专利名称：一种voip语音业务主备模块同步及实时倒换方法
技术领域：
本发明涉及信令网关主备用模块无缝切换，具体的说是一种VOIP
语音业务主备模块同步及实时倒换方法。
背景技术：
将打电话通过互联网传输的VoIP技术是目前世界上最经济的电 话技术之一。尽管存在一些严重的局限性，但由于其成本低，同时能 提供语音、数据和视频多种业务功能等优势，得到通信业的青睐，逐 步得以推广。
随着VoIP技术越来越广泛的使用，人们对于VoIP网络的可靠性、 性能和安全性关注度明显提高。对于VoIP网络，其可靠性涉及到多 方面，包括产品自身的软硬件设计、整体结构、操作系统以及数据网 络需要配合所提供的保障。除了在VoIP网络设计时，进行全局化的 考虑，包括系统的容灾和备份措施，在某节点出现故障时，有相应的 保障措施。另外产品本身的冗余特性，则是能提高VoIP语音业务可 靠性的最直接方法，对于提高系统的整体可靠性来说，是不可或缺的 部分。
人们希望价格低廉的IP电话不只是能实现语音业务，还希望能 进一步提高通话质量和保障通话的持续性。但现今网络中的IP电话 通过因特网传输数据，因特网中的信令网关各式各样，在复杂的网络 环境中，可能遇到意外的事件或者遭受攻击，导致信令网关的瘫痪， 影响用户的实际使用。而且，因特网不如PSTN传统电话网络稳定， VoIP语音的质量与可靠度相比传统PSTN网更易受网络环境或设备故 障影响。为了确保当信令网关故障后，用户的业务能不受其影响，一 般采用主备模块冗余备份方式(主备模块也可称为主盘和备盘)，当前激活的主用模块(主盘)出现故障时，在短暂的时间内，及时将业 务切换到备用模块(备盘)。但是，对于语音业务，实时性和准确性 的要求很严格，发生主备切换的时间无法预料，为了实现主备模块(主 盘和备盘)快速准确的切换，如何实现主备模块(主盘和备盘)的无 缝切换是急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种VOIP
语音业务主备模块同步及实时倒换方法，可实时地同步主备模块数 据，切换过程简单，切换后新的主用模块能立即准确处理语音业务，
实现了主备模块的无缝切换，且适用于MEGAC0和MGCP两种协议。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是-
一种VOIP语音业务主备模块同步及实时倒换方法，其特征在于 包括以下步骤
步骤l，备用模块上电，向主用模块发送通知信息；
步骤2,主用模块收到通知信息后，向备用模块发送配置信息；
步骤3，主用模块向备用模块发送当前的媒体网关控制MGC信息；
步骤4，主用模块向备用模块发送注册信息；
步骤5，主用模块向备用模块发送注册完成査询，查询步骤2 4 发出的各信息是否注册完成；
步骤6,当备用模块完成对步骤2 4发出的各信息的注册后，
备用模块向主用模块发送注册完成通知信息；
步骤7，主用模块向备用模块发送需同步的业务信息；
步骤8，备用模块向主用模块发送ARP请求；
步骤9，重复步骤7、 8，直到主用模块发生故障，将备用模块升
级为主用模块。
在上述技术方案的基础上，步骤7所说的主用模块向备用模块发 送需同步的业务信息包括以下具体步骤步骤71，主用模块向备用模块发送当前RTP端口号；
步骤72，主用模块向备用模块发送当前ARP条目； 步骤73，如果主用模块收到用户动作，则向备用模块转发用户 端动作信息；
步骤74，如果主用模块修改会话连接，则向备用模块转发会话 连接；
步骤75，如果主用模块收到配置信息，则向备用模块转发配置
信息o
在上述技术方案的基础上，步骤l所说的备用模块上电，向主用 模块发送通知信息是指如果备用模块和主用模块在同一设备内部， 备用模块只需要将其MAC地址信息作为通知信息发送给主用模块，否
则，备用模块需要将其IP地址信息作为通知信息发送给主用模块。
在上述技术方案的基础上，步骤2中主用模块向备用模块发送配 置信息前，主用模块和备用模块间应先建立主备用模块之间的通信机 制，如果备用模块和主用模块在同一设备内部，直接通过设备的内部 通信机制来实现，否则通过SOCKET通信机制来实现；所说的配置信 息至少包括软交换平台的地址、软交换平台的端口号、与软交换平台 交换数据的主用模块的本地端口号、主用模块的本地ip配置信息和 主用模块的本地VOIP语音配置信息；当备用模块接收完全部配置信 息后，备用模块向主用模块发送配置信息同步完成通知信息。
在上述技术方案的基础上，步骤7执行完之后，主备用模块首先 同时标记一同步完成标志，然后再执行步骤8。
本发明所述的VOIP语音业务主备模块同步及实时倒换方法，可 实时地同步主备模块数据，切换过程简单，切换后新的主用模块能立 即准确处理语音业务，实现了主备模块的无缝切换，且适用于MEGACO 和MGCP两种协议。
本发明有如下附图-
图l主备模块冗余备份示意图； 图2备用模块上电处理流程； 图3主备模块实时同步数据流图; 图4用户端动作实时同步流程； 图5软交换信令实时同步流程； 图6配置信息实时同步流程； 图7主备用模块切换流程； 图8主备倒换流程图
具体实施例方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明所述的VOIP语音业务主备模块同步及实时倒换方 法涉及的主备模块冗余备份示意图，其中主控模块主要负责信令网关 的相关配置；用户端模块即用户端设备的抽象实体；主用模块负责信 令的处理，完成通话建立的过程；备用模块负责备份主用模块的配置 数据及业务数据。如图1所示，主控模块负责下发配置信息，它只与 当前的主用模块通信；用户端模块负责处理终端信息，比如摘挂机、 电话号码上报、放音、开关通道及修改通道参数等等，它也只与当前 的主用模块通信；主用模块处理软交换协议，负责与软交换平台、用 户端模块的通信，主用模块还处理主控模块下发的配置信息，同时还 需与备用模块通信，提供同步信息；备用模块接收同步信息并备份主 用模块的配置数据及业务数据(配置数据及业务数据也可称为配置信 息和业务信息)。
本发明所说的主用模块和备用模块是软件层次上的两个实体，主 用模块即当前激活的、正在使用中的模块，它实施信令网关的所有功 能，负责信令的处理， 一方面与控制方——软交换平台进行通信，另 一方面也保持着与用户端模块的通信，就象纽带一样将软交换平台与用户端模块连接，翻译及转发二者互发的命令；备用模块只对主用模 块的配置信息和业务信息进行备份，并不真正将信令的处理结果实 施，同时它也只与主用模块进行通信，仅当主用模块发生故障，无法 自行恢复时，备用模块代替原有的主用模块，升级为新的主用模块， 实施信令网关的所有功能。
在图1所示的主备模块冗余备份的基础之上,本发明可实现VoIP
语音高可靠性，主要依靠主备模块同步及实时倒换来实现，本发明所 述的VOIP语音业务主备模块同步及实时倒换方法如图8所示，在备 用模块上电后，与主用模块建立通信，通知主用模块自己的存在，由 主用模块将配置信息发送给备用模块，然后由备用模块向主用模块发 起确认，之后主用模块将业务信息同步给备用模块，同步完成后，主 备用模块同时标记同步完成标志，备用模块上电同步这一环节结束， 开始实时的数据同步。在实时同步阶段，备用模块根据通信内容，解 析后修改自身状态，达到与主用模块同步的状态。其具体步骤为 步骤l，备用模块上电，向主用模块发送通知信息； 步骤2，主用模块收到通知信息后，向备用模块发送配置信息； 步骤3，主用模块向备用模块发送当前的媒体网关控制MGC信息； 步骤4，主用模块向备用模块发送注册信息； 步骤5，主用模块向备用模块发送注册完成査询，査询步骤2 4 发出的各信息是否注册完成；
步骤6，当备用模块完成对步骤2 4发出的各信息的注册后，
备用模块向主用模块发送注册完成通知信息；
步骤7，主用模块向备用模块发送需同步的业务信息；
步骤8，备用模块向主用模块发送ARP请求；
步骤9，重复步骤7、 8，直到主用模块发生故障，将备用模块升
级为主用模块。
在上述技术方案的基础上，步骤7所说的主用模块向备用模块发
送需同步的业务信息包括以下具体步骤-
步骤71，主用模块向备用模块发送当前RTP端口号；步骤72，主用模块向备用模块发送当前ARP条目； 步骤73，如果主用模块收到用户动作，则向备用模块转发用户 端动作信息；
步骤74，如果主用模块修改会话连接，则向备用模块转发会话 连接；
步骤75，如果主用模块收到配置信息，则向备用模块转发配置 信息。
在上述技术方案的基础上，步骤1所说的备用模块上电，向主用 模块发送通知信息是指如果备用模块和主用模块在同一设备内部， 备用模块只需要将其MAC地址信息作为通知信息发送给主用模块，否
则，备用模块需要将其IP地址信息作为通知信息发送给主用模块。
在上述技术方案的基础上，步骤2中主用模块向备用模块发送配 置信息前，主用模块和备用模块间应先建立主备用模块之间的通信机 制，如果备用模块和主用模块在同一设备内部，直接通过设备的内部 通信机制来实现，否则通过SOCKET通信机制来实现；所说的配置信 息至少包括软交换平台的地址、软交换平台的端口号、与软交换平台 交换数据的主用模块的本地端口号、主用模块的本地ip配置信息和 主用模块的本地VOIP语音配置信息；当备用模块接收完全部配置信 息后，备用模块向主用模块发送配置信息同步完成通知信息。
在上述技术方案的基础上，步骤7执行完之后，主备用模块首先 同时标记一同步完成标志，然后再执行步骤8。
如上所述，备用模块上电后有一个上电同步的过程，主要是将主
用模块此时的配置信息和业务信息同步到备用模块。具体地说在备
用模块上电后，第一，备用模块执行步骤l，与主用模块建立通信，
通知主用模块自己的存在；第二，主用模块执行步骤2 5，将主用 模块的配置信息等发送给备用模块，并查询备用模块是否注册完成步 骤2到4所发送的信息，步骤2中的配置信息包括信令ip/掩码/网 关，媒体ip/掩码/网关，本地端口号，软交换平台信息，媒体网关域名，各端口用户名等等与NGN协议有关的配置信息和与语音业务有 关的语音配置信息；步骤3中发的是当前使用的MGC信息；步骤4中 发的是哪些端口开通语音业务的信息；第三，备用模块执行步骤6， 向主用模块发起确认，确认其完成了对步骤2到4所发送的各信息的 注册；第四，主用模块执行步骤7，将主用模块的业务信息同步给备 用模块；第五，备用模块发送同步完成标志，主备用模块同时标记同 步完成标志。备用模块上电同步这一环节结束，开始实时的数据同步， 即重复步骤7、 8，直到主用模块发生故障，将备用模块升级为主用 模块。同步完成标志是在步骤7执行之后标上的，它只是标志上电同 步这个环节完成，实时同步时也会有执行步骤7的时候，但不会再次 标志这个标志位了 。主用模块向备用模块发送当前ARP条目在备用模 块上电同步环节里，是将当前ARP条目同步到备用模块，实时的数据 同步环节里也需要ARP条目同步，因为当前主用模块上通话信息的动 态改变会造成ARP条目的增减。
如图2所示(图中主盘即为主用模块，备盘即为备用模块)，备 用模块上电处理流程可具体分以下几个部分来实现
1、 备用模块通知主用模块。需要通知备用模块的位置，如果 在同一设备内部，只需要通知备用模块的MAC地址信息，如果备用模 块与主用模块独立，则需要通知备用模块的IP地址信息。
2、 主用模块根据备用模块发上来的信息，建立主备用模块之 间的通信机制。同一设备可以通过内部通信来实现，外部设备采取 SOCKET通信机制。
3、 主用模块将现有的配置信息发送到备用模块。包括软交换 的地址、端口，本地ip和端口， VOIP语音配置信息(含域名，端口 名)等。
4、 备用模块请求同步协议有关参数。
5、 主用模块向备用模块发送当前的媒体网关控制MGC信息。
6、 当所有配置同步完成后，主用模块向备用模块发送配置同步完成。
7、 主用模块将此时正在通话的信息同步到备用模块。主用模块 收集所有正在通话的连接信息，组成信令的命令，发送到备用模块。 备用模块根据这些命令，在备用模块同步建立连接，以达到主备用模 块的信息一致。备用模块是负责备份主用模块配置数据及业务数据， 但本发明的实现机制是通过主用模块以信令包的形式发给备用模块， 由备用模块自己解析，然后执行，相当于执行了创建连接这个信令的 整个过程。
8、 主用模块发送同步完成标记到备用模块。主备用模块同时 标记同步完成标记，开始后面的主备同时存在的数据同步。
其次，主备同时存在，完成上电同步的过程后，备用模块需要实 时地同步主用模块的信息。由于备用模块只与主用模块通信，所以所 有需同步信息都由主用模块发送给备用模块，通知有信息需要同步。 主用模块在有用户端事件处理、信令处理和新配置获得时，都需要先 将相关信息同步给备用模块，再进行相关处理工作。而备用模块只要 将收到的同步信息，进行相应地处理，这个处理与主用模块此时的处 理唯一不同的就是备用模块不对模块外发送任何信息，目标就是做到 与主用模块状态的同步，保证实时发生切换时，备用模块能立即升为 主用模块，展开使用，实现主备的无缝切换。
这个环节中，需要同步的信息分三个方面，详见图3:
(1) 用户动作信息，主用模块需先将该信息发送给备用模块， 然后主用模块与备用模块几乎同时将用户动作信息转化为信令数据， 由主用模块将组好的信令包发送给软交换平台，备用模块只做到相关 数据和状态的同步，不对外发送信令包；
(2) 接收到的软交换平台信令，主用模块也需先将该信息通知 给备用模块，接着完成信令解析，做好用户端动作前的准备工作，最 后通知用户端进行相关动作，备用模块收到同步信息后，也需完成信 令解析和相关准备工作，不过并不通知用户端进行实际的操作；
(3) 来自主控模块下发的配置信息，主用模块首先通知备用模块要进行相关配置的更改，再实现自己模块配置信息更改，备用模块 收到配置信息同步更新命令后，也会实时地更新到最新配置。
主备同时存在，实时同步为主备无缝切换提^l了保证，所以这个 环节变得极为关键，需要完成以下动作
1、 主用模块收到用户的动作后，首先将这些动作同步发送到 备用模块，再将这些动作以信令形式发送给软交换。(详见图4)
2、 备用模块收到主用模块发送过来的用户动作后， 一切按正 常流程走，但不将这些信令发送给软交换。
3、 主用模块收到软交换下来的命令时，首先将这些命令发送
到备用模块，然后再处理。(详见图5)
4、 备用模块收到主用模块同步过来的软交换命令，按正常流
程处理。
5、 主用模块收到主控模块下发的配置时，也要将配置信息同 步给备用模块。(详见图6)
6、 备用模块收到主用模块同步过来的新配置信息时，需要更 换配置以与主用模块一致。
最后，当主用模块在遇到故障瘫痪时，能实现主备用模块的切换， 主用模块退为备用模块，而备用模块能快速升为主用模块，很好地实 现语音业务功能。在第二个环节很好实现的基础上，最后这个环节反 而变得相对简单，主要是实现主备标识的转变，以及主用模块保存的 备用模块基本信息的交换(详见图7)。主备切换启动时，可以由硬 件来完成主备标识的转换，而且硬件完成，时耗更少。
主用模块切换后，主用模块将自身复位作为备用模块，再重复以 上的过程，以达到用户业务不受影响的目的。
本发明中，不管是来至用户端信息，还是软交换平台信令，还是 配置信息，主备模块都各自进行相同信息的处理，这样的做法是希望 将主备用模块的同步信息尽可能地减少，减轻主备模块通信的负载。 实时的同步信息，保证了主备用模块数据的严格一致，使得主备用模 块实时倒换成为可能，保证主备的无缝切换。本发明采用的这种主备模块冗余备份方式中，主备模块实时同步 交互的信息为信令包，采用这个机制，能尽可能地减少主备用模块间 的同步信息，减轻主备模块通信负载，而且还能保证主备用模块数据 的严格一致。在这种机制的基础上，发生切换时所需要做的工作就变 得很少，使得主备用模块实时倒换成为可能，保证主备模块的无缝切 换。
软交换协议中，MEGAC0协议或MGCP协议同属于主从控制协议。 对于信令网关，它属于被控制一端，主要工作是完成将用户的动作 转换为信令发给软交换，然后根据软交换发送的命令，来改变用户端 设备的属性，达到建立通话的目的。两种协议用于信令网关上时，在 实现机制上有雷同性，该项发明将同时适用于MEGAC0和MGCP两种协 议。
权利要求
1.一种VOIP语音业务主备模块同步及实时倒换方法，其特征在于包括以下步骤步骤1，备用模块上电，向主用模块发送通知信息；步骤2，主用模块收到通知信息后，向备用模块发送配置信息；步骤3，主用模块向备用模块发送当前的媒体网关控制MGC信息；步骤4，主用模块向备用模块发送注册信息；步骤5，主用模块向备用模块发送注册完成查询，查询步骤2～4发出的各信息是否注册完成；步骤6，当备用模块完成对步骤2～4发出的各信息的注册后，备用模块向主用模块发送注册完成通知信息；步骤7，主用模块向备用模块发送需同步的业务信息；步骤8，备用模块向主用模块发送ARP请求；步骤9，重复步骤7、8，直到主用模块发生故障，将备用模块升级为主用模块。
2. 如权利要求1所述的VOIP语音业务主备模块同步及实时倒换 方法，其特征在于步骤7所说的主用模块向备用模块发送需同步的业务信息包括以下具体步骤步骤71，主用模块向备用模块发送当前RTP端口号；步骤72,主用模块向备用模块发送当前ARP条目；步骤73，如果主用模块收到用户动作，则向备用模块转发用户端动作信息；步骤74，如果主用模块修改会话连接，则向备用模块转发会话 连接；步骤75，如果主用模块收到配置信息，则向备用模块转发配置"f曰息o
3. 如权利要求1或2所述的VOIP语音业务主备模块同步及实时 倒换方法，其特征在于步骤1所说的备用模块上电，向主用模块发送通知信息是指如果备用模块和主用模块在同一设备内部，备用模块只需要将其MAC地址信息作为通知信息发送给主用模块，否则，备用模块需要将其IP地址信息作为通知信息发送给主用模块。
4. 如权利要求1或2所述的VOIP语音业务主备模块同步及实时 倒换方法，其特征在于步骤2中主用模块向备用模块发送配置信息 前，主用模块和备用模块间应先建立主备用模块之间的通信机制，如 果备用模块和主用模块在同一设备内部，直接通过设备的内部通信机 制来实现，否则通过SOCKET通信机制来实现；所说的配置信息至少 包括软交换平台的地址、软交换平台的端口号、与软交换平台交换数 据的主用模块的本地端口号、主用模块的本地ip配置信息和主用模 块的本地VOIP语音配置信息；当备用模块接收完全部配置信息后， 备用模块向主用模块发送配置信息同步完成通知信息。
5. 如权利要求1或2所述的VOIP语音业务主备模块同步及实时 倒换方法，其特征在于步骤7执行完之后，主备用模块首先同时标 记一同步完成标志，然后再执行步骤8。
全文摘要
一种VOIP语音业务主备模块同步及实时倒换方法，涉及信令网关主备用模块无缝切换，在备用模块上电后，与主用模块建立通信，通知主用模块自己的存在，由主用模块将配置信息发送给备用模块，然后由备用模块向主用模块发起确认，之后主用模块将业务信息同步给备用模块，同步完成后，主备用模块同时标记同步完成标志，备用模块上电同步这一环节结束，开始实时的数据同步。在实时同步阶段，备用模块根据通信内容，解析后修改自身状态，达到与主用模块同步的状态。本发明所述的同步及实时倒换方法，可实时地同步主备模块数据，切换过程简单，切换后新的主用模块能立即准确处理语音业务，实现主备模块无缝切换，且适用于MEGACO和MGCP两种协议。
文档编号H04L12/24GK101640611SQ20091016928
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者王建军, 超 贺, 霞 赵, 洁 郭 申请人:烽火通信科技股份有限公司