專利名稱：實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，特別是語音與視頻業(yè)務(wù)的普及，這些語音與視頻業(yè)務(wù)大都通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，因此組網(wǎng)時(shí)對路由器的穩(wěn)定性與可靠性要求越來越高，當(dāng)路由器出現(xiàn)故障時(shí)，要求盡量不要影響業(yè)務(wù)的正常傳送，也就是要求路由器可以不間斷地運(yùn)行，為此路由器需要通過相應(yīng)的備份技術(shù)保證其不間斷地運(yùn)行。
傳統(tǒng)路由器僅能依靠上層協(xié)議的備份技術(shù)來保障運(yùn)行安全，但這種備份方式有以下缺點(diǎn)(1)時(shí)延較大由于上層協(xié)議需要協(xié)商后才能進(jìn)行相應(yīng)的切換操作，因此，切換時(shí)延要到2到3分鐘；(2)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高為實(shí)現(xiàn)備份至少需要兩臺路由器。
低端接入級路由器采用美國Cisco公司的HSRP(Hot Standby RouterProtocol，熱備路由器協(xié)議)協(xié)議實(shí)現(xiàn)熱備份，HSRP協(xié)議利用一個(gè)優(yōu)先級方案來選擇一個(gè)配置了HSRP協(xié)議的路由器成為默認(rèn)的主用路由器。例如兩臺路由器互為備份，其中一臺路由器的優(yōu)先級設(shè)置的比另一臺路由器的優(yōu)先級高，則該路由器成為主用路由器，另一臺為備用路由器。
通過在設(shè)置了HSRP協(xié)議的路由器之間廣播HSRP優(yōu)先級，HSRP協(xié)議選出當(dāng)前的主用路由器。當(dāng)在預(yù)先設(shè)定的一段時(shí)間內(nèi)主用路由器不能發(fā)送hello消息時(shí)，優(yōu)先級較低的備用路由器變?yōu)橹饔寐酚善鳌?br> 因此，現(xiàn)有的低端接入級路由器的熱備份方式存在以下缺點(diǎn)1、由于要等待一段時(shí)間確認(rèn)是否有hello消息，導(dǎo)致時(shí)延較大，即在主用路由器已不能工作時(shí)，備份路由器不能立即升級為主用，進(jìn)而導(dǎo)致在這一時(shí)間段，網(wǎng)絡(luò)阻斷；2、HSRP協(xié)議采用廣播包發(fā)送hello消息，增加了網(wǎng)絡(luò)開銷；3、該方式實(shí)現(xiàn)熱備份至少需要兩臺路由器，增加了成本；4、所述低端接入級路由器采用單電源供電方式，一旦電源故障，將導(dǎo)致整臺路由器故障。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法及系統(tǒng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)提供的熱備份方式存在的時(shí)延較大，增加網(wǎng)絡(luò)開銷等問題。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法，包括A、在低端接入級路由器中設(shè)置兩套控制板，一套為主用控制板，另一套為備用控制板；B、低端接入級路由器定時(shí)檢測主用控制板是否正常；C、當(dāng)檢測到主用控制板無法正常工作，將主用控制板完成的功能切換到備用控制板上實(shí)現(xiàn)。
所述的步驟A還包括低端接入級路由器根據(jù)人工或自動(dòng)配置的控制板的優(yōu)先級確定優(yōu)先級高的控制板為主用控制板，優(yōu)先級低的控制板為備用控制板。
所述的步驟A還包括A1、將確定的主用控制板信息通知與控制板互通的板卡。
所述的步驟A1進(jìn)一步包括確定的主用控制板向與控制板互通的板卡發(fā)送定時(shí)變化的信號，所述板卡通過該變化的信號將相應(yīng)的控制板識別為主用控制板。
所述的步驟B包括低端接入級路由器可以根據(jù)主、備用控制板定時(shí)發(fā)出的心跳信號檢測其是否處于正常工作狀態(tài)，如果檢測到所述控制板發(fā)出的心跳信號，則確定其處于正常工作狀態(tài)，否則，認(rèn)定其未處于正常工作狀態(tài)。
本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由兩套控制板和主備控制裝置組成，兩套控制板分別與低端接入級路由器中與其互通的板卡相連，同時(shí)還與主備控制裝置相連，并由主備控制裝置控制兩套控制板中的一套作為主用控制板與所述板卡互通，對相應(yīng)板卡進(jìn)行控制。
所述的主備控制裝置為采用看門狗電路實(shí)現(xiàn)，由所述看門狗電路定時(shí)檢測主、備用控制板發(fā)出的心跳信號確定其是否處于正常工作狀態(tài)，所述的看門狗電路可以內(nèi)置于控制板中，也可以獨(dú)立于控制板設(shè)置。
所述的主、備用控制板還通過主備狀態(tài)線與低端接入級路由器中的板卡相連，所述主備狀態(tài)線用于傳送主用控制板發(fā)送的信號。
所述的主、備用控制板與各板卡間分別設(shè)置有互通的連接總線。
所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的系統(tǒng)還包括兩個(gè)電源裝置分別設(shè)置有各自的電源線和開關(guān)，并分別均與主、備用控制板相連，兩個(gè)電源裝置中的一個(gè)用于為主、備用控制板供電，另一個(gè)用于提供保護(hù)；電源檢測裝置可以設(shè)置于控制板上，或者獨(dú)立于控制板設(shè)置，且所述的電源檢測裝置分別與兩個(gè)電源裝置的輸出相連，用于檢測處于供電狀態(tài)的電源裝置是否正常，并在該電源裝置不正常時(shí)告警，同時(shí)自動(dòng)切換到由另一個(gè)電源裝置供電。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明有效解決了采用HSRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)熱備份時(shí)帶來的時(shí)延，更好地保障數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。同時(shí)，可以大大地降低雙備份技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)成本。本發(fā)明中，還實(shí)現(xiàn)了雙電源備份功能，從而進(jìn)一步提高了低端接入級路由器的可靠性。


圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中控制板的原理圖；圖3為本發(fā)明所述系統(tǒng)的原理圖；圖4為本發(fā)明中總線備份的示意圖；圖5為本發(fā)明中電源備份的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的主要思想是采用獨(dú)特的雙控制板、雙電源設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器的熱備份，從而使得主備切換時(shí)延可以小于1.6秒，進(jìn)而保證了熱備份的實(shí)時(shí)性，并大大降低了網(wǎng)絡(luò)成本。
所述的雙控制板技術(shù)是指在低端接入級路由器中設(shè)置雙控制板，一個(gè)作為主用控制板，另一個(gè)作為備用控制板；正常情況下，主機(jī)運(yùn)行，一旦備機(jī)發(fā)現(xiàn)主機(jī)故障，立即切換為主機(jī)，切換時(shí)間小于1.6秒，從而大大提升了路由器的熱備份效果，保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。
本發(fā)明中所述的雙電源技術(shù)是指在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)可實(shí)現(xiàn)雙220V，雙-48V，單220V單-48V三種供電方式。
首先，對本發(fā)明所述的方法的具體實(shí)現(xiàn)方式結(jié)合附圖進(jìn)行說明，具體包括以下處理過程(1)在低端接入級路由器中設(shè)置兩套控制板，一主一備，在后面的針對系統(tǒng)的描述中將詳細(xì)詳述兩套控制板的設(shè)置情況；(2)低端接入級路由器根據(jù)人工或自動(dòng)配置的控制板的優(yōu)先級確定相應(yīng)優(yōu)先級高的為主用控制板，并令主用控制板進(jìn)入工作狀態(tài)，在低端接入級路由器中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能；另一優(yōu)先級低的控制板則為備用控制板，用于保護(hù)所述主用控制板，以便于當(dāng)主用控制板無法正常工作時(shí)接替其實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，以保證所述路由器工作的不中斷；(3)低端接入級路由器將確定的主用控制板的信息通知路由器中的其他卡，如廣域網(wǎng)接口板卡，以便于其他卡選擇該主用控制板發(fā)送的信號，而不選擇備用控制板發(fā)送的信號；(4)低端接入級路由器定時(shí)檢測主、備用控制板是否處于正常工作狀態(tài)，如果主用控制板無法正常工作時(shí)，且備用控制板工作正常，則將主用控制板上的業(yè)務(wù)功能切換到備用控制板上實(shí)現(xiàn)，并執(zhí)行過程(3)，將切換信息通知路由器中的與控制板互通的板卡，如廣域網(wǎng)接口板卡；在該處理過程中，低端接入級路由器可以根據(jù)主、備用控制板定時(shí)發(fā)出的心跳信號檢測其是否處于正常工作狀態(tài)，如果檢測到所述控制板發(fā)出的心跳信號，則確定其處于正常工作狀態(tài)，否則，認(rèn)定其未處于正常工作狀態(tài)；將切換信號通知路由器中的廣域網(wǎng)接口板卡可以通過主、備用控制板與廣域網(wǎng)接口板卡間的主備狀態(tài)線實(shí)現(xiàn)，具體可以為通過主用控制板定時(shí)向主備狀態(tài)線上發(fā)送信號，而備用控制板不發(fā)送，以便于廣域網(wǎng)接口板卡識別出相應(yīng)的主用控制板，并選收主用控制板上的信號。
本發(fā)明所述的方法還包括
低端接入級路由器定時(shí)檢測主、備用控制板的電源是否正常工作，并在工作出現(xiàn)異常時(shí)，將所述電源切換到備用電源上，由備用電源負(fù)責(zé)對兩套控制板進(jìn)行供電，從而避免因電源故障導(dǎo)致低端接入。
下面再結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的系統(tǒng)進(jìn)行說明，如圖1和圖2所示，所述的系統(tǒng)具體包括兩套控制板分別設(shè)置于所述的低端接入級路由器系統(tǒng)內(nèi)部，一套為主用控制板，另一套為備用控制板；控制板的主要功能包括提供路由器工作時(shí)鐘；負(fù)責(zé)管理以太網(wǎng)接口和維護(hù)端口；負(fù)責(zé)對接口卡進(jìn)行管理。
主備控制裝置分別與兩套控制板相連，用于控制選擇兩套控制板的主、備關(guān)系；即通過心跳信號，負(fù)責(zé)主、備用狀態(tài)的控制，確保主、備用控制板邏輯正常；所述的主備控制裝置可以獨(dú)立于控制板設(shè)置，也可以內(nèi)置于控制板中；所述的主備控制裝置可以根據(jù)配置的控制板的優(yōu)先級確定優(yōu)先級高的控制板為主用控制板，優(yōu)先級低的則為備用控制板，所述的兩套控制板各自的優(yōu)先級情況可以通過命令行配置指定；當(dāng)兩控制板的優(yōu)先級相同時(shí)，則令先完成啟動(dòng)的控制板為主用，另一套控制板則為備用；主用和備用控制板同時(shí)運(yùn)行，但只有主控制板的輸出有效，處在工作狀態(tài)，另一套控制板處在備用狀態(tài)；當(dāng)主控制板電路出現(xiàn)故障的情況下，則主備控制裝置負(fù)責(zé)將備用控制板自動(dòng)轉(zhuǎn)換為主用狀態(tài)實(shí)現(xiàn)主用控制板的相應(yīng)功能。
兩套控制板的配置數(shù)據(jù)、路由表等數(shù)據(jù)通過兩套控制板之間的通信鏈路在主備控制裝置的控制下進(jìn)行交互，保持同步。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)還包括分離的兩個(gè)電源模塊，用來實(shí)現(xiàn)電源的備份，兩個(gè)電源輸出并連，負(fù)荷共享。
下面將以主備控制裝置內(nèi)置于主控板中的情況為例，對本發(fā)明所述的系統(tǒng)進(jìn)行說明。如圖2所示，圖中設(shè)置了看門狗電路Watchdog作為主備用控制裝置，看門狗電路與中央處理器相連，用于根據(jù)控制板的心跳信號判斷兩套控制板的工作狀態(tài)，以便于根據(jù)相應(yīng)的工作狀態(tài)進(jìn)行主備切換，從而實(shí)現(xiàn)針對主、備用控制板的邏輯控制。
本發(fā)明中，主備控制裝置利用心跳線傳輸?shù)男奶盘栂嗷z測對方軟件是否正常運(yùn)行。兩套控制板在最大1.6秒的時(shí)間間隔內(nèi)必須在心跳線上發(fā)送至少一次心跳信號，如果在1.6秒內(nèi)沒有發(fā)出心跳信號則意味著該設(shè)備不能運(yùn)行。
主備狀態(tài)線用來指示控制板的主備狀態(tài)。處于主用狀態(tài)控制板的MPC860T中央處理器在最大1.6秒的時(shí)間間隔內(nèi)必須至少使主備狀態(tài)線上的信號翻轉(zhuǎn)一次以表示為主，否則表示其為備用；由主備控制裝置(即看門狗電路)將主備狀態(tài)線上的信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碗娖叫盘柡筝敵龅綇V域網(wǎng)接口板卡，廣域網(wǎng)接口板卡根據(jù)該信號識別出處于主用狀態(tài)的控制板，以便于廣域網(wǎng)接口板卡只接受主控制板的控制，不接受備控制板的控制。
總之，本發(fā)明中采用心跳信號的作用是用來表示該控制板是否處于正常工作狀態(tài)；而采用主備狀態(tài)線用來指示控制板的主備狀態(tài)，并輸出到廣域網(wǎng)接口板卡，以實(shí)現(xiàn)對廣域網(wǎng)接口板卡的控制。
為了保證控制板和廣域網(wǎng)接口卡之間的總線傳輸?shù)母呖煽啃裕景l(fā)明中，還提供了總線備份功能，即各控制板均設(shè)置有與廣域網(wǎng)接口卡連通的總線。例如，如圖4所示，兩套控制板均經(jīng)過不同的總線連接到不同的廣域網(wǎng)接口卡槽位上，背板上的總線共有四組控制板MPU1和廣域網(wǎng)接口板卡WIC1之間的總線、控制板MPU1和廣域網(wǎng)接口板卡WIC2之間的總線、控制板MPU2和廣域網(wǎng)接口板卡WIC1之間的總線、控制板MPU2和廣域網(wǎng)接口板卡WIC2之間的總線，這四組總線互不重疊，互不影響，以保證當(dāng)有一個(gè)廣域網(wǎng)接口卡或路由器單元出故障時(shí)，不會影響到其它卡(包括廣域網(wǎng)接口卡或控制板)的正常工作。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，還設(shè)置了兩個(gè)電源裝置，如圖5所示，兩個(gè)電源裝置POWER1和POWER2分別設(shè)置各自的電源線和開關(guān)。電源裝置的電壓分為5V和12V兩種。在控制板MPU和廣域網(wǎng)接口板卡WIC上主要使用3.3V電壓。兩個(gè)電源裝置的輸出電壓5V在控制板MPU和廣域網(wǎng)接口板卡WIC板內(nèi)經(jīng)過肖特基二極管后并聯(lián)在一起，然后經(jīng)過LDO(低壓降穩(wěn)壓器)進(jìn)行電壓調(diào)整后變?yōu)?.3V，然后送給其它電路使用，5V電源直接使用LDO前面的5V。12V電壓也是利用兩個(gè)肖特基二極管并連后使用。
而且，在控制板MPU板卡上有對電源電壓的電源檢測電路，可以檢測電源電壓的有無，當(dāng)一個(gè)電源裝置的電壓無輸出時(shí)，通過軟件進(jìn)行告警，并在告警后自動(dòng)切換到另一個(gè)電源裝置上。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法，其特征在于，包括A、在低端接入級路由器中設(shè)置兩套控制板，一套為主用控制板，另一套為備用控制板；B、低端接入級路由器定時(shí)檢測主用控制板是否正常；C、當(dāng)檢測到主用控制板無法正常工作，將主用控制板完成的功能切換到備用控制板上實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括低端接入級路由器根據(jù)人工或自動(dòng)配置的控制板的優(yōu)先級確定優(yōu)先級高的控制板為主用控制板，優(yōu)先級低的控制板為備用控制板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括A1、將確定的主用控制板信息通知與控制板互通的板卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法，其特征在于，所述的步驟A1進(jìn)一步包括確定的主用控制板向與控制板互通的板卡發(fā)送定時(shí)變化的信號，所述板卡通過該變化的信號將相應(yīng)的控制板識別為主用控制板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法，其特征在于，所述的步驟B包括低端接入級路由器可以根據(jù)主、備用控制板定時(shí)發(fā)出的心跳信號檢測其是否處于正常工作狀態(tài)，如果檢測到所述控制板發(fā)出的心跳信號，則確定其處于正常工作狀態(tài)，否則，認(rèn)定其未處于正常工作狀態(tài)。
6.一種實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的系統(tǒng)，其特征在于，由兩套控制板和主備控制裝置組成，兩套控制板分別與低端接入級路由器中與其互通的板卡相連，同時(shí)還與主備控制裝置相連，并由主備控制裝置控制兩套控制板中的一套作為主用控制板與所述板卡互通，對相應(yīng)板卡進(jìn)行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的系統(tǒng)，其特征在于，所述的主備控制裝置為采用看門狗電路實(shí)現(xiàn)，由所述看門狗電路定時(shí)檢測主、備用控制板發(fā)出的心跳信號確定其是否處于正常工作狀態(tài)，所述的看門狗電路可以內(nèi)置于控制板中，也可以獨(dú)立于控制板設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的系統(tǒng)，其特征在于，所述的主、備用控制板還通過主備狀態(tài)線與低端接入級路由器中的板卡相連，所述主備狀態(tài)線用于傳送主用控制板發(fā)送的信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的系統(tǒng)，其特征在于，所述的主、備用控制板與各板卡間分別設(shè)置有互通的連接總線。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、7、8或9所述的實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括兩個(gè)電源裝置分別設(shè)置有各自的電源線和開關(guān)，并分別均與主、備用控制板相連，兩個(gè)電源裝置中的一個(gè)用于為主、備用控制板供電，另一個(gè)用于提供保護(hù)；電源檢測裝置可以設(shè)置于控制板上，或者獨(dú)立于控制板設(shè)置，且所述的電源檢測裝置分別與兩個(gè)電源裝置的輸出相連，用于檢測處于供電狀態(tài)的電源裝置是否正常，并在該電源裝置不正常時(shí)告警，同時(shí)自動(dòng)切換到由另一個(gè)電源裝置供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)低端接入級路由器備份的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明主要是在低端接入級路由器中設(shè)置兩套控制板，一套為主用控制板，另一套為備用控制板；并由低端接入級路由器定時(shí)檢測主用控制板是否正常，當(dāng)檢測到主用控制板無法正常工作，則將主用控制板完成的功能切換到備用控制板上實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明有效解決了采用HSRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)熱備份時(shí)帶來的時(shí)延，更好地保障數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。同時(shí)，可以大大地降低雙備份技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)成本。另外，本發(fā)明中，還實(shí)現(xiàn)了雙電源備份功能，從而進(jìn)一步提高了低端接入級路由器的可靠性。
文檔編號H04B1/74GK1764079SQ200410083789
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者劉文紅, 馬燕平 申請人:北京佳訊飛鴻電氣有限責(zé)任公司