口IF_2...n使(地理冗余的)交换系统S_1b快速地(实时)变换到交换技术上激活的状态。以下方面应被看作重要方面，即两个地理冗余的交换系统S₁、S_1b以及网管NM和双重的控制装置SC必须分别在空间上是明确分开的。

控制装置SC定期地或者按需求根据请求将交换系统S₁和S_1b的当前运行状态(激活/备份(act/standby)，接口的状态)以及自身的运行状态传输给网管。出于可靠性原因，网管NM应该具有以下功能，即也能够手动地引起上述转接。可选地可以阻止自动转接，使得只能手动地进行转接。

交换系统S₁的接口IF₁...IF_n及其相应的、交换系统S_1b的伙伴接口的分组地址(IP地址)可以是相同的，但不必是相同的。如果它们是相同的，则转接只被前置的路由器发觉。而对于网络中的伙伴应用来说它是完全透明的。在这一点上，也称为IP故障转移功能。如果对接口进行操作的协议允许将通信伙伴转接到另一分组地址上，例如在H.248协议时情况如此(媒体网关可以独立地建立至具有另一IP地址的另一媒体网关控制器的新连接)，则IP地址也可以不同。

在本发明的一种扩展方案中规定，将另一交换系统的中央计算机用作控制装置SC。于是因此存在具有最高可用性的控制装置。

在本发明的一种改进方案中，可以考虑交换系统S₁和交换系统S_1b之间的直接通信接口的建立。该建立可以被用于例如鉴于SCI(用户控制输入)和费用数据来更新数据库，以及也被用于交换各个连接的瞬时数据或者重要的其他瞬时数据(例如H.248关联处理(AssociationHandle))。因此，从用户和运营商的角度看可以使运行的干扰最小化。于是，半永久的和瞬时的数据可以在周期性的时间帧(更新)中从相应的激活的交换系统传输到冗余的备份交换系统中。SCI数据的更新具有以下优点，即在备份系统上避免周期性的恢复，并且在备份系统中随时都存在关于SCI数据的现实意义。通过更新与堆栈相关的数据(例如H.248关联处理)，可以对外围设备隐瞒备用系统对外围设备的接管，并且失效时间可以被更大大减少。

下面，现在以交换系统S₁的严重失效为出发点。由于地理冗余，克隆(交换系统S_1b)以高概率同控制装置SC一样不被涉及。控制装置SC确定交换系统S₁的失效，因为经由交换系统S₁的固定的预定义的多个接口不再能够到达其中央控制装置CP，并且因此出现与交换系统S₁的中央控制装置CP的通信损失。

控制装置SC现在根据交换系统S₁的失效的发觉将地理冗余的交换系统S_1b切换到激活的运行状态。失效的交换系统在修复/恢复之后进入运行状态“热备份”。必要时，手动介入是必要的，以便在交换系统S₁启动时加载交换系统S_1b的当前数据库。也可以随时从网管系统NM出发手动地执行转接。

在根据图1中所示的结构的本实施例中，出发点是：交换系统S₁和S_1b只有IP接口，没有设置TDM段(Streck)在交换系统上的终接。交换系统S₁和S_1b例如分别经由正好2个IP接口IF₁、IF₂与控制装置SC相连接。因此即使该连接可扩展到所有n个接口，也应提供充分的冗余。控制装置SC本身由于其双重性是故障安全的。

在启动时，控制装置SC(默认配置)将交换系统S₁定义为交换技术上“激活”，并且将交换系统定义为交换技术上“备份”，将此显性地通知给交换系统S₁和S_1b。作为其结果，交换系统S₁的中央控制装置CP使所有n＞2的接口IF_n处于交换技术上激活的状态，而交换系统S_1b的中央控制装置CP让其所有n＞2的接口IF_n保持在状态“空闲(IDLE)”中。交换系统S_1b(针对IP故障转移地址和/或非故障转移地址)首先根本不以被安排给它的外部的交换技术上可用的IP地址向边缘路由器注册，或者(针对非故障转移地址)对来自外围设备、也即网关、IAD等的输入不作出反应。

通过在控制装置SC和两个成对布置的交换系统S₁、S_1b的中央控制装置CP之间交换周期性的测试消息来监控两个交换系统S₁和S_1b的运行状态。通过以下方式在控制装置SC和激活的交换系统S₁的中央控制装置CP之间进行周期性的测试消息的交换，即激活的交换系统S₁利用其中央控制装置CP的支持周期性地向控制装置SC注册并且随后(例如每隔10s)收到肯定的确认。通过以下方式在控制装置SC和热备份交换系统S_1b的中央控制装置CP之间进行周期性的测试消息的交换，即热备份交换系统S_1b利用其中央控制装置CP的支持周期性地向控制装置SC注册并且随后(例如每隔10s)不收到或者收到否定的确认。

现在，交换系统S₁应失效。控制装置SC(如果是正常的)将每个经验证的、持续不允许的长时间的、与交换系统1的中央控制装置CP的通信损失通告给网管NM，为此考虑两个接口IF1、IF2。此外，控制装置SC通过以下方式把用于开始运行的任务交给交换系统S_1b，即控制装置SC经由接口IF1、IF2中的至少一个接口促使交换系统S_1b的中央控制装置CP激活其交换技术接口。因为控制装置SC过去已经对交换系统S_1b的可用性进行了监控并且该交换系统看起来没有受到干扰，所以这可以立即实现。

通过控制装置SC肯定地确认交换系统S_1b的周期性的请求来实现交换系统S_1b的接口的激活。随后，交换系统S_1b的中央控制装置CP将接口IF_n显性地切换到交换技术上激活的状态。此外，控制装置SC否定地确认交换系统S₁的未来的请求或者使其不被确认，由此交换系统S₁的中央控制装置CP显性地将接口IF_n切换到交换技术上未激活的状态，这也在修复后的重新开始运行之后立即进行。

现在使前置的路由器获知交换系统S₁的IP故障转移地址。只要还没有发生，就同样适用于外部的非故障转移地址。从此以后，经由路由器到达的外部信令通过交换系统S_1b来处理。

如果故障源于交换系统S₁和控制装置SC之间的通信干扰，则交换系统S₁检测控制装置SC的不可用性，并且假设控制装置SC转接到交换系统S_1b上。因此，交换系统S₁基于与控制装置SC的通信损失而自动地去激活其接口。由此保证两个交换系统S₁和S_1b中分别只有一个是激活的。

在修复之后或者在控制装置SC和交换系统S₁之间的通信重新可用之后可以再次转接回交换系统S₁。然而，这不一定是必要的，但是能够可选地被支持。

为了排除控制装置SC与交换系统S₁和交换系统S_1b之间的通信损失引起两个交换系统S₁和S_1b的完全失效，控制装置SC和交换系统总是将交换系统的替代接通和即将发生的关断通知给网管NM，并且这必要时可被网管NM阻止。也可以可选地提供用户向网管NM确认的模式。

现在，关于交换系统的相同的失效情形应该在图2中所示的配置上运行。与图1中所示的配置的区别在于设置两个控制装置SC₁和SC₂，这两个控制装置被安置在不同的地方。因此，控制装置SC由两个一半SC₁和SC₂组成。

根据图2，两个(空间上分开的)监控装置SC₁和SC₂相互监控。如果两个控制装置SC₁和SC₂之间的通信出现故障，则不再存在以控制装置为出发点的自动的替代接通任务。在两个控制装置SC₁和SC₂隔离期间，最后在两个控制装置SC₁和SC₂中所确定的交换系统的运行状态被维持。这是可能的，因为两个控制装置SC₁和SC₂仍是分开激活的。这使两个控制装置SC₁和SC₂不能彼此独立地进行交换系统S₁和S_1b的不一致的调整。交换系统S₁和S_1b的中央部分CP与两个控制装置SC₁和SC₂有联系，并且从控制装置SC₁和SC₂显性地获得用于激活或者去激活其接口的任务。这些任务是一致的，因为两个控制装置SC₁和SC₂对此事先已同步。

如果现在交换系统S₁失效，则这由控制装置SC₁和SC₂确定。两者同步并且接通交换系统S_1b。如果交换系统S₁此后又开始运行，则这又被控制装置SC₁和SC₂发觉，并且在成功的内部同步之后交换系统S₁进入由控制装置SC₁和SC₂所引起的备份状态。

如果只有控制装置SC₁和交换系统S₁之间的通信受到了干扰，则这同样被两个控制装置SC₁和SC₂识别出，并且放弃了替代接通。

如果交换系统S₁和两个控制装置SC₁和SC₂之间的通信受到了干扰，则两个控制装置已经激活了交换系统S_1b。在此情况下，交换系统S₁由于与两个控制装置SC₁和SC₂的通信损失而自己去激活。

如果控制装置SC₁失效，则这表现为两个控制装置SC₁和SC₂之间的通信干扰。由此，控制装置SC₂不再进行进一步的替代接通，因为然后存在以下危险，即控制装置SC₁与控制装置SC₂的调整不一致地同样对交换系统S₁和交换系统S_1b进行调整。因为继续存在与SC2的联系，则不关断交换系统1b。

该配置的优点在于：尤其在自动地关断隔离的交换系统时可靠性提高。

Claims (13)

1.用于替代接通空间上分开的交换系统的方法，所述交换系统按1∶1冗余被成对地布置，其中一个交换系统S₁处于激活的运行状态，而剩余的冗余的交换系统S_1b处于热备份的运行状态，

其中，所述交换系统S₁和所述冗余的交换系统S_1b二者都具有基于分组的接口，并且

其中，所述冗余的交换系统S_1b的基于分组的接口处于这样一种运行状态，在该运行状态下，所述接口不允许基于交换技术的消息交换，

其中，在至少一个上级监控器和成对地布置的交换系统S₁，S_1b中的至少一个交换系统之间建立通信，

其中，所述至少一个上级监控器是具有实时能力的上级监控器并处于所述交换系统S₁和所述冗余的交换系统S_1b之外，

其中，在与激活的交换系统S₁的通信损失时，利用冗余的交换系统S_1b的中央控制装置CP的支持实时地转接到该冗余的交换系统上，

其中，所述冗余的交换系统S_1b的所述基于分组的接口处于这种运行状态，亦即：所述接口不允许基于交换技术的消息交换，所述接口通过所述至少一个上级监控器来激活。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述至少一个上级监控器和两个成对地布置的交换系统S₁，S_1b的所述中央控制装置CP之间周期性地交换测试消息。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述上级监控器和激活的交换系统S₁的中央控制装置CP之间的周期性的测试消息的交换通过以下方式来控制，即所述激活的交换系统S₁利用其中央控制装置CP的支持周期性地向所述上级监控器注册并且随后收到肯定的确认。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，

每隔10s进行肯定的确认。

5.按照权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，

所述上级监控器和热备份交换系统S_1b的中央控制装置CP之间的周期性的测试消息的交换通过以下方式来控制，即所述热备份交换系统S_1b利用其中央控制装置CP的支持周期性地向所述上级监控器注册并且随后不收到确认或者收到否定的确认。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，

每隔10s进行否定的确认。

7.按照权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，

与交换技术上激活的交换中心的经过验证的通信损失由所述上级监控器通知给网管NM，所述网管随后按照交换系统S_1b的可用性向至少一个上级监控器发送转接指令。

8.按照权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，

到所述冗余的交换系统S_1b上的转接由所述上级监控器通过以下方式来控制，即所述上级监控器利用肯定的确认来确认热备份交换系统S_1b的周期性的请求，随后该交换系统S_1b由其中央控制装置CP显性地控制为交换技术上激活的状态。

9.按照权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，

在消除通信损失之后，不自动切换回在通信损失之前存在的配置。

10.用于监控和切换交换系统的监控器，所述交换系统按1∶1冗余被成对地布置，其中一个交换系统S₁处于激活的运行状态，而剩余的冗余的交换系统S_1b处于热备份的运行状态，

其中，所述交换系统S₁和所述冗余的交换系统S_1b二者都具有基于分组的接口，并且

其中，所述冗余的交换系统S_1b的基于分组的接口处于这样一种运行状态，在该运行状态下，所述接口不允许基于交换技术的消息交换，

-所述监控器按照这种方式构成，与成对地布置的交换系统S₁，S_1b中的至少一个交换系统之间建立通信，

-所述监控器是具有实时能力的上级监控器并处于所述交换系统S₁和所述冗余的交换系统S_1b之外，

-所述监控器按照这种方式构成，在与激活的交换系统S₁的通信损失时，利用冗余的交换系统S_1b的中央控制装置CP的支持实时地转接到该冗余的交换系统上，

-所述监控器按照这种方式构成，所述冗余的交换系统S_1b的所述基于分组的接口处于这种运行状态，亦即：所述接口不允许交换技术的消息交换，所述接口通过所述上级监控器来激活。

11.如权利要求10所述的监控器，其被分成至少两个空间上分开的部分，并且当交换系统中断时所述监控器被实时地切换到所分配的冗余的交换系统。

12.按照权利要求11所述的监控器，其特征在于，

所述监控器的至少两个部分相互监控，

在所述至少两个部分中的一个部分与当时激活的交换系统S₁之间出现通信干扰的情况下，所述至少两个部分相互同步，并且激活或者不激活所述冗余的交换系统S_1b。

13.按照权利要求10或11所述的监控器，其特征在于，在所述至少两个部分自身之间的通信干扰的情况下，最后在所述至少两个部分中所确定的交换系统S₁、S_1b的运行状态被维持。

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