专利名称：一种环网业务保护方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及环网保护，尤其涉及ー种环网节点自身的业务保护方法及装置。
背景技术：
在高速公路上，因为交通管理的需要，可能需要在不同的地点布设监控设备。现有技术中会采用环形组网的方式将多个视频监控设备(如编码设备)连接起来。如图I所示，环形网络为了避免广播风暴，需要阻塞掉ー个端ロ(通常是主节点的副端ロ)，当环网因为链路或者节点发生故障的 时候，可以通过刷新MAC地址表来调整转发方向，这样可以在网络的转发层面形成故障保护机制。在普通的环网中，以以太网交换机构建的环网为例，环网上的每个设备都是交換机，并不会产生任何数据报文(也称为网络上的业务报文)，因此交换机或者交換机链路的故障因为环网保护机制的存在不会导致任何需要转发的报文丢失。如果是交换机节点故障则仅仅会影响从该交换机来自该环下端ロ的报文的转发。编码器通常会连接或集成有摄像头，都会产生视频监控数据报文，因此环网中每个节点既是报文转发的參与者也是报文的生产者，这与普通ニ层环网所面临的现实状况是大大不同的。请參考图1，假设此时节点J故障了，虽然环网保护机制会保证其他节点的数据报文都能够通过改道的方式继续传回监控中心网络(或者其他区域)，但是节点J连接或集成的摄像头采集到的图像则无法经过编码并形成数据报文(业务报文的ー种)传回监控中心网络。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种环网节点业务保护装置，该装置应用于环网节点上，其中每个环网节点均包括第一及第ニ环上端ロ以及至少ー个环下端ロ ；该装置包括第一收发単元、保护收发単元、开关单元以及业务处理単元；其中第一收发单元，连接在第一环上端ロ以及业务处理単元之间，并使用第一收发通道通过该第一环上端ロ与外部通信；保护收发単元；连接在第一环上端ロ与开关单元之间，并使用与所述第一收发通道不同的保护收发通道通过该第一环上端ロ与外部通信；开关单元，连接在保护收发単元与环下端ロ之间，在本节点正常工作时处于断开状态，并在本节点异常时处于闭合状态，以使得来自环下端ロ的业务通过保护收发单元发送到其他正常工作的节点；业务处理单元，用于对本节点的业务进行处理，并将生成的业务报文提交给转发单元；转发单元，用于根据转发表将本节点生成的业务报文或者来自环上端ロ的其他节点的业务报文通过第一或第二环上端ロ转发出去。通过以上描述可以看出，本发明在节点异常情况下通过保护通道将需要本节点处理的业务发送到其他环网节点处理，充分利用了环网在拓扑冗余上的优势，且对环网节点的改造成本较低，有效避免了环网节点故障情况下自身业务处理无法被保护的问题。
图I是现有技术中环网正常状态下的业务转发示意图；图2是本发明环网节点的硬件架构图；图3是本发明环网业务保护装置的逻辑结构图；
图4是本发明环网业务保护的组网示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明进行详细描述。请參考图2以及图3，图2所示是本发明环网中各个节点的基本硬件结构，其中每个环网的节点都包括第一及第ニ环上端ロ以及至少ー个环下端ロ。请參考图3，本发明环网业务保护装置应用在环网节点上，该装置包括保护收发单元、开关单元、业务处理单元、第一及第ニ收发单元以及转发单元(未图示)。该装置的逻辑结构的实现方式多种多样，可以采用计算机程序、可编程逻辑器件、专用硬件等要素任意组合的方式实现。本发明对环网节点自身负责处理的业务进行保护，以下以应用最为广泛的视频监控网络中的监控业务为例进行说明，然而本发明对于业务本身并没有具体的限制，因为本发明基础性保护机制并不需要因业务的变化而进行本质性的改动。现有的视频监控网络中可能会因为业务需要而部署由编码设备(比如编码器，如EC或IPC等)构成的环形网络(以ニ层环形网络为例)，这些编码设备被称为环上节点。各个编码器通常都包括业务处理单元、第一及第ニ环上端ロ、分别使用第一及第ニ收发通道与外部通信的第一及第ニ收发单元、环下端ロ以及转发单元。在这样的环网中，每个节点的业务处理単元都承担着两个主要工作自身的业务处理以及途经本节点的业务报文的转发。本发明所说的收发单元可以理解为物理层的收发，而物理层以上的处理工作都被归纳在业务处理単元中进行处理，为了描述更加简洁清楚，对于链路层、网络层等更为上层的处理将不再细分介绍。并且在以下的描述中，链路层以及网络层的处理可能会被抽象掉，因为这并不是本发明创新过程中所关注的重点。在视频监控网络(以IP监控网络为例)中，对于每个编码器来说，自身的业务处理分成两大类，一类是信令业务的处理，另ー类是数据业务的处理。在信令业务层面，编码器通常需要通过生成监控信令报文向管理服务器(比如VM服务器)发起注册，接收VM发出的各种监控信令报然后在业务处理单元对这些信令进行处理。比如说，VM可以向编码器发出发送实况视频流的信令，编码器收到后可以根据VM在信令中的指示将自身的实况视频流发送给VM指定的解码终端或者媒体转发服务器等。在数据业务层面，编码器作为环上节点，其发送的多媒体流(如前述实况视频流)的来源是环下端ロ所连接的各种多媒体设备(比如摄像头或对讲设备等)，需要说明的是环下端ロ可能是ー个内部端ロ或逻辑意义上的端ロ，因为摄像头或者对讲设备可能是集成在编码器中的。多媒体设备采集到的通常是模拟多媒体流，其是编码器的主要数据业务的处理对象。编码器的任务是将多媒体流编码形成数据报文然后通过网络发送出去。编码的实现方式有很多中，可以通过CPU来实现，也可以通过DSP，或者可编程器件甚至专用硬件来实现。由于编码器是环上节点，来自其他编码器的数据报文或信令报文可能会经过本编码器，编码器的转发单元可以根据转发表(比如MAC地址转发表)对数据报文进行转发，比如将第一环上端ロ收到的报文通过第二环上端ロ转发出去，反之亦然。报文的转发属于常见的技术，可參考现有技术进行实现。通常环网在组网层面都是带有保护机制的，比如说，如果环网是ニ层的以太环网，可以通过RRPP等协议在转发层面上形成保护，当发生单点故障的时候，可以通过发送网络控制报文来刷新各个环网节点的转发表，使得报文转发方向改变以避开故障点。对于转发单元的转发工作来说，业务处理单元可以被视为通过ー个内部端ロ(可能是逻辑上的)连接到转发单元的一个节点而已。本发明并未有在图中示出转发单元，其具体实现可以參考现有技木。现有的环网保护机制仅仅在业 务报文转发层面做了保护，而对环网节点的业务报文“生产过程”的保护却无能为力。本发明在现有编码器的基本结构的基础上新增开关单元以及保护收发単元，从而实现对环上节点的业务保护。以下从发明实现的三个主要方面进行介绍第一部分将被保护的多媒体流从保护通道发送到环网上。在本发明中，保护收发单元连接在第一环上端ロ与开关单元之间，其使用与所述第一收发通道不同的保护收发通道通过该第一环上端ロ与外部通信。而开关単元则连接在保护收发単元与环下端ロ之间，在编码器正常工作时处于断开状态，并在编码器异常时处于闭合状态，以使得来自环下端ロ的业务通过保护收发单元发送到其他正常工作的节点。请參考图3，在编码器正常工作的情况下，开关单元处于断开状态，来自环下端ロ的多媒体流会自然被送到业务处理单元进行处理。但是当编码器异常的时候，业务处理单元可能处于不可用的状态，比如说编码器断电了或者说业务处理单元自身发生了故障，又或者转发单元发生了故障，这些情况都可能会导致编码器无法在环上正常展开工作。此时虽然在整个环网的转发层面可以做到对其他节点转发工作的保护，即其他节点本来需要通过本编码器转发报文会因为转发表的刷新而改道。但是此时，来自编码器环下端ロ的多媒体设备(比如摄像头)产生的多媒体流就无法被处理了，监控网络中解码终端无法点播和观看该摄像头的实况视频流。在这种情况下，本发明需要将开关单元闭合，让多媒体流从环下端ロ通过闭合的开关单元流向保护收发単元。开关单元可以是ー个简单的无源的继电器，也可以基于是ー个数字电路或者逻辑器件实现的有源器件，可以采用独立供电的方式(主要是应对整个编码器断电的情形)。在优选的实施方式中，本发明可以进一歩包括故障检测単元(未图示)，主要用来检测编码器的业务处理单元或者转发单元是否发生故障，如果是，则将开关单元的状态由断开设置闭合，以打通环下端ロ与保护收发単元之间的通道，故障检测单元可以通过内置开关控制芯片或者寄存器等方式来实现对开关单元的控制。对业务处理以及转发是否故障的检测可以參考各种现有技术进行实现。同样，保护收发単元可以是ー个无源器件，比如无源光电耦合器；无源的收发单元的优势是可以在编码器断电的情况下也能工作。当然有源器件也可以采用，其可以在非断电的异常情况使用，比如说业务处理单元故障或者转发单元故障；而且还可以通过独立供电(如电池供电)的方式来保证编码器断电的情况下，有源的保护收发通道亦然可以正常エ作。对保护收发单元或者开关单元采用独立供电成本并不需要增加很多，因为一旦出现编码器异常，网络管理员通常会迅速处理，因此独立供电并不需要很大外接电源容量的设计，因此成本也较低。
以无源光电耦合器为例，其可以将来自内部的电信号(即来自环下端ロ的多媒体流，被保护的对象)转换为光信号发送到环网的链路(假设环网链路采用的是光纤连接)。通常情况下，保护收发単元工作的通道应该与环网上各个节点的收发通道(即前述第一和第ニ收发单元)不同，否则可能会造成收发混乱，因为保护收发单元发送的信号中所承载的对象是原始的多媒体流(通常是模拟信号)，而环网在没有节点故障的情况下第一及第ニ收发単元收发的信号所承载的是编码后的多媒体流(通常是数字的)，如果在同一个通道内可能造成对端无法正常处理。不同的通道可以通过在频域或者时域做相应调整收发參数来实现，对于光纤来说，保护收发単元可以选择与编码器的第一和第二收发单元不同的收发參数(比如中心波长)，避免信号在 频域发生冲突。在优选的实施方式中，保护收发単元的收发參数可以是预先设定好的，也可以是VM根据需要来动态配置的。进ー步来说，所述保护收发单元还连接在第二环上端ロ与开关单元之间，并使用与所述第二收发通道不同的保护收发通道通过该第二环上端ロ与外部通信。保护收发単元同时连接到第一和第二环上端ロ可以将被保护的多媒体流从环上两个方向发出去，这会让后续接管工作更加便利，管理服务器可以灵活来控制其他编码器对于异常编码器业务的接管工作。第二部分，对异常节点的业务进行接管在保护收发通道将被保护的多媒体流发送到环网上以后，可以选择ー个正常工作的节点对业务进行接管，本发明并不限定业务接管的形式，实现方式可能因为具体的用户需求而多种多祥。以下介绍仅仅是ー种更为优化的实现方式。请參考图4，还是以IP监控网络为例，一个编码器(比如编码器B)发生异常之后，VM可以通过各种途径感知到这样的异常，比如异常编码器对端的编码器A或C可能会发送告警等。VM在感知到编码器B异常之后，可以指示环网上其他正常工作的编码器对其业务进行接管。在简单的实现方式中，VM可以通过接管信令指示第一环上端ロ对端的编码器(比如编码器A)对编码器B的业务进行接管。编码器A的保护收发単元通常可以选择与编码器B保护收发単元相同的收发參数(t匕如相同的中心波长)，这样就可以使得双方使用相同的保护收发通道，编码器A因此能够正确接收来自故障编码器的多媒体流(已经被转换为光信号)，然后进行光电转换后得到原始的以电信号形式存在的多媒体流，并将该多媒体流提交给该编码器的业务处理单元进行处理，这样被保护的多媒体流就可以被对端的编码器的业务处理单元编码了。在优选的实施方式中，每个编码器的保护收发单元可以设计为同样的结构，包括发送单元(比如无源光电耦合器或有源光发送器)以及接收单元。如前所述，发送単元可以是无源器件也可以是有源器件，而接收単元通常是有源的光接收器，因为从光信号转变为电信号通常需要对信号进行各种有源的处理，比如放大等。在编码器失去断电时，保护收发単元的接收单元并不需要工作，因此没有供电也不影响此时保护收发単元的本职任务；而编码器进行业务接管时，其处于正常工作的状态，没有失去供电，故而接收単元能够正常エ作。进ー步来说，为了尽量不让网络中需要点播视频流的节点感知到编码器的异常，本发明中VM还可以通过接管信令指示负责业务接管的编码器创建ー个IP子接ロ，并在这个子接口上使用异常编码器的IP地址(可以携带在接管信令中)，这样ー来在IP网络中，异常编码器的身份就被恢复到网络中了，因为IP监控网络中，IP地址就是每个參与者的身份，因此其他节点(比如解码终端)难以感知到编码器B发生了异常，因为接管过程的时间通常是比较短的。对编码器A或C来说，业务接管意味着业务处理量的増加，因此VM可以按照ー些预定的机制选择性能好的编码器或者负担轻的编码器来接管异常编码器的业务，避免因为接管而引发自身业务处理瓶颈的问题。如前所述，保护收发単元可以同时连接到第一以及第二环上端ロ，这样有利于VM灵活选择正常编码器来接管异常编码器的业务。举例来说，当编码器B异常的时候，V M除了可以选择编码器A以外，还可以选择编码器C来接管编码器B的业务。此外，为了让VM掌控整个业务接管的过程，初始的时候，VM各个编码器下发的初始收发參数可以是互不相同的，比如编码器A的无源光电耦合器的中心波长为lOOOnm，编码器B的无源光电耦合器的中心波长为lOlOnm，编码器C的无源光电耦合器的中心波长为1030nm。这样ー来当编码器B故障的时候，编码器B的保护收发単元会通过第一及第ニ环上端ロ分别向编码器A和编码器C发送光信号形式的多媒体流，此时由于中心波长的不同，编码器A和编码器C都无法将来自编码器B的光信号转变为电信号，也就是说无法完成业务接管。此时VM可以在接管信令中携帯编码器B保护收发単元的收发參数，编码器A或者C收到接管信令后可以使用VM通知的收发參数作为保护通道的收发參数，这样双方就可以工作在相同的保护通道上。第三部分，在异常节点恢复之后，将接管业务的释放棹。在编码器A (或者编码器C)接管了编码器B的业务之后，编码器A就拥有了两个IP地址，相当于以两个编码器的身份对外提供两个不同的实况视频流(来自于不同环下端ロ的摄像头)，而且承担这两条视频流的编码工作，工作压カ较大。如果异常的编码器B—旦恢复正常了，本发明可以近况将接管的业务“归还”给编码器B。在IP网络中，编码器B —旦恢复正常并上线后自然会发送ARP报文，编码器A或C的业务处理单元收到B的ARP报文就可以确定编码器B已经恢复正常，可以正常开展业务了，此时编码器A或者C的业务处理单元可以向VM发出退出请求信令，并删除原先创建的IP子接ロ，避免发生IP地址冲突或者发生业务冲突。此外，如果当前保护收发通道的业务參数如果是VM下发的编码器B保护收发単元的收发參数，此时可以将该收发參数删除并恢复到自身初始的收发參数。请进一歩參考图3，图3中示出了三条虚线表示的业务流向，其中最粗的虚线表示本编码器异常的时候业务的流向从环下端ロ途径开关单元以及保护收发単元，并最终从第一环上端ロ发送到编码器A (当然也可以从第二环上端ロ发送到编码器C)。中等粗细的虚线表示正常的业务流向从环下端ロ途径业务处理单元以及第一收发单元，并最终从第一环上端ロ发送出去。最细的虚线表示接管业务的流向从第一环上端ロ接收到编码器A (假设其处于故障)的业务，途径保护收发単元，业务处理单元，第二收发单元以及第ニ环上端ロ，并最终发送出去。需要说明的是其中需要经过转发单元的过程并没有进行描述，本领域普通技术人员对此已有详细了解。通过以上描述可以看出，本发明在节点异常情况下通过保护通道将需要本节点处理的业务发送到其他环网节点处理，充分利用了环网在拓扑冗余上的优势，且对环网节点的改造成本较低，有效避免了环网节点故障情况下自身业务处理无法被保护的问题。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种环网节点业务保护装置，其特征在于，该装置应用于环网节点上，其中每个环网节点均包括第一及第ニ环上端ロ以及至少ー个环下端ロ ；该装置包括第一收发单元、保护收发单元、开关单元以及业务处理単元；其中 第一收发单元，连接在第一环上端ロ以及业务处理単元之间，并使用第一收发通道通过该第一环上端ロ与外部通信； 保护收发単元；连接在第一环上端ロ与开关单元之间，并使用与所述第一收发通道不同的保护收发通道通过该第一环上端ロ与外部通信； 开关单元，连接在保护收发単元与环下端ロ之间，在本节点正常工作时处于断开状态，并在本节点异常时处于闭合状态，以使得来自环下端ロ的业务通过保护收发单元发送到其他正常工作的节点； 业务处理单元，用于对本节点的业务进行处理，并将生成的业务报文提交给转发单元; 转发单元，用于根据转发表将本节点生成的业务报文或者来自环上端ロ的其他节点的业务报文通过第一或第二环上端ロ转发出去。
2.如权利要求I所述的装置，其特征在于，还包括第二收发单元，连接在第二环上端ロ以及业务处理単元之间，并使用第二收发通道通过该第二环上端ロ与外部通信；其中所述保护收发单元进ー步连接在第二环上端ロ与开关单元之间，并使用与所述第二收发通道不同的保护收发通道通过该第二环上端ロ与外部通信。
3.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述本节点异常具体为本节点失去供电、业务处理単元故障或转发单元故障。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括故障检测单元，用于在检测到业务 处理单元或者转发单元故障时将所述开关单元设置为闭合状态。
5.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述环网应用于IP监控网络中，所述业务报文包括监控数据报文以及监控信令报文，所述业务处理单元对本节点的业务进行处理包括将来自环下端ロ的多媒体流进行编码处理并生成监控数据报文以及对来自监控网络中的监控信令报文进行信令处理。
6.如权利要求I或5所述的装置，其特征在于，其中所述环网各个节点均接受IP监控网络的管理服务器的管理；所述业务单元进一步用于接收管理服务器发出的业务接管信令，并使用根据管理服务器发送的异常节点的IP地址创建子接ロ以接管异常节点的业务。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在干，所述业务处理单元接管该异常节点的业务包括通过保护收发单元接收到的来自该异常节点环下端ロ的多媒体流，以及通过所述第一或第二收发单元接收到的监控信令报文。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在干，其中所述保护收发单元进ー步用于接收来自管理服务器的保护通道收发參数，井根据所述收发參数在与异常节点相同的保护通道上工作。
9.如权利要求I所述的装置，其特征在于，其中所述第一或第二环上端ロ为光ロ，所述环下端ロ为电ロ，所述保护收发单元包括用以将电信号转变为光信号的发送单元，以及用以将光信号转变为电信号的光接收器，其中该发送単元为无源光电耦合器或者有源光发送器；该接收单元为有源光接收器。
10.如权利要求I所述的装置，其特征在于，其中所述开关単元为继电器。
全文摘要
本发明提供一种环网节点业务保护装置，该装置应用于环网节点上，其中每个环网节点均包括第一及第二环上端口以及至少一个环下端口；该装置包括第一收发单元、保护收发单元、开关单元以及业务处理单元；其中保护收发单元；连接在第一环上端口与开关单元之间，并使用与所述第一收发通道不同的保护收发通道通过该第一环上端口与外部通信；开关单元，连接在保护收发单元与环下端口之间，在本节点异常时处于闭合状态，以使得来自环下端口的业务通过保护收发单元发送到其他正常工作的节点，本发明能够利用环网在拓扑上的冗余优势有效地对环网节点自身的业务进行保护。
文档编号H04L12/437GK102694710SQ201210171810
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者周迪, 王军 申请人:浙江宇视科技有限公司