CN100486206C - 一种基于ims的对等联网共享服务的信令控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于IMS的对等联网共享服务的信令控制方法，包括：使用SIP协议的信令控制方法在IMS网络中建立、修改和终止网络对等用户实体之间的文件下载数据连接通道，使用SIP协议的信令控制方法对共享文件信息进行注册、更新和取消注册，使用SIP协议的信令控制方法对共享文件信息进行检索和返回检索结果。本发明采用SIP协议作为服务控制信令，有助于在IMS的基础上快速创建P2P文件共享服务，不需要创建单独的控制信令协议，保证信令协议的统一。采用SIP协议标准的请求和响应消息，通过增加头域和消息体内容，不增加新的SIP消息类型，避免对IMS网络进行大规模升级改造，有利于P2P文件共享服务的开展。

Description

一种基于IMS的对等联网共享服务的信令控制方法

技术领域

本发明涉及一种网络控制方法，更具体的说，本发明涉及一种基于IMS(互联网协议多媒体核心子系统)的对等联网共享服务的信令控制方法。

背景技术

会话初始协议(SIP)是互联网工程任务组(IETF)提出并规范化的一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，它被用来创建、修改和终结一个或多个参与者参加的会话，并提供终端通信能力的协商。SIP协议构造简单、扩展性强、网络兼容性好。SIP是基于文本的协议，SIP协议功能的实现是由一系列SIP协议消息完成的。SIP协议消息分为由客户端向服务器发送的请求消息和由服务器向客户端发送的响应消息。

互联网多媒体核心子系统(IMS)由第三代合作者论坛(3GPP)提出，是一个开放的、标准化的、易于部署的网络结构。IMS由分组承载控制信令和数据业务，为多媒体服务提供统一的平台。IMS的核心协议是初始会话协议(SIP)。

传统互联网上P2P服务，如Napster、Gnutella等，采用专用的控制信令协议，控制信令消息一般是由特殊的二进制数据而非文本方式构成，不容易识别和扩展，语意不明确。由于IMS以SIP协议为核心，传统互联网P2P服务的控制信令消息不能够直接在IMS网络中作为信令传输和转发，只能作为端到端的媒体数据传输，从而失去控制信令的作用。SIP协议已经成熟、完善并标准化，在IMS上创建新的服务，使用SIP协议作为控制信令是唯一选择。如果采用SIP协议作为服务控制信令，将有助于在IMS的基础上快速创建P2P文件共享服务，不需要创建单独的控制信令协议，保证信令协议的统一。但是，IMS中SIP协议一般是用于语音、视频等会话服务，没有针对P2P文件共享服务作专门的协议规范，缺乏对共享文件进行控制的手段。为了在IMS基础上实现P2P文件共享服务，必须对作为控制信令的SIP协议作必要的扩展以满足制要求。

在SIP协议中，注册(Register)请求消息及其响应被用于注册用户的身份和位置信息；邀请(Invite)请求消息及其响应的三次握手流程用于建立实时传输协议(RTP)媒体会话通道，并通过SIP消息中的会话描述协议(SDP)消息体协商会话媒体类型和通道属性，语音或视频等会话数据在媒体通道中传输；结束(Bye)请求消息及其响应用于终止会话；定制(Subscribe)请求消息用于定制某种事件的发生，而通知(Notify)请求消息则用于通知该定制事件发生，定制和通知请求消息一般用于自动回呼服务、消息等待指示等服务中。本发明使用上述请求消息及其响应实现P2P文件共享服务的控制，不增加新的SIP请求方法，可以在IMS网络中直接处理和转发，避免对IMS网络进行大规模升级改造，有利于P2P文件共享服务的开展。

本发明中涉及的通信术语名词或缩写英汉对照列举如下：

IMS：互联网协议多媒体核心子系统；

P2P：对等联网；

SIP：会话初始协议；

SDP：会话描述协议；

RTP：实时传输协议；

TCP：传输控制协议；

P-CSCF：代理呼叫会话控制功能实体；

I-CSCF：检索呼叫会话控制功能实体；

S-CSCF：服务呼叫会话控制功能实体；

HSS：归属用户服务器；

AS：应用服务器；

UE：用户实体。

IPFSS：基于IMS的P2P文件共享服务；

IS：索引服务器；

XML：可扩展标记语言；

Register：SIP协议注册请求消息；

Invite：SIP协议邀请请求消息；

Bye：SIP协议结束请求消息；

Subscribe：SIP协议定制请求消息；

Notify：SIP协议通知请求消息；

Ack：SIP协议确认请求消息；

100 Trying：SIP协议尝试响应消息；

200 OK：SIP协议同意响应消息；

300 Multiple Choices：SIP协议多种选择重定向响应消息；

404 Not Found：SIP协议未发现响应消息。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用SIP协议作为基于IMS的P2P文件共享服务控制信令的方法，满足IMS采用SIP协议作为核心协议的要求，同时为P2P服务提供统一的标准控制信令协议。

为了实现上述目的，本发明提供的基于IMS的对等联网共享服务的信令控制方法，其特征在于，包括：使用SIP协议的信令控制方法在IMS网络中建立、修改和终止网络对等用户实体之间的文件下载数据连接通道，使用SIP协议的信令控制方法对共享文件信息进行注册、更新和取消注册，使用SIP协议的信令控制方法对共享文件信息进行检索和返回检索结果；包括步骤如下：

UE使用SIP协议的注册(Register)请求消息向IS发送共享文件注册信息，所述注册(Register)请求消息携带可扩展标记语言(XML)消息体，该消息体包括所述UE中能够提供的共享文件的名称、类型、大小、哈希值与版权信息；

IS使用SIP协议的定制(Subscribe)请求消息向UE发送共享文件列表信息更新事件定制；UE在共享文件列表信息更新时，使用SIP协议的通知(Notify)请求消息向IS发送更新的共享文件列表信息内容；

UE使用SIP协议的邀请(Invite)请求消息向IS发送文件检索请求，在邀请请求消息中携带可扩展标记语言(XML)消息体，该消息体中包括待检索文件的检索信息，检索信息可以是文件的名称、哈希值、关键字；

IS使用多种选择重定向(300 Multiple Choices)响应消息返回检索结果，多种选择重定向响应消息中携带可扩展标记语言(XML)消息体，该消息体中包括所有匹配用户身份信息、匹配文件的名称、大小、哈希值以及版权信息；

获得IS返回的检索结果后，UE使用SIP协议的邀请(Invite)请求消息向目标UE发送共享文件下载请求，在文件下载请求的SIP协议邀请消息中携带SDP消息体，SDP消息体中包括用于指明下载文件的文件名称或者文件哈希值，还包括用于文件传输的TCP通道信息。

上述技术方案中，所述定制请求消息的事件(Event)头域对应的域值表明用于IPFSS共享文件列表信息更新。

上述技术方案中，所述通知请求消息中包括可扩展标记语言(XML)消息体，该消息体中包括UE更新的共享文件列表信息，该列表信息包括每个更新文件的名称、大小、哈希值、版权信息以及更新原因。

上述技术方案中，所述对等用户实体之间的文件下载数据连接通道是使用SIP协议创建的传输控制协议(TCP)传输通道，TCP可以保证文件传输的可靠性。

本发明采用SIP协议作为服务控制信令，有助于在IMS的基础上快速创建P2P文件共享服务，不需要创建单独的控制信令协议，保证信令协议的统一。采用SIP协议标准的请求和响应消息，通过增加头域和消息体内容，不增加新的SIP消息类型，避免对IMS网络进行大规模升级改造，有利于P2P文件共享服务的开展。

附图说明

图1示例了SIP协议消息结构；

图2示例了IPFSS的网络架构；

图3示例了一个注册请求消息的XML消息体结构；

图4示例了一个通知消息的XML消息体结构；

图5示例了一个检索邀请请求的消息体结构；

图6示例了多种选择重定向响应消息中的XML消息体；

图7示例了邀请请求消息中的SDP消息体结构；

图8示例了请求UE和目标UE之间TCP文件传输通道建立、修改和终止的SIP协议信令流程；

图9示例了请求UE注册、修改和取消注册的SIP协议信令流程；

图10示例了请求UE进行共享文件检索并从目标UE下载文件的SIP协议信令流程。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步地描述。

实施例

基于互联网协议多媒体核心子系统的对等联网文件共享服务(IPFSS)网络架构如图2所示，其功能实体既包括IMS中的核心功能实体，又包括IPFSS新的功能实体。IMS网络核心功能实体主要包括：P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、HSS等。其中：P-CSCF相当于SIP中代理服务器，用于接收和转发SIP信令。P-CSCF是IPFSS的入口点，执行承载资源鉴权和QoS管理，并为用户查找相应的I-CSCF，实现QoS管理并产生计费信息。I-CSCF和S-CSCF位于用户归属网络，I-CSCF隐藏归属网络拓扑，并通过HSS为用户指定S-CSCF。S-CSCF执行用户的会话控制、业务管理，在用户注册中执行注册服务器功能，在SIP会话中执行SIP代理功能。S-CSCF与服务平台交互，在IPFSS中的服务平台就是索引服务器。HSS存储用户服务的所有信息，包括P2P服务信息。在IPFSS中，这些功能实体能够处理和转发IPFSS的控制信令。IPFSS中的用户实体(UE)保存了IMS用户实体基本属性，同时为IPFSS扩展了新的P2P终端应用。IPFSS中的索引服务器(IS)作为IMS中的应用服务器(AS)功能实体，也具有AS的基本功能，同时为IPFSS提供新的服务应用。UE可以将用户身份信息，共享文件信息等注册到IS，在需要下载文件时向IS发送检索请求并根据检索结果与对等UE建立数据交换链接。IS的功能是保存用户身份信息、共享文件信息等服务信息，接收用户检索，返回搜索结果。在IPFSS中增加了两类服务器：缓存服务器(CS)和定制服务器(SS)。其中，CS可以有效的提高IPFSS的服务质量，SS用于向用户提供灵活多样的定制服务。

本发明采用SIP协议对基于IMS的对等联网共享服务进行信令控制。SIP请求和响应消息结构如图1所示，本发明中的SIP消息的消息体可以是会话描述协议(SDP)、可扩展标记语言(XML)等内容。

本实施例中UE使用SIP协议的注册(Register)请求消息向IS发送共享文件注册信息。为实现共享文件信息的注册，本实施例在注册请求消息中增加使用可扩展标记语言(XML)构成的消息体(简称XML消息体)，该消息体内容包括所有共享文件列表信息，如文件名称、哈希值、类型、大小、版权信息等。其中，采用SHA-1等哈希算法对文件名称或整个文件进行哈希得到哈希值(hashvalue)，用户可以使用哈希值进行文件的检索，在文件下载时可以用哈希值表示具体下载文件。图3示例了一个注册请求消息的XML消息体结构，包括XML版本号、注册文件列表、两个文件mokey.mp3和king.jpg的相关信息等。

本实施例中IS使用SIP协议的定制(Subscribe)请求消息向UE发送共享文件列表信息更新事件定制；UE在共享文件列表信息更新时，使用SIP协议的通知(Notify)请求消息向IS发送更新的共享文件列表信息内容。本实施例中，定制请求消息的事件(Event)头域对应的域值表明用于IPFSS共享文件列表信息更新。本实施例在通知请求消息中增加可扩展标记语言(XML)消息体，消息体内容包括UE更新的共享文件列表信息，如更新的文件名称、大小、哈希值、版权信息、更新原因等。图4示例了一个通知消息的XML消息体结构。其中，通知消息表明增加一个文件fish.mp3，删除一个文件kingjpg。

本实施例中UE使用SIP协议的邀请(Invite)请求消息向IS发送文件检索请求。为实现文件检索，本实施例在邀请请求消息中增加可扩展标记语言(XML)消息体，消息体内容包括文件的检索信息，可以是检索文件的名称、哈希值、关键字等。图5示例了一个检索邀请请求的消息体结构，其中携带的检索信息包括关键字fish、文件类型mp3。

本实施例中IS使用多种选择重定向(300 Multiple Choices)响应消息返回检索结果。本实施例在注册请求消息中增加可扩展标记语言(XML)消息体，消息体内容包括所有匹配共享文件列表信息及文件拥有者信息，如匹配文件名称、大小、类型、哈希值、版权信息、匹配用户身份信息等。图6示例了多种选择重定向响应消息中XML消息体，其中包括fish.mp3和goldenfish.mp3的文件信息及其用户信息。

本实施例使用SIP协议为IPFSS文件传输创建传输控制协议(TCP)传输通道，TCP可以保证文件传输的可靠性。

本实施例中请求UE使用SIP协议的邀请(Invite)请求消息向对等UE发送共享文件下载请求。本实施例在文件下载请求的SIP协议邀请消息中携带SDP消息体。SDP消息体内容包含用于指明下载文件的文件名称或者文件哈希值，还包含用于文件传输的TCP通道信息。图7示例了邀请消息中的SDP消息体结构，其中，SDP的会话属性携带下载文件哈希值abc0123456789def，媒体通告内容分别表明应用程序、TCP端口、传输采用TCP以及IPFSS服务。

本实施例使用SIP协议建立、修改和终止IPFSS网络对等UE之间的文件下载数据连接通道。图8示例了UE之间TCP文件传输通道建立、修改和终止的SIP协议信令流程。对等UE之间通过SIP建立的TCP数据通道传输文件，文件的传送和接收由UE的应用程序完成。SIP协议完成控制功能，TCP负责传输功能。图8所示SIP协议消息流程描述如下：

101、请求UE向目标UE发送邀请(Invite)请求消息，邀请请求消息中的SDP消息体内容包含检索文件信息，还包含用于文件传输的TCP通道信息；

102、目标UE返回同意(200 OK)响应消息，在确认响应消息中携带目标UE的TCP协商信息；

103、请求UE向目标UE发送确认(ACK)请求消息，确认与目标UE的TCP连接通道；

104、文件数据在请求UE和目标UE之间建立的TCP通道上传输；

105、请求UE获取新的IP地址，重新向目标UE发送邀请(Invite)请求消息，在邀请消息的SDP中携带新的IP地址；

106、目标UE返回同意(200 OK)响应消息；

107、请求UE向目标UE发送确认(ACK)请求消息，确认修改的TCP连接；

108、文件数据在请求UE和目标UE之间新的TCP通道上不间断传输；

109、文件下载完毕，请求UE向目标UE发送结束(BYE)请求消息，请求断开TCP连接；

110、目标UE向请求UE发送同意(200 OK)响应消息，断开TCP连接。

本实施例使用注册(Register)、定制(Subscription)和通告(Notification)三种SIP请求方法及其响应消息来完成用户与索引服务器之间的共享文件信息交互。首先，UE需要在IS上注册共享文件信息；然后IS向UE定制文件信息变更；在UE共享信息变更后，UE向IS通知变更信息；UE在离开IPFSS服务时，要取消注册。图9示例了用户注册、修改和取消文件共享的SIP协议消息流程。图9所示SIP消息流程描述如下：

201、请求UE使用SIP协议的注册(Register)请求消息，经由P-CSCF和S-CSCF向IS发送注册请求，注册请求头域中包含用户身份信息，还要增加包含请求UE共享文件列表信息(如文件名、大小、哈希值、版权信息等)的XML消息体；

202、IS数据库存储请求UE注册的共享文件列表信息，同时返回同意(200OK)响应消息；

203、IS向请求UE发送定制(Subscribe)请求消息，定制请求UE的共享文件列表信息更新；

204、请求UE返回同意(200 OK)响应消息；

205、一旦请求UE发生共享文件信息更新，请求UE使用通知(Notify)请求消息向IS发送更新通知，在通知请求消息的XML消息体中携带更新文件列表信息，如更新的文件名称、大小、哈希值、版权信息、更新原因等；

206、IS收到通知消息，更新IS数据库中相应请求UE的共享文件列表信息，同时返回同意(200 OK)响应消息；

207、一旦请求UE离开IPFSS服务，请求UE要向IS发送取消注册消息。取消注册消息同样使用注册(Register)请求消息，将注册请求消息中超时时间(Expire)头域的域值设置为0，表示取消注册；

208、IS收到请求UE取消注册的消息，删除本地数据库相应请求UE的信息，同时返回同意(200 OK)响应消息。

请求UE使用邀请(Invite)请求消息向索引服务器发送检索请求。在IS通过重定向消息返回目标UE信息后，请求UE使用邀请(Invite)消息与目标UE建立TCP连接。图10示例了应用SIP协议实现UE在IS上进行检索和根据检索结果从目标UE下载共享文件的流程。图10所示SIP消息流程描述如下：

301、请求UE使用SIP协议的邀请(Invite)请求消息，经由P-CSCF和S-CSCF向IS发送检索文件801请求，邀请请求消息的可扩展标记语言(XML)消息体内容包括文件的检索信息；

302、IS向请求UE发送尝试(100 Trying)临时响应消息；

303、IS经过内部检索算法检索到多个目标UE，并利用多种选择重定向(300Multiple Choices)响应消息返回检索结果，在检索结果中包含对等用户目标UE的用户信息和文件信息；

304、请求UE从检索结果中选择目标UE，向目标UE发送邀请(Invite)请求消息，请求与目标UE建立用于下载文件801的TCP数据连接；

305、目标UE向请求UE发送尝试(100 Trying)临时响应消息；

306、目标UE使用同意(200 OK)响应消息向请求UE表示同意建立连接，同时就传输TCP媒体通道进行参数协商；

307、请求UE利用确认(ACK)请求消息确认TCP连接，同时确定TCP媒体通道参数；

308、目标UE在建立的TCP数据通道上传送文件801数据，同时请求UE接收文件801数据；

309、数据传输完毕，目标UE向请求UE发送结束(BYE)请求消息，用于终止TCP数据连接，同时停止本地数据传输；

310、请求UE使用同意(200 OK)响应消息确认终止TCP连接，同时停止本地数据接收。

如果只检索到单一目标用户，IS向请求UE发送暂时转移(302)重定向响应消息并在XML消息体中携带单一目标UE的身份信息和文件信息。如果没有检索到对等UE，则IS向请求UE发送未发现(404 Not Found)错误响应消息，不需要携带消息体。

Claims (4)

1、一种基于IMS的对等联网共享服务的信令控制方法，其特征在于，包括：使用SIP协议的信令控制方法在IMS网络中建立、修改和终止网络对等用户实体之间的文件下载数据连接通道，使用SIP协议的信令控制方法对共享文件信息进行注册、更新和取消注册，使用SIP协议的信令控制方法对共享文件信息进行检索和返回检索结果；步骤如下：

IMS网络中的用户实体使用SIP协议的注册请求消息向索引服务器发送共享文件注册信息，所述注册请求消息携带可扩展标记语言消息体，该消息体包括所述用户实体能够提供的共享文件的名称、类型、大小、哈希值与版权信息；

索引服务器在接受用户实体的注册请求后，使用SIP协议的定制请求消息向用户实体发送共享文件列表信息更新事件定制；用户实体在共享文件列表信息更新时，使用SIP协议的通知请求消息向索引服务器发送更新的共享文件列表信息内容；

用户实体使用SIP协议的邀请请求消息向索引服务器发送文件检索请求，在邀请请求消息中携带可扩展标记语言消息体，该消息体中包括待检索文件的检索信息，检索信息可以是文件的名称、哈希值或关键字；

索引服务器使用SIP协议的多种选择重定向响应消息返回检索结果，多种选择重定向响应消息中携带可扩展标记语言消息体，该消息体中包括所有匹配用户身份信息、匹配文件的名称、大小、哈希值以及版权信息；

用户实体获得索引服务器返回的检索结果后，该用户实体使用SIP协议的邀请请求消息向目标用户实体发送共享文件下载请求，在文件下载请求的SIP协议邀请消息中携带SDP消息体，SDP消息体中包括用于指明下载文件的文件名称或者文件哈希值，还包括用于文件传输的TCP通道信息。

2、按权利要求1所述的基于IMS的对等联网共享服务的信令控制方法，其特征在于，所述定制请求消息的事件头域对应的域值表明对等联网文件共享服务的共享文件列表信息更新事件。

3、按权利要求1所述的基于IMS的对等联网共享服务的信令控制方法，其特征在于，所述通知请求消息中包括可扩展标记语言消息体，该消息体中包括用户实体更新的共享文件列表信息，该列表信息包括每个更新文件的名称、大小、哈希值、版权信息以及更新原因。

4、按权利要求1所述的基于IMS的对等联网共享服务的信令控制方法，其特征在于，所述用户实体之间的文件下载数据连接通道是使用SIP协议创建的TCP传输通道。

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