一种跨协议实现故障切换的方法及系统.pdf

本发明公开了一种跨协议实现故障切换的方法，包括：检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA系统执行与DiameterServer间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，AAA系统执行与RadiusServer间的计费操作。本发明还同时公开了一种跨协议实现故障切换的系统，运用该方法和系统提高了计费系统的稳定性，避免升级初期由于新的计费系统出现故障而导致系统不可用，提高了用户体验度。

1、  一种跨协议实现故障切换的系统，其特征在于，该系统包括：
AAA系统，用于检测Diameter服务器Diameter Server的工作状态，确定Diameter Server处于正常工作状态时，执行与Diameter Server间的计费操作；确定Diameter Server出现故障时，执行与Radius服务器Radius Server间的计费操作；
Radius Server，用于与AAA系统互相传输计费消息，执行计费操作；
Diameter Server，用于与AAA系统互相传输计费消息，执行计费操作。

2、  根据权利要求1所述的跨协议实现故障切换的系统，其特征在于，所述AAA系统，进一步用于确定Diameter Server恢复正常工作状态时，执行与Diameter Server间的计费操作。

3、  根据权利要求2所述的跨协议实现故障切换的系统，其特征在于，
所述Radius Server进一步包括协议转换模块，用于Diameter Server与Radius Server之间Radius协议的更新的用户数据消息和Diameter协议的更新的用户数据消息之间的转换；相应的，
所述Radius Server，进一步用于将转换成Diameter协议的更新的用户数据消息上传到Diameter Server、或接收Diameter Server下发的Diameter协议的更新的用户数据消息；
所述Diameter Server，进一步用于接收Radius Server上传的Diameter协议的更新的用户数据消息、或将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server。

4、  一种跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，该方法包括：
检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA系统执行与Diameter Server间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，AAA系统执行与Radius Server间的计费操作。

5、  根据权利要求4所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
当Diameter Server恢复正常工作状态时，AAA系统执行与Diameter Server间的计费操作。

6、  根据权利要求4或5所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，所述AAA系统执行与Radius Server间的计费操作，具体为：
AAA系统将接收到的Radius计费请求消息发送到Radius Server，RadiusServer回复计费响应消息给AAA系统；或，
AAA系统将未被Diameter Server处理的Diameter计费请求消息转换成Radius计费请求消息后发送到Radius Server，Radius Server回复计费响应消息给AAA系统，之后AAA系统将接收到的Radius计费请求消息发送到RadiusServer，Radius Server回复计费响应消息给AAA系统。

7、  根据权利要求5所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，所述AAA系统执行与Diameter Server间的计费操作，具体为：
AAA系统将与Radius Server间进行的计费操作再次转为与Diameter Server间进行的计费操作，将接收的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server，之后Diameter Server回复Diameter计费响应消息给AAA系统。

8、  根据权利要求5所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
Diameter Server出现故障时，Radius Server接收并处理AAA系统发送的计费请求消息，且存储Radius协议的更新的用户数据消息，待Diameter Server恢复正常后，协议转换模块将Radius协议的更新的用户数据消息转换成Diameter协议的更新的用户数据消息后上传给Diameter Server；
Diameter Server恢复正常时，Diameter Server将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server，协议转换模块将更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储。

9、  根据权利要求4所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，所述检测操作具体为：
AAA系统通过Diameter协议的链路握手消息DWR/DWA或流控制传输协议SCTP中的心跳检测机制检测Diameter Server的工作状态。

10、  根据权利要求8所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，该方法还包括：
Diameter Server处于正常工作状态时，Diameter Server将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server，协议转换模块将更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储。

一种跨协议实现故障切换的方法及系统
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种直径(Diameter)协议与半径(Radius)协议间实现故障切换(Failover)的方法及系统。
背景技术
自网络通信技术诞生以来，认证、授权及计费(AAA，Authentication、Authorization、Accounting)体制已成为通信网络运营的基础。传统的通信网络中多采用Radius协议实现AAA技术，AAA系统与预付费系统(PPS，PrePaidSystem)之间采用Radius协议互相传输计费消息。
目前，随着第三代移动通信系统向基于全IP的网络架构的演进，Diameter协议已成为新一代的AAA技术，且由于Diameter协议具有强大的可扩展性和安全性而备受关注，国际电信联盟(ITU)、第三代合作伙伴计划(3GPP)和第三代合作伙伴计划2(3GPP2)等国际标准组织已正式将Diameter协议作为下一代网络(NGN)、宽带码分多址(WCDMA)和码分多址(CDMA)2000等未来通信网络的首选AAA协议。在新的预付费规范中，将由在线计费系统(OCS)代替传统的PPS完成预付费用户的费用计算和配额分配，因此，传统的电信设备有升级的需求。
传统的电信设备、如分组数据交换节点(PDSN)和PPS与AAA系统的交互均采用Radius协议，而OCS与AAA系统的交互采用Diameter协议，因此AAA系统需要实现从Radius协议到Diameter协议的转换。图1为传统的采用Radius协议实现的计费系统，图2为引入Diameter协议后的计费系统，现有的计费系统一般采用图2所示的计费系统直接替代传统的计费系统，即：将具有协议转换功能的AAA系统代替传统的AAA系统；同时，用OCS代替传统的PPS。但是，现有的计费系统存在一定缺陷，如下：首先，将传统的计费系统直接替换成现有的计费系统会造成一定资源的浪费；其次，在现有计费系统实用初期由于系统的稳定性不高会导致业务不可用，用户体验度不佳，如：OCS发生故障时或AAA系统到OCS之间的链路出现异常时现有计费系统将无法继续为用户提供服务，并且，由于Failover机制未能应用于现有计费系统中，所以一旦现有计费系统出现故障直到系统恢复正常过程中计费操作将无法进行。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种跨协议实现Failover的方法及系统，使计费系统从出现故障到故障恢复过程中仍能为用户提供服务。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种跨协议实现故障切换的系统，该系统包括：
AAA系统，用于检测Diameter服务器Diameter Server的工作状态，确定Diameter Server处于正常工作状态时，执行与Diameter Server间的计费操作；确定Diameter Server出现故障时，执行与Radius服务器Radius Server间的计费操作；
Radius Server，用于与AAA系统互相传输计费消息，执行计费操作；
Diameter Server，用于与AAA系统互相传输计费消息，执行计费操作。
其中，所述AAA系统，进一步用于确定Diameter Server恢复正常工作状态时，执行与Diameter Server间的计费操作。
其中，所述Radius Server进一步包括协议转换模块，用于Diameter Server与Radius Server之间Radius协议的更新的用户数据消息和Diameter协议的更新的用户数据消息之间的转换；相应的，
所述Radius Server，进一步用于将转换成Diameter协议的更新的用户数据消息上传到Diameter Server、或接收Diameter Server下发的Diameter协议的更新的用户数据消息；
所述Diameter Server，进一步用于接收Radius Server上传的Diameter协议的更新的用户数据消息、或将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server。
本发明还提供了一种跨协议实现故障切换的方法，该方法包括：
检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA系统执行与Diameter Server间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，AAA系统执行与Radius Server间的计费操作。
该方法进一步包括：
当Diameter Server恢复正常工作状态时，AAA系统执行与Diameter Server间的计费操作。
本发明中，所述AAA系统执行与Radius Server间的计费操作，具体为：
AAA系统将接收到的Radius计费请求消息发送到Radius Server，RadiusServer回复计费响应消息给AAA系统；或，
AAA系统将未被Diameter Server处理的Diameter计费请求消息转换成Radius计费请求消息后发送到Radius Server，Radius Server回复计费响应消息给AAA系统，之后AAA系统将接收到的Radius计费请求消息发送到RadiusServer，Radius Server回复计费响应消息给AAA系统。
本发明中，所述AAA系统执行与Diameter Server间的计费操作，具体为：
AAA系统将与Radius Server间进行的计费操作再次转为与Diameter Server间进行的计费操作，将接收的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server，之后Diameter Server回复Diameter计费响应消息给AAA系统。
该方法进一步包括：
Diameter Server出现故障时，Radius Server接收并处理AAA系统发送的计费请求消息，且存储Radius协议的更新的用户数据消息，待Diameter Server恢复正常后，协议转换模块将Radius协议的更新的用户数据消息转换成Diameter协议的更新的用户数据消息后上传给Diameter Server；
Diameter Server恢复正常时，Diameter Server将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server，协议转换模块将更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储。
本发明中，所述检测操作具体为：
AAA系统通过Diameter协议的链路握手消息DWR/DWA或流控制传输协议SCTP中的心跳检测机制检测Diameter Server的工作状态。
进一步地，该方法还包括：
Diameter Server处于正常工作状态时，Diameter Server将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server，协议转换模块将更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储。
本发明提供的跨协议实现Failover的方法及系统，提出了Diameter服务器(Diameter Server)和Radius服务器(Radius Server)两个模块，并将Diameter协议中的翻译代理功能与Failover机制相结合，AAA系统检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA系统执行与DiameterServer间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，进入Failover处理过程，AAA系统执行与Radius Server间的计费操作；因此，本发明提高了计费系统的稳定性，避免升级初期由于新的计费系统出现故障而导致系统不可用，提高了用户体验度。本发明可在Radius协议计费系统的基础上只增加一个Diameter协议的处理节点，如OCS，而Radius协议模块就用传统的PPS，只需在PPS中增加一个协议转换模块即可，因此节省了资源。
进一步地，将Diameter协议中的翻译代理功能与Failback机制相结合，当Diameter Server恢复正常工作状态时，进入Failback处理过程，AAA系统再次执行与Diameter Server间的计费操作，进一步提高了应用新Diameter协议的Diameter Server的利用率。
本发明还提出Diameter Server与Radius Server之间的数据同步方法，保证了Diameter Server故障恢复前后Diameter Server与Radius Server中用户数据消息的一致，进一步提高了计费系统的安全、可靠性。
附图说明
图1为传统的采用Radius协议实现的计费系统；
图2为引入Diameter协议后的计费系统；
图3为本发明的系统结构示意图；
图4为本发明Failover的方法实现流程示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：提出了Diameter Server和Radius Server两个功能模块，并将Diameter协议中的翻译代理功能与Failover机制相结合，AAA系统检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA系统执行与Diameter Server间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，进入Failover处理过程，AAA系统执行与Radius Server间的计费操作；
进一步地，将Diameter协议中的翻译代理功能与Failback机制相结合，当Diameter Server恢复正常工作状态时，进入Failback处理过程，AAA系统再次执行与Diameter Server间的计费操作；
本发明还提出Diameter Server与Radius Server之间的数据同步方法，用于保证Diameter Server与Radius Server中用户数据消息的一致性。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图3为本发明计费系统结构示意图，如图所述，该系统包括：相关网元20、AAA系统21、Diameter Server 22和Radius Server 23，其中，
所述相关网元20，用于通过Radius协议向AAA系统21发出Radius计费请求消息或接收AAA系统21返回的Radius计费响应消息；
这里，所述相关网元20可以为PDSN或网关GPRS支持节点(GGSN)等。
所述AAA系统21，用于检测Diameter Server 22的工作状态，确定DiameterServer 22工作正常时，将相关网元20发出的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server 22或将Diameter Server 22返回的Diameter计费响应消息转换成Radius计费响应消息并发送到相关网元20；确定Diameter Server 22出现故障时，将相关网元20发出的Radius计费请求消息发送到Radius Server 23或将Radius Server 23返回的Radius计费响应消息发送到相关网元20；确定Diameter Server 22恢复正常时，再次与Diameter Server22进行后续信息的传输；
这里，AAA系统21通过Diameter协议与Diameter Server 22互相传输计费消息，通过Radius协议与Radius Server 23互相传输计费消息；
所述Diameter Server 22，用于接收AAA系统21发送的Diameter计费请求消息，并根据本地存储的用户配额信息回复Diameter计费响应消息给AAA系统21；
所述Radius Server 23，用于接收AAA系统21发送的Radius计费请求消息，并根据本地存储的用户配额信息回复Radius计费响应消息给AAA系统21；
本发明中，所述Radius Server 23可为PPS，所述Diameter Server 22可为OCS；Diameter Server 22和Radius Server 23可为用户提供认证、授权和计费等服务；
所述Radius Server 23进一步包括协议转换模块24，用于Diameter Server 22与Radius Server 23之间Radius协议的更新的用户数据消息和Diameter协议的更新的用户数据消息之间的转换；
所述Diameter Server 22，进一步用于接收Radius Server上传的Diameter协议的更新的用户数据消息、或将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server。；
所述Radius Server 23，进一步用于将转换成Diameter协议的更新的用户数据消息上传到Diameter Server、或接收Diameter Server下发的Diameter协议的更新的用户数据消息，具体的，
Diameter Server 22工作正常时，接收Diameter Server 22下发的Diameter协议的更新的用户数据消息，协议转换模块24将该更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储；Diameter Server 22出现故障时，接收并处理AAA系统21发送的计费请求消息，且存储Radius协议的更新的用户数据消息，待Diameter Server 22恢复正常后，协议转换模块24将Radius协议的更新的用户数据消息转换成Diameter协议的更新的用户数据消息后上传给Diameter Server 22；
这里，因为系统在运行过程中Diameter Server 22或Radius Server 23本地存储的用户数据消息会在每一次处理计费请求消息后发生变化，因此DiameterServer 22或Radius Server 23将用新的用户数据消息替换各自本地存储的原有用户数据消息，此处所述更新的用户数据消息，为：Diameter Server 22出现故障到Diameter Server 22恢复正常过程中发生变化的用户数据消息；所述Radius协议的更新的用户数据消息，为：Radius Server 23本地存储的发生变化的用户数据消息。
基于上述系统，对本发明的实现方法进行详细描述。
图4为本发明Diameter与Radius协议间Failover的方法实现流程示意图，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤401：AAA系统21上电初始化，并与Diameter Server 22建立连接；
这里，所述的建立连接过程具体为：AAA系统21首先通过承载协议，如：流控制传输协议(SCTP)或传输控制协议(TCP)建立与Diameter Server 22之间的承载链路，之后通过能力交换消息(CER/CEA)建立与Diameter Server 22之间的Diameter连接。
步骤402：相关网元20向AAA系统21发出计费请求消息；
具体为：相关网元20以Radius协议消息的形式向AAA系统21发出计费请求消息。
步骤403：AAA系统21接收计费请求消息；
具体为：AAA系统21接收相关网元20发送的Radius计费请求消息。
步骤404：AAA系统21对Diameter Server 22的工作状态进行检测，根据不同检测结果执行对应计费操作；
具体为：如果Diameter Server 22处于正常工作状态，则执行步骤405a；如果Diameter Server 22出现故障，则执行步骤405b，进入Failover处理过程；如果Diameter Server 22恢复正常工作状态时，则执行步骤405c，进入Failback处理过程；
这里，所述AAA系统21在本发明计费系统运行过程中持续对DiameterServer 22进行检测，即：计费系统运行时，检测操作也在同时进行；所述检测具体为：AAA系统21通过Diameter协议的链路握手消息DWR/DWA或SCTP中的心跳检测机制检测Diameter Server 22的工作状态是否正常；
本发明中，AAA系统21要确保与Radius Server 23之间的用户数据报协议(UDP)连接通畅，目的在于：在Diameter Server 22出现故障过程中计费系统仍能正常运行。
步骤405a：AAA系统21将接收的计费请求消息发送到Diameter Server 22，Diameter Server 22回复计费响应消息给AAA系统21；
具体为：AAA系统21将接收的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server 22，之后Diameter Server 22根据本地存储的用户配额信息回复Diameter计费响应消息给AAA系统21；
这里，AAA系统21将Diameter计费请求消息发送到Diameter Server 22之前要缓存已转换成的Diameter计费请求消息，目的在于：防止Diameter Server 22出现故障时造成未发送成功的Diameter计费请求消息丢失，影响后续操作，处理方法为：当Diameter Server 22出现故障时，AAA系统21在与Radius Server23执行计费操作之前首先扫描缓存的Diameter计费请求消息，如果缓存的计费请求消息已经收到Diameter Server 22的回复，则将后续相关网元20发送的Radius计费请求消息发送到Radius Server 23进行处理；如果缓存的计费请求消息没有收到Diameter Server 22的回复，即：还没得到处理，则将Diameter计费请求消息转换成Radius计费请求消息后发送到Radius Server 23进行处理。
步骤405b：AAA系统21将相关网元20发出的计费请求消息发送到RadiusServer 23，Radius Server 23回复计费响应消息给AAA系统21；
具体为：AAA系统21检测到Diameter Server 22出现故障时，进入Failover处理过程，为：AAA系统21首先扫描缓存的Diameter计费请求消息，如果此时AAA系统21已收到Diameter Server 22的回复，即：Diameter计费请求消息已得到Diameter Server 22的处理，则将收到的Radius计费请求消息直接发送到Radius Server 23，之后Radius Server 23根据本地存储的用户配额信息回复Radius计费响应消息给AAA系统21；如果此时AAA系统21还未收到DiameterServer 22的回复，即：Diameter计费请求消息还未得到Diameter Server 22的处理，则AAA系统21首先将Diameter计费请求消息转换成Radius计费请求消息并发送到Radius Server 23，Radius Server 23根据本地存储的用户配额信息回复Radius计费响应消息给AAA系统21，之后再将收到的Radius计费请求消息发送到Radius Server 23，Radius Server 23根据本地存储的用户配额信息回复Radius计费响应消息给AAA系统21；
本步骤进行过程中还同时包括以下步骤：
AAA系统21检测到Diameter Server 22故障后，一直尝试与Diameter Server22重新建立连接，检测Diameter Server 22是否可用，即：Diameter Server 22是否恢复正常工作状态；
这里，本步骤AAA系统21依据Diameter协议的特点通过底层承载不断尝试与Diameter Server 22重新建立连接，一旦链路重新建立，则重新能力协商以确保Diameter Server 22可用；所述Diameter协议的特点为：Diameter协议以SCTP或TCP为承载协议，具备安全、可靠的连接性。
步骤405c：AAA系统21将接收的计费请求消息发送到Diameter Server 22，Diameter Server 22回复计费响应消息给AAA系统21；
具体为：AAA系统21检测到Diameter Server 22恢复正常工作状态时，进入Failback处理过程，为：AAA系统将与Radius Server间进行的计费操作再次转为与Diameter Server间进行的计费操作，将接收的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server 22，之后Diameter Server 22根据本地存储的用户配额信息回复Diameter计费响应消息给AAA系统21。
步骤406：AAA系统21将接收到的计费响应消息返回给相关网元20；
具体为：AAA系统21将接收到的Diameter计费响应消息转换成Radius计费响应消息后返回给相关网元20或将接收到的Radius计费响应消息返回给相关网元20。
步骤407：重复步骤402至步骤406，直至完成当前计费操作；
这里，所述当前计费操作过程为：只处理单条计费请求消息或处理多条计费请求消息。
本发明进一步提出了Diameter Server与Radius Server之间的数据同步方法，该方法步骤如下：
Diameter Server 22工作正常时，Radius Server 23接收Diameter Server 22以Diameter协议消息的形式下发的更新的用户数据消息，协议转换模块24将更新的用户数据消息转换成Radius协议消息的形式并存储，这里，所述下发为：系统每处理一条计费请求消息后Diameter Server 22本地存储的用户数据消息就会相应改变，这时，Diameter Server 22将向Radius Server 23下发一次更新的用户数据消息，即：系统每处理一条计费请求消息后Diameter Server 22要向RadiusServer 23下发一次更新的用户数据消息；
Diameter Server 22出现故障时，Radius Server 23接收并处理AAA系统21发送的计费请求消息，且存储Radius协议的更新的用户数据消息，待DiameterServer 22恢复正常后，协议转换模块24将Radius协议的更新的用户数据消息转换成Diameter协议的更新的用户数据消息后上传给Diameter Server 22；
这里，因为系统在运行过程中Diameter Server 22或Radius Server 23本地存储的用户数据消息会在每一次处理计费请求消息后发生变化，因此DiameterServer 22或Radius Server 23将用新的用户数据消息替换各自本地存储的原有用户数据消息，此处所述更新的用户数据消息，为：Diameter Server 22出现故障到Diameter Server 22恢复正常过程中发生变化的用户数据消息；所述Radius协议的更新的用户数据消息，为：Radius Server 23本地存储的发生变化的用户数据消息。
本发明中，在Diameter Server 22或Radius Server 23与AAA系统21执行计费操作且信息更新后，即：用户数据消息更新后，都需要将更新的用户数据消息发送到对方服务器，即：如果Diameter Server 22与AAA系统21执行计费操作，则Diameter Server 22需要将每次Diameter Server 22本地存储的更新的用户数据消息发送到Radius Server 23；如果Radius Server 23与AAA系统21执行计费操作，则Radius Server 23需要将Radius Server 23本地存储的更新的用户数据消息发送到Diameter Server 22。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。