专利名称：一种ip网中实现信令链路冗余备份的方法
技术领域：
本发明涉及IP网与传统电信网之间数据准确传递的方法，具体地说，是涉及在IP网中实现信令链路冗余备份的方法。
在这种模型下，处于传统电话网与IP网边界的信令网关(SG)可以完成信令消息和IP包之间的相互转换。当信令端点(SEP)有消息要传递到软交换设备(SoftSwitch)或媒体网关控制器(MGC)时，首先信令端点将消息通过信令端点到信令网关之间的信令链路传到信令网关，信令网关上的信令承载模块在收到对端的信令消息后，通过内部接口向上报告，此时的一个假上层用户模块根据相应的数据转化成相应的不同用户适配(UA)消息，进而通过已经建立的流控制传输协议(SCTP)连接发送到相应的软交换设备或媒体网关控制器上去，软交换设备或媒体网关控制器上的UA模块将收到的消息还原成内部接口通知到上层的用户层，从而完成了信令消息从传统电信网到IP网的传递。反之，当软交换设备或媒体网关控制器的综合业务数字网用户部分(ISUP)或电话用户(TUP)模块有消息需要传递到处在传统电信网中的信令端点时，则是通过内部接口交给UA模块，进而通过SCTP传递到信令网关，信令网关上的假上层用户模块在得到UA模块收到的消息内容后再通过相同的内部接口交给信令网关上的信令承载模块，最终通过信令网关与信令端点之间的信令链路到达信令端点，从而完成由IP网进入传统电信网的工作。
为了能够使将各种信令传递适应IP网中新的网络拓扑，SIGTRAN协议组引入应用服务器(AS)及应用服务器处理进程(ASP)的概念用于所有的适配协议。应用服务器表示某些特定信令消息的总和，其优点在于屏蔽了信令方式的差异。应用服务器处理进程则表示软交换设备或媒体网关控制器上处理该应用服务器所代表信令消息的进程。信令网关在收到信令消息后，根据消息中所带的特征值找到所属的应用服务器(AS)，再根据AS找到可用的应用服务器处理进程(ASP)，最后将信令消息封装成IP包发到ASP所在的软交换设备或媒体网关控制器，从而完成从信令网到IP网的分发。一个应用服务器可以由一个应用服务器处理进程处理，也可由多个应用服务器处理进程同时处理以实现负荷分担。
所有的适配协议消息均有相同功能的应用服务器状态维护消息(ASPSM)和应用服务器业务维护消息(ASPTM)，而这两组消息的作用是就是实现IP网中的信令链路。此外，所有的适配协议均以SCTP作为承载协议。由于这些共同之处，各种信令链路就可以采用同样的技术实现冗余备份。
目前的协议做了一些链路冗余备份的讨论和考虑，其物理模型如图7所示。每个信令网关可连接多个媒体网关控制器，每个媒体网关控制器可以连接多个网关。对于属于同一个应用服务器的业务，信令网关可以按照特定的冗余备份原则交给多个媒体网关控制器分别处理。而同一个媒体网关控制器的业务消息同样也可按照特定的冗余备份原则交给不同的信令网关传递。由此可以看出协议中所考虑的冗余备份是基于整个网络拓扑的，其基本原则是建立两个可靠连接，分别作为主用链路和备用链路，正常情况下主用链路的连接收发数据，备用链路不进行收发数据。当一个设备出现故障或不工作时，所有的业务由备用链路进行处理。由于IP网上不同连接可能经过不同的网络，主备链路传输速率可能相差较大。在倒换过程中，可能会出现后发的数据先到，导致数据的失序和丢失。协议中对于这种方式下如何实现发生倒换时如何保证数据的不丢失，不失序并未提出解决方法。
为了完成本发明的任务，所述的IP网中实现信令链路冗余备份的方法包括(1)在IP网一侧的主机配置对应于两个链路的应用服务器进程，两个应用服务器进程在启动后分别与信令网关建立流控制传输协议(SCTP)连接；(2)建立SCTP连接成功后，向两个应用服务器进程的用户适配模块分别发送应用服务器处理进程启动消息；(3)收到信令网关发来的应用服务器处理进程启动应答消息后，主用链路的用户适配模块发送应用服务器处理进程激活消息，而备用链路处于去激活状态，不进行信令消息的收发；(4)主用链路的用户适配模块收到应用服务器处理进程激活应答后进入激活状态，备用链路的用户适配模块保持在去激活状态；(5)当需要发起倒换时，请求倒换一侧的主用链路的用户适配模块向底层的SCTP承载模块发出“优雅关闭”主用链路的请求；(6)“优雅关闭”成功后，备用链路的用户适配模块发送应用服务器处理进程激活消息，备用链路开始进行数据收发；(7)如果步骤(5)所述的“优雅关闭”请求不成功，则进行强制倒换。
如上所述的方法中，还可以在步骤(5)中需要发起主备链路倒换时，设置一倒换定时，如果设置的倒换定时到时，而“优雅关闭”请求还未完成，则进行强制倒换。
本发明提出的方法中，在IP网络一侧的主机中中创建两个为同一个应用服务器(AS)服务的应用服务器进程(ASP)，所有用户适配协议共有应用服务器状态维护消息(ASPSM)和应用服务器业务维护消息(ASPTM)，使两个应用服务器进程状态分别进入激活和去激活状态，从而实现两条为同一业务服务的信令链路。在发生倒换时，采用“优雅关闭”SCTP连接，SCTP自身会保证将所有残存在自己缓存中的数据全部发送出去，而其上的应用亦可在得知残存数据全部发完后，顺序发送后面的数据，从而保证数据的顺序传递。这种方法不但能够保证数据的不丢失和不失序，而且由于备用链路能够保证在主用链路的数据发完后即刻得到通知，能够保证倒换的速度。
图2表示的是IETF提出的通过信息传递部分第三级用户适配协议(M3UA)将七号信令从7号信令网适配到IP网的模型。
图3表示的是IETF提出的通过信息传递部分第二级用户适配协议(M2UA)将七号信令从7号信令网适配到IP网的模型。
图4、图5、图6分别表示的是IETF提出的V5协议、综合业务数字网(ISDN)协议、信令连接控制部分(SCCP)协议适配模型。
图7是IETF提出的SIGTRAN主备链路冗余备份的物理结构示意图。
图8和图9是以7号信令网与IP网交换数据为例，采用本发明的方法，分别由MGC和SG发起倒换的流程图。
图10在一个媒体网关控制器(MGC)内实现本发明方法的物理模型图。
图11是在多个MGC之间实现本发明方法的物理模型图。
图1在前文已经有解释，在此不再赘述。图2至图6是以各种传统电信网的信令消息适配到IP网中涉及到的具体物理层和信令协议。可以看出，所有协议的共同点是均以SCTP/IP作为底层承载协议，对于不同的信令，根据需要可使用不同的适配协议，如图2中的7号信令是采用M3UA适配协议，图3中的7号信令是采用M2UA适配协议，对于图4中的V5信令是采用V5UA适配协议，图5中的ISDN采用IUA适配协议，图6中的SCCP信令是采用SUA适配协议。在适配协议上面，是其所承载的信令数据及命令包。信令数据及命令包在转成相应的适配协议包后，再利用SCTP协议传递到IP网中的目的地。
下面以七号信令网与IP网进行数据交换为例，具体描述本方法。IP网一侧的主机可以是媒体网关控制器(MGC)，也可以是软交换系统，这里以MGC为例做说明。在媒体网关控制器配置对应于两个链路的应用服务器进程，两个应用服务器进程在启动后分别与信令网关建立流控制传输协议(SCTP)连接。建立SCTP连接成功后，向两个应用服务器进程的用户适配模块分别发送应用服务器处理进程启动消息。收到信令网关发来的应用服务器处理进程启动应答消息后，主用链路的用户适配模块发送应用服务器处理进程激活的消息，其中消息中的业务模式为取代方式，而备用链路处于去激活状态，不进行信令消息的收发。主用链路的用户适配模块收到应用服务器处理进程激活应答后进入激活状态，备用链路的用户适配模块保持在去激活状态。当需要发起倒换时，请求倒换一侧的主用链路的用户适配模块向底层的SCTP承载模块发出“优雅关闭”主用链路的请求。为了防止底层承载状态或网络异常造成的优雅关闭失败，可以在发起倒换时，设置一倒换定时，如果设置的倒换定时到时，而“优雅关闭”请求还未完成，则进行强制倒换。
IP网中的信令链路的两端(SG和媒体网关控制器或软交换设备)均可以发起倒换请求。两种情况机理相同，不过由于两者并不处于对等地位，具体操作略有不同。
如图8所示，在MGC发起主备倒换时，主用链路的用户适配模块首先向底层的SCTP承载模块发出优雅关闭请求，同时用户适配模块暂停发送数据，并将后面的数据缓存起来。根据协议规定，SCTP收到上层的优雅关闭请求后，停止接收上层数据，并在自己发送缓存中全部数据包成功发送后向对端发送关闭(SHUTDOWN)报文。此时SCTP向用户适配模块通知，使后者知道前面请求发送的数据已经全部发送成功。备用链路的用户适配模块在得知主用链路的关闭(SHUTDOWN)报文已经发出去后立即向信令网关发送应用服务器处理进程激活消息，其中业务模式填取代模式。根据协议规定，信令网关在收到备用链路发来激活消息(取代模式)后，会将该应用服务器进程作为应用服务器的主用应用服务器进程，即后面的七号消息将向这个应用服务器进程分发，同时向媒体网关控制器发送应用服务器处理进程激活证实(ASP ACTIVE ACK)消息。在收到信令网关发来的应用服务器处理进程激活证实(ASP ACTIVE ACK)消息后，若主用链路的优雅关闭过程仍未完成，则只能向外发送数据，而暂时不能接收数据。在主用链路完成优雅关闭过程后，备用链路可以收发数据。
如图9所示，在信令网关发起主备倒换时，信令网关侧的用户适配模块请求优雅关闭主用链路的连接，将发送的数据暂时存放在缓存中。SCTP在将缓存中数据发完后，按照协议规定向对端发送关闭(SHUTDOWN)报文。在媒体网关控制器上的主用链路的SCTP收到关闭(SHUTDOWN)报文后，通知其上面的用户适配模块。主用链路的用户适配模块在得到SCTP的收到关闭(SHUTDOWN)报文指示后，停止通过主用链路发送数据，备用链路的用户适配模块立即发送应用服务器处理进程激活(ASP ACTIVE)消息，其中业务模式填取代模式(override)在收到信令网关发来的应用服务器处理进程激活证实(ASP ACTIVE ACK)消息后，若主用链路的优雅关闭过程仍未完成，则只能接收数据，而暂时不能向外发送数据。在主用链路完成优雅关闭过程后，此时备用链路可以收发数据。
若主用链路由于故障原因无法完成优雅关闭连接，可以直接将备用链路激活以取代原来的主用链路，但上面的数据应当延时一段时间发送以尽可能保证消息的顺序。
根据本发明的方法提出的冗余模型如附图11所示，在一个媒体网关控制器MGC中配置两个应用服务器进程，分别为ASP1和ASP2，均为相同的应用服务器进行服务，即处理相同的信令消息。这两个应用服务器进程一般分布在不同的处理板上，但也可以在同一处理板上。
由本发明也可以拓展成为多个媒体网关控制器之间实现主备信令链路，如图12所示，MGC1中建立应用服务器ASP1，MGC2中建立ASP2。在这种情况下，两台主机需要通过可靠传输协议进行消息的交互和数据的传递。另外，为了更好的进行控制，可以增加一个管理主机进行主备管理
权利要求
1.一种在IP网中实现信令链路冗余备份的方法，其特征在于，主要包括(1)在IP网一侧的主机配置对应于两个链路的应用服务器进程，两个应用服务器进程在启动后分别与信令网关建立流控制传输协议(SCTP)连接；(2)建立SCTP连接成功后，向两个应用服务器进程的用户适配模块分别发送应用服务器处理进程启动消息；(3)收到信令网关发来的应用服务器处理进程启动应答消息后，主用链路的用户适配模块发送应用服务器处理进程激活消息，而备用链路处于去激活状态，不进行信令消息的收发；(4)主用链路的用户适配模块收到应用服务器处理进程激活应答后进入激活状态，备用链路的用户适配模块保持在去激活状态；(5)当需要发起倒换时，请求倒换一侧的主用链路的用户适配模块向底层的SCTP承载模块发出“优雅关闭”主用链路的请求；(6)主用链路进行“优雅关闭”；(7)如果“优雅关闭”成功，备用链路的用户适配模块发送应用服务器处理进程激活消息，备用链路开始进行数据收发；(8)如果步骤(6)所述的“优雅关闭”请求不成功，则进行强制倒换。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(5)还可以具体为需要发起主备链路倒换时，设置一倒换定时；如果设置的倒换定时到时，而步骤(6)所述的“优雅关闭”请求还未完成，则进行强制倒换。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果是IP网络一侧的主机发起倒换，所述的步骤(6)可以包括主用链路的用户适配模块暂停发送数据，并将后面的数据缓存起来；SCTP收到上层的优雅关闭请求后，停止接收上层数据，并在自己发送缓存中全部数据包成功发送后向对端发送关闭(SHUTDOWN)报文；SCTP向用户适配模块通知，使后者知道前面请求发送的数据已经全部发送成功；备用链路的用户适配模块在得知主用链路的关闭(SHUTDOWN)报文已经发出去后，立即向信令网关发送应用服务器处理进程激活消息；信令网关在收到备用链路发来激活消息后，将该应用服务器进程作为应用服务器的主用应用服务器进程，同时向IP网络一侧的主机发送应用服务器处理进程激活证实(ASP ACTIVE ACK)消息。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果是信令网关发起倒换，所述的步骤(6)可以包括信令网关侧的用户适配模块发出请求后，将发送的数据暂时存放在缓存中；SCTP在将缓存中数据发完后，向对端发送关闭(SHUTDOWN)报文；在IP网络一侧的主机的主用链路的SCTP收到关闭(SHUTDOWN)报文后，通知其上面的用户适配模块；主用链路的用户适配模块在得到SCTP的收到关闭(SHUTDOWN)报文指示后，停止通过主用链路发送数据，备用链路的用户适配模块立即发送应用服务器处理进程激活(ASP ACTIVE)消息。
全文摘要
本发明公开了一种IP网中实现信令链路冗余备份的方法。在IP网络一侧的主机中创建两个为同一个应用服务器(AS)服务的应用服务器进程(ASP),所有用户适配协议共有应用服务器状态维护消息(ASPSM)和应用服务器业务维护消息(ASPTM),通过使两个应用服务器进程状态分别进入激活和去激活状态,从而实现两条为同一业务服务的信令链路。在发生倒换时,采用“优雅关闭”SCTP连接,SCTP会保证将所有残存在自己缓存中的数据全部发送出去,而其上的应用亦可在得知残存数据全部发完后,顺序发送后面的数据,从而保证数据的顺序传递。这种方法不但能够保证数据的不丢失和不失序,而且由于备用链路能够保证在主用链路的数据发完后即刻得到通知,能够保证倒换的速度。
文档编号H04M1/24GK1423458SQ0113902
公开日2003年6月11日 申请日期2001年11月30日 优先权日2001年11月30日
发明者奚敏 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司