CN100518172C - 一种h.248协议的信令传输适配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Mc接口的H.248协议的信令传输适配方法，通过管理链路，将链路层接口适配成为网络层接口，从而为H.248实体提供一个统一的信令传输接口，其中，链路管理对链路的状态进行管理并上报局管理；局管理根据链路信息计算出局信息上报H.248实体，或者将网络层接口的局信息转发给H.248，并为出局的信令数据分配链路，实现负荷分担和链路故障备份；所述数据处理进行数据的发送和接收，本发明适配方法向H.248协议屏蔽下层信令传输的细节，为H.248实体提供一个统一的信令传输接口，且可满足负荷分担、故障备份及消息有序传输的需求。

Description

一种H.248协议的信令传输适配方法及系统

技术领域

本发明涉及承载控制分离网络的信令传输，具体地说，涉及3GPP/3GPP组织定义的WCDMA/CDMA2000/TD系统中Mc接口及NGN中的H.248协议的信令传输。

背景技术

H.248协议被3GPP/3GPP2等组织采用，作为Mc接口的协议标准，主要用于MSC服务器(MSCServer)和媒体网关(MGW)之间的网关控制以及承载建立控制。

H.248协议作为一个应用协议，对采用方式传输没有限制。Mc接口中H.248信令消息的传输方式在3GPP TS-29.232中规定了如下几种方式：

对于纯IP连接，应该使用H.248/SCTP/IP。另外，为了提供SCTP偶联的有效使用，SCTP之上也可以增加M3UA层，以允许网关和控制器的灵活实现。为了更好地与基于H.248的固定软交换系统进行互通，在纯IP连接时，可选采用UDP承载，即H.248/UDP/IP。协议栈结构如图1所示。

对于纯ATM连接，应该使用H.248/MTP3B/SSCF/SSCOP/AAL5/ATM。协议栈结构如图2所示。

对于混合IP和ATM连接，对IP传送应该使用H.248/M3UA/SCTP/IP，协议栈结构如图3所示。

这几种传输方式中，H.248实体(指H.248协议处理的相关模块)和下层信令传输的原语接口有较大的差别。根据以上协议规定，H.248协议可能的信令传输方式向上提供的接口分为两类：链路层接口和网络层的接口。链路层的接口如SCTP、TCP、MTP2等的接口，他们的共同特征是有连接或链路的概念；网络层接口如MTP3，M3UA、SCCP的接口，他们的共同特征是有端点可达或不可达的概念。这里描述的端点的概念，是信令网络中一个具有信令处理功能的点，如MSC Server或MGW。

现有固网中媒体网关控制器和媒体网关之间一般采用H.248/UDP/IP协议，使用常规的套接口。考虑到MSC Server与MGW是一对多的关系，MSCServer到不同的MGW可能有不同类型的信令传输，需要为MSC Server上的H.248实体提供一个统一的信令传输接口。而MGW在MSC Server发生故障的情况下，可以倒换(切换)到另一个MSC Server，MGW与这两个MSC Server之间可能采用不同的信令传输方式，也需要为MGW上的H.248提供一个统一的信令传输接口。

此外，一个MGW或MSC Server可能运行于不同的网络环境，在ATM网络里或在IP网络里需要提供不同类型的向上传输的接口，因为网络的不同就要使用不同的软件模块来实现，产生不同的软件版本。这种接口类型的不一致给产品的设计和使用带来了不便。

因而有必要提供一种适配方法及系统，能够向H.248协议屏蔽下层信令传输的细节，为H.248实体提供一个统一的信令传输接口。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种Mc接口的H.248协议的信令传输适配系统，可通过链路层接口和网络层接口向上传输信令，向H.248协议屏蔽下层信令传输的细节，为H.248实体提供一个统一的信令传输接口。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种H.248协议的信令传输适配方法，通过管理链路，将链路层接口适配成为网络层接口，从而为H.248实体提供一个统一的信令传输接口，该方法包括：

链路管理模块对链路的状态进行管理，并将链路状态信息上报局管理模块；

所述局管理模块根据上报的链路状态信息计算出局状态信息上报H.248实体，或者将网络层接口的局状态信息转发给H.248实体；并为目的端点建立一个路由表，根据上报的链路状态信息进行维护，并为出局的信令数据分配链路，实现负荷分担和链路故障备份；

数据处理模块为出局的信令数据从路由表中选择发送链路，封装信令传输帧头后发送，当接收到入局数据后，去掉信令传输帧头后发送给H.248实体。

上述方法中，其特点是：所述局状态信息包括端点可达，不可达，拥塞，不拥塞四种，当到一个端点的至少一条链路投入使用的时候，判断该端点状态为可达，当到一个端点的最后一条可用链路推出服务的时候，判断该端点状态为不可达，当到一个端点的链路中的链路有一条或多条发生拥塞的时候，判断该端点为拥塞状态，当到一个端点的所有链路都不拥塞的时候，该端点为不拥塞状态。

上述方法中，其特点是，所述的对路由表维护时，在有新的链路投入运行时，将这个链路填充到路由表中；在链路退出服务时，将这个链路从路由表中去掉。

上述方法中，其特点是，局管理模块在进行链路分配时，正常情况下，两个端点之间建立的所有链路负荷分担，如果一个链路退出服务，该链路上原来的所有业务数据可以通过其他可用的链路传送。

上述方法中，其特点是，局管理模块为出局信令数据分配链路的方法是：根据H.248消息中的上下文标识ContextId，使用一个取模算法：ContextId％RouteTableMax得到一个下标，其中RouteTableMax为路由表的大小；然后根据这个下标从路由表中得到一个可用链路编号，选择这个链路；将数据交给信令传输层发送。

上述方法中，其特点是，局管理模块进行链路分配时，将同一端点的不同链路分布在不同的处理单元上。

为了解决在分布式处理系统中Mc接口的适配问题，本发明还提供了一种Mc接口的H.248协议的信令传输适配系统，其特征在于，该系统包括多个与H.248实体连接的适配单元，各适配单元上分别具有一个链路管理单元和数据处理单元，在其中的一个适配单元上设有一个局管理模块，各适配单元的上述功能单元之间可以通过内部通信网络相互通信，其中：

所述链路管理单元，负责对本适配单元上链路的状态进行管理，并向局管理模块上报链路状态信息；

所述局管理模块包括路由表管理单元、链路故障备份单元、端点状态适配单元、链路分配单元及信息同步单元；

所述路由表管理单元根据端点的所有链路状态信息，计算出到某端点的路由表。

所述链路故障备份单元通过对路由表的维护，正常情况下使两个端点之间建立的所有链路负荷分担，故障时互为备份；

所述端点状态适配单元接收各链路管理单元上报的链路状态信息，将链路状态转换为可达，不可达，拥塞，不拥塞四种端点状态，并通知H.248实体；

所述链路分配单元根据各数据处理单元的请求，从相应端点的路由表中为其分配一个可用链路编号；

所述信息同步单元将端点状态、路由表信息同步到各适配单元上；

所述各数据处理单元均包括一个接收子单元和一个发送子单元；

所述接收子单元接收到信令传输发来的数据后，去掉信令传输协议部分的帧头后将用户数据发送给H.248实体；

所述发送子单元根据H.248实体要发送消息中的上下文标识，从路由表中得到一个可用链路编号或链路选择码SLS，将数据交给信令传输层发送。

使用本发明所述的信令适配方法和系统，使得H.248协议的实现面对的是一个统一的信令传输接口，不用考虑下层传输的具体方式，简化了大容量的H.248协议分布式处理设计，逻辑结构因此也变得相当清晰。特别适合Mc接口存在多种信令传输选择可能的应用场合。并能满足H.248消息对故障备份和消息有序传输的需求，满足大容量H.248处理时信令传输的负荷分担和故障备份的需求。

此外，本发明中的适配功能因为可以管理链路，将链路层接口适配成为网络层接口，使得多条链路之间可以互为备用，所以可以提高链路层接口的信令传输方式的传输可靠性。

附图说明

图1是Mc接口在纯IP连接时的协议栈结构。

图2是Mc接口在纯ATM连接时的协议栈结构。

图3是Mc接口在混合IP和ATM连接时的协议栈结构。

图4是本发明的信令适配系统的逻辑框图。

图5A和图5B是本发明实施例链路管理模块和局管理模块进行链路状态适配的流程示意图。

图6是本发明实施例数据处理的流程图。

图7是本发明实施例的信令适配系统的分布式处理模型。

具体实施方式

本发明的信令适配方法通过管理链路，将链路层接口适配成为网络层接口，从而为H.248提供一个统一的信令传输接口。

在有两种类型的接口同时存在的情况下，虽然某实体对其他不同的实体可能采用不同的接口，但网络某两个确定的实体之间采用何种接口是固定的，例如MSC Server A与MGW B之间不可能既使用H.248/MTP3B/SSCF/SSCOP/AAL5/ATM，同时又使用H.248/SCTP/IP方式传输，也就是说在某个实体中，H.248传输信令时，只要它的目的确定了，网络接口类型就确定了。

图4示出了实现本发明方法的信令适配系统的逻辑框图，如图所示，本发明的适配系统包括三个功能模块：链路管理、局管理和数据处理模块。

链路管理模块对链路的状态进行管理，维护信令传输链路的状态机，提供链路层接口所需的链路建立、释放、状态的定时查询、故障链路的恢复等功能。

本发明实施例方法中，适配系统向H.248实体提供的都是局状态信息，包括可达、不可达。对于提供链路层接口的信令传输而言，是通过链路状态信息计算出来，需要局管理与链路管理模块配合将链路状态转换为端点状态，具体方法是：当到一个端点的至少一条链路投入使用的时候，该端点状态为可达，当到一个端点的最后一条可用链路退出服务的时候，该端点状态为不可达。

而对于网络层接口的信令传输而言，它提供的接口本身就有局信息，此时局处理只要把这个信息转发一下。

其中：链路管理模块的处理流程如图5A所示：

当链路投入(信息来自链路层接口的信令传输)时，上报局管理模块；

当链路退出时，上报局管理模块。

局管理模块的处理流程如图5B所示：

当局管理接收到链路投入的信息；判断该链路是否到该端点的第一条链路，如果是，则端点可达，对路由表计算之后，向H.248实体提供端点可达信息；否则只对路由表计算；

当局管理接收到链路退出的信息，判断该链路是否到该端点的最后一条链路，如果是，则端点不可达，向H.248实体提供端点不可达信息；否则只对路由表计算；

当局管理接收到端口可达信息时(来自网络层接口)，直接转发给H.248实体；

当局管理接收到端口不可达信息时，直接转发给H.248实体。

此外，当适配功能向H.248实体提供拥塞状态时，当链路拥塞时，链路管理模块上报局管理模块，局管理判断一个端点的链路中有一条或多条发生拥塞的时候，该端点为拥塞状态，当到一个端点的所有链路都不拥塞的时候，该端点为不拥塞状态，并上报局管理。

本发明的路由表是一个对应于某个端点的大小固定的数组(设定大小为RouteTableMax)，数组中的元素都是到这个端点的可用链路。所述的对路由表计算是指，在有新的链路投入运行时，按照某种规则将这个链路填充到路由表中；在链路退出服务时，将这个链路从路由表中去掉。本发明对路由表的填充规则不作限定。

在移动网络中，为了信令的可靠传输，Mc接口的信令传输需要采用冗余备份的方式，配置信令传输链路(宽带7号链路或SCTP偶联)，正常情况下这些链路间负荷分担，故障情况下这些链路互为备份。同时，H.248的消息中，同一个上下文(CONTEXT)的消息之间存在相关性，信令传输需要保证这些消息的有序传送。

本发明链路间的故障备份是通过路由表维护来实现的。正常情况下，两个端点之间建立的所有链路负荷分担，故障时互为备份。如果一个链路退出服务，该链路上原来的所有业务数据可以通过其他可用的链路传送，从而完成故障备份的功能。

数据发送的时候，数据处理部分从路由表中获取发送链路，具体方法是：

根据H.248消息中的上下文标识Context Id，使用一个取模算法：ContextId％RouteTableMax得到一个下标；

然后根据这个下标从路由表中得到一个可用链路编号，选择这个链路；

将数据交给信令传输层发送。

例如：

4条可用链路，路由表(设路由表的大小为16)为：

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

此时如果上下文为20，则此时由20％16＝4，获取发送链路为1(即路由表中下标为4的项)。

当链路1不可用，路由表修改为：

2 2 3 4 3 2 3 4 4 2 3 4 2 2 3 4

此时如果上下文为20，则此时由20％16＝4，获取发送链路为3(即路由表中下标为4的项)。

这样，链路1的负荷就由234链路以尽可能的平均分摊。

如果链路1恢复，则路由表又修改回来。

对于用网络层接口传输时，则是根据得到的下标选择一个链路选择标识，如MTP的SLS(Signalling Link Selection，链路选择码)。

此外，使用上述算法还使得对于同一个上下文ID可以选到相同的SLS或相同的流，SCTP的一个流就是这里的一个链路概念。对于MTP传输，因为MTP本身提供有序的机制，两个消息只要选择相同的SLS就可以保证这两个消息的有序传送。对于SCTP传输，因为SCTP提供在一个流中有序传输的机制，所以两个消息选择相同链路或相同的流就可以保证这两个消息有序传输。但本发明并不局限于使用该算法。

本发明实施例的数据处理的流程图如图6所示：

其中对入局数据的处理如下：

接收到的来自信令传输的入局数据；

去掉信令传输协议部分的帧头；

将得到的信令数据发送给H.248实体。

对出局数据的处理如下：

接收到H.248实体的信令数据；

选取链路；(方法如前所述)

封装信令传输帧头；

将数据交给信令传输层发送。

因为数据处理单元直接和信令传输层交互，所以它知道下层是何种信令传输，根据需要它加上网络层的帧头和链路层的帧头。

本发明实施例是应用于分布式处理系统中，但很明显，本发明并不局限于此。在大容量MSCServer和大容量MGW的应用中，为提高可靠性以及处理能力，需要采用分布式处理方式。

本发明的适配方法应用于分布式处理的MSC Server和MGW中的处理模型如图7所示，在分布式环境下，本发明适配系统包括多个适配单元。链路管理模块和数据处理模块也采用分布式处理方式，每个适配单元上有一个链路管理单元和一个数据处理单元，分别进行本适配单元的链路状态管理和数据处理，而局管理模块则采用集中处理方式，布置在一个适配单元上。各适配单元的上述功能单元之间可以通过内部通信网络相互通信。

在分布式系统中，对于信令传输而言，为提高可靠性，最好的方式就是将传输链路分布在不同的处理单元。本发明在分布式系统中进行链路分配时，局管理尽量将同一端点的不同链路分布在不同的适配单元上，也就是尽量让信令传输(例如Mtp3，sctp等)的功能分布于不同的处理单元上。使得多条链路之间可以互为备用，所以对链路层接口的信令传输方式的传输可靠性有所提高。

同时，路由表是由局处理功能计算出来的，而局处理功能又是集中处理的，也就是说局处理计算出来的路由表等信息只在一个处理单元上有；而路由表的信息是每个适配单元上的数据处理功能都要使用的，所以这个信息需要从局处理所在的处理单元广播给所有的处理单元上的数据处理模块。

使用本发明所述的信令适配方法，使得H.248协议的实现面对的是一个统一的信令传输接口，不用考虑下层传输的具体方式，简化了大容量的H.248协议分布式处理设计，逻辑结构因此也变得相当清晰。特别适合Mc接口存在多种信令传输选择可能的应用场合。并能满足H.248消息对消息有序传输的需求，满足大容量H.248处理时信令传输的负荷分担和故障备份的需求。

由上可知，本发明应用于分布式处理系统Mc接口时的适配系统包括多个与H.248实体连接的适配单元，各适配单元上分别具有一个链路管理单元和数据处理单元，在其中的一个适配单元上设有一个局管理模块，各适配单元的上述功能单元之间可以通过内部通信网络相互通信，其中：

所述链路管理单元，负责对本适配单元上链路的状态进行管理，并向局管理模块上报链路状态信息；

所述局管理模块包括路由表管理单元、链路故障备份单元、端点状态适配单元、链路分配单元及信息同步单元；

所述路由表管理单元根据端点的所有链路状态信息，计算出到某端点的路由表。

所述链路故障备份单元通过对路由表的维护，正常情况下使两个端点之间建立的所有链路负荷分担，故障时互为备份；

所述端点状态适配单元接收各链路管理单元上报的链路状态信息，将链路状态转换为可达，不可达，拥塞，不拥塞四种端点状态，并通知H.248实体；

所述链路分配单元根据各数据处理单元的请求，从相应端点的路由表中为其分配一个可用链路编号；

所述信息同步单元将端点状态、路由表信息同步到各适配单元上；

所述各数据处理单元均包括一个接收子单元和一个发送子单元；

所述接收子单元接收到信令传输发来的数据后，去掉信令传输协议部分的帧头后将用户数据发送给H.248实体；

所述发送子单元根据H.248实体要发送消息中的上下文标识，从路由表中得到一个可用链路编号或SLS，将数据交给信令传输层发送。

虽然上述实施例中本发明适配方法是应用于Mc接口中，并本发明但不局限于Mc，也可使用于NGN的H.248传输。

Claims (7)

1、一种H.248协议的信令传输适配方法，通过管理链路，将链路层接口适配成为网络层接口，从而为H.248实体提供一个统一的信令传输接口，该方法包括：

链路管理模块对链路的状态进行管理，并将链路状态信息上报局管理模块；

所述局管理模块根据上报的链路状态信息计算出局状态信息上报H.248实体，或者将网络层接口的局状态信息转发给H.248实体；并为目的端点建立一个路由表，根据上报的链路状态信息进行维护，并为出局的信令数据分配链路，实现负荷分担和链路故障备份；

数据处理模块为出局的信令数据从路由表中选择发送链路，封装信令传输帧头后发送，当接收到入局数据后，去掉信令传输帧头后发送给H.248实体。

2、如权利要求1所述的信令传输适配方法，其特征在于，所述局状态信息包括端点可达，不可达，拥塞，不拥塞四种，当到一个端点的至少一条链路投入使用的时候，判断该端点状态为可达，当到一个端点的最后一条可用链路推出服务的时候，判断该端点状态为不可达，当到一个端点的链路中的链路有一条或多条发生拥塞的时候，判断该端点为拥塞状态，当到一个端点的所有链路都不拥塞的时候，该端点为不拥塞状态。

3、如权利要求1所述的信令传输适配方法，其特征在于，所述的对路由表维护时，在有新的链路投入运行时，将这个链路填充到路由表中；在链路退出服务时，将这个链路从路由表中去掉。

4、如权利要求1所述的信令传输适配方法，其特征在于，所述局管理模块在进行链路分配时，正常情况下，两个端点之间建立的所有链路负荷分担，如果一个链路退出服务，该链路上原来的所有业务数据可以通过其他可用的链路传送。

5、如权利要求1所述的信令传输适配方法，其特征在于，所述局管理模块为出局信令数据分配链路的方法是：根据H.248消息中的上下文标识ContextId，使用一个取模算法：ContextId％RouteTableMax得到一个下标，其中RouteTableMax为路由表的大小；然后根据这个下标从路由表中得到一个可用链路编号，选择这个链路；将数据交给信令传输层发送。

6、如权利要求1所述的信令传输适配方法，其特征在于，所述局管理模块进行链路分配时，将同一端点的不同链路分布在不同的处理单元上。

7、一种Mc接口的H.248协议的信令传输适配系统，其特征在于，该系统包括多个与H.248实体连接的适配单元，各适配单元上分别具有一个链路管理单元和数据处理单元，在其中的一个适配单元上设有一个局管理模块，各适配单元的上述功能单元之间可以通过内部通信网络相互通信，其中：

所述链路管理单元，负责对本适配单元上链路的状态进行管理，并向局管理模块上报链路状态信息；

所述局管理模块包括路由表管理单元、链路故障备份单元、端点状态适配单元、链路分配单元及信息同步单元；

所述路由表管理单元根据端点的所有链路状态信息，计算出到某端点的路由表。

所述链路故障备份单元通过对路由表的维护，正常情况下使两个端点之间建立的所有链路负荷分担，故障时互为备份；

所述端点状态适配单元接收各链路管理单元上报的链路状态信息，将链路状态转换为可达，不可达，拥塞，不拥塞四种端点状态，并通知H.248实体；

所述链路分配单元根据各数据处理单元的请求，从相应端点的路由表中为其分配一个可用链路编号；

所述信息同步单元将端点状态、路由表信息同步到各适配单元上；

所述各数据处理单元均包括一个接收子单元和一个发送子单元；

所述接收子单元接收到信令传输发来的数据后，去掉信令传输协议部分的帧头后将用户数据发送给H.248实体；

所述发送子单元根据H.248实体要发送消息中的上下文标识，从路由表中得到一个可用链路编号或链路选择码，将数据交给信令传输层发送。

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