无线网络控制器内部交换网络保护切换的方法及系统 【技术领域】
本发明涉及移动通信系统，尤其涉及在移动通信系统中进行内部交换网络保护切换的方法及系统。
背景技术
在如图1所示的移动通信系统中，核心网103与位于接入网104的无线网络控制器1041之间以STM-1(1级同步传输模块)/E1(欧洲传输标准-E1)/T1(北美或日本传输标准-T1)线路相连。一般在无线网络控制器1041内部设置各种处理板和交换单元。机箱、处理板、交换单元及其他一些组件共同构成了无线网络控制器1041。各交换单元及有关的链路组成了无线网络控制器1041的内部交换网络。
在上述无线网络控制器1041中，为了实现内部交换网络的保护切换，通常利用虚拟路由冗余协议(VRRP，RFC2338)等。这要求各个交换单元实现信息监控和切换管理。基于VRRP协议的备份机制，实际上要求交换单元实现路由表学习等第3层以太网交换功能。
上述对复杂VRRP协议的使用，要求内部交换网络采用第3层以太网交换技术，所以使网络拓扑复杂化。再者，为了监控内部交换网络，同一机箱内互为备份的交换单元之间必须采用两条专用的通信链路，即形式为1+1的主用通信链路和备用通信链路，从而降低了系统可靠性，并增加了开发成本。同理，为了监控内部交换网络，机架(其中可设置若干个机箱，将在后文详述)交换单元之间也需要采用专用的通信链路。由于机架交换单元负责完成10G比特每秒的高速交换，所以采用VRRP协议技术实现如此高速的数据交换将是非常复杂的。另外，VRRP协议本身的切换实时性不强。多数情况下采用VRRP协议地交换网络的切换时间长达1秒。
【发明内容】
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种对无线网络控制器中的内部交换网络进行保护切换的方法及系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于无线网络控制器的内部交换网络保护切换方法，其特征在于包括以下步骤：
当一块处理板不能通过所述内部交换网络的主用应用平面访问另一块处理板时，所述处理板尝试通过所述内部交换网络的备用应用平面访问所述另一块处理板；
当所述处理板可以通过所述备用应用平面访问所述另一块处理板时，所述处理板向网络管理控制板发送一条应用平面切换请求；
所述网络管理控制板收到所述应用平面切换请求后，判断是否可以进行应用平面的切换；
当判断可以进行应用平面的切换后，所述网络管理控制板将所述备用应用平面设定为新的主用应用平面，并向所述内部交换网络涉及的所有处理板广播一条要求通过所述新的主用应用平面交换数据的命令。
本发明还提供一种用于无线网络控制器的内部交换网络保护切换系统，其特征在于包括：
多个网络管理代理模块，分别设置在所述内部交换网络涉及的多个处理板中，每个所述网络管理代理模块用于当不能通过所述内部交换网络的主用应用平面访问另一网络管理代理模块时，尝试通过所述内部交换网络的备用应用平面访问所述另一网络管理代理模块，并且当可以通过所述备用应用平面访问所述另一网络管理代理模块时，用于向网络管理控制板发送一条应用平面切换请求；
一个主用全局网络管理器，和一个备用全局网络管理器，分别位于主用网络管理控制板和备用网络管理控制板中，其中所述主用全局网络管理器用于在收到来自一个网络管理代理模块发送的应用平面切换请求后，判断是否可以进行应用平面的切换，并且在判断可以进行应用平面的切换后，用于将所述备用应用平面设定为新的主用应用平面，并向所述多个网络管理代理模块广播一条要求通过所述新的主用应用平面交换数据的命令。
根据本发明的对无线网络控制器中的内部交换网络进行保护切换的方法及系统，利用网络管理控制板对内部交换网络进行管理和控制，由网络管理控制板基于应用平面对内部网络进行保护切换。即在必要时，将内部交换网络的整个应用平面进行切换。与传统的基于VRRP协议的保护切换方法相比，本发明不要求在交换单元上进行第3层路由管理，因而机制简单，且易于管理，提高了系统的可靠性，降低了系统开发难度和成本。
并且，本发明采用星型网络拓扑，使模块功能划分更明确，易于系统集成开发。
另外，与传统的基于VRRP协议的保护切换方法相比，本发明的保护切换速度更快。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
图1是无线移动通信系统的示意图；
图2是无线网络控制器中机架的示意图；
图3是机架中一个子架的示意图；
图4是根据本发明在单个机架中划分主用应用平面和备用应用平面的示意图；
图5是根据本发明在两个机架中划分主用应用平面和备用应用平面的示意图；
图6根据本发明在三个机架中划分主用应用平面和备用应用平面的示意图；
图7是根据本发明的无线网络控制器内部交换网络保护切换方法的示意流程图；
图8是根据本发明的无线网络控制器内部交换网络保护切换系统的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
图1是无线移动通信系统的示意图。如图1所示，该移动通信系统包括三个基本部分，即标号103表示的核心网，标号104表示的通用移动通信系统(UMTS)地面无线接入网(UTRAN)，标号105表示的用户设备。
UMTS地面无线接入网(UTRAN)104包括至少一个无线网络控制器(RNC)1041(虽然图中仅示出一个)和多个节点-B1042。节点-B1042在第三代移动通信系统中作为基站使用，与多个用户设备105进行通信。每个无线网络控制器1041通过地面线路或微波与相应的多个节点-B1042连接，对与其连接的节点-B1042进行控制。因此，在某些网络中，无线网络控制器1041又称为基站控制器(BSC)。每个无线网络控制器1041，通过STM-1/E1/T1线路与核心网103连接。
核心网103至少包括两个域，即电路交换域和分组交换域(图中均未示出)，分别与公用电话交换网/综合业务数字网(PSTN/ISDN)101和公用数据网(PDN)102连接。
本发明主要涉及无线网络控制器1041，因此对图1所示的其他内容不做过多描述。
无线网络控制器1041包括若干机架，每个机架包括若干子架(或称机箱)，每个子架包括若干处理板和子架交换单元。
图2是无线网络控制器中的机架的示意图。如图2所示，标号201示性地表示一个机架。机架中可安装一个或多个子架(子架又称为机箱)。图2中示出机架201中安装了三个子架，即子架202、203和204。根据实际需要，机架201中安装的子架的数量是不固定的。另外，机架中也可以安装三个以上的子架，而不是象图2所示那样只安装三个子架。因此，机架中实际安装的子架的数量，以及机架本身的数量，均不构成对本发明的限制。
图2中的标号205表示机架201的电源保险、告警盘等，标号206表示风扇，标号207表示电缆/线盘，标号208表示空气导流槽。这些部件与本发明的构思无关，因而不予详细介绍。
图3是机架中一个子架的示意图，示意性地示出了子架的物理结构。作为一种举例，图3所示的子架可以是符合PICMG 3.1标准的AdvancedTCA机箱，但是不限于此。每个子架的背面设置有背板，背板中预先设置了背板总线，并提供多个板卡槽位。板卡槽位用于接收处理板和子架交换单元。处理板在图3中用标号301表示。根据主要提供的功能不同，可将处理板301划分为多个种类，即呼叫处理板(CP)、无线协议处理板(RP)、传输协议处理板(TP)、和网络管理控制板(OMCP)。这些处理板301可以安插在子架背板上提供的板卡槽位中，从而与背板总线取得连接，并进而与其他联网设备连接。根据不同厂家生产的子架(机箱)的不同要求，不同种类的处理板301也许可以安插在同一个子架中，也许不可以安插在同一个子架中。这种区别不构成对本发明的限制。
子架中各处理板301之间的数据交换，由子架交换单元(SSW)完成。图3中，标号302示意性地表示子架交换单元(SSW)。根据1+1备份的需要，在子架中安插两个SSW。虽然图3中示出两个SSW安插在子架的同一侧，但是根据不同厂家生产的子架的不同要求，两个SSW有可能安插在子架中的其他位置。SSW在子架中的安插位置不构成对本发明的限制。
但是不同厂家、不同型号的机箱，有可能要求将主用SSW和备用SSW安插在特定的板卡槽位中，因为只有安插在这些特定的板卡槽位中，SSW才能通过背板上的星型以太网交换总线与同一子架内的所有处理板相连中。另外，为了分别与主用SSW和备用SSW相连，在背板上设置了两条星型以太网总线。
不同机架(如图2中的201)以及不同子架(如图2中的202、203、204)之间的数据交换由机架交换单元(RSW)完成。机架交换单元(RSW)将在图4至图6中示意性地示出。
图4是根据本发明在单个机架中划分主用应用平面和备用应用平面的示意图。如图4所示，标号400表示一个机架。机架400示意性地包括三个子架，即子架401、402、403。在每个子架中，安插了两个子架交换单元(SSW)，即主用子架交换单元(图4中用SSW A表示)，和备用子架交换单元(图4中用SSW B表示)。
根据1+1各份的需要，机架400中还设置了两个机架交换单元(RSW)，即主用机架交换单元404(图4中用RSW A表示)，和备用机架交换单元405(图4中用RSW B表示)。主用机架交换单元404与各个主用子架交换单元连接，负责各个主用子架交换单元之间的数据交换。图4中以粗实线示意性地表示出主用机架交换单元404(RSW A)与各个主用子架交换单元(SSW A)之间的连接，这种连接例如是10Gigabit/s以太网链路。备用机架交换单元405与各个备用子架交换单元连接，负责各个备用子架交换单元之间的数据交换。图4中以粗虚线示意性地表示出备用机架交换单元404(RSW B)与各个备用子架交换单元(SSW B)之间的连接，这种连接例如是10Gigabit/s以太网链路。
图4的子架401、402、403中还安插了相应数量的处理板。但是，这些处理板与本发明中对主用应用平面和备用应用平面的定义无关，因而没有在图4中示出。
另外，图4中示出主用机架交换单元404和备用机架交换单元405位于机架400内，但是，它们也可以位于机架400之外。机架交换单元404和405的实际安装位置不构成对本发明的限制。
如图4所示，各个主用机架交换单元(RSW A，RSW B)、子架交换单元(SSW A，SSW B)以及交换单元之间的链路构成了无线网络控制器中的内部交换网络。
本发明中，将无线网络控制器中的内部交换网络的应用平面划分为主用应用平面和备用应用平面。
主用应用平面包括：无线网络控制器的各机架中所有主用机架交换单元(RSW A)、所有的主用子架交换单元(SSW A)以及主用机架交换单元与主用子架交换单元之间的链路。图4中的标号406指示的虚线框示意性地表示一个主用应用平面。
备用应用平面包括：无线网络控制器的各机架中所有备用机架交换单元(RSW B)、所有的备用子架交换单元(SSW B)以及备用机架交换单元与备用子架交换单元之间的链路。图4中的标号407指示的虚线框示意性地表示一个备用应用平面。
无线网络控制器的内部交换网络划分为主用应用平面和备用应用平面，并不局限于一个机架的情形。根据实际情况，主用应用平面和备用应用平面可以涉及两个机架、三个机架甚至更多的机架。
图5是根据本发明在两个机架中划分主用应用平面和备用应用平面的示意图。如图5所示，标号501表示一个机架，标号502表示另一个机架。在机架501中，示意性地安装了三个子架5011、5012、5013，主用机架交换单元503(RSW A)，以及备用机架交换单元504(RSW B)。在机架502中，示意性地安装了两个子架5021、5022。
在每个子架中，安插了两个子架交换单元(SSW)，即主用子架交换单元(SSW A)，和备用子架交换单元(SSW B)。主用机架交换单元503与各个主用子架交换单元(SSW A)连接，负责各个主用子架交换单元之间的数据交换。图5中以粗实线示意性地表示出主用机架交换单元503(RSW A)与各个主用子架交换单元(SSW A)之间的连接，这种连接例如是10Gigabit/s以太网链路。备用机架交换单元504与各个备用子架交换单元(SSW B)连接，负责各个备用子架交换单元之间的数据交换。图5中以粗虚线示意性地表示出备用机架交换单元504(RSW B)与各个备用子架交换单元(SSW B)之间的连接，这种连接例如是10Gigabit/s以太网链路。
虽然图5中示出主用机架交换单元503和备用机架交换单元504位于机架501内，它们也可以位于机架502内，或者在机架501和502之外。机架交换单元503和504的安装位置不构成对本发明的限制。
如图5所示，主用机架交换单元503(RSW A)以及其上连接的多个主用子架交换单元(SSW A)属于主用应用平面，备用机架交换单元504(RSW B)以及其上连接的多个备用子架交换单元(SSW B)属于备用应用平面。
图6根据本发明在三个机架中划分主用应用平面和备用应用平面的示意图。如图6所示，标号601表示第一个机架，标号602表示第二个机架，标号603表示第三个机架。每个机架中，示意性地安装了三个子架，一个主用机架交换单元(RSW A)，以及一个备用机架交换单元(RSWB)。
每个机架中的主用机架交换单元(RSW A)分别与本机架内各子架中安插的主用子架交换单元(SSW A)连接，并与另外两个机架中的主用机架交换单元(RSW A)连接。每个机架中的备用机架交换单元(RSW B)分别与本机架内各子架中安插的备用子架交换单元(SSW B)连接，并与另外两个机架中的备用机架交换单元(RSW B)连接。
与前文所述类似的是，机架的数量、机架交换单元的安装位置、每机架内安插子架的数量等，不构成对本发明的限制。
如图6所示，主用机架交换单元604、605、606(RSW A)以及其它们所连接的多个主用子架交换单元(SSW A)属于主用应用平面，备用机架交换单元607、608、609(RSW B)以及其它们所连接的多个备用子架交换单元(SSW B)属于备用应用平面。
图7是根据本发明的无线网络控制器内部交换网络保护切换方法的示意流程图。图7所示基本上分为两列，左列为一块处理板中的有关流程，右列网络管理控制板中的有关流程。
如图7所示，正常情况下，在步骤701，一块处理板通过内部交换网络的主用应用平面访问另一块处理板。
在步骤702，判断上述通过主用应用平面的访问是否成功。
如果步骤702的判断结果是“是”，则流程转到步骤703。在步骤702中进行正常处理。如果步骤702的判断结果是“否”，则流程进行到步骤704。
在步骤704，处理板尝试通过内部交换网络的备用应用平面访问上述另一块处理板。
在步骤705，判断上述通过备用应用平面的访问是否成功。
如果步骤705的判断结果是“否”，则流程转到步骤706。在步骤706中向网络管理控制板报告另一块处理板出现故障，并进行其他处理。如果步骤705的判断结果是“是”，则流程进行到步骤707。
在步骤707，处理板向网络管理控制板发送一条应用平面切换请求，请求将备用应用平面切换为主用应用平面。
在步骤708，网络管理控制板接收上述应用平面切换请求。
在步骤709，网络管理控制板判断是否进行应用平面的切换。这里的判断过程是在综合考虑内部交换网络的全部有关状况后做出的。例如该判断过程是由驻留在网络管理控制板中的全局网络管理器进行的。
如果在步骤709的判断结果是“否”，则流程转到步骤710。在步骤710，针对主用应用平面上述特定的处理板不可用的情况做相应处理。
如果在步骤709的判断结果是“是”，则流程进行到步骤711。
在步骤711，网络管理控制板将备用应用平面设定为新的主用应用平面。
然后，在步骤712，网络管理控制板将自身以太网参数修改为与新的主用应用平面相应。
接着，在步骤713，网络管理控制板向内部交换网络涉及的所有处理板广播一条要求通过上述新的主用应用平面交换数据的命令，并针对原主应用平面出现故障报警。
例如在步骤714，处理板收到上述要求通过新的主用应用平面交换数据的命令后，将处理板自身的以太网驱动器参数修改为与新的主用应用平面相应。
除上述处理板之外的其他处理板，在收到上述要求通过新的主用应用平面交换数据的命令后，也将其自身的以太网驱动器参数修改为与新的主用应用平面相应。
在步骤709的判断过程中，网络管理控制板也会做这样的判断，即当一部分处理板只能通过主用应用平面交换数据，而另一部分处理板只能通过备用应用平面交换数据时，则网络管理控制板在步骤711中将网络管理控制板可以访问的应用平面设定为新的主用应用平面，在步骤812将网络管理控制板的以太网参数修改为与新的主用应用平面相应，并在步骤713向所有处理板广播一条要求通过新的主用应用平面交换数据的命令。
虽然图7中未示出，但是本发明的方法还包括：当网络管理控制板检测到原来的主用应用平面恢复正常后，将原主用应用平面设定为新的备用应用平面；并向所有处理板广播所述新的备用应用平面的信息。
图8是根据本发明的无线网络控制器内部交换网络保护切换系统的示意图。在图8中，分别将前文举例说明的主用应用平面和备用应用平面示意性地标示为803和804。另外，标号802和805示意性地表示各种处理板。标号801和806分别表示主用网络管理控制板和备用网络管理控制板。
处理板802、805以及作为网络管理控制板的处理板801、806在任意时刻使用只使用一个应用平面。链路故障的检测和恢复对于应用程序而言是透明的，是由根据本发明的无线网络控制器的内部网络管理协议实现的。
在主用网络管理控制板801和备用网络管理控制板806中都驻留有全局网络管理器。在每块处理板(呼叫处理板，无线协议处理板，传输协议处理板或网络管理控制板)中，都驻留有网络管理代理模块。驻留于各处理板上的网络管理代理模块的主要功能是对应用平面进行监听，并向全局网络管理器发送有关信息。驻留于网络管理控制板上的全局网络管理器的主要功能是接收各个网络管理代理模块发送的有关信息，对切换应用平面的请求进行裁决。
全局网络管理器和网络管理代理模块的处理逻辑构成了根据本发明的无线网络控制器的内部交换网络管理协议的两个部分。全局网络管理器、多个网络管理代理模块，以及本发明的内部交换网络管理协议，构成了根据本发明的用于无线网络控制器的内部交换网络保护切换系统。
具体地说，每个网络管理代理模块用于当不能通过内部交换网络的主用应用平面访问另一网络管理代理模块时，尝试通过内部交换网络的备用应用平面访问另一网络管理代理模块，并且当可以通过备用应用平面访问另一网络管理代理模块时，用于向全局网络管理器发送一条应用平面切换请求。
主用全局网络管理器用于在收到来自一个网络管理代理模块发送的应用平面切换请求后，判断是否可以进行应用平面的切换，并且在判断可以进行应用平面的切换后，用于将备用应用平面设定为新的主用应用平面，并向多个网络管理代理模块广播一条要求通过该新的主用应用平面交换数据的命令。
如果主用应用平面以及备用应用平面出现多点故障，将会出现某些处理板可以通过主用应用平面交换数据，另一些处理板只能通过备用应用平面交换数据。也就是说，一部分网络管理代理模块只能通过主用应用平面交换数据，而另一部分网络管理代理模块只能通过备用应用平面交换数据。在这种情况下，可以将主用全局网络管理器可以访问的应用平面设定为新的主用应用平面，并向多个网络管理代理模块广播一条要求通过该新的主用应用平面交换数据的命令。当然这种情况属于少见的严重故障。
每个网络管理代理模块还用于：在收到要求通过新的主用应用平面交换数据的命令后，将该网络管理代理模块所处的处理板的以太网驱动器参数修改为与新的主用应用平面相应。
主用全局网络管理器还用于：当检测到原来的主用应用平面恢复正常后，将原主用应用平面设定为新的备用应用平面，以及向多个网络管理代理模块广播该新的备用应用平面的信息。
每个网络管理代理模块还用于：当既不能通过主用应用平面又不能通过备用应用平面访问另一网络管理代理模块时，向全局网络管理器报告另一网络管理代理模块所处的处理板发生故障。
本发明的内部交换网络的保护切换涉及到的现场可更换单元(FRU)为：交换单元，SSW与RSW之间以及RSW相互之间的互连电缆。另外，发生故障的处理板也可以现场更换。
为了简化网络管理机制，可以将网络的工作状态分为两类，即(1)正常工作状态，和(2)故障状态。将网络故障定义为重大级故障(Major级)。网络状态转化关系也相应地分为：(1)正常工作状态转向故障状态；和(2)故障状态回复为正常工作状态。状态的转化由网络管理控制板801、806负责处理。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。