专利名称：用于服务节点冗余的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于提供服务冗余的方法和系统。
背景技术：
在许多基于7号信令系统(SS7)网络的应用中，需要网络冗余服务节点。网络冗余意味着，当一个节点变得不可用时，它的数据处理由另一个节点接管，在切换过程中只有极少或没有数据丢失。这类协作节点被称为相互冗余，使得每个节点可在另一个节点出故障时代替这个出故障节点。为了能够应付可能同时使多个节点出故障的地方性和区域性灾害(如火灾或地震)，通常将这些协作节点设置为分开一段给定的地理距离。
在“热备用”配置中，可以将两个节点中的一个节点指定用于正常业务处理，而将剩余那个节点设置为充当被动热备用节点。如果主节点出故障，那么热备用节点立即介入来承担负荷。
在网络冗余的“负荷分担”配置中，有两个协作服务节点。在正常工作过程中，每个节点接收预定给它的业务。在节点之一出故障的情况下，剩余节点将立即介入，接管预定给该出故障节点的数据业务处理，因而处理两个节点的业务。因此，存活节点上的负荷加倍。
在所有类型的节点冗余中，有效性的一个重要准则是，两个协作节点中一个节点的故障对外部网络是透明的。
在SS7中，在信令连接控制协议(SCCP)内存在并设计了一种克服网络故障的机制。SCCP允许定义数个提供相同类型服务的节点(称为子系统)。可以在负荷分担的基础上将业务引向这些节点，或者可以在这些节点当中定义热备用配置。在节点之间交换管理消息，以便传递相邻节点的状态，使得可以将业务调离出故障节点。SCCP冗余方案假定，备选节点在其提供服务的能力方面是等效的(即，每个备选节点所提供的信息之间不存在差异)。当然，并非总是如此。在许多实际系统中，主信息源位于网络的唯一节点上。SCCP冗余规定只适合不会频繁发生变化的相对静态的信息(例如路由选择信息)。其次，SCCP只在子系统的基础上工作，而不是直接在给定节点上工作。当因故障而重新路由SCCP消息时，只是重新路由受到故障影响的子系统，而其它子系统继续使用旧路由。尽管这可视为增加的路由选择灵活性，但是其有用性只限于用于为数量多得多的目标节点(SS7端点)路由业务的中间节点或信号传递点(STP)。对于这些端点节点来说，必须重新路由所有由已经出故障的特定节点接管的子系统。最后，SCCP冗余方案只有在使用SCCP协议时才可使用。这是一个关键限制，因为SS7中的基本消息包是消息信号单元(MSU)，它是下层消息传递部分(MTP)协议的实体。
除了SCCP冗余方案之外，还没有使用可在通用SS7网络中部署的相互冗余的协作节点的网络冗余解决方案的已知实现。这种解决方案的主要困难在于，要克服处理节点中每一个的固定点代码地址。如果通知SS7网络中的对等节点主处理节点中的故障，那么这些对等节点有可能将其业务转给备选处理节点。然而，这样做时，节点故障不再对外部网络透明，从而降低了冗余解决方案的有效性。该次优技术发展水平实际上可视为处理节点告知它的每个对等节点或客户“使用这个地址A到达我。当它不再起作用时(因为在我这端网络故障或计算机故障)，尝试这第二个地址B。一直使用B，直到我告诉你切换回A为止。”这种方法与实际的网络透明冗余方案相比有差别，在实际的网络透明冗余方案中，处理节点实际上可视为在说“使用这个地址A到达我。它将总是起作用，而不管在我这端网络故障或计算机故障。”
尽管现有技术中没有解决方案能够像下文提出的解决方案那样解决上述缺陷，但是授予Coile等人的美国专利6108300(下文称为Coile)与本发明的领域有一定关联。Coile讲授了一种用于将网络功能从主网络设备传递给备份网络设备的系统和方法。备份网络设备首先检测主网络设备已经出故障，并通知主网络设备。备份网络设备的IP地址从备用IP地址变为有效IP地址，而主网络设备的IP地址则从有效IP地址变为备用IP地址。然后，由备份网络设备处理发送给有效IP地址的包。
Coile未能讲授对SS7处理节点优化的冗余方案。
因此，应当容易地明白，为了克服现有解决方案的缺陷和缺点，有利的是具有一种用于在基于SS7的处理节点网络中有效提供透明冗余服务的方法和系统。本发明提供了这样的方法和系统。
发明内容
一种用于处理节点冗余的方法和处理节点，其中，首先检测处理节点的不可用性，并且通过向与不可用节点相邻的信号传递点(STP)发送禁止传递(TFP)消息来禁止通往不可用节点的链路组路由。另外，向STP发送允许传递(TFA)消息，以便启用通往辅助处理节点、即备用备份节点的备选链路组路由。将虚拟服务地址(VSA)从不可用主节点重新分配给剩余节点，该剩余节点接管不可用节点的处理，因而变成主处理节点。处理节点的不可用性可经由两个冗余节点之间的心跳机制或经由从相邻STP接收TFP消息来检测。所述方法和处理节点可用于热备用配置或负荷分担配置。
在一个方面，本发明是一种用于处理节点冗余的方法，该方法包括以下步骤a.检测第一处理节点的不可用性；b.向相邻服务传递点(STP)发送允许传递(TFA)消息，以便启用STP和第二处理节点之间的链路组路由。
在另一个方面，本发明是第二处理节点，第二处理节点包括用于路由进出消息的信号传递单元(STE)；用于处理所述消息的信号处理单元(SPE)；其中第二处理节点检测第一处理节点的不可用性，并且对此作出响应，第二处理节点的STE向相邻服务传递点(STP)发送允许传递(TFA)消息，以便启用STP和第二处理节点之间的链路组路由。
为了更详细地理解本发明，对于本发明的其它目的和优点，可以结合附图，参照以下说明，附图中图1是说明本发明的第一优选实施例的示范高级网络图；图2是说明本发明的第二优选实施例的示范高级网络图；图3是说明本发明的第三优选实施例的示范高级网络图。
具体实施例方式
下文将特别参照各个示范实施例描述本发明的创新理论。但是，应当理解，这类实施例只提供了本发明的创新理论的许多有利用途的几个实例。一般来说，本申请的说明书中所作的陈述不一定限制本发明所要求的各种方面的任何方面。而且，一些陈述可能适用于一些发明特征，而不适用于其它发明特征。在图中，这几个图中用相同的参考标号表示相同或类似的单元。
现参照图1，该图是说明实现本发明的第一优选实施例的网络的示范高级网络图。图1中首先示出了连接到两个信号传递点(STP)STP-1 102和STP-2 104的7号信令系统(SS7)网络200，这两个信号传递点STP-1 102和STP-2 104充当端点服务处理节点A和B的冗余信令网关。处理节点A 106和处理节点B 108可以在地理上分开一段距离，并且可以通过节点间链路c 110相连，节点间链路c 110充当用于交换关于节点106和108中每一个的节点状态信息和用于数据交换(例如，当处理节点A和B作为冗余节点工作时，将一个节点的数据复制到另一个节点上)的管道。处理节点A 106包括通过内部链路a 114连接到处理单元信号处理单元SPE-A 116的路由单元信号传递单元STE-A 112。类似地，处理节点B 108包括通过内部链路b 120连接到处理单元SPE-B 122的路由单元STE-B 118。STP-1 102和STP-2 106分别通过图中示为130-136的链路组L1-L4连接到路由单元STE-A 112和STE-B 118。因此，从STP-1和STP-2的观点来看，STE-A和STE-B作为相邻STP。
处理节点A 106和处理节点B 108是协作冗余节点。每个节点都准备好一旦另一个节点出故障，就暂时代替处理另一个节点的处理任务。此外，对一个节点的数据执行的任何更新信令事务处理需要被复制到远端节点中的数据的备用副本。将这种在主节点(主机)上执行的处理的有效镜像复制到辅助节点(从机)上，为了实现“热”备用能力，这种镜像是必需的。为了这个目的，在两个冗余节点之间进行数据和控制信息的连续交换。两个节点之间的链路c 110是允许在两个处理节点106和108之间进行数据和控制信息镜像的数据通道。
热备用冗余根据本文称为热备用冗余的本发明的第一优选实施例，将两个处理节点A 106和B 108中的一个节点指定为主节点，而将另一个节点指定为辅助备用节点。在本示范情况中，将处理节点A 106视为主处理节点，即接收和处理源自SS7网络200的数据信令的处理节点，而为处理节点B 108分配辅助处理节点的角色，即相对于主节点为热备用的且在主节点出故障时接管主节点的处理的处理节点。应当理解，为了能够执行该任务，将由主节点A 106处理的数据从主节点A 106连续复制或拷贝到辅助处理节点B 108，例如通过链路c110来实现。
为了克服节点A和B具有不同地址的要求所带来的限制，更为了具有数据信令业务可指向的唯一服务地址(不知道节点A或B中哪个节点是当前主节点)，本发明引入了第三个点代码地址的概念，第三个点代码地址不同于已经分配给处理节点A和B的地址，它充当服务地址。本文将该第三个地址称为虚拟服务地址(VSA)，因为它不是与处理节点A或B中的任一个永久关联的固定地址。而是，将VSA分配给SPE-A 116或SPE-B 122，这取决于在一个给定时刻将哪个SPE指定为主节点的处理单元。也就是说，如果处理节点A 106是主节点，那么将VSA分配给SPE-A 116。类似地，如果处理节点B是主节点，那么将VSA分配给SPE-B 122。分配到VSA的SPE将STE-A 112和STE-B 118均视为是网关STP。
STP-1 102考虑可使用链路组L1 130或链路组L2 132来分别通过网关STP STE-A 112和STE-B 118传递预定给分配到VSA的处理节点的信令消息。
类似地，STP-2 104考虑可使用链路组L3 134或L4 136来作为到达当前分配到VSA的处理节点的可能路由。因此，当将处理节点A 106指定为主节点时，STP-1 102选择链路组L1 130来传递预定给VSA的信令消息，而STP-2 104则使用链路组L3 134。类似地，当处理节点B 108变成主节点时，在传递预定给VSA的消息时，STP-1选择链路组L2 132，而STP-2 104使用链路组L4 136。
为了能够管理STP-1 102和STP-2 104这两个STP所使用的信令链路组，本发明采用业务路由管理机制，该机制利用所发送的STP间消息来向邻近的STP建议用于将消息传递至特定目的地的路由的可用性或不可用性。为此目的使用禁止传递(TFP)和允许传递(TFA)路由管理消息。TFP和TFA消息通常包括三(3)个组成部分发送STP节点的身份，接收STP节点的身份，和有关节点(对于该节点，应当禁止或允许传递)的身份。
与端点w有关的STP p向相邻STP q发送的TFP消息指示q，它必须停止通过p传递预定给w的SS7信令消息(因为从p到w的路由不可用)。
与端点w有关的STP p向相邻STP q发送的TFA消息指示q，它可以重新开始通过p传递预定给w的SS7消息(因为从p到w的路由再次可用)。
本发明允许使用TFP和TFA消息，以便将信令业务重新引向当前正充当主处理节点的节点，同时继续使用未改变的单个服务地址，即VSA。这样，辅助处理节点一检测到主处理节点的故障，辅助处理节点便利用TFA和TFP消息传递，以便指示协作STP将业务重新引向在此刻变成分配到VSA的主处理节点的辅助处理节点。
现在将同时描述图1所示的网络的工作和操作这种网络的方法。
最初，将处理节点A 106指定为主节点，而将处理节点B 108指定为处于热备用模式的辅助处理节点。在动作150，假定在给定时间点，需要将处理节点A 106从业务中移去，或者对于节点A出现信令和/或处理错误，例如内部故障、节点关闭或者链路组L1 130和L2132中的一个或多个链路组的破坏。在动作152，处理节点B 108通过可例如每秒执行一次的心跳机制来检测与节点A 106有关的不可用性。当处理节点B 108检测到故障时，将VSA从分配给出故障节点A 106的SPE-A 116变为分配给剩余节点B 108的SPE-B 122，即动作141。另外，STE-B 118分别向STP-1 102和STP-2 104发送TFP消息160和162，以便禁止预定给VSA的业务流向STE-A 112。响应接收到消息160和162，STP-1 102和STP-2 104停止沿路由L1 130和L3 134向不可用节点A 106发送信令业务。
大体在同时，STE-B 118分别向STP-1 102和STP-2 104广播TFA消息164和166，以便允许通过STE-B 118传递预定给VSA的信令消息。响应TFA消息164和166，STP-1 102和STP-2 104启用朝向变成主处理节点的处理节点B 108的链路组L2 132和L4 136。TFP和TFA消息的这种组合的作用是，将用于VSA的业务转出故障节点的STE-A 112，并将该业务重新引向STE-B 118。
A和B之间主节点功能的转换可以在任何时间根据需要多次地进行。例如，在本发明的这个第一优选实施例的一个变型中，反而是主处理节点A 106可以检测它自己的部分内部故障，或者可以检测它的链路组L1 130或L3 134中的任何一个或多个链路组上的故障，并且响应这种检测，发出它自己的TFP消息170和172，以便指示STP-1 102和STP-2 104停止向它发送信令业务。如果处理节点A 106已经完全出故障，那么STE-A 112当然不再能够发送TFP消息。在这种情况下，STP-1 102和STP-2 104可以自主检测到不再能通过STE-A 112传递消息，且寻求另一路由。这种路由已经因STE-B 118发出的TFA消息164和166而开通。根据本发明的第一优选实施例的这个变型，TFA消息164和166可以如前所述地由接管信令处理的处理节点B 108发送。
负荷分担冗余根据本文称为负荷分担冗余的本发明的第二优选实施例，处理节点A 106和B 108具有相等的状态，其中每个节点正常处理它的信令业务负荷份额。通常，业务负荷的这种分摊是基于处理节点的服务地址，即其中每个节点都具有它自己的服务地址，信令消息从SS7网络引向该服务地址。当其中一个节点出故障时，另一个节点除了它自己的处理之外还接管出故障节点的处理。该冗余方案对称，因为每个节点都可接管另一个节点。
现参照图2，该图是说明本发明的第二优选实施例的高级网络图。图2示出了与先前参照图1描述的单元相似的单元，不同之处在于处理节点A 106和B 108按照负荷分担冗余方案工作，其中，在正常工作过程中，每个节点通过分配到它自己的VSA而处理它自己的信令业务份额。因此，为处理节点A 106分配VSA-A，而为处理节点A 106分配VSA-B。每个节点又是另一个节点的备用节点(备份)，使得VSA-A在节点A 106中是主VSA，而在节点B 108中则是备用的。反之，VSA-B在节点B 108中是主VSA，而在节点A 106中是备用的。假定处理节点A 106是服务地址VSA-A的主节点，而处理节点B 108是服务地址VSA-B的主节点。
现在将同时描述图2所示的系统的工作和操作这种系统的方法。STP-1 102和STP-2 104将STE-A 112和STE-B 118中的每一个视为到达VSA-A和VSA-B这两个地址的网关路由器。如果不适当控制，那么STP-1 102分别采用链路组L1 130和L2 132来传递要发往VSA-A和VSA-B的信令消息。类似地，STP-2 104分别采用链路组L3 134和L4 136来传递要发往VSA-A和VSA-B的信令消息。
只要链路组L1 130和L3 132中的至少一个链路组仍可用，那么用于VSA-A的信令业务继续从STP-1 102和STP-2 104中的一个流向STE-A 112。甚至当这两个链路组中只有一个链路组可用时，该系统仍可在它的当前配置中以减少的容量和抗故障性继续，例如直到作出改变服务地址的主节点的决定为止。
在本示范情况中，假定在给定时间点，需要将处理节点A 106从业务移去，或者假定该节点的信令和/或处理能力出故障，即动作202。处理节点A 106的故障可以由协作节点B 108通过心跳交换机制来检测，即动作152。这触发在不再可用的节点A 106中为主VSA的服务地址VSA-A重新分配给存活节点B 108，使得可以将预期给处理节点A 106的信令业务重新引向备用(备份)节点B 108，即动作204。同时为了允许预定给VSA-A的信令业务到达备份节点B 108，STE-B 108向STP-1 102和STP-2 104广播TFA消息206和208，使得能够通过链路组L2 132和L4 136向STE-B 118传递预定给VSA-A的信令消息。同时，STE-A 112向STP-1 102和STP-2 104发送TFP消息210和212，禁止发往VSA-A的业务到达STE-A 112。TFP和TFA消息的这种组合的作用是，将预定给VSA-A的业务转离STE-A 112，并将该业务引向通过STE-B 118。
或者，在动作152中检测处理节点A 106的不可用性后，不是由节点A 106发送TFP消息210和212，而是可以由处理节点B 108分别向STP-1 102和STP-2 104发送TFP消息220和222。
A和B之间VSA-A和VSA-B的主节点功能的转换可以在任何时间根据需要多次地进行。
协作节点的故障检测根据本发明的第三优选实施例，提供一种方法和系统，即使在链路c 100已经出故障的情况下，以及当如前所述的节点间心跳机制152受到破坏时，上述方法和系统仍允许冗余处理节点中的每一个推断另一个节点处理业务的能力。这允许剩余节点检测远程节点的业务处理能力停止的时刻，使得仍可向STP发出TFA消息，以便将业务重新路由至剩余节点，从而防止总的业务中断。
现参照图3，该图描述了与图1和图2中的网络相同的网络，不同之处在于节点间链路c 110出故障、失灵或不存在。同样假定为主处理节点A分配VSA-A，而处理节点B相对于节点A充当备用节点。
在本示范情况中，假定STP-1 102和STP-2 104不再能通过STE-A 112路由业务，因为STE-A 112已经出故障，或者整个处理节点A106已经出故障。因此，STP-1 102和STP-2 104不具有与处理节点A 106的服务地址VSA-A通信的可用路由。
一旦处理节点A变得不可用，即动作300，STP-1 102和STP-2 104向它们邻近的所有STP发出TFP消息，通知这些STP不能通过它们传递预定给服务地址VSA-A的消息。在被如此通知的相邻STP的集合中也包括STE-B 118，因为STE-B 118的作用就好像是服务地址VSA-A的网关STP。因此，通过TFP消息302通知STE-B 118且因此通知处理节点B 108在节点A 106中信令处理已经失效。如果只是从一个STP而没有从其它STP(也没有从STP-2 104)接收到这种TFP，则处理节点B 108推断只有一个STP(即，发起TFP消息302的STP-1)丧失了其朝向服务地址VSA-A的路由能力，即动作304。或者，当分别从STP-1 102和STP-2 104接收到TFP消息302和306时，因为STP-1 102和STP-2 104同时失去了与处理节点A 106的联系，所以节点B 108推断节点A 106中的信令处理完全失效，即动作308。
当处理节点B 108检测到节点A 106的故障时，它分别向STP-1102和STP-2 104发出TFA消息310和312，以便开通/激活通往在动作314中传递给处理节点B的VSA-A的链路组L2 132和L4 136。作出响应，STP-1 102和STP-2 104开始使用链路组L2 132和L4 136来传递用于VSA-A的业务信令消息。
因此，通过本发明，在主处理节点出故障或者因其它原因而不可达的情况下，可以快速启用备选路由来向备用节点传递信令消息。
根据上述说明，本领域的技术人员应了解，本发明提供了有利的解决方案，该解决方案提供了用于处理节点冗余的有效解决方案。参照上文应意识到，本文所包含的创新理论不一定局限于此，而是可以用各种无线电电信标准有利地实现。相信通过以上描述，本发明的工作和构造将显而易见。尽管上文将所示和所述方法和系统表征为优选的，但是容易明白，在不背离以下陈述的权利要求所定义的本发明的范围的情况下，可以作出各种变化和修改。
虽然在附图中说明且在以上详细描述中描述了本发明的方法和系统的几个优选实施例，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是在不背离权利要求所陈述和定义的本发明的精神的情况下，能够作出许多重新安排、修改和替换。
权利要求
1.一种用于处理节点冗余的方法，包括以下步骤a.检测第一处理节点的不可用性；b.向相邻服务传递点(STP)发送允许传递(TFA)消息，以便启用所述STP和第二处理节点之间的链路组路由。
2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤c.向所述相邻STP发送禁止传递(TFP)消息，以便禁用所述STP和所述第一处理节点之间的链路组路由。
3.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤c.将在检测所述第一处理节点的不可用性的步骤之前分配给所述第一处理节点的非永久虚拟服务地址(VSA)重新分配给所述第二处理节点。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在所述检测步骤之前，将所述VSA分配给所述第一处理节点的信号处理单元(SPE)，并且步骤c包括将所述VSA重新分配给所述第二处理节点的SPE。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一处理节点是主节点，并且所述第二处理节点是所述第一处理节点的辅助冗余节点。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二处理节点安排在负荷分担配置中。
7.如权利要求1所述的方法，其中，步骤a和b由所述第一处理节点执行。
8.如权利要求1所述的方法，其中，步骤a和b由所述第二处理节点执行。
9.如权利要求8所述的方法，其中，步骤a由所述第二处理节点采用与所述第一处理节点的心跳机制来执行。
10.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤c.在所述第二处理节点从相邻STP接收至少一个禁止传递(TFP)消息，所述TFP消息禁止向所述第一处理节点传输消息；其中步骤a因步骤c而执行。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二处理节点利用7号信令系统(SS7)信令协议，并且所述TFA消息包括SS7消息。
12.一种第二处理节点，包括用于路由进出消息的信号传递单元(STE)；用于处理所述消息的信号处理单元(SPE)；其中，所述第二处理节点检测第一处理节点的不可用性，并且对此作出响应，所述第二处理节点的所述STE向相邻服务传递点(STP)发送允许传递(TFA)消息，以便启用所述STP和所述第二处理节点之间的链路组路由。
13.如权利要求12所述的处理节点，其中，所述第二处理节点的所述STE还向所述相邻STP发送禁止传递(TFP)消息，以便禁用所述STP和所述第一处理节点之间的链路组路由。
14.如权利要求12所述的处理节点，其中，一旦检测到所述第一处理节点的不可用性，将在检测所述第一处理节点的不可用性之前分配给所述第一处理节点的SPE的非永久虚拟服务地址(VSA)重新分配给所述第二处理节点的所述SPE。
15.如权利要求12所述的处理节点，其中，所述第一处理节点是主节点，并且所述第二处理节点是所述第一处理节点的辅助冗余节点。
16.如权利要求12所述的处理节点，其中，所述第一和第二处理节点安排在负荷分担配置中。
17.如权利要求12所述的处理节点，其中，所述第二处理节点采用与所述第一处理节点的心跳机制来检测所述第一处理节点的不可用性。
18.如权利要求12所述的处理节点，其中，为了检测所述第一处理节点的不可用性，所述第二处理节点从相邻STP接收至少一个禁止传递(TFP)消息，所述TFP消息禁止向所述第一处理节点传输消息。
19.如权利要求12所述的处理节点，其中，所述第一和第二处理节点利用7号信令系统(SS7)信令协议，并且所述TFA消息包括SS7消息。
全文摘要
一种用于处理节点冗余的方法和处理节点，其中首先检测处理节点的不可用性，并且通过向与不可用节点相邻的信号传递点(STP)发送禁止传递(TFP)消息来禁止通往不可用节点的链路组路由。向STP发送允许传递(TFA)消息，以便启用通往辅助处理节点、即备用备份节点的备选链路组路由。将虚拟服务地址(VSA)从不可用主节点重新分配给剩余节点，该剩余节点接管不可用节点的处理，因而变成主处理节点。处理节点的不可用性可经由这两个冗余节点之间的心跳机制或经由从相邻STP接收TFP消息来检测。所述方法和处理节点可用于热备用配置或负荷分担配置。
文档编号H04L12/24GK1914932SQ200480041195
公开日2007年2月14日 申请日期2004年12月3日 优先权日2003年12月6日
发明者W·罗, M·克尔莱扎－莱斯科 申请人:艾利森电话股份有限公司