專利名稱：用于替代接通空間上分開的交換系統(tǒng)的方法
通過冗余地提供重要的內部組件，當代的交換系統(tǒng)(Switch)具有高度的內部運行可靠性。因此，交換技術功能的極高的可用性在正常運行中得以實現。但是，如果出現巨大的外部影響(例如火、自然災害、恐怖襲擊、戰(zhàn)爭影響等)，則所采取的用于提高運行可靠性的預防措施一般很少有用，因為交換系統(tǒng)的原始和備用組件位于相同的位置，并且因此兩個組件在這種災難情況中以高的概率被破壞或者不能起作用。
作為解決方案，已建議了地理上分離的1∶1冗余。據此規(guī)定，將相同的克隆作為具有相同的硬件、軟件和數據庫的冗余伙伴分配給每個要保護的交換系統(tǒng)。該克隆處于已啟動的狀態(tài)，但是盡管如此在交換技術上是未激活的。兩個交換系統(tǒng)由網絡中上級的、具有實時能力的監(jiān)控器來控制，該監(jiān)控器控制轉接過程。
本發(fā)明所基于的任務是給出一種用于替代接通(Ersatzschalten)交換系統(tǒng)的方法，所述方法在故障情況下保證失效的交換系統(tǒng)到冗余伙伴的有效轉接。
該任務以在權利要求1的前序部分中所給出的特征為出發(fā)點通過在特征部分中所要求的特征來解決。
按照本發(fā)明，在1∶1冗余的過程中由可以以硬件和/或軟件實現的上級監(jiān)控器來建立至成對布置的交換系統(tǒng)(1∶1冗余)的通信。在與激活的交換系統(tǒng)的通信損失時，監(jiān)控器利用兩個交換系統(tǒng)的中央控制裝置的支持實時地轉接到冗余的交換系統(tǒng)上。
本發(fā)明的一個重要優(yōu)點在于，在從激活的交換系統(tǒng)到熱備份交換系統(tǒng)的轉接過程中絕對不需要支持轉接過程的網管。就這點來說，網絡是否具有這種網管是無關緊要的。此外，監(jiān)控器經由固定預定的數量的接口(例如分別2個)與交換系統(tǒng)相連接。從監(jiān)控器的角度看，這些固定預定的數量的接口是至交換系統(tǒng)的有關中央控制裝置的接口。因此，監(jiān)控器不依賴于兩個交換系統(tǒng)的擴建狀態(tài)。
因此，該解決方案可以在每個具有基于IP的接口的交換系統(tǒng)中以最小的實施耗費來實現。該解決方案可廣泛地被使用并且是經濟的，因為基本上只產生監(jiān)控器的耗費。此外，該解決方案由于使用簡單的、標準化的IP協(xié)議而是極其穩(wěn)健的。因此，基于SW故障的故障控制可以幾乎被排除。在失效結束之后，IP核心網中基于暫時失效的故障控制自動地消除。監(jiān)控器的雙失效同樣不是問題。
本發(fā)明的有利改進方案在從屬權利要求中給出。


圖1示出在本地冗余的監(jiān)控器的情況下按照本發(fā)明的網絡配置，圖2示出在地理冗余的監(jiān)控器的情況下按照本發(fā)明的網絡配置。
在圖1中規(guī)定，將相同的克隆作為具有相同的硬件、軟件和數據庫的冗余伙伴(例如S1b)分配給每個要保護的交換系統(tǒng)(例如S1)。該克隆處于已啟動的狀態(tài)，但是盡管如此在交換技術上是未激活的(運行狀態(tài)“熱備份”)。因此，交換系統(tǒng)的高度可用的、分布在多個位置上的1∶1冗余被定義。
兩個交換系統(tǒng)(交換系統(tǒng)S1和克隆或者冗余伙伴S1b)由網管系統(tǒng)NM控制。該控制如此進行，使得兩個交換系統(tǒng)S1、S1b的數據庫和軟件的當前狀態(tài)被保持相同。這通過在兩個伙伴處以相同的方式獲取(ausbringen)每個運行技術指令、每個配置指令、和包括補丁在內的每個軟件更新來實現。因此，空間上被移置的相同的克隆被定義為具有相同數據庫和相同軟件狀態(tài)的處于運行中的交換系統(tǒng)。
數據庫原則上包含所有半永久的和永久的數據。在此情況下，永久的數據被理解為作為代碼以表格存放并且只能通過補丁或者軟件更新來改變的數據。半永久的數據被理解為這樣的數據，這些數據例如經由操作員界面被加載到系統(tǒng)中并且在較長時間內在那里以輸入的形式被存儲。除了系統(tǒng)的配置狀態(tài)之外，這些數據一般不由系統(tǒng)自身來改變。在數據庫中不包含伴隨呼叫的瞬時數據，其中交換系統(tǒng)僅僅短時間地存儲該瞬時數據，并且該瞬時數據超過呼叫的持續(xù)時間之后一般沒有意義，或者不包含狀態(tài)信息，其中所述狀態(tài)信息是以配置方式(konfigurativ)預定的基本狀態(tài)的瞬時疊加/補充。(因此，雖然端口在基本狀態(tài)中可能是激活的，但是由于瞬時的(短暫的)干擾目前是不可訪問的。)另外，交換系統(tǒng)S1、S1b兩者都具有(在圖1中沒有進一步示出的)至公共網管系統(tǒng)NM的激活的、面向分組的接口。但是在交換系統(tǒng)S1中所有面向分組的接口IF1...IFn都是激活的，而在交換系統(tǒng)S1b中面向分組的接口處于運行狀態(tài)“空閑(idle)”。該狀態(tài)“空閑”意味著，接口不允許交換技術的消息交換，但是可以從外部、也即通過被置于交換系統(tǒng)S1和交換系統(tǒng)S1b之外的上級的具有實時能力的監(jiān)控器來激活。該監(jiān)控器可以以硬件和/或軟件來實現，并且在故障情況下實時地轉接到克隆上。實時這里意味著幾秒的時間間隔。根據網絡的質量，也可以定義較高的時間間隔，以便識別替代接通的必要性。根據本實施例，該監(jiān)控器作為控制裝置SC并且出于可靠性原因雙重地(本地冗余)被構造。
接口In是基于分組的，并且因此是通向基于分組的外圍設備(例如IAD、SIP代理設備)、基于分組的遠程交換系統(tǒng)(Sx)、基于分組的媒體網關和服務器(MG/AGW)的通信接口。這些接口間接地由控制裝置SC(Switch Controller，SC)來控制。這意味著，控制裝置SC經由中央控制裝置CP激活和去激活接口IFn，并且因此可以任意地在運行狀態(tài)“激活(act)”和“空閑”之間來回轉換。
根據圖1的配置應該被看作是默認配置。這意味著，交換系統(tǒng)S1在交換技術上是激活的，而交換系統(tǒng)S1b處于運行狀態(tài)“熱備份(hotstandby)”。該狀態(tài)通過當前數據庫和除了基于分組的接口之外的所有組件的全部激活(和可能交換技術激勵的處理)來影響。因此，控制裝置SC可以通過激活接口IF2...n使(地理冗余的)交換系統(tǒng)S1b快速地(實時)變換到交換技術上激活的狀態(tài)。以下方面應被看作重要方面，即兩個地理冗余的交換系統(tǒng)S1、S1b以及網管NM和雙重的控制裝置SC必須分別在空間上是明確分開的。
控制裝置SC定期地或者按需求根據請求將交換系統(tǒng)S1和S1b的當前運行狀態(tài)(激活/備份(act/standby)，接口的狀態(tài))以及自身的運行狀態(tài)傳輸給網管。出于可靠性原因，網管NM應該具有以下功能，即也能夠手動地引起上述轉接。可選地可以阻止自動轉接，使得只能手動地進行轉接。
交換系統(tǒng)S1的接口IF1...IFn及其相應的、交換系統(tǒng)S1b的伙伴接口的分組地址(IP地址)可以是相同的，但不必是相同的。如果它們是相同的，則轉接只被前置的路由器發(fā)覺。而對于網絡中的伙伴應用來說它是完全透明的。在這一點上，也稱為IP故障轉移功能。如果對接口進行操作的協(xié)議允許將通信伙伴轉接到另一分組地址上，例如在H.248協(xié)議時情況如此(媒體網關可以獨立地建立至具有另一IP地址的另一媒體網關控制器的新連接)，則IP地址也可以不同。
在本發(fā)明的一種擴展方案中規(guī)定，將另一交換系統(tǒng)的中央計算機用作控制裝置SC。于是因此存在具有最高可用性的控制裝置。
在本發(fā)明的一種改進方案中，可以考慮交換系統(tǒng)S1和交換系統(tǒng)S1b之間的直接通信接口的建立。該建立可以被用于例如鑒于SCI(用戶控制輸入)和費用數據來更新數據庫，以及也被用于交換各個連接的瞬時數據或者重要的其他瞬時數據(例如H.248關聯處理(AssociationHandle))。因此，從用戶和運營商的角度看可以使運行的干擾最小化。于是，半永久的和瞬時的數據可以在周期性的時間幀(更新)中從相應的激活的交換系統(tǒng)傳輸到冗余的備份交換系統(tǒng)中。SCI數據的更新具有以下優(yōu)點，即在備份系統(tǒng)上避免周期性的恢復，并且在備份系統(tǒng)中隨時都存在關于SCI數據的現實意義。通過更新與堆棧相關的數據(例如H.248關聯處理)，可以對外圍設備隱瞞備用系統(tǒng)對外圍設備的接管，并且失效時間可以被更大大減少。
下面，現在以交換系統(tǒng)S1的嚴重失效為出發(fā)點。由于地理冗余，克隆(交換系統(tǒng)S1b)以高概率同控制裝置SC一樣不被涉及?？刂蒲b置SC確定交換系統(tǒng)S1的失效，因為經由交換系統(tǒng)S1的固定的預定義的多個接口不再能夠到達其中央控制裝置CP，并且因此出現與交換系統(tǒng)S1的中央控制裝置CP的通信損失。
控制裝置SC現在根據交換系統(tǒng)S1的失效的發(fā)覺將地理冗余的交換系統(tǒng)S1b切換到激活的運行狀態(tài)。失效的交換系統(tǒng)在修復/恢復之后進入運行狀態(tài)“熱備份”。必要時，手動介入是必要的，以便在交換系統(tǒng)S1啟動時加載交換系統(tǒng)S1b的當前數據庫。也可以隨時從網管系統(tǒng)NM出發(fā)手動地執(zhí)行轉接。
在根據圖1中所示的結構的本實施例中，出發(fā)點是交換系統(tǒng)S1和S1b只有IP接口，沒有設置TDM段(Streck)在交換系統(tǒng)上的終接。交換系統(tǒng)S1和S1b例如分別經由正好2個IP接口IF1、IF2與控制裝置SC相連接。因此即使該連接可擴展到所有n個接口，也應提供充分的冗余?？刂蒲b置SC本身由于其雙重性是故障安全的。
在啟動時，控制裝置SC(默認配置)將交換系統(tǒng)S1定義為交換技術上“激活”，并且將交換系統(tǒng)定義為交換技術上“備份”，將此顯性地通知給交換系統(tǒng)S1和S1b。作為其結果，交換系統(tǒng)S1的中央控制裝置CP使所有n＞2的接口IFn處于交換技術上激活的狀態(tài)，而交換系統(tǒng)S1b的中央控制裝置CP讓其所有n＞2的接口IFn保持在狀態(tài)“空閑(IDLE)”中。交換系統(tǒng)S1b(針對IP故障轉移地址和/或非故障轉移地址)首先根本不以被安排給它的外部的交換技術上可用的IP地址向邊緣路由器注冊，或者(針對非故障轉移地址)對來自外圍設備、也即網關、IAD等的輸入不作出反應。
通過在控制裝置SC和兩個成對布置的交換系統(tǒng)S1、S1b的中央控制裝置CP之間交換周期性的測試消息來監(jiān)控兩個交換系統(tǒng)S1和S1b的運行狀態(tài)。通過以下方式在控制裝置SC和激活的交換系統(tǒng)S1的中央控制裝置CP之間進行周期性的測試消息的交換，即激活的交換系統(tǒng)S1利用其中央控制裝置CP的支持周期性地向控制裝置SC注冊并且隨后(例如每隔10s)收到肯定的確認。通過以下方式在控制裝置SC和熱備份交換系統(tǒng)S1b的中央控制裝置CP之間進行周期性的測試消息的交換，即熱備份交換系統(tǒng)S1b利用其中央控制裝置CP的支持周期性地向控制裝置SC注冊并且隨后(例如每隔10s)不收到或者收到否定的確認。
現在，交換系統(tǒng)S1應失效。控制裝置SC(如果是正常的)將每個經驗證的、持續(xù)不允許的長時間的、與交換系統(tǒng)1的中央控制裝置CP的通信損失通告給網管NM，為此考慮兩個接口IF1、IF2。此外，控制裝置SC通過以下方式把用于開始運行的任務交給交換系統(tǒng)S1b，即控制裝置SC經由接口IF1、IF2中的至少一個接口促使交換系統(tǒng)S1b的中央控制裝置CP激活其交換技術接口。因為控制裝置SC過去已經對交換系統(tǒng)S1b的可用性進行了監(jiān)控并且該交換系統(tǒng)看起來沒有受到干擾，所以這可以立即實現。
通過控制裝置SC肯定地確認交換系統(tǒng)S1b的周期性的請求來實現交換系統(tǒng)S1b的接口的激活。隨后，交換系統(tǒng)S1b的中央控制裝置CP將接口IFn顯性地切換到交換技術上激活的狀態(tài)。此外，控制裝置SC否定地確認交換系統(tǒng)S1的未來的請求或者使其不被確認，由此交換系統(tǒng)S1的中央控制裝置CP顯性地將接口IFn切換到交換技術上未激活的狀態(tài)，這也在修復后的重新開始運行之后立即進行。
現在使前置的路由器獲知交換系統(tǒng)S1的IP故障轉移地址。只要還沒有發(fā)生，就同樣適用于外部的非故障轉移地址。從此以后，經由路由器到達的外部信令通過交換系統(tǒng)S1b來處理。
如果故障源于交換系統(tǒng)S1和控制裝置SC之間的通信干擾，則交換系統(tǒng)S1檢測控制裝置SC的不可用性，并且假設控制裝置SC轉接到交換系統(tǒng)S1b上。因此，交換系統(tǒng)S1基于與控制裝置SC的通信損失而自動地去激活其接口。由此保證兩個交換系統(tǒng)S1和S1b中分別只有一個是激活的。
在修復之后或者在控制裝置SC和交換系統(tǒng)S1之間的通信重新可用之后可以再次轉接回交換系統(tǒng)S1。然而，這不一定是必要的，但是能夠可選地被支持。
為了排除控制裝置SC與交換系統(tǒng)S1和交換系統(tǒng)S1b之間的通信損失引起兩個交換系統(tǒng)S1和S1b的完全失效，控制裝置SC和交換系統(tǒng)總是將交換系統(tǒng)的替代接通和即將發(fā)生的關斷通知給網管NM，并且這必要時可被網管NM阻止。也可以可選地提供用戶向網管NM確認的模式。
現在，關于交換系統(tǒng)的相同的失效情形應該在圖2中所示的配置上運行。與圖1中所示的配置的區(qū)別在于設置兩個控制裝置SC1和SC2，這兩個控制裝置被安置在不同的地方。因此，控制裝置SC由兩個一半SC1和SC2組成。
根據圖2，兩個(空間上分開的)監(jiān)控裝置SC1和SC2相互監(jiān)控。如果兩個控制裝置SC1和SC2之間的通信出現故障，則不再存在以控制裝置為出發(fā)點的自動的替代接通任務。在兩個控制裝置SC1和SC2隔離期間，最后在兩個控制裝置SC1和SC2中所確定的交換系統(tǒng)的運行狀態(tài)被維持。這是可能的，因為兩個控制裝置SC1和SC2仍是分開激活的。這使兩個控制裝置SC1和SC2不能彼此獨立地進行交換系統(tǒng)S1和S1b的不一致的調整。交換系統(tǒng)S1和S1b的中央部分CP與兩個控制裝置SC1和SC2有聯系，并且從控制裝置SC1和SC2顯性地獲得用于激活或者去激活其接口的任務。這些任務是一致的，因為兩個控制裝置SC1和SC2對此事先已同步。
如果現在交換系統(tǒng)S1失效，則這由控制裝置SC1和SC2確定。兩者同步并且接通交換系統(tǒng)S1b。如果交換系統(tǒng)S1此后又開始運行，則這又被控制裝置SC1和SC2發(fā)覺，并且在成功的內部同步之后交換系統(tǒng)S1進入由控制裝置SC1和SC2所引起的備份狀態(tài)。
如果只有控制裝置SC1和交換系統(tǒng)S1之間的通信受到了干擾，則這同樣被兩個控制裝置SC1和SC2識別出，并且放棄了替代接通。
如果交換系統(tǒng)S1和兩個控制裝置SC1和SC2之間的通信受到了干擾，則兩個控制裝置已經激活了交換系統(tǒng)S1b。在此情況下，交換系統(tǒng)S1由于與兩個控制裝置SC1和SC2的通信損失而自己去激活。
如果控制裝置SC1失效，則這表現為兩個控制裝置SC1和SC2之間的通信干擾。由此，控制裝置SC2不再進行進一步的替代接通，因為然后存在以下危險，即控制裝置SC1與控制裝置SC2的調整不一致地同樣對交換系統(tǒng)S1和交換系統(tǒng)S1b進行調整。因為繼續(xù)存在與SC2的聯系，則不關斷交換系統(tǒng)1b。
該配置的優(yōu)點在于尤其在自動地關斷隔離的交換系統(tǒng)時可靠性提高。
權利要求
1.用于替代接通空間上分開的交換系統(tǒng)的方法，所述交換系統(tǒng)按1∶1冗余被成對地布置，其中一個交換系統(tǒng)(S1)處于激活的運行狀態(tài)(“激活”)，而剩余的冗余的交換系統(tǒng)(S1b)處于熱備份的運行狀態(tài)(“空閑”)，其特征在于，在至少一個上級監(jiān)控器(SC)和成對地布置的交換系統(tǒng)(S1，S1b)中的至少一個交換系統(tǒng)之間建立通信，并且在與激活的交換系統(tǒng)(S1)的通信損失時，利用冗余的交換系統(tǒng)(S1b)的中央控制裝置(CP)的支持實時地轉接到該冗余的交換系統(tǒng)上。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述至少一個上級監(jiān)控器(SC)和兩個成對地布置的交換系統(tǒng)(S1，S1b)的所述中央控制裝置(CP)之間周期性地交換測試消息。
3.按照權利要求1、2所述的方法，其特征在于，所述上級監(jiān)控器(SC)和激活的交換系統(tǒng)(S1)的中央控制裝置(CP)之間的周期性的測試消息的交換通過以下方式來控制，即所述激活的交換系統(tǒng)(S1)利用其中央控制裝置(CP)的支持周期性地向所述監(jiān)控器(SC)注冊并且隨后(例如每隔10s)收到肯定的確認。
4.按照權利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述上級監(jiān)控器(SC)和熱備份交換系統(tǒng)(S1b)的中央控制裝置(CP)之間的周期性的測試消息的交換通過以下方式來控制，即所述熱備份交換系統(tǒng)(S1b)利用其中央控制裝置(CP)的支持周期性地向所述監(jiān)控器(SC)注冊并且隨后不收到確認或者(例如每隔10s)收到否定的確認。
5.按照權利要求1至4所述的方法，其特征在于，與交換技術上激活的交換中心的經驗證的通信損失由所述監(jiān)控器(SC)通知給網管(NM)，所述網管隨后按照交換系統(tǒng)(S1b)的可用性向至少一個監(jiān)控器(SC)發(fā)送轉接指令。
6.按照權利要求1、2或者3所述的方法，其特征在于，到所述冗余的交換系統(tǒng)(S1b)上的轉接由所述監(jiān)控器(SC)通過以下方式來控制，即所述監(jiān)控器利用肯定的確認來確認熱備份交換系統(tǒng)(S1b)的周期性的請求(“請求”)，隨后該交換系統(tǒng)(S1b)由其中央控制裝置(CP)顯性地控制為交換技術上激活的狀態(tài)。
7.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在消除通信損失之后，不自動切換回在通信損失之前存在的配置。
8.用于監(jiān)控和切換交換系統(tǒng)的監(jiān)控器，該監(jiān)控器被劃分成至少兩個空間上分開的部分，并且該監(jiān)控器在一個交換系統(tǒng)失效時實時地轉接到冗余地分配的交換系統(tǒng)上。
9.按照權利要求8所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控器(SC)的至少兩個部分(SC1和SC2)相互監(jiān)控，所述至少兩個部分中的一個部分和當時激活的交換系統(tǒng)(S1)之間的通信干擾是對此的理由，于是所述至少兩個部分(SC1和SC2)相互同步，并且激活或者不激活所述冗余的交換系統(tǒng)(S1b)。
10.按照權利要求8、9所述的方法，其特征在于，在所述至少兩個部分(SC1、SC2)自身之間的通信干擾的情況下，最后在所述至少兩個部分(SC1、SC2)中所確定的交換系統(tǒng)(S1、S1b)的運行狀態(tài)被維持。
全文摘要
在現有技術中存在以下問題，即盡管當代的交換系統(tǒng)通過冗余地提供重要的內部組件而具有高度的內部運行可靠性。但是，如果巨大的外部影響(例如自然災害、恐怖襲擊、戰(zhàn)爭影響等)出現，則所采取的預防措施通常很少有用。按照本發(fā)明規(guī)定1∶1冗余。據此，相同的克隆作為具有相同的硬件、軟件和數據庫的冗余伙伴被分配給每個要保護的交換系統(tǒng)。通過上級的、具有實時能力的監(jiān)控器快速、可靠且自動地進行轉接，所述監(jiān)控器建立與被成對布置的交換系統(tǒng)的通信。在與激活的交換系統(tǒng)的通信損失時，利用兩個交換系統(tǒng)的中央控制裝置的支持轉接到冗余的交換系統(tǒng)上。
文檔編號H04L1/22GK1890991SQ200480036936
公開日2007年1月3日 申請日期2004年8月27日 優(yōu)先權日2003年12月12日
發(fā)明者N·雷比格, J·特格勒 申請人:西門子公司