一种异步传输模式组网内的业务备份方法 【技术领域】
本发明涉及异步传输模式(ATM)设备组网内的业务备份方法，特别涉及一种利用ATM多播功能实现业务备份并快速检测业务通道故障的方法。
背景技术
异步传输模式(ATM)是一种快速分组交换技术，其采用固定长度的数据包，称为信元。ATM信元只在有数据传输时才需要带宽，但可以提供相当于时分复用器那样的时隙来进行连续的传输。每一个ATM连接都用信元首部中的标号标识。标号包括虚通道标识符(Virtual Channel Identifier，以下简称为VCI)和虚通路标识符(Virtual Path Identifier，以下简称为VPI)VPI。一条虚通道(Virtual Channel，以下简称为VC)是在两个或两个以上端点之间的一个传送ATM信元的通信通路，而一个虚通路(Virtual Path，以下简称为VP)是一组具有相同端点的VC。在一个给定地接口，复用在一个传输净荷上的许多不同的VP用它们的VPI来识别，而复用在一个VP中的不同VC用它们的VCI来识别。
在数据通讯网络中，ATM技术发挥着极为重要的作用，被广泛应用于接入、汇聚和核心交换设备中，以下将所有基于ATM技术的设备称为ATM交换设备。ATM设备一般支持多种接口，如E1、E3、STM-1、STM-4等，ATM设备通过这些接口进行互联以实现自组网，从而承载视频、语音、数据和上网等各种业务。
为了保证这些业务的安全可靠，在组网时，ATM设备的主控单元和交换网板一般需要采用双备份设计以保证在承载业务的其中一条通路出现故障时用另外一路替代。
一种已有的业务备份方法是通过路由切换来实现业务保护或接口备份。具体而言，在该方法中，通过在上下层ATM设备之间实现ATM论坛和ITU-T相关协议(如PNNI1.1和IISP等)对ATM设备间的链路状态进行管理，支持动态路由协议，并为所有ATM用户分配地址，以支持用户之间的动态呼叫协议。当需要传送数据时，源端发起呼叫以动态申请建立虚连接，而系统根据当前路由信息来选择正常的接口并向目的端设备发送虚连接请求，由此，经过两个ATM设备间的协商即可在它们之间建立类似普通ATM接口上的端到端连接。当接口发生故障时，路由状态将发生变化，系统释放两个ATM设备间当前的虚连接并根据新的路由信息重新在它们之间建立新的连接。
上述方法的缺点是要求所有参与组网的设备都支持ATM论坛或ITU-T的相关协议，导致实现方式复杂，而在数字用户线接入模式(DSLAM)上，为了降低成本，很少需要对SVC/SPVC软件协议提供支持，因此该方法不适合用于DSLAM。此外，由于通过软件协商实现倒换，所以切换时间长，不能满足某些承载业务的倒换要求，例如在V5语音业务中就有可能发生断话等故障。
另一种业务备份方法与上述方法相比，主要依赖于硬件上的设计，它为每块接口板提供备用接口板，在正常情况下，只在主用接口板的接口上收发数据，备用接口板不处理数据。而当主用接口板发生故障或主用接口板上接口发生故障时，主用板停止处理数据并设定为备用板，而先前的备用板升级为主用板开始收发数据。也有一种硬件设计是考虑在一个单板内提供两个互为主备的接口，同一时间内只有一个接口在收发数据，当一个接口发生故障时，数据处理转移至另外一个接口。
上述方法需要对硬件进行特别的设计，导致成本升高，而且很难实现对接口主备和板级主备的同时支持，并且不利于已建网络倒换功能的升级。此外，这种方法只能处理两级ATM设备间接口故障时的倒换保换，在多级ATM设备的组网中，对于中间链路和节点的故障无法进行保护倒换。
还有一种接口备份方法是放弃ATM设备间的自组网功能，通过传输设备进行组网。由于这需要新增一套传输设备，所以成本昂贵，而且组网也不灵活。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种异步传输模式(ATM)设备组网内的业务备份方法，其具有实现方式简单但保护功能强的优点。
本发明的上述目的通过以下业务备份方法实现：
一种异步传输模式(ATM)组网系统内的业务备份方法，所述系统通过为承载业务的虚通道连接提供冗余虚通道连接来实现业务备份，其中，所述系统按照下列方式建立从一个源端点至若干目的端点的永久虚连接：
将源端点设置为多播连接的根节点；
将每个目的端点设置为所述多播连接根节点的叶节点。
在上述ATM组网系统内的业务备份方法中，所述源端点和目的端点连接至信元总线以通过总线方式完成ATM信元的交换。
在上述ATM组网系统内的业务备份方法中，所述源端点和目的端点连接至集中式ATM交换网以通过其完成ATM信元的交换。
本发明的上述目的还通过以下业务备份方法实现：
一种异步传输模式(ATM)组网系统内的业务备份方法，所述系统通过为承载业务的虚通道连接提供冗余虚通道连接来实现业务备份，其中，所述系统按照下列方式建立从若干源端点至若干目的端点的永久虚连接：
将每个源端点设置为一个多播连接的根节点，将每个目的端点设置为每个多播连接根节点的叶节点，而且所有多播连接具有相同的虚通路标识符(VPI)/虚通道标识符(VCI)配置和流量参数配置；
将其中一个多播连接设置为处于激活状态的主用连接，其余多播连接则设置为处于非激活状态的备用连接，
并且，所述系统按照下列方式改变永久虚连接的状态：
如果当前的主用连接不可用，则通过将其设置于非激活状态并将其余多播连接中的一个设置于激活状态来实现主用连接的倒换。
在上述ATM组网系统内的业务备份方法中，所述源端点和目的端点连接至信元总线以通过总线方式完成ATM信元的交换。
在上述ATM组网系统内的业务备份方法中，所述源端点和目的端点连接至集中式交换网以通过其完成ATM信元的交换。
本发明的上述目的还通过以下业务备份方法实现：
一种异步传输模式(ATM)组网系统内的业务备份方法，所述系统通过为承载业务的虚通道连接提供冗余虚通道连接来实现业务备份，其中，所述系统按照下列方式建立从若干源端点至一个目的端点的永久虚连接：
建立从每个源端点至目的端点的单向单播连接，每条单向单播连接具有相同的虚通路标识符(VPI)/虚通道标识符(VCI)和流量参数；
将其中一条单向单播连接设置为处于激活状态的主用连接，其余单向单播连接则设置为处于非激活状态的备用连接，
并且，所述系统按照下列方式改变永久虚连接的状态：
如果当前的主用连接不可用，则通过将其设置为非激活状态并将其余单向单播连接中的一条设置于激活状态来实现主用连接的倒换。
在上述ATM组网系统内的业务备份方法中，所述源端点和目的端点连接至信元总线以通过总线方式完成ATM信元的交换。
在上述ATM组网系统内的业务备份方法中，所述源端点和目的端点连接至集中式交换网以通过其完成ATM信元的交换。
在上述ATM组网系统内的业务备份方法中，对于具有相同工作/保护接口的虚连接，根据ATM接口上报的物理层告警判断承载主用连接业务的虚连接是否连通，对于具有相同工作/保护虚通路的虚连接，根据虚通路上报的OAM层告警判断承载主用连接业务的虚连接是否连通。
由上可见，在本发明的业务备份方法中，ATM组网系统通过适当配置多播连接或者单向单播连接，可为承载业务提供冗余的虚通道连接以实现业务备份。
【附图说明】
通过以下结合附图对本发明较佳实施例的描述，可以进一步理解本发明的目的、特征和优点，其中：
图1为按照本发明方法的一个实施例的示意图。
图2为按照本发明方法的另一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
本发明方法的核心思想是通过为承载业务提供冗余的虚通道连接来实现业务备份，以下作进一步的阐述。
在情形1中，如果一项业务由一个源端点至一个目的端点的永久虚连接承载，为了对目的端点提供业务备份能力，按照本发明，除了该目的端点以外还可增加多个目的端点并在源端点与增加的每个目的端点之间都建立一条承载该业务的虚通道连接。ATM技术的多播功能可以建立起点-多点的虚通道连接，因此可以被用来实现上述业务备份能力，即，首先将源端点设置为多播连接的根节点，然后将每个目的端点设置为所述多播连接根节点的叶节点。
在情形2中，如果一项业务本身为多播业务，即，源端点作为根节点向多个作为其叶节点的目的端点传送业务，为了对源端点提供业务备份能力，按照本发明，除了该源端点以外还可增加多个源端点，并且将每个源端点都设置为一个多播连接的根节点，将每个目的端点设置为每个多播连接根节点的叶节点，而且所有多播连接具有相同的虚通路标识符(VPI)/虚通道标识符(VCI)配置和流量参数配置。为了确保每一时刻仅有一个多播连接在传送业务，应将其中一个多播连接设置为处于激活状态的主用连接，其余的则设置为处于非激活状态的备用连接。如果当前的主用连接不可用，则通过将其设置于非激活状态并将其余多播连接中的一个设置于激活状态来实现主用连接的倒换。
在情形3中，如果一项业务由一个源端点至一个目的端点的永久虚连接承载，为了对源端点提供业务备份能力，按照本发明，除了该源端点以外还可增加多个源端点，并且建立从每个源端点至目的端点的单向单播连接，每条单向单播连接具有相同的虚通路标识符(VPI)/虚通道标识符(VCI)和流量参数。为了确保每一时刻仅有一个单播单向连接在传送业务，应将其中一条单向单播连接设置为处于激活状态的主用连接，其余单向单播连接则设置为处于非激活状态的备用连接。如果当前的主用连接不可用，则通过将其设置为非激活状态并将其余单向单播连接中的一条设置于激活状态来实现主用连接的倒换。
上述情形1～3是基本的连接类型，其它连接类型的业务备份可以通过将上述方法组合起来实现。例如对于点-多点的双向单播连接，可以采用情形1的方法实现点至多点的虚连接的业务备份，并采用情形3的方法实现多点至点的虚连接的业务备份。
以下借助实施例描述利用本发明实现双向单播连接的保护倒换的两个较佳实施例，其中，第一个实施例用于总线式交换结构的ATM设备，第二个实施例用于集中交换式结构的ATM设备。
第一实施例
在接入层的ATM设备中，一般采用如图1所示的总线式交换结构连接，为了简单起见，这里假设三块接口板A、B、C基于总线式交换结构实现ATM信元的交换，接口板B和接口板C提供上行接口并分别接入到设备一和设备二上，也就是说，通过两个上行接口接入到上层网络中。
为了使经接口板A接入的业务通过接口板B和接口板C上的两个上行接口稳定可靠地传送到上层网络(即设备一和二)，需要为该业务提供这两个接口间的选择路径。具体实现方法如下：
当建立永久虚连接时，在接口板A至接口板B和接口板C的方向上，先建立一条以接口板A为根节点而以接口板B为叶节点的多播连接的根，然后在这条连接上增加一条到接口板C的叶子，即，将接口板C也设置为该多播连接的叶节点。而在接口板B和接口板C至接口板A的方向上，分别从接口板B至接口板A和从接口板C至接口板A各建立一条单向单播连接，这两条连接在源点和目的点使用相同的VPI/VCI并且具有相同的流量参数。此外，为了保证每一时刻仅有一条连接可用，应该只激活这两条连接中的一条，例如这里假设激活的是接口板B至接口板A的单播连接。
在这种一条两个叶子的多播连接+两条单向单播连接的配置下，接口板A连接的数据同时发向接口板B和C上的连接，但是接口板A只从接口板B接收数据，由此通过“双发选收”这种模式实现了与上行设备的数据传送。在需要进行倒换时(例如当接口板B的连接不正常或无法接收到数据时)，接口板A至接口板B和接口板C的多播连接并不发生变化，只需控制接口板B和接口板C至接口板A的两条单向单播连接的状态即可，具体而言，去激活接口板B至接口板A的单播连接并激活接口板C至接口板A的单播连接。
为了实现快速倒换，系统需要及时知道各条虚连接的故障情况，因此应在本设备和上级设备间支持物理层告警以及操作和管理(OAM)告警能力，以根据接口链路和连接上的OAM告警及时切换单播连接。
由于一个接口支持的虚通道(VC)连接较多，若利用F5告警信元来检测各条VC连接上数据收发的状态，则需要耗用较多的系统资源，为节省系统资源，可以为具有同样路径和同样业务的VC连接分配相同的VPI，因此可在设备中仅利用F4告警信元，即，仅对VP层的告警进行检测，一旦发现故障，就将该VP上的所有VC都进行倒换。例如可将具有相同工作端口/保护端口的虚连接归入同一保护组内，在该组内任意选择一条VP作为建立F4 OAM的通道，然后在该OAM通道中周期性地(例如0.5秒)持续发送CC信元(或接收信元)。若在连续3个CC信元发送周期内未收到CC信元，则认为保护组故障，并将整个保护组的业务从工作路径切换到保护路径上。
此外，还可以采用1.610、1.630等相关保护协议来检测物理层的RLOS/ROF/SD告警、ATM层的AIS/RDI告警、设备上的接口、单板故障告警，从而启动业务保护切换。
第二实施例
在骨干层和汇聚层设备中，由于交换容量需求高，所以一般采用如图2所示的集中式交换结构连接，为了简单起见，这里假设三个ATM业务处理单元分别经接口板A、B、C和交换网板接入交换网以实现ATM信元的交换，接口板B和C分别提供工作端口和保护端口。
为了使接口板A接入的业务通过接口板B和C上的两个端口稳定可靠地传送，需要为该业务提供两条选择路径。具体实现方法也可以采用一条两个叶子的多播连接+两条单向单播连接的配置，以下作进一步的描述。
当建立永久虚连接时，在接口板A至接口板B和C的方向上，先建立一条以接口板A为根节点而以接口板B为叶节点的多播连接的根，然后在这条连接上增加一条到接口板C的叶子，即，将接口板C也设置为该多播连接的叶节点。而在接口板B和C至接口板A的方向上，分别从接口板B至接口板A和接口板C至接口板A各建立一条单向单播连接，这两条连接在源点和目的点使用相同的VPI/VCI并且具有相同的流量参数。此外，为了保证每一时刻仅有一条连接可用，应该只激活这两条连接中的一条，例如这里假设激活的是接口板B至接口板A的单播连接。
同样，在运行过程中，接口板A连接的数据同时发向接口板B和C上的连接，但是接口板A只从接口板B接收数据，由此通过“双发选收”这种模式实现了数据的可靠传送。在需要进行倒换时(例如当接口板B的连接不正常或无法接收到数据时)，接口板A至接口板B和C的多播连接并不发生变化，只需控制接口板B和接口板C至接口板A的两条单向单播连接的状态即可，具体而言，去激活接口板B至接口板A的单播连接并激活接口板C至接口板A的单播连接。
与第一实施例相比，第二实施例也同样应在本设备和上级设备间支持物理层告警以及操作和管理(OAM)告警能力，以根据接口链路和连接上的OAM告警及时切换单播连接。而且为节省系统资源，同样也可以为具有同样路径和同样业务的VC连接分配相同的VPI，因此可在设备中仅利用F4告警信元。
总之，不管是集中交换式结构还是总线式交换结构，都可以利用本发明的方法实现双向单播连接的业务备份，差别仅在于多播复制结构的不同。对于本领域内普通技术人员来说，其它连接类型的业务备份也是如此，因此不再赘述。
由上可见，利用本发明的方法无需对ATM设备的接口硬件作任何特别设计即可实现接口的保护倒换，只要ATM设备支持多播特性即可，因此适用范围广泛，支持的接口类型丰富(可以支持E1/T1、E3/T3、STM-1/STM-4等各种接口)，可移植性强，成本低。
此外，本发明的方法不仅可以实现板级和接口级的保护倒换，而且还可以实现VP级的保换倒换，因此应用范围更广，方式更为灵活，而且保护功能更强大。
最后，与采用SVC等其他软件实现的备份方案相比，本发明的技术方案设计简单，倒换速度快，可以做到在50ms之内就完成倒换，因此对承载的各种业务基本没有影响。