CN100385857C

CN100385857C - 语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法

Info

Publication number: CN100385857C
Application number: CNB2004100689400A
Authority: CN
Inventors: 于海; 周斌
Original assignee: Hangzhou Huawei 3Com Technology Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: CN1722672A

Abstract

本发明公开了一种语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法，其特点是，将带宽特性相同的一组网关组成网关带宽管理组BMG；服务器利用BMG内总带宽、主叫网关和被叫网关出口总带宽、任两个BMG间总带宽的全部或部分对带宽进行集中管理。本发明的优点是，本发明在不对协议进行扩展的前提下，实现灵活多样的带宽管理，适应各种网络拓扑，并且不引入互通性问题。

Description

语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法

技术领域

本发明涉及一种带宽管理方法，特别是一种语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法。

背景技术

随着IP技术的发展，IP电话/传真技术成为一大热点。IP电话/传真网络一般由网守(GK)、网关(GW)、终端(Terminal)、支撑IP电话/传真传输的IP网络以及相应的网管、计费和营业系统构成。IP电话网守是整个IP电话系统的关键设备，负责构建IP电话网络并完成IP电话网络的路由管理，安全管理和其他网络的对接。网关和终端提供实时的、双向的语音、视频(可选)、数据(可选)服务。在H.323网络中，网守和它管辖下的网关、终端等实体的集合称为域(Zone)。在一个域中，有且只有一个网守；域可以是和网络拓扑结构无关的，比如一个域可以跨域由路由器或其它设备连接的多个网段。

网守的一个重要功能是进行呼叫的带宽管理。根据ITU_T的H.323协议描述，网关的接入请求消息(ARQ)中带有本次呼叫预计要使用的带宽，需要注意的是，这里的带宽是双向呼叫中需要用到的带宽，例如，一个128kbit/s的呼叫应该被标记为256kbit/s；网守在接入允许消息(ACF)中将本次呼叫可用的最大带宽信息带给网关，这个值可能会小于网关申请的带宽；呼叫开始后，网关用带宽请求消息(BRQ)申请更改带宽；如果网守同意更改则回复带宽允许消息(BCF)，否则回复带宽拒绝消息(BRJ)；在呼叫结束时，网关通知网守带宽已经释放。

H.323协议只是给出了用于带宽管理的几种操作，并没有对网守如何管理带宽给出建议。例如：带宽是网关接入到INTERNET上的总带宽还是两个网关之间可用带宽，网守在何种情况下对网关的带宽申请(ARQ、BRQ)予以确认(ACF、BCF)，又在什么情况下进行拒绝(ARJ、BRJ)……。

现有的网守设备的通常处理办法是：对网关接入到Internet上的总带宽进行管理。即：在网守上为其管理的每个网关设置一个总带宽，每次呼叫建立时，从总带宽中减去相应数值；带宽更改时，释放原带宽，占用新带宽；呼叫释放时，释放本次呼叫占用的带宽。

这种方式在实际应用中就会遇到如下的问题：如图1网关之间的带宽同网络的拓扑结构有关，例如：某公司在北京、深圳、上海有分支机构，在每个地方设置一些网关，北京的某网关使用100M以太网卡连接到公司的内部网络上，北京同上海之间的带宽是10M，而北京同深圳之间的带宽是20M。如果简单的将北京的网关总带宽定义为10M或小于10M，北京同深圳之间的网络带宽无法得到充分的利用；如果定义为20M或20M以上，北京和上海之间的呼叫量大，使用带宽超过10M时，网守无法在带宽申请时拒绝掉呼叫，结果北京和上海之间的网络丢包，语音质量下降，甚至无法正常通话。因此，这是一种粗犷的带宽管理方式。

为实现全面的带宽管理，也可以通过私有协议，并增加非标准的网络实体实现带宽管理。这种方案要求网关支持私有协议，在同其它厂商设备互通时会出现问题。为用户的升级扩容带来困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法，在不对H.323协议进行扩展的情况下在网守上实现一种完善的带宽管理。

根据本发明的一个方面，所提供的语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法包括以下步骤：

将带宽特性相同的一组网关组成网关带宽管理组BMG；

主叫网关通过服务器呼叫位于同一BMG的被叫网关；

服务器根据主被叫网关在呼叫过程中有关带宽的信息，判断主叫网关和被叫网关出口总带宽是否都足够，然后判断主叫网关的BMG内部总带宽是否足够；

如果所述任何一个带宽不满足，则服务器拒绝呼叫，否则允许呼叫。

根据本发明的另一个方面，所提供的语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法包括以下步骤：

将带宽特性相同的一组网关组成网关带宽管理组BMG；

主叫网关通过服务器呼叫位于不同BMG的被叫网关；

服务器根据主被叫网关在呼叫过程中有关带宽的信息，判断主叫网关和被叫网关的出口总带宽是否都足够，判断主叫网关和被叫网关的BMG的内部总带宽是否都足够，然后判断主叫网关与被叫网关间的BMG带宽是否足够；

其中，在呼叫结束后，恢复呼叫占用的带宽。

其中，服务器利用ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断主叫网关和被叫网关出口总带宽是否都足够，如果呼叫需要占用的带宽分别小于主叫网关和被叫网关出口总带宽，则判断所述出口总带宽足够。

其中，服务器利用ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断主叫网关的BMG内部总带宽是否足够，如果呼叫需要占用的带宽小于主叫网关的BMG内部总带宽，则判断所述BGM内部总带宽足够。

其中，服务器利用ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断被叫网关的BMG内部总带宽是否足够，如果呼叫需要占用的带宽小于被叫网关的BMG内部总带宽，则判断所述BGM内部总带宽足够。

其中，服务器利用ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断主叫网关与被叫网关间的BMG内部总带宽是否足够，如果呼叫需要占用的带宽小于主叫网关与被叫网关间的BMG带宽，则判断所述主叫网关与被叫网关间的BGM宽足够。

尽管本发明是针对H.323协议框架对这种带宽管理方案进行阐述的，但这种思想并不局限于H.323网络，对于SIP、MGCP等NGN网络也同样适用。

通过下面的结合附图以具体实例的说明，能够使本发明的上述和其它目的、优点和特点变得更加明白。

附图说明

图1显示了现有技术的网关之间的带宽同网络的拓扑结构；

图2显示了本发明的网关之间的带宽同网络的拓扑结构；

图3显示了H.323中路由呼叫的另一流程；

图4显示了SIP呼叫的流程。

具体实施方式

与本发明有关的缩略语和关键术语定义

VOIP：Voice over IP，基于IP技术的语音；

H.323：ITU-T制定的VOIP协议；

GK：GateKeeper，H.323协议中的网络实体，主要功能是注册管理、呼叫管理、地址解析、带宽管理。需要注意的是，在SIP、MGCP等NGN网络中由服务器实现类似功能，因此在本文中，将关守GK视为一种服务器；

NGN：Next Generation Network，下一代网络；

GW：Gateway，网关，本文中特指VOIP网关；

IP：Internet Protocol，网际协议；

网关IP：网关的网际协议地址；

ARQ：Address Request，H.323协议中的接入请求消息；

ACF：Address Confirm，H.323协议中的接入确认消息，对ARQ消息的确认消息；

ARJ：Address Reject，H.323协议中的接入确认消息，对ARQ消息的拒绝消息；

BRQ：Bandwith Request，H.323协议中的带宽变更请求消息；

BCF：Bandwith Confirm，H.323协议中的带宽变更确认消息，对BRQ消息的确认消息；

BRJ：Bandwith Request，H.323协议中的带宽变更拒绝消息，对BRQ消息的拒绝消息；

BMG：带宽管理组(Bandwidth Management Group)在网络拓扑结构图中，带宽特性相同的一组网关组成一个带宽管理组。

BMG概念

先介绍一个新概念——网关带宽管理组BMG(Bandwidth ManagementGroup)：在网络拓扑结构图中，带宽特性相同的一组网关组成BMG。在上面的例子里，所有在北京的网关就组成了一个BMG，所有在上海的网关属于另一个BMG。

划分BMG

在关守上，将网关归类为若干个BMG；当某些网关无需进行带宽管理，或无法进行带宽管理(比如域外的网关)，可以将他们归类为一个特殊的BMG，也可以默认将不属于任何一个BMG的网关都属于这个特殊的BMG。

相关参数

有了BMG概念，带宽管理会涉及到4个参数：网关接入带宽，BMG内部带宽，BMG出口总带宽，BMG间带宽。

●网关接入带宽：在网守上预定义一个网关时，为其设置的属性，一般来说使用快速以太网的网关是100M，使用千兆以太网的网关是1000M。

●BMG内部带宽：为每一个BMG配置内部带宽总量，这是描述一个BMG内的网关之间最多可用带宽的一个参数。对无需进行内部带宽管理的BMG，可设置为无限大。

●BMG出口总带宽：为每一个BMG配置出口总带宽，这是描述BMG内部和外部所有网关通话最多可用带宽的一个参数。当无需对BMG出口总带宽进行管理时，可设置为无限大。

●BMG间带宽：任何两个BMG之间都可以定义BMG间总带宽，这是描述两个BMG之间通过最多可用带宽的一个参数。当无需对某两个BMG之间带宽进行管理时，可设置为无限大。

域内BMG和外部BMG

GK上配置的BMG或者是内部的，或者是外部的。如果BMG中的网关都是本GK管辖下的，这就是一个内部BMG；如果BMG中的网关不是本GK管辖下的，这是一个外部BMG。当外部GW数目非常多时，维护多个外部BMG会很复杂，可以简化配置：如果一个网关不属于任何一个确定的BMG，则它属于一个名为“其它”的BMG。

内部的BMG，可以管理BMG中的网关接入总带宽、内部总带宽、出口总带宽、此BMG同其它BMG之间的带宽。对于外部的BMG，只能管理它同内部BMG之间的带宽。

一般来说，主叫网关呼叫包括呼叫位于同一BMG的被叫网关和呼叫位于不同BMG的被叫网关两种情况，因此本发明的语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法包括以下两种方法：

第一种集中带宽管理的方法包括以下步骤：

将带宽特性相同的一组网关组成网关带宽管理组BMG；

主叫网关通过服务器呼叫位于同一BMG的被叫网关；

服务器根据主被叫网关在呼叫过程中有关带宽的信息，判断主叫网关和被叫网关的出口总带宽是否都足够，然后判断主叫网关的BMG内部总带宽是否足够；

第二种集中带宽管理的方法包括以下步骤：

将带宽特性相同的一组网关组成网关带宽管理组BMG；

主叫网关通过服务器呼叫位于不同BMG的被叫网关；

下面通过几个实例说明服务器如何通过这几个参数进行全面带宽管理的方法。

如图2所示，北京的各个网关通过快速以太网连接到局域网中，每个网关的接入带宽都是100M；北京的各个网关在同一个局域网中，其内部带宽100M(如果局域网是一个全部由交换机组成的交换网络，可以将内部总带宽设置为无限大)；北京的出口总带宽是50M，因此北京BMG的出口带宽为50M；北京到上海的最大带宽是20M，到深圳的最大带宽为40M，则北京BMG同上海BMG的带宽为20M，北京BMG同深圳BMG的带宽为40M。

如果一个呼叫从GW1的某个端口到GW1的另外一个端口，呼叫过程中不使用网络带宽，呼叫建立、释放过程中不影响GK上的各个带宽管理参数。

如果一个呼叫从GW1呼叫GW2。GK收到GW1的主叫ARQ，经过解析得知呼叫是到GW2的，首先判断GW1和GW2的出口总带宽是否都足够，然后判断北京BMG的内部总带宽是否足够。其中任何一个带宽不满足，则拒绝呼叫，否则允许呼叫。呼叫允许后，GW1、GW2、和北京BMG的总带宽将被减少，呼叫结束后，恢复占用的带宽。

如果一个呼叫从北京BMG的GW1呼叫到上海BMG的GW3。GK收到GW1的主叫ARQ，经过解析(即，ARQ中有被叫号码，GK上有号码到网关IP的映射表，通过查表可以得知哪些网关支持这个号码)得知呼叫是到GW3的，首先判断GW1和GW3的出口总带宽是否足够(即，ARQ中有这次呼叫需要占用的带宽，通过判断GW1和GW3的网络出口总带宽就可以知道能否支持这路呼叫)，然后判断北京BMG的内部总带宽是否足够(即，ARQ中有这次呼叫需要占用的带宽，已经知道呼叫建立在GW1和GW3之间，也就知道呼叫建立在上海BMG和北京BMG之间，要分别占用两个BMG的内部总带宽，通过判断两个BMG内部总带宽是否大于这次呼叫需要的带宽就可以知道能否支持这次呼叫)，判断上海BMG的内部带宽是否足够，判断北京上海间的BMG带宽是否足够(即，判断这次呼叫占用的带宽是否大于北京BMG和上海BMG间带宽，就可以知道这次呼叫能否建立)。其中任何一个带宽不满足，则拒绝呼叫，否则允许呼叫。呼叫允许后，GW1、GW3、北京BMG的总带宽、上海BMG的总带宽、北京上海BMG带宽将被减少，呼叫结束后，恢复占用的带宽。

上述判断的过程可以归纳为：服务器在收到ARQ，通过被叫号码得知被叫网关，也就知道呼叫建立在哪两个网关之间，分别判断这次呼叫占用的带宽是否小于每个网关的出口总带宽，无论呼叫在同一个BMG还是两个BMG之间，都要占用主被叫所在BMG的带宽，因此需要判断这个参数；如果呼叫是在两个BMG之间，要判断BMG间带宽是否满足。

上面列举的是H.323Direct Call的呼叫流程。此外还有其它几种呼叫控制流程，对于带宽管理而言，只是Server要根据不同的策略采集网关上呼叫所用的带宽。

1、H.323中的另一种路由呼叫：

如图3所示，该流程中GW1和GK间的信令中并没有明确指明这路呼叫使用多少带宽，但GK可以从H.225或H.245消息中得到呼叫使用的编解码类型，根据编解码类型可以计算出这路呼叫需要占用的带宽。

具体流程如下：

主叫网关(GW1)向GK发起呼叫(Setup)，在快启方式下，包括这次呼叫中主叫支持的编解码列表。CallProceeding是对Setup消息的确认；

GK将Setup发送给被叫，被叫回复CallProceeding消息确认已经收到Setup被叫振铃，被叫网关GW2给GK回复Alerting，表示被叫已经振铃，GK将Alerting转发给主叫网关GW1；

被叫摘机后，被叫网关GW2给GK发送Connect，表示被叫已经摘机，在快启方式下，其中包括这次呼叫使用的编解码类型(GW2从Setup中的编解码列表中按照选择一个优先级最高的)。GK可以通过Connect中的编解码计算出这次呼叫所使用的带宽，根据带宽判断是否可以接受这次呼叫。

判断过程同上文基本类似：如果GW1和GW2是同一个网关，允许呼叫，不影响任何参数；如果GW1和GW2是在同一个BMG中，判断GW1和GW2的出口总带宽是否都足够，然后判断他们所在BMG的内部总带宽是否足够。其中任何一个带宽不满足，则拒绝呼叫，否则允许呼叫。呼叫允许后，GW1、GW2、和北京BMG的总带宽将被减少，呼叫结束后，恢复占用的带宽；如果GW1和GW2在不同的BMG中，首先判断GW1和GW2的出口总带宽是否足够，然后判断GW1所在BMG的内部总带宽是否足够，判断GW2所在BMG的内部带宽是否足够，判断GW1所在BMG和GW2所在BMG之间带宽是否足够。其中任何一个带宽不满足，则拒绝呼叫，否则允许呼叫。呼叫允许后，GW1、GW2、GW1所在BMG的总带宽、GW2所在BMG的总带宽、GW1所在BMG和GW2所在BMG之间带宽，呼叫结束后，恢复占用的带宽。

如果带宽允许，GK转发Connect消息到主叫网关GW1，否则释放呼叫。

在非快启流程中，Setup和Connect中没有编解码的协商，这要通过后续的H.245过程完成，基本过程是：GW1将其支持的编解码类型发送给GK，GK转发到GW2，GW2选择优先级最高的，发送给GK，GK知道编解码类型后，可以计算出所用带宽。通过这个带宽使用上文提到的方法判断是否允许呼叫，如果允许，转发消息给GW1，否则，释放呼叫。(判断方法是：如果GW1和GW2是同一个网关，允许呼叫，不影响任何参数；如果GW1和GW2是在同一个BMG中，判断GW1和GW2的出口总带宽是否都足够，然后判断他们所在BMG的内部总带宽是否足够。其中任何一个带宽不满足，则拒绝呼叫，否则允许呼叫。呼叫允许后，GW1、GW2、和北京BMG的总带宽将被减少，呼叫结束后，恢复占用的带宽；如果GW1和GW3在不同的BMG中，首先判断GW1和GW2的出口总带宽是否足够，然后判断GW1所在BMG的内部总带宽是否足够，判断GW2所在BMG的内部带宽是否足够，判断GW1所在BMG和GW2所在BMG之间带宽是否足够。其中任何一个带宽不满足，则拒绝呼叫，否则允许呼叫。呼叫允许后，GW1、GW2、GW1所在BMG的总带宽、GW2所在BMG的总带宽、GW1所在BMG和GW2所在BMG之间带宽，呼叫结束后，恢复占用的带宽。)

当GK.采集到带宽之后，同样利用上文提到的几个参数对VOIP网络的带宽进行管理。

2、SIP呼叫

图4显示了SIP呼叫的流程。同H.323路由呼叫类似，GW和SIP Server之间的信令也没有带宽参数，但在INVITE、200、ACK中有SDP信息描述这路呼叫使用的编解码，SIP Server根据编解码可以计算出这路呼叫需要占用的带宽，当SIP Server采集到带宽之后，同样利用上文提到的几个参数对VOIP网络的带宽进行管理。

具体流程如下：

主叫网关(GW1)向SIP SERVER发起呼叫(INVITE)，包括这次呼叫中主叫支持的编解码列表。100Trying是对INVITE消息的确认；

SIP Server。将INVITE发送给被叫，被叫回复100Trying消息确认已经收到INVITE；

被叫振铃，被叫网关GW2给SIP SERVER回复180Ringing，表示被叫已经振铃，SIP SERVER将180Ringing转发给主叫网关GW1；

被叫摘机后，被叫网关GW2给SIP SERVER发送200，表示被叫已经摘机，其中包括这次呼叫使用的编解码类型(GW2从INVITE中的编解码列表中按照选择一个优先级最高的)。SIP SERVER可以通过200中的编解码计算出这次呼叫所使用的带宽，根据带宽判断是否可以接受这次呼叫。

判断过程同上文基本类似：如果GW1和GW2是同一个网关，允许呼叫，不影响任何参数；如果GW1和GW2是在同一个BMG中，判断GW1和GW2的出口总带宽是否都足够，然后判断他们所在BMG的内部总带宽是否足够。其中任何一个带宽不满足，则拒绝呼叫，否则允许呼叫。呼叫允许后，GW1、GW2、和北京BMG的总带宽将被减少，呼叫结束后，恢复占用的带宽；如果GW1和GW3在不同的BMG中，首先判断GW1和GW2的出口总带宽是否足够，然后判断GW1所在BMG的内部总带宽是否足够，判断GW2所在BMG的内部带宽是否足够，判断GW1所在BMG和GW2所在BMG之间带宽是否足够。其中任何一个带宽不满足，则拒绝呼叫，否则允许呼叫。呼叫允许后，GW1、GW2、GW1所在BMG的总带宽、GW2所在BMG的总带宽、GW1所在BMG和GW2所在BMG之间带宽，呼叫结束后，恢复占用的带宽。

如果带宽允许，SIP SERVER转发200消息到主叫网关GW1，否则释放呼叫。

ACK消息是对200消息的确认。

SIP在建立呼叫时通过INVITE——200(或180或183消息)——ACK三次握手进行编解码协商，上面的例子是通过INVITE和200进行编解码协商，也可以通过INVIITE和180(或183)进行协商，还可以通过200和ACK进行编解码协商(即INVITE中没有编解码信息，被叫先把自己支持的编解码列表通过200发送给主叫，主叫选择后通过ACK回复给被叫)。无论哪种方式，消息都要SIP Server，SIP Server可以采用同样的方法进行带宽管理。这里就不一一详细介绍了。

3、MGCP呼叫中，MGCP Server(MGC)同样通过网关上报的SDP信息计算出这路呼叫占用的带宽，进行带宽管理。

网关互通性

因为没有对协议进行任何私有扩展，具有本文中提到的带宽管理功能的网守可以同任何网关组网，而不影响带宽管理的实施。

同不具有带宽管理功能的网守间的互通性

这种BMG的管理方法不存在多网守配合的问题，具有本文中提到的带宽管理功能的网守可以同任何其它网守组网，无论是处理域内呼叫还是域间呼叫，都不影响带宽管理的实施。

具有不同带宽管理策略的网守间的互通性

如果两个网守都具有这种BMG的管理功能，但具有不同的带宽策略，比如对两个BMG之间总带宽定义了不同的数值。因为这种BMG的管理方法不存在多网守配合的问题，因此不影响带宽管理的实施。

综上所述，可以得知，本发明在不对协议进行扩展的前提下，实现灵活多样的带宽管理，适应各种网络拓扑，并且不引入互通性问题。

Claims

1.一种语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法，包括以下步骤：

将带宽特性相同的一组网关组成网关带宽管理组BMG；

主叫网关通过服务器呼叫位于同一BMG的被叫网关；

如果所述任何一个带宽不满足呼叫需求，则服务器拒绝呼叫，否则允许呼叫。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在呼叫结束后，恢复呼叫占用的带宽。

3.根据权利要求1所述的方法，其中服务器利用接入请求消息ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断主叫网关和被叫网关出口总带宽是否都足够，如果呼叫需要占用的带宽分别小于主叫网关和被叫网关出口总带宽，则判断所述出口总带宽足够。

4.根据权利要求1所述的方法，其中服务器利用接入请求消息ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断主叫网关的BMG内部总带宽是否足够，如果呼叫需要占用的带宽小于主叫网关BMG内部总带宽，则判断所述BGM内部总带宽足够。

5.一种语音网络中服务器进行集中带宽管理的方法，包括以下步骤：

将带宽特性相同的一组网关组成网关带宽管理组BMG；

主叫网关通过服务器呼叫位于不同BMG的被叫网关；

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在呼叫结束后，恢复呼叫占用的带宽。

7.根据权利要求5所述的方法，其中服务器利用接入请求消息ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断主叫网关和被叫网关出口总带宽是否都足够，如果呼叫需要占用的带宽分别小于主叫网关和被叫网关出口总带宽，则判断所述出口总带宽足够。

8.根据权利要求5所述的方法，其中服务器利用接入请求消息ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断主叫网关和被叫网关的BMG内部总带宽是否都足够，如果呼叫需要占用的带宽分别小于主叫网关和被叫网关的BMG内部总带宽，则判断所述BGM内部总带宽足够。

9.根据权利要求5所述的方法，其中服务器利用接入请求消息ARQ中含有的呼叫需要占用带宽的信息，判断主叫网关与被叫网关间的BMG内部总带宽是否足够，如果呼叫需要占用的带宽小于主叫网关与被叫网关间的BMG带宽，则判断所述主叫网关与被叫网关间的BGM宽足够。

10.根据权利要求5所述的方法，其中，服务器通过主被叫网关的编解码得到呼叫所使用的带宽信息。