一种基于虚拟IP的民航VHF电台主备切换方法及系统与流程

本发明涉及通信，特别是涉及一种基于虚拟ip的民航vhf电台主备切换方法及系统。

背景技术：

1、在通信技术的快速发展中，voip（voice over internet protocol，基于ip的语音传输）技术凭借其高效、便捷的特点，已广泛应用于各种通信系统中。voip技术通过数据网络传输语音信号，将传统的模拟语音信号转换为数字信号进行传输，从而实现了语音与数据的融合传输。这一技术的引入不仅降低了通信成本，还提高了通信的灵活性和可扩展性。

2、在现有的民航vhf电台中，主备切换通常依赖于硬件设备的直接切换或复杂的软件逻辑控制，这些方法存在切换速度慢、资源利用率低、维护成本高等问题。传统的主备切换方式，无论是基于硬件的直接切换还是依赖复杂软件逻辑的控制，都难以完全适应voip环境下对数据实时处理和高度冗余备份的需求。在voip技术背景下，语音数据被封装成ip数据包在网络中传输，这一过程对网络的稳定性和带宽的利用率提出了更高要求。因此，传统方法中的切换延迟、资源分配不均以及维护复杂度高等问题变得尤为突出。

3、为了克服这些难题，可以通过虚拟ip的方式进行解决：通过地址解析协议对主备机生成一个共用的虚拟ip，再通过虚拟路由器冗余协议实现主备机选举以及保活，可以实现网络设备间的冗余备份和快速切换。然而，在民航vhf电台中应用地址解析协议和虚拟路由器冗余协议进行主备切换的研究和实践尚不充分。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种基于虚拟ip的民航vhf电台主备切换方法及系统，利用地址解析协议构建虚拟ip，再通过虚拟路由器冗余协议实现主备机选举以及保活，实现民航vhf电台主备设备的快速切换，以提高系统的可靠性和稳定性。

2、本发明公开了一种基于虚拟ip的民航vhf电台主备切换方法，其包括：

3、将主机电台通过第一网络交换设备与核心交换机连接；将备机电台通过第二网络交换设备与核心交换机连接，确保核心交换机开启ip路由功能，支持vlan中继协议，使主机电台和备机电台在同一vlan中，使其之间互相通信，并与外部网络交换业务信息；

4、主机电台通过进行编程或串联第一网络交换设备的方式，备机电台通过进行编程或串联第二网络交换设备的方式，使其具备发送报文的能力，以检测主机电台和备机电台之间的链路状态和进行虚拟ip的浮动管理。

5、进一步地，与核心交换机连接的工作站通过console线接入核心交换机的console口，然后通过串口调试工具对核心交换机进行配置；第一网络交换设备和第二网络交换设备的配置均包含配置二层转发功能、vrrp备份组和静态bfd会话。

6、进一步地，配置第一网络交换设备和第二网络交换设备的二层转发功能：

7、选择第一网络交换设备的一个端口，将其配置为access或者hybrid类型，配置网关时，将其与核心交换机对应的配置端口配置在同一网段；选择第一网络交换设备的另一个端口，将其配置为access或者hybrid类型，配置网关时，将其与主机电台配置在同一网段；

8、选择第二网络交换设备的一个端口，将其配置为access或者hybrid类型，配置网关时，将其与核心交换机对应的配置端口配置在同一网段；选择第二网络交换设备的另一个端口，将其配置为access或者hybrid类型，配置网关时，将其与备机电台配置在同一网段。

9、进一步地，第一网络交换设备和第二网络交换设备之间采用静态路由进行互连，以满足民航网络的稳定性要求。

10、进一步地，配置第一网络交换设备和第二网络交换设备的vrrp备份组：

11、将与主机电台连接的第一网络交换设备的优先级设置为高于缺省值的值；将与备机电台连接的第二网络交换设备的优先级设置为缺省值；同时为第一网络交换设备和第二网络交换设备设置配置虚拟ip。

12、进一步地，对第一网络交换设备和第二网络交换设备之间的链路所在vlan配置静态bfd会话，同时配置vrrp与bfd之间的联动，当bfd会话断开时，备机电台所连接的第二网络交换设备将其vrrp优先级提高至高于主机电台所连接的第一网络交换设备的vrrp优先级，此时，备机电台的优先级高于主机电台，触发切换主机电台和备机电台。

13、进一步地，在开发环境中导入socket或者其它支持发送ip报文的程序库，以python环境下socket库为例，在调用socket子函数时，选择原始套接字sock_raw，协议包类型选择vrrp，然后以vrrp格式编辑报文；将编辑好的报文多播到组地址，最后将主机电台和备机电台直接接入核心交换机中，配置arp报文，将路由表中的虚拟地址指向本机；该arp报文会在本机优先级高于另一机器时发送，同时触发切换主机电台和备机电台。

14、进一步地，vrrp的格式中：1~4比特为vrrp协议版本，字段为2时表明协议版本为vrrpv2，字段为3时表明协议版本为vrrpv3；5~8比特为vrrp报文类型，字段仅能为1；9~16比特为虚拟路由器标识，字段范围为1~255；17~24比特为优先级，字段范围为0~255，如果虚拟路由和本机地址一致，此时字段只能设置为255；如果本机需要停止参与vrrp组，此时字段设置为0；其它情况下字段取值范围为1~254，优先级越高，值越大；25~32比特为vrrp通告中ip地址的数量；33~40比特为认证类型，0表明vrrp报文交换之间不需要认证，1表明使用明文进行认证，2表明使用md5方式进行认证；41~48比特为vrrp通告间隔时间；49~64比特为校验位；65~96比特为虚拟ip地址；97~128比特为认证字段，认证类型为明文认证或md5认证时才对该字段进行填写，无认证类型时该字段为0。

15、进一步地，通过对vrrp通告间隔时间字段定义的修改，以降低主机电台和备机电台之间的切换延时，从而减少实际情况中主机电台宕机后造成的通话中断。

16、本发明还公开了一种基于虚拟ip的民航vhf电台主备切换系统，实现上述任一项所述的基于虚拟ip的民航vhf电台主备切换方法，其包括主机电台、备机电台、第一网络交换设备、第二网络交换设备和核心交换机；主机电台通过第一网络交换设备与核心交换机连接；备机电台通过第二网络交换设备与核心交换机连接；主机电台和备机电台在同一vlan中，并与外部网络交换业务信息。

17、由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

18、1、效率高：通过对vrrp中通告间隔时间字段定义的修改，将主机电台和备机电台之间的切换延时从秒级降低为毫秒级，相较于传统通过精细复杂的电路板进行主备切换，进一步提高了主备切换效率。

19、2、成本低：选择串联交换设备实现虚拟ip主备切换的方式，使系统成为分布式设计，发生故障时对相应的部分进行更换即可，相较于传统通过精细复杂的电路板进行主备切换，节省大量的排查成本。

20、3、实用性强：本发明所采用的计算机和电子仪器均为成熟货架产品，虚拟ip实现方法灵活多变，可以以民航vhf电台设备是否具备可编程功能为前提，选择串联交换设备或对电台进行编程的方式实现虚拟ip主备切换，方法有效可行，可为voip电台设备虚拟ip主备切换部分的研制等提供研究基础。