專利名稱：通信網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)單元中消息路徑的測(cè)試方法
高可靠的通信系統(tǒng)要求采用冗余的消息路徑，以便單條消息路徑的干擾不會(huì)導(dǎo)致通信中的限制。消息路徑的冗余、也就是說針對(duì)每條消息路徑存在至少一條在干擾情況下可以轉(zhuǎn)換到其上的備用消息路徑在此必須由服務(wù)平臺(tái)或主機(jī)如也由通信系統(tǒng)本身、也就是說通過該通信系統(tǒng)的單元、例如交換機(jī)和路由器及其結(jié)構(gòu)來支持。
此外，針對(duì)具有實(shí)時(shí)要求的通信系統(tǒng)，例如在語音傳輸?shù)那闆r下，為了將在消息路徑故障時(shí)對(duì)運(yùn)行的負(fù)面影響限制在最小值內(nèi)，從一條被干擾的消息路徑到一條備用消息路徑的快速轉(zhuǎn)換時(shí)間也是很重要的。
待考慮的干擾包括通信系統(tǒng)的單個(gè)單元、例如服務(wù)平臺(tái)、交換機(jī)、路由器的全部故障和/或部分故障以及單個(gè)單元之間的連接的故障。
實(shí)際上十分頻繁使用的通信系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)主機(jī)或服務(wù)平臺(tái)組成，該一個(gè)或多個(gè)主機(jī)或服務(wù)平臺(tái)通過一個(gè)冗余的局域網(wǎng)LAN(LAN＝Local Area Network)和兩個(gè)網(wǎng)關(guān)連接在IP(IP＝網(wǎng)際協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)上。
為了檢查消息路徑的無干擾性，下列可能方案是已知的IP網(wǎng)絡(luò)(第三層交換技術(shù))針對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的邏輯協(xié)議層存在標(biāo)準(zhǔn)化路由協(xié)議、諸如開放最短路徑優(yōu)先(Open Shortest Path First)OSPF、路由信息協(xié)議(RoutingInformation Protocol)RIP、邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(Border GatewayProtocol)BGP，借助于該路由協(xié)議可識(shí)別路徑的故障并可傳向其他網(wǎng)絡(luò)單元，以這樣導(dǎo)入到可替換的路由上的轉(zhuǎn)換。在此，IP網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淦鹬⒉蛔愕赖淖饔谩Ｖ苯舆B接在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上的消息路徑的中斷通?？杀豢焖僮R(shí)別、例如在60ms之內(nèi)被識(shí)別，并且該轉(zhuǎn)換典型地在幾秒鐘、例如1至4s之內(nèi)以后結(jié)束。
非直接連接在網(wǎng)絡(luò)單元上的消息路徑的中斷僅能借助路由協(xié)議來通信和識(shí)別。此處，轉(zhuǎn)換時(shí)間通常明顯更長(zhǎng)，并例如位于30s-250s處。
局域網(wǎng)LAN(第二層交換技術(shù))針對(duì)LAN的邏輯協(xié)議層，沒有標(biāo)準(zhǔn)化的行為方式用于被干擾的消息路徑特別是在利用所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行冗余配置時(shí)的識(shí)別。為了監(jiān)控主機(jī)-LAN-網(wǎng)關(guān)的連接，例如可采用生成樹協(xié)議(Spanning TreeProtocol)SPT。
但是協(xié)議SPT很緩慢，也就是說該SPT協(xié)議必需很大的時(shí)間間隔、例如大約30s，以確定一條合適的備用路徑。出于這個(gè)原因，要努力引入一種更快的SPT形式、即在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.1W中說明的快速生成樹協(xié)議(Rapid Spanning Tree Protocol)RSPT。可是，RSPT的監(jiān)控時(shí)間仍舊在多秒范圍內(nèi)(呼叫時(shí)間(Bridge Hello Time)的缺省值＝2S)。
針對(duì)具有環(huán)形拓?fù)涞腖AN，解決方案是公知的，例如以太網(wǎng)自動(dòng)保護(hù)交換(Ethernet Automatic Protection Switching)EAPS或彈性分組環(huán)(Resilient Packet Ring)RPR，通過該解決方案應(yīng)達(dá)到非常短的轉(zhuǎn)換時(shí)間、例如小于1s?？墒?，所有的方法都是以一個(gè)具有環(huán)形拓?fù)涞腖AN為前提，該環(huán)形拓?fù)錄]有在所有的使用情況中被給出。
考慮到前面說明的用于檢查消息路徑的公知的可能方案得出以下問題-公知的可能方案以特定的路由協(xié)議為前提，該路由協(xié)議必須在所有網(wǎng)絡(luò)單元中實(shí)施，和/或被限于一定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br> -如果消息路徑的典型測(cè)試方法例如借助因特網(wǎng)控制信息協(xié)議(Internet Control Message Protocol)ICMP PING或者借助RIP消息以較高的頻率來實(shí)施，則處理和應(yīng)答測(cè)試請(qǐng)求的各自的響應(yīng)器單元承受了巨大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。
-轉(zhuǎn)換時(shí)間位于針對(duì)實(shí)時(shí)通信可容忍的范圍之外。
本發(fā)明的一個(gè)任務(wù)在于，給出一種針對(duì)通信網(wǎng)中的消息路徑的測(cè)試方法以及一個(gè)改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)單元，通過該方法和網(wǎng)絡(luò)單元現(xiàn)有技術(shù)的缺陷被避免。
所述任務(wù)通過以權(quán)利要求1的前序部分為出發(fā)點(diǎn)針對(duì)通信網(wǎng)中的消息路徑的一種測(cè)試方法和按照權(quán)利要求15的特征的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元來解決。
優(yōu)選的實(shí)施方案是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明的一個(gè)重要方面是消息路徑的測(cè)試方法，如果第一協(xié)議層的兩個(gè)設(shè)備消息、例如IP分組，通過較低協(xié)議層的通信網(wǎng)、例如LAN進(jìn)行交換，則可有利地采用該方法，其中在該設(shè)備之間通過該通信網(wǎng)交換的消息通過該通信網(wǎng)透明地、也就是說不變化地傳送。初始化該測(cè)試方法的設(shè)備按照本發(fā)明以短的時(shí)間間隔發(fā)送第一協(xié)議層的測(cè)試消息、例如規(guī)定的IP分組，其中針對(duì)這種測(cè)試消息初始化設(shè)備的第一協(xié)議層的地址、例如IP地址既被選為發(fā)送方地址又被選為接收方地址。還可能的是，該測(cè)試方法通過兩個(gè)設(shè)備來實(shí)施，以致一個(gè)通信關(guān)系的兩個(gè)(終端)設(shè)備識(shí)別消息路徑的狀態(tài)。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)能從中看出，即從第一設(shè)備向第二設(shè)備發(fā)送的測(cè)試信息不通過第二設(shè)備的交換處理器處理，而是已經(jīng)通過第二設(shè)備的接口單元來處理。因此可避免，測(cè)試消息在第二設(shè)備中產(chǎn)生處理器負(fù)載，該測(cè)試消息為了盡可能快的識(shí)別消息路徑的干擾頻繁地、例如每隔100ms就被發(fā)送。
針對(duì)該優(yōu)選的實(shí)施例，在該實(shí)施例中測(cè)試一個(gè)主機(jī)和一個(gè)網(wǎng)關(guān)之間的LAN的消息路徑，因此較重要的優(yōu)點(diǎn)在于，按照本發(fā)明的鏈接測(cè)試沒有導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)上的過載情況。在傳統(tǒng)的實(shí)施方案中，以30s至300s的時(shí)間間隔使用PING或路由更新消息或RIP消息，由此被干擾的消息路徑的快速識(shí)別是不可能的，該快速識(shí)別例如針對(duì)語音通信是必要的。當(dāng)該消息以所述的高頻率、即針對(duì)每條消息路徑每秒鐘多次在多個(gè)所連接的主機(jī)處被發(fā)送時(shí)，該公知的ICMP-PING或RIP消息的使用可能導(dǎo)致過載。
借助一個(gè)定時(shí)器可以有利地監(jiān)控，在其上發(fā)送測(cè)試消息的消息路徑上的測(cè)試消息是否準(zhǔn)確地并在一個(gè)所期待的時(shí)間間隔之內(nèi)被接收，該時(shí)間間隔遵循通信網(wǎng)中的所期待的消息運(yùn)行時(shí)間。如果測(cè)試消息沒有被接收或在定時(shí)器溢出后才被接收，則相應(yīng)的消息路徑的干擾極有可能存在。為了單個(gè)測(cè)試消息的損失不會(huì)導(dǎo)致以下錯(cuò)誤的假設(shè)，即如果各自的消息路徑普遍都受到干擾，多個(gè)測(cè)試消息的損失可被用作消息路徑存在干擾的標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)于單條消息路徑的干擾的信息可被有利地采用，以選出分別最優(yōu)的剩余的消息路徑。視所參與的網(wǎng)絡(luò)的被選擇的拓?fù)涠ú⒖紤]如與單條消息路徑相聯(lián)系的成本、現(xiàn)存的冗余接口或設(shè)備的數(shù)量等因素，在此可完成最佳消息路徑的選擇。
本發(fā)明要求不對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的組件進(jìn)行修改，并因而可以簡(jiǎn)單地和廉價(jià)地實(shí)施。因此該轉(zhuǎn)換是簡(jiǎn)單的并且僅僅涉及初始化測(cè)試的設(shè)備。
按照本發(fā)明，同樣裝設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元，其具有用于執(zhí)行該測(cè)試方法的裝置。
下面將結(jié)合作為實(shí)施例的六幅附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。


圖1示意性地描述通過一個(gè)冗余的LAN的主機(jī)設(shè)備在網(wǎng)關(guān)上的連接。
圖2示意性地描述在元干擾的情況下主機(jī)設(shè)備與網(wǎng)關(guān)之間的測(cè)試過程。
圖3-6示意性地示出在不同的干擾情況下的測(cè)試過程。
參考圖1，下面首先說明示例性的冗余的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，針?duì)該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔景l(fā)明可有利地被采用。同時(shí)，該拓?fù)溆糜趫D表說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中具有任意拓?fù)涞谋景l(fā)明可以被應(yīng)用。
在圖1中描述了一個(gè)第一設(shè)備主機(jī)。該第一設(shè)備可例如涉及一個(gè)開頭所述的主機(jī)或服務(wù)平臺(tái)?？墒?，該第一設(shè)備可以是具有L3通信能力的任何一種通信設(shè)備。下面為了簡(jiǎn)化，針對(duì)第一設(shè)備使用標(biāo)記“主機(jī)”。
該主機(jī)通過通信網(wǎng)LAN與一個(gè)第二設(shè)備G0連接。該第二設(shè)備可例如涉及一個(gè)開頭所述的網(wǎng)關(guān)。可是，該第二設(shè)備同樣可為具有L3通信能力的任何一種通信設(shè)備。下面為了簡(jiǎn)化，針對(duì)第二設(shè)備使用標(biāo)記“網(wǎng)關(guān)”。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，通信網(wǎng)LAN涉及一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)(Local AreaNetwork)LAN，該局域網(wǎng)例如按照以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作。其他的網(wǎng)絡(luò)和/或協(xié)議針對(duì)主機(jī)和網(wǎng)關(guān)之間的透明的消息傳輸可被采用。下面為了簡(jiǎn)化，針對(duì)通信網(wǎng)使用標(biāo)記“LAN”。
無需特別了解LAN或其拓?fù)洌景l(fā)明已經(jīng)適用于所述一條或多條消息路徑的測(cè)試?？墒窍旅娼榻B的拓?fù)涮貏e適于本發(fā)明的應(yīng)用，尤其是關(guān)于干擾情況下可能的備用消息路徑的應(yīng)用。
LAN被劃分為兩個(gè)獨(dú)立子網(wǎng)LAN0、LAN1。在最簡(jiǎn)單情況下，這種劃分在邏輯層上實(shí)現(xiàn)，可是為了規(guī)定一個(gè)盡可能大的故障安全，有利地也在空間上進(jìn)行該劃分。在此，LAN0由一定數(shù)量的交換組件或交換機(jī)S00、S01、S02組成。圖示是三個(gè)交換組件，但是該數(shù)量只是示例性的，并且從本發(fā)明的角度出發(fā)這個(gè)數(shù)量可以是任意的，LAN0的結(jié)構(gòu)也同樣是任意的，該LAN0的結(jié)構(gòu)僅示例性地被描述為線性結(jié)構(gòu)。
交換機(jī)S00、S01利用一個(gè)連接L01被連接，其中該連接有代表性地針對(duì)交換機(jī)之間的一個(gè)邏輯的、雙向連接被描述并且例如在物理上可通過多個(gè)連接來構(gòu)成。以同樣的方式，交換機(jī)S01、S02利用一個(gè)連接L02被連接。
LAN1由一定數(shù)量的交換組件或交換機(jī)S10、S11、S12組成。圖示是三個(gè)交換組件，但是該數(shù)量只是示例性的，并且從本發(fā)明的角度出發(fā)該數(shù)量可以是任意的，LAN0的結(jié)構(gòu)也同樣是任意的，該LAN0的結(jié)構(gòu)僅示例性地被描述為線性結(jié)構(gòu)。交換機(jī)S10、S11利用一個(gè)連接L11被連接，其中該連接有代表性地針對(duì)交換機(jī)之間的一個(gè)邏輯的、雙向連接被描述并且例如在物理上可通過多個(gè)連接來構(gòu)成。以同樣的方式，交換機(jī)S11、S12利用一個(gè)連接L12被連接。
LAN0通過連接L00與主機(jī)連接。LAN1通過連接L10與主機(jī)連接。在此，該主機(jī)具有兩個(gè)分開的接口IF0、IF1，其中第一接口IF0用于與LAN0的連接而第二接口IF1用于與LAN1的連接。
一個(gè)連接L03用于LAN0與網(wǎng)關(guān)G0的連接。按冗余拓?fù)涞那宄@示，LAN1同樣具有一個(gè)在網(wǎng)關(guān)G0上的連接(未示出)和/或具有至少一個(gè)到LAN0的交叉連接Q1。該交叉連接有利地盡可能近地在從LAN0到網(wǎng)關(guān)G0的通道上實(shí)現(xiàn)，也就是說如在圖1中所示的那樣例如在S02和S12之間實(shí)現(xiàn)。如果該交叉連接Q1不是直接布置在從LAN0到網(wǎng)關(guān)G0的通道上，則可采用適當(dāng)?shù)膮f(xié)議以避免與本發(fā)明有關(guān)聯(lián)的L2環(huán)路。應(yīng)理解，該交叉連接Q1在物理上可由多個(gè)連接組成。
在一個(gè)替代方案中，除了網(wǎng)關(guān)G0例如針對(duì)網(wǎng)關(guān)G0故障的情況裝設(shè)一個(gè)備用網(wǎng)關(guān)G1(虛線示出)。在此網(wǎng)關(guān)G0、G1同樣可借助一個(gè)交叉連接Q2進(jìn)行連接。連接L13連接LAN1和網(wǎng)關(guān)G1。按冗余拓?fù)涞那宄@示，LAN0同樣具有一個(gè)在網(wǎng)關(guān)G1上的連接(未示出)。
可以這種方法進(jìn)行網(wǎng)關(guān)G0、G1的優(yōu)先級(jí)化，即相應(yīng)地管理路由表。例如從網(wǎng)關(guān)G0到其他IP網(wǎng)IP的連接作為一個(gè)較低成本的路由而從網(wǎng)關(guān)G1到其他IP網(wǎng)IP的連接作為一個(gè)較高成本的路由而設(shè)立。優(yōu)先級(jí)化是一種可能性，在交叉連接Q1存在干擾的情況下保障，主機(jī)始終應(yīng)用連接在缺省網(wǎng)關(guān)G0上的網(wǎng)絡(luò)(這里為L(zhǎng)AN0)以進(jìn)行通信。
可是，這種優(yōu)先級(jí)化并不是在所有情況下都是必需的，例如如果交叉連接Q1在物理上由多個(gè)連接組成(未示出)。在這種情況下就無需優(yōu)先級(jí)化，因?yàn)樵谝粋€(gè)這樣的連接故障時(shí)，至少一個(gè)其他連接可供使用。
利用所介紹的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫纠缘氐贸鲆韵孪⒙窂?，在此僅關(guān)注LAN內(nèi)部路徑路徑1主機(jī)<->IF0<->LAN0<->G0<->IP路徑2主機(jī)<->IF1<->LAN1<->Q1<->S02<->G0<->IP路徑3主機(jī)<->IF0<->LAN0<->Q1<->S12<->G1<->IP路徑4主機(jī)<->IF1<->LAN1<->G1<->IP如果針對(duì)網(wǎng)關(guān)G0、G1規(guī)定所述的優(yōu)先級(jí)，則此外還進(jìn)行接口IF0、IF1的優(yōu)先級(jí)化，其中例如IF0有較高的優(yōu)先級(jí)，如果網(wǎng)關(guān)優(yōu)先級(jí)化比接口優(yōu)先級(jí)化起到更強(qiáng)大的作用，則得出所述路徑的下列優(yōu)先級(jí)路徑1＞路徑2＞路徑3＞路徑4當(dāng)從LAN0到G1以及LAN1到G0的所述的相交連接存在和/或當(dāng)其他交叉連接或也稱為十字連接在LAN之內(nèi)在LAN0和LAN1之間存在時(shí)，其他的消息路徑以類似的方式得出。
圖2示意性地示出具有在無干擾的情況下通過LAN傳輸?shù)臏y(cè)試消息的來自圖1的LAN。在此，在圖2A中示出通過LAN的測(cè)試消息的路徑。圖2B示出時(shí)間上的流程圖，其中該圖強(qiáng)烈地被如下理想化，即沒有分別考慮測(cè)試消息的運(yùn)行時(shí)間。在圖2B中也僅考慮了測(cè)試消息，而未考慮有用數(shù)據(jù)。
消息路徑的測(cè)試現(xiàn)在以這種方法完成，即主機(jī)通過每個(gè)接口(Interface)IF0、IF1向每個(gè)網(wǎng)關(guān)G0、G1以非常短的時(shí)間間隔、例如每隔100ms發(fā)送特定的測(cè)試I P數(shù)據(jù)報(bào)。各自的自己的接口IF0或IF1的IP地址被登記為源IP地址和目的IP地址。這樣測(cè)試分組通過網(wǎng)關(guān)再次被傳回主機(jī)的發(fā)送方接口IF0、IF1。
下面的表格列出了用于測(cè)試消息路徑路徑1至路徑4的待選擇的IP和MAC地址
因此原則上第二層消息的尋址正確地根據(jù)各自的MAC(MAC＝介質(zhì)訪問控制(Media Access Control))地址完成，而處于其上的第三層消息的尋址如此被修改，以致第三層消息路由回發(fā)送方實(shí)體。這個(gè)原則基于以下事實(shí)，即通常第n層的消息在通過第n-1層網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)不被修改，并且通過第n-1層網(wǎng)絡(luò)的第n層地址信息不被分析。
針對(duì)IP測(cè)試消息，一個(gè)更重要的優(yōu)點(diǎn)在于，只有“IP轉(zhuǎn)發(fā)”功能針對(duì)向發(fā)送方實(shí)體反射或回送測(cè)試消息是必要的，該“IP轉(zhuǎn)發(fā)”功能在網(wǎng)關(guān)的高效率的接口卡上被實(shí)現(xiàn)。通過按照本發(fā)明的方法的在網(wǎng)關(guān)中的過載情況因此不會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)樵跍y(cè)試消息的處理中完全不涉及網(wǎng)關(guān)的交換處理器。
如果在一定時(shí)間、例如100ms之內(nèi)在各自的目標(biāo)處反射的測(cè)試消息不再由主機(jī)來接收，則相應(yīng)的消息路徑的干擾極有可能存在。這例如在一個(gè)存儲(chǔ)器中注明。在本發(fā)明的擴(kuò)展方案中，當(dāng)下面的、與這條消息路徑相聯(lián)系的測(cè)試消息也不再在主機(jī)處接收時(shí)，該消息路徑的干擾才被注明為連續(xù)的干擾。在另一個(gè)擴(kuò)展方案中，一定數(shù)量的連續(xù)的消息可匹配各自的請(qǐng)求，在這被分析為干擾之前，每條消息路徑的該連續(xù)的消息允許丟失。
可替換地也存在著如下可能性，即所發(fā)出的測(cè)試消息以次序編號(hào)或順序編號(hào)來標(biāo)記。這被登記在測(cè)試消息的有效負(fù)載中?？膳渲脭?shù)量的不是必然地連續(xù)的測(cè)試消息的丟失同樣可作為故障識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)考慮，也就是說通過對(duì)測(cè)試消息的編號(hào)來監(jiān)控該消息路徑。在此，所丟失的測(cè)試消息的計(jì)數(shù)器可如此形成，即所丟失的測(cè)試消息將計(jì)數(shù)器提高了1并且可配置數(shù)量、例如1000條無損耗接收的測(cè)試消息將計(jì)數(shù)器減少了1。可替換地，該計(jì)數(shù)器的減少可在時(shí)間間隔溢出之后完成，在該時(shí)間間隔期間未出現(xiàn)測(cè)試消息損耗。如果計(jì)數(shù)器達(dá)到一個(gè)極限值，則該消息路徑被分析為被干擾的消息路徑。
如果借助按照本發(fā)明的方法以足夠短的時(shí)間間隔、在所說明的實(shí)施例中每隔100ms檢查消息路徑，并且如果在相應(yīng)的路徑被分析為被干擾的路徑之前正好重復(fù)一次失敗的測(cè)試，則在所重復(fù)的測(cè)試失敗時(shí)消息路徑以十分小的延遲、此處為200ms被識(shí)別為被干擾的消息路徑。
根據(jù)具體使用情況，本領(lǐng)域技術(shù)人員沒有困難地可能將按照本發(fā)明的測(cè)試方法的所說明的參數(shù)與使用情況匹配。
在識(shí)別并注明一個(gè)干擾之后，必要性在于，將被干擾的消息路徑的有用數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)向另一條沒有被干擾的消息路徑上。對(duì)此，該方法是眾所周知的。可是，下面參考圖3至6描述用于選擇備用消息路徑的有利的策略，其中圖3至6包含消息路徑的示例性的干擾。
圖3A示出在LAN0中沒有連接在交叉連接Q1上的一個(gè)交換機(jī)、此處示例性地為交換機(jī)S01的故障。由此路徑1和路徑3被干擾。路徑2和路徑4沒有被干擾。相應(yīng)的信號(hào)流在圖3B中被描述。從被描述為到那時(shí)仍活躍的(ACT)接口的接口IF0向兩個(gè)網(wǎng)關(guān)G0和G1發(fā)送測(cè)試消息，但是該測(cè)試消息由于故障而丟失。在測(cè)試連續(xù)失敗兩次以后，識(shí)別出路徑1和路徑3存在干擾。從被描述為備用(STB)接口的接口IF1向兩個(gè)網(wǎng)關(guān)G0和G1發(fā)送測(cè)試消息，該測(cè)試消息相應(yīng)地被再次接收。路徑2和路徑4被識(shí)別為沒有被干擾的路徑。與消息路徑的優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)，路徑2以這種方法作為備用路徑而被激活，即接口IF1從STB向ACT轉(zhuǎn)換。針對(duì)接口IF0例如被注明為狀態(tài)“被干擾的”，并且如果有必要，針對(duì)操作人員觸發(fā)一個(gè)警報(bào)。
圖4A示出了網(wǎng)關(guān)G0的故障。由此，路徑1和路徑2被干擾。路徑3和路徑4沒有被干擾。相應(yīng)的信號(hào)流在圖4B中被描述。測(cè)試消息從兩個(gè)接口IF0、IF1向缺省網(wǎng)關(guān)G0發(fā)送，但是該測(cè)試消息基于故障而丟失。在測(cè)試連續(xù)失敗兩次以后，識(shí)別出路徑1和路徑2存在干擾。測(cè)試消息從兩個(gè)接口IF0、IF1向備用網(wǎng)關(guān)G1發(fā)送，該測(cè)試消息相應(yīng)地被再次接收。因此路徑3和路徑4被識(shí)別為沒有被干擾的路徑。與消息路徑的優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)，路徑3以這種方法作為備用路徑被激活，即實(shí)施一個(gè)所謂的網(wǎng)關(guān)失敗轉(zhuǎn)移(轉(zhuǎn)換到備用網(wǎng)關(guān))。針對(duì)網(wǎng)關(guān)G0例如被注明為狀態(tài)“被干擾的”，并且如果必要，針對(duì)操作人員觸發(fā)一個(gè)警報(bào)。
圖5A示出在LAN0和LAN1之間的一個(gè)交叉連接Q1的故障。由此路徑2和路徑3被干擾。路徑1和路徑4沒有被干擾。相應(yīng)的信號(hào)流在圖5B中被描述。從被描述為到那時(shí)活躍的(ACT)接口的接口IF0向網(wǎng)關(guān)G1發(fā)送測(cè)試消息，但是該測(cè)試消息基于故障而丟失。在測(cè)試連續(xù)失敗兩次以后，識(shí)別出路徑3存在干擾。從被描述為備用(STB)接口的接口IF1向網(wǎng)關(guān)G0發(fā)送測(cè)試消息，但是該測(cè)試消息基于故障而丟失。在測(cè)試連續(xù)失敗兩次以后，識(shí)別出路徑2存在干擾。測(cè)試消息從接口IF0向網(wǎng)關(guān)G0發(fā)送，該測(cè)試消息相應(yīng)地被再次接收。將路徑1看作沒有被干擾的路徑。測(cè)試消息從接口IF1向網(wǎng)關(guān)G1發(fā)送，該測(cè)試消息相應(yīng)地被再次接收。將路徑4看作沒有被干擾的路徑。與消息路徑的優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)，保持路徑1為活躍的，可是可實(shí)現(xiàn)一個(gè)針對(duì)操作人員的通知，即存在干擾。
如果通過另一種故障路徑1也被干擾，而沒有取消路徑2和3的干擾，則可直接轉(zhuǎn)換到最低優(yōu)先級(jí)的路徑4上。由于干擾信息基于針對(duì)被干擾的路徑也繼續(xù)每隔100ms運(yùn)行的測(cè)試始終是當(dāng)前的，所以不用首先嘗試到路徑2或3的轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換可無延遲地完成。
圖6A示出在LAN0中的連接在交叉連接Q1上的一個(gè)交換機(jī)、此處示例性地是交換機(jī)S02故障。由此路徑1、2和3被干擾。路徑4沒有被干擾。相應(yīng)的信號(hào)流在圖6B中被描述。從被描述為到那時(shí)仍活躍的(ACT)接口的接口IF0向兩個(gè)網(wǎng)關(guān)G0和G1發(fā)送測(cè)試消息，但是該測(cè)試信息基于該故障而丟失。在測(cè)試連續(xù)失敗兩次以后，識(shí)別出路徑1和路徑3存在干擾。從被描述為備用(STB)接口的接口IF1向網(wǎng)關(guān)G0發(fā)送測(cè)試消息，但是該測(cè)試消息基于該故障而丟失。在測(cè)試連續(xù)失敗兩次以后，識(shí)別出路徑2存在干擾。測(cè)試消息從接口IF1向網(wǎng)關(guān)G1發(fā)送，該測(cè)試消息相應(yīng)地被再次接收。因此路徑4被識(shí)別為沒有被干擾的路徑。由于路徑4是唯一的剩余的路徑，所以該路徑4作為備用路徑以這種方法來激活，即接口IF1從STB向ACT轉(zhuǎn)換。針對(duì)接口IF0例如被注明為狀態(tài)“被干擾的”，并且如果必要?jiǎng)t針對(duì)操作人員觸發(fā)一個(gè)警報(bào)。一個(gè)分開的警報(bào)也可同樣被觸發(fā)，該警報(bào)顯示沒有其他的備用消息路徑存在并且因此每個(gè)其他的故障將導(dǎo)致全部故障。
參考圖3至6說明的轉(zhuǎn)換策略將在下表中用表格說明。其中各符號(hào)意義如下“X”路徑?jīng)]有被干擾“0”路徑的狀態(tài)是相同的“-”路徑被干擾“P1..P4”路徑1-路徑4IF-F0接口失敗轉(zhuǎn)移G-F0 網(wǎng)關(guān)失敗轉(zhuǎn)移
在此一個(gè)網(wǎng)關(guān)失敗轉(zhuǎn)移意味著，主機(jī)應(yīng)用另一個(gè)網(wǎng)關(guān)以沿IP網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)送IP分組，而接口失敗轉(zhuǎn)移意味著，主機(jī)應(yīng)用另一個(gè)接口以發(fā)送和接收消息。針對(duì)該“內(nèi)部”通信、也就是說多個(gè)連接在LAN上的主機(jī)(未示出)之間的通信，必要的是，所有主機(jī)總是有到同一個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)G0或G1的連接。由此主機(jī)到主機(jī)的通信在部分故障、例如在交叉路徑Q1故障時(shí)也能得到保障。當(dāng)缺省網(wǎng)關(guān)G0既不通過IF0又不通過IF1可連接時(shí)，到備用網(wǎng)關(guān)G1的轉(zhuǎn)換才完成，這在路徑的優(yōu)先級(jí)中也可反映出來。
雖然本發(fā)明的實(shí)施例參考一個(gè)IP/LAN環(huán)境被說明，但是本發(fā)明并不局限于該協(xié)議環(huán)境。當(dāng)面向連接的協(xié)議支持“到自身”的連接的建立，也就是說源地址＝目的地址時(shí)，該面向連接的協(xié)議可例如用于監(jiān)控主機(jī)-網(wǎng)關(guān)連接。如果通過該協(xié)議可識(shí)別連接的中斷，則可促使到冗余的傳輸路徑上的轉(zhuǎn)換。針對(duì)這種協(xié)議，例如可是實(shí)時(shí)協(xié)議(Real TimeProtocol)RTP或流控制傳輸協(xié)議(Stream Control TransmissionProtocol)SCTP。
在一定的網(wǎng)絡(luò)中必要的是，既是第一設(shè)備主機(jī)又是第二和第三設(shè)備G0、G1了解所有消息路徑的狀態(tài)。為達(dá)到此目的，按照本發(fā)明的方法可針對(duì)所有設(shè)備實(shí)施，該設(shè)備必須了解該消息路徑的狀態(tài)?？商鎿Q地，該狀態(tài)借助狀態(tài)消息從一個(gè)實(shí)施測(cè)試方法的設(shè)備向所有其他的設(shè)備傳送。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由不同設(shè)備、例如多個(gè)主機(jī)初始化的測(cè)試消息不會(huì)相互影響。
一個(gè)示例性的網(wǎng)絡(luò)單元主機(jī)除了到網(wǎng)絡(luò)LAN的發(fā)送接收裝置或接口IF0、IF1以外例如具有一個(gè)控制邏輯，針對(duì)該主機(jī)實(shí)施上述方法，該控制邏輯轉(zhuǎn)換所說明的方法。在此，一種這樣的控制邏輯具有一個(gè)用于提供測(cè)試消息的一個(gè)裝置，該裝置的目標(biāo)地址和源地址、例如源IP地址和目的IP地址與該網(wǎng)絡(luò)單元和/或他的接口的地址相對(duì)應(yīng)。
此外，該控制邏輯具有用于監(jiān)控單條消息路徑的裝置。在此該消息路徑可通過操作員干預(yù)預(yù)先給出或通過相應(yīng)的處理自動(dòng)求出。
該控制邏輯根據(jù)已經(jīng)詳細(xì)說明的標(biāo)準(zhǔn)確定，一條消息路徑是否被干擾并且按照轉(zhuǎn)換策略引起選擇和轉(zhuǎn)換到一條可替換的消息路徑上。對(duì)此，該控制邏輯具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換裝置以及存儲(chǔ)器裝置，其中存放單條消息路徑的優(yōu)先級(jí)。
權(quán)利要求
1.針對(duì)一條第一設(shè)備(主機(jī))和一個(gè)第二設(shè)備(G0)之間存在的消息路徑的測(cè)試方法，其中該第一設(shè)備(主機(jī))和該第二設(shè)備(G0)通過一個(gè)通信網(wǎng)(LAN0)連接，并且其中該第一和第二設(shè)備之間的通信借助一個(gè)第一協(xié)議層的消息完成，該消息的未修改的傳輸在通信網(wǎng)(LAN0)中借助位于該第一協(xié)議層之下的一個(gè)第二協(xié)議層來完成，其特征在于，從該第一設(shè)備(主機(jī))向第二設(shè)備(G0)以短的時(shí)間間隔發(fā)送該第一協(xié)議層的測(cè)試消息，其中針對(duì)這種測(cè)試消息按照該第一協(xié)議層，該第一設(shè)備(主機(jī))的地址既被選為發(fā)送方地址又被選為接收方地址。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)在一個(gè)所測(cè)量的時(shí)間之內(nèi)第一測(cè)試消息沒有由所述第一設(shè)備(主機(jī))接收時(shí)，所述消息路徑被標(biāo)記為至少暫時(shí)被干擾的消息路徑，該第一測(cè)試消息在無干擾的情況下基于所選擇的等于發(fā)送方地址的接收方地址從所述第二設(shè)備(G0)直接發(fā)送回該第一設(shè)備(主機(jī))。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，當(dāng)在一個(gè)所測(cè)量的時(shí)間之內(nèi)，預(yù)定數(shù)量的其他測(cè)試消息沒有由所述第一設(shè)備(主機(jī))接收時(shí)，所述消息路徑被標(biāo)記為連續(xù)被干擾的消息路徑。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)根據(jù)由所述第一設(shè)備(主機(jī))接收所述測(cè)試消息來確定干擾結(jié)束時(shí)，一條被標(biāo)記為連續(xù)被干擾的消息路徑在應(yīng)用該測(cè)試消息的情況下繼續(xù)被測(cè)試并且該消息路徑作為被干擾的消息路徑的標(biāo)記被取消。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述第一協(xié)議層的測(cè)試消息以短的時(shí)間間隔從所述第二設(shè)備(G0)發(fā)送到所述第一設(shè)備(主機(jī))，其中針對(duì)這種測(cè)試消息，選擇該第二設(shè)備(G0)的該第一協(xié)議層的地址既作為發(fā)送方地址又作為接收方地址。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)在一個(gè)所測(cè)量的時(shí)間之內(nèi)一個(gè)第一測(cè)試消息沒有由所述第一設(shè)備(主機(jī))接收時(shí)，所述消息路徑被標(biāo)記為至少暫時(shí)地被干擾的消息路徑，該第一測(cè)試消息在無干擾情況下基于所選擇的等于發(fā)送方地址的接收方地址從所述第二設(shè)備(G0)直接被發(fā)送回該第一設(shè)備(主機(jī))。
7.如權(quán)利要求1至4或6之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)在一個(gè)所測(cè)量的時(shí)間之內(nèi)預(yù)定數(shù)量的其他測(cè)試消息沒有由所述第一設(shè)備(主機(jī))接收時(shí)，該消息路徑被標(biāo)記為連續(xù)被干擾的消息路徑。
8.如權(quán)利要求1至4或7之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)根據(jù)由所述第一設(shè)備(主機(jī))接收測(cè)試消息來確定干擾結(jié)束時(shí)，一條被標(biāo)記為連續(xù)被干擾的消息路徑在使用所述測(cè)試消息的情況下繼續(xù)被測(cè)試并且該消息路徑作為被干擾的消息路徑的標(biāo)記被取消。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在所述第一設(shè)備(主機(jī))和所述第二設(shè)備(G0)之間具有多條消息路徑的冗余連接處，該冗余連接通過所述的通信網(wǎng)(LAN0)和至少一個(gè)其他的通信網(wǎng)(LAN1)來構(gòu)成，其中該第一設(shè)備主機(jī)的獨(dú)立的接口(IF0，IF1)與分別冗余的通信網(wǎng)(LAN0，LAN1)保持連接，并且其中在該冗余的通信網(wǎng)(LAN0，LAN1)之間裝設(shè)交叉連接(Q)，測(cè)試所有的消息路徑，并獨(dú)立地在存在干擾時(shí)被標(biāo)記為被干擾的消息路徑。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，-至少一個(gè)接口(IF0)被標(biāo)記為活躍的并用于有用數(shù)據(jù)的傳輸，并且至少一個(gè)其他的接口(IF1)被標(biāo)記為備用而且不用于有用數(shù)據(jù)的傳輸，以及-所有與活躍的接口(IF0)相聯(lián)系的消息路徑一被標(biāo)記為暫時(shí)地或連續(xù)地被干擾的消息路徑，就激活備用接口(IF1)并從此以后有用數(shù)據(jù)的傳輸通過該備用接口(IF1)和一條與該備用接口相聯(lián)系的消息路徑來實(shí)施。
11.如權(quán)利要求9或10之一所述的方法，其特征在于，所述第二設(shè)備(G0)以這種方法同樣被設(shè)計(jì)為冗余設(shè)備，即裝設(shè)至少一個(gè)第三設(shè)備(G1)，由該第三設(shè)備(G1)承擔(dān)在該第二設(shè)備故障時(shí)該第二設(shè)備(G0)的功能，其中只要該第二設(shè)備(G0)通過一條與所述接口(IF0，IF1)之一相聯(lián)系的消息路徑是可達(dá)到的，所述第一設(shè)備(主機(jī))的通信原則上就被引到第二設(shè)備(G0)，并且如果該第一和第二設(shè)備之間的所有消息路徑都被干擾，則該第一設(shè)備(主機(jī))的通信只被引到第三設(shè)備(G1)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，如果在所述第一和所述第二設(shè)備之間的所有消息路徑都被干擾并且將所述通信引到所述第三設(shè)備(G1)，則只要在該第一和第二設(shè)備之間的被干擾的消息路徑之一再次可用，就立即將該通信引到該第二設(shè)備(G0)。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，所述通信網(wǎng)(LAN0，LAN1)基于一個(gè)協(xié)議等級(jí)的第二協(xié)議層，并且互換或交換該協(xié)議等級(jí)的第三協(xié)議層的第一、第二和第三設(shè)備消息、數(shù)據(jù)報(bào)或分組。
14.如權(quán)利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，所述通信網(wǎng)絡(luò)(LAN0，LAN1)是局域網(wǎng)LAN，并且有用數(shù)據(jù)按照以太網(wǎng)協(xié)議被傳輸或交換，并且該第一、第二和第三設(shè)備有用數(shù)據(jù)按照網(wǎng)際協(xié)議IP互換或交換。
15.網(wǎng)絡(luò)單元(主機(jī))，該網(wǎng)絡(luò)單元借助一個(gè)連接網(wǎng)絡(luò)(LAN)與至少一個(gè)其他的網(wǎng)絡(luò)單元(G0，G1)連接，其中基于該連接網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)在該網(wǎng)絡(luò)單元(主機(jī))和該其他的網(wǎng)絡(luò)單元(G0，G1)之間存在多條消息路徑，并且其中通過該連接網(wǎng)絡(luò)(LAN)在該網(wǎng)絡(luò)單元之間互換的數(shù)據(jù)不被改變地交換，其中該網(wǎng)絡(luò)單元具有如下的—用于產(chǎn)生與消息路徑相關(guān)的測(cè)試消息的裝置，該測(cè)試消息基于其特性從該其他的網(wǎng)絡(luò)單元(G0，G1)直接被發(fā)送回該網(wǎng)絡(luò)單元(主機(jī))，—用于向該其他的網(wǎng)絡(luò)單元(G0，G1)通過所述消息路徑發(fā)送該測(cè)試消息的裝置，—用于在所有消息路徑上接收該測(cè)試消息的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)單元(主機(jī))，該網(wǎng)絡(luò)單元另外具有如下的用于確定對(duì)可配置數(shù)量的在一條被干擾的消息路徑上丟失的測(cè)試消息起反應(yīng)的該被干擾的消息路徑的裝置，其中所述用于確定每條消息路徑的測(cè)試消息的丟失的網(wǎng)絡(luò)單元具有定時(shí)器，該定時(shí)器的運(yùn)行發(fā)信號(hào)表示測(cè)試消息的丟失，其中具有一個(gè)對(duì)應(yīng)于連接網(wǎng)絡(luò)(LAN)中的最大允許信號(hào)運(yùn)行時(shí)間的值的定時(shí)器被初始化并隨著該測(cè)試消息的發(fā)送被起動(dòng)，并且其中在正確接收該測(cè)試消息時(shí)停止該定時(shí)器。
17.如權(quán)利要求15或16之一所述的網(wǎng)絡(luò)單元(主機(jī))，其另外具有如下的用于在到那時(shí)仍應(yīng)用的較高優(yōu)選級(jí)的消息路徑被干擾時(shí)將有用數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)換到一條具有下一個(gè)較低優(yōu)先級(jí)的消息路徑上的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的網(wǎng)絡(luò)單元(主機(jī))，其另外具有如下的—用于確定對(duì)再次采用的測(cè)試消息的接收起反應(yīng)的消息路徑的干擾結(jié)束的裝置，以及—用于轉(zhuǎn)換所述有用數(shù)據(jù)通信到對(duì)干擾結(jié)束起反應(yīng)的具有下一個(gè)較高優(yōu)先級(jí)的消息路徑上的裝置。
全文摘要
高可靠的通信系統(tǒng)要求采用冗余的消息路徑，以致單條消息路徑的干擾不會(huì)導(dǎo)致通信中的限制。針對(duì)具有實(shí)時(shí)要求的通信系統(tǒng)，從一條被干擾的消息路徑到一條備用消息路徑的十分快的轉(zhuǎn)換時(shí)間非常重要。實(shí)際上經(jīng)常遇到的通信系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)主機(jī)或服務(wù)平臺(tái)組成，該一個(gè)或多個(gè)主機(jī)或服務(wù)平臺(tái)通過一個(gè)冗余的局域網(wǎng)(LAN)和兩個(gè)網(wǎng)關(guān)(G0，G1)連接在一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)(IP)上。根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試方法提供對(duì)被干擾的消息路徑的快速識(shí)別。針對(duì)所選擇的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)定有利的轉(zhuǎn)換策略。根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試方法由主機(jī)以這種方法來初始化，即IP測(cè)試消息通過LAN向網(wǎng)關(guān)(G0，G1)發(fā)送，其中所述測(cè)試消息的接收方IP地址與主機(jī)的IP地址相對(duì)應(yīng)。通過該LAN接收到的測(cè)試消息在網(wǎng)關(guān)處被反射并回送到主機(jī)。有利的是，在此僅涉及網(wǎng)關(guān)的接口部件，可是不涉及交換處理器，由此使得測(cè)試消息的高頻率成為可能，而且通過這樣的方式并不產(chǎn)生網(wǎng)關(guān)的負(fù)擔(dān)。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1679277SQ03820612
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
發(fā)明者R·阿爾諾德, T·赫特萊恩, J·科普, S·萊托, R·舒馬徹爾, R·斯坦普林格 申請(qǐng)人:西門子公司