CN101009937B

CN101009937B - 多媒体流的无缝会话移动性

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Publication number: CN101009937B
Application number: CN200710004246.6A
Authority: CN
Inventors: K·奥伯尔; P·多姆什茨; M·托姆苏
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2027-01-18
Also published as: US20070171895A1; EP1811741A1; CN101009937A; EP1811741B1; ATE411693T1; DE602006003180D1

Abstract

一种多媒体流会话到漫游终端(4)的无缝切换的方法。根据提出的方法，第一媒介网络单元(8.1)包含在到漫游终端的通信路径中。所述第一媒介网络单元(8.1)首先保护多媒体流会话的会话上下文以识别漫游终端。所述第一媒介网络单元(8.1)然后在多媒体流会话的媒体覆盖级上观察漫游终端的地址改变并随后重定向多媒体流到新地址。然后，在网络(1)的控制级上确定用于替换第一媒介网络单元(8.1)的可选媒介网络单元(8.2、83)。这样，由于跨层方法，为终端用户以无缝方式实现了多媒体流会话的完全切换，同时缩短了终端地址的改变事件和在网络控制级上完成重新登记与会话重定向的事件之间的时帧。

Description

多媒体流的无缝会话移动性

技术领域

本发明涉及多媒体流到漫游终端的无缝切换的方法，具体涉及下一代网络(NGN)系统中诸如IP语音(VoIP)或IP多媒体(MMoIP)的会话式实时服务，所述下一代网络甚至处于但不局限于跨运营商的情况下。

本发明还涉及媒介网络单元，所述单元用于向通信网络中的漫游终端以及在通信网络中用作漫游终端的移动终端提供多媒体流。

另外，本发明涉及通信网络，其包括：

-本地网络；

-可操作地连接到所述本地网络的多个网络域；

-位于不同网络域的多个终端，适于在多媒体会话中经由通信网络进行通信。

此外，本发明还涉及用在上述类型的通信网络中的计算机程序产品。

背景技术

上述类型的会话式实时业务一般使用在通信终端之间传送数据分组的多媒体流会话。为了支持用于会话式实时服务的移动终端-例如蜂窝电话-的移动性，所谓的无缝会话移动性或无缝切换必须在未来的集中固定/移动(IMS/TISPAN-IP多媒体子系统/用于先进网络的电信和因特网集中服务与协议)多运营商网络的不同种类网络接入环境中得到保证。在本文中，这意味着支持现有多媒体流会话到其它IP域的“传送”，例如当改变网络接入域时，尤其是在两个不同WLAN域的情况下或当从公共网络(3G/4G)到专用网络(WLAN/DSL)改变终端的网络接入时。

针对上述问题的现有解决方案包含通过标准会话启动协议(SIP)，例如通过使用SIP“重新邀请(re-INVITE)”消息而提供的移动性检测和管理能力，以及正在针对移动网络开发和被标准化的移动IP技术。然而，现有技术方法都具有内在的缺点和局限性。例如，SIP提供的移动性机制，例如利用SIP“重新邀请”消息使正在进行的会话重定向，具有许多缺点：1)缺乏私密性，因为SIP用户代理服务器(UAS，被呼叫者)可以观察到正在移动的用户代理客户机(UAC，呼叫者)的移动；2)由于跨层问题，用于在客户机应用中检测传送环境变化所需的装置是复杂的；3)经由SIP信令路径的会话重定向启动可能花费太长的时间，这将导致在不能接受的长时间间隔(时帧)内会话中断。

移动IP技术也具有较大局限性：1)所有的终端和所有涉及通信的本地网络和被访问网络-甚至是专用的WLAN，都必须支持所要求的移动IP标准，这要求安装昂贵的新网络单元。2)移动IP技术重新请求大量的附加信令消息和附加分组开销。3)在许多情况下数据分组不得不通过提供者的本地网络进行传送。4)会话切换很“慢”，因此没有无缝会话的连续性。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法，能够支持通信网络中的多媒体流会话无缝切换的会话移动性检测和会话重定向，该方法不会遭受上述缺点，且同时特别地缩短(bridge)了漫游终端的地址改变事件和完成重新登记与会话重定向事件之间的时帧。本发明的另一个目的是提供将所述方法转换成现实的通信网络和独立的网络部件。通过上述类型的方法实现所述目的，其中第一媒介网络单元包含在到漫游终端的通信路径中，并且适于：

-保护多媒体流会话的会话上下文，用于识别漫游终端；

-在多媒体流会话的媒体覆盖级(media overlay level)上观察漫游终端的地址改变；和

-将多媒体流重定向到新地址。

其中，在网络的控制级上确定用来替换第一媒介网络单元的随后可选的媒介网络单元，用于多媒体流会话的完全切换。

根据本发明的第二方面，该目的也通过提供网络媒介单元来实现，所述单元用于在通信网络中向漫游终端提供多媒体流，所述网络媒介单元适于：

-保护多媒体流会话的会话上下文，用于识别漫游终端；

-在多媒体流会话的媒体覆盖级上观察漫游终端的地址变化；和

-将多媒体流重定向到所述新地址。

根据本发明的第三方面，该目的还通过提供上述类型的移动终端来实现，所述移动终端进一步适于，当在通信网络中改变地址时经由第一媒介网络单元在通信网络的覆盖媒体级上继续通信，以及适于在网络控制级上，可能地通过可选择的媒介网络单元，执行通信网络上的重新登记。

根据本发明的第四方面，该目的通过提供上述类型的通信网络来实现，其中多个终端中的至少一个是根据本发明所述第三方面的移动终端，且其中的本地网络包括根据本发明所述第二方面的多个媒介网络单元。

根据本发明的第五方面，该目的通过提供用在上述类型的通信网络中的计算机程序产品来实现，其中所述计算机程序产品包含第一程序代码序列和第二程序代码序列。所述第一程序代码序列可以运行以使得多个终端中的至少一个能够在通信网络中改变地址时，经由第一媒介网络单元，在通信网络覆盖媒体级上继续通信，并在网络控制级上，可能通过可选择的媒介网络单元，执行通信网络上的重新登记；所述第二程序代码序列可以运行以使得第一媒介网络单元能够：

-保护多媒体流会话的会话上下文，用于识别漫游终端；

-在多媒体流会话的媒体覆盖级上观察漫游终端的地址改变；和

-将多媒体流重定向到新地址。

这样，根据本发明的总的思想，提供了在通信网络的媒介网络单元内在媒体覆盖级上快速检测漫游终端的新IP地址的方法。另外，媒介网络单元保护用于唯一地识别漫游终端的会话上下文(署名、编码方案，等等)。在即时自我获知改变的IP地址后，媒介网络单元检查会话标识符-由此识别漫游终端，并将正在进行的媒体流重定向到新的IP地址。然后，网络尝试发现可能更适合的媒介网络单元，媒介网络单元用于通过控制级过程传送数据到新IP地址，从而提供真正的无缝切换机制，也就说没有媒体分组丢失，此外这对其它参与者保持不可知。可能更适合数据传送的媒介网络单元可以根据至少一个预定义的标准来识别，例如服务质量(QoS)。当然，最适合数据传送的媒介网络单元可以是第一网络单元。

在根据本发明的方法的其他实施例中，可选择的媒介网络通过使用标准协议来确定，尤其是会话启动协议(SIP)。这样，对于现有解决方案，只需要有限的调整。

在根据本发明的方法的另一个实施例中，使用由网络软交换机、媒介网络单元和漫游终端执行的标准会话重定向过程来执行完全切换，其中所述标准会话重定向过程尤其是基于SIP的会话的重定向过程。

优选地，在根据本发明的方法的又一个实施例中，媒体覆盖层使用标准协议，尤其是实时传输协议(RTP)。在根据本发明的媒介网络单元的另一个相应实施例中，所述单元被设计为会话边界控制器(SBC)并适于使用提供多媒体流的实时传输协议(RTP)和用于控制目的会话启动协议(SIP)。

在根据本发明的媒介网络单元的另一个实施例中，所述媒介网络单元可操作地与网络软交换机、至少一个用于可选地向漫游终端提供多媒体流的其它媒介网络单元以及漫游终端相连接，其中所述媒介网络单元进一步适于使用由网络软交换机、媒介网络单元和漫游终端执行的标准会话重定向过程执行完全切换，所述标准会话重定向过程尤其是基于SIP的会话重定向过程，用于通过其它媒介网络单元向漫游终端提供多媒体流。

从下面关于优选实施例的描述中可以获得本发明的其它特征和优点，所述优选实施例仅仅作为例子并参照附图给出。根据本发明可以单独也可以组合使用上文和下文提到的特征。所提到的实施例不应被理解为详尽的列举，而是作为关于本发明基本思想的例子。

附图说明

图1是根据本发明的通信网络的示意图。

图2是根据本发明的媒介网络单元的示意性结构图。

图3是根据本发明的移动终端的示意性结构图。

图4是图1的通信网络的示意性结构图，用于说明根据本发明的方法。

图5是图1和图4的通信网络的另一个实施例，用于说明根据本发明的方法。

具体实施方式

图1表示根据本发明的通信网络1的示意图。通信网络1包括本地网络2和多个可操作地连接到本地网络2的网络域3.1-3.3。在图1的实施例中，所述连接通过本地网络2与各个网络域3.1-3.3之间的直实线来说明。独立网络域也可以被称为远程域3.1、外域“A”3.3和外域“B”3.2。第一终端4可操作地与域3.3连接。终端4被设计为可以在通信网络1内自由移动(漫游)的移动终端。这样，移动终端4能够可选地连接到通信网络1的其它网络域例如网络域3.2，这将在下文详细说明。另外终端5被连接到网络域3.1。作为非限制性的例子，终端5被设计为固定终端。

在所示的实施例中，每个网络域3.1-3.3分别包括接口单元6.1-6.3，这些单元用作在连接的终端(例如终端4、5)与网络之间的初始信令接口，其中所述网络也就是诸如网络域3.1、3.3或本地网络2的接入域。本地网络2另外包括控制单元7、多个媒介单元8.1-8.3，其功能马上详细解释。

在图1的实施例中，接口单元6.1-6.3被设计为代理-呼叫会话控制功能模块(P-CSCF)模块，也就是说，它们在终端和IP多媒体子系统(IMS，也就是本地网络2)之间构成初始接口，所述IP多媒体子系统在本例子中也可以被称为IP多媒体核心网络(IMCN)。如本领域内技术人员所了解的，P-CSCF的地址作为涉及建立IP连通性的标准会话管理过程的一部分被发现。另外，如本领域技术人员所了解的，P-CSCF的功能包括转发从例如终端4、5的终端接收到的SIP控制消息，其中后者用作UAC(SIP用户代理客户机)或UAS(SIP用户代理服务器)。在所示的实施例中，移动终端4用作UAC，从而执行客户机功能，也就是它产生请求，反过来被UAS服务，。另一方面，由终端5提供相应的服务器功能，它响应终端4发出的请求。本地网络2的控制单元7可以被等同为核心会话控制功能模块(CSCF)，其针对INCN内的用户接入服务提供会话控制。因此，本质上CSCF7是SIP服务器，负责与用于移动性的网络数据库和用于安全目的的特定服务器交互。

另外，在图1的通信网络中，媒介网络单元8.1-8.3被设计为会话边界控制器(SBC)。SBC通常是放在通信网络中呼叫部分和被呼叫部分之间的通信路径中的装置。如本领域技术人员所了解的，SBC充当这样的角色：看起来它是被呼叫方并且安排到被呼叫方的第二次呼叫，这样不仅是信令业务而且媒体业务(语音、视频等)通过SBC，以致于SBC实际上作为相对于媒体数据业务的媒体代理。会话边界控制器8.1-8.3可操作地与控制单元7相连接，控制单元7实际上用作通信网络1的软交换机或与通信网络1的软交换机(未明确表示)交互。

在图1的情况中，UAS5和UAC4在用于交换多媒体数据流的多媒体流会话中连接。为了这个目的，连接于网络域3.3的UAC4通过已经建立的信令路径和媒体路径上与UAS5通信，借助于虚线箭头表示的所述信令路径连接由附图标记4/6.3/8.1/7/8.3/6.1/5标明的网络单元，借助于实线箭头表示的所述媒体路径连接由附图标记4/8.1/8.3/5标明的网络单元。在本文中，所述信令路径也被称为位于通信网络1的控制平面/控制级上，而所述媒体路径也被称为位于通信网络的(覆盖)媒体级上。这样，终端4、5在所述信令路径上交换SIP控制消息，而多媒体流数据在所述媒体路径上传送。

通常，在实时媒体流的发送过程中，为了增加性能(例如，通过采用UDP-用户数据报协议代替TCP-传输控制协议)，组成所述流的所有数据分组被发送而不需确认接收。在音频/视频接收器中，可能的分组丢失被“掩盖”，从而在低分组丢失的情况下取得可接受的质量。例如为了监控发送器比特率的下降，使用通常的双向连接、以反馈的形式交换质量信息。在这里考虑的单向服务(IPTV/视频)的情况下，具有用于传送这类信息的(窄)返回信道。

为了在根据本发明的通信系统中使用和将根据本发明的方法转化为现实，至少图1中的移动终端4和媒介网络单元8.1-8.3包括附加特征和功能，这将参照附图2和3详细说明。

图2表示图1中的网络媒介单元8.x(x＝1，2，3)的示意结构图。网络媒介单元8.x包括通信装置8.xa，所述通信装置8.xa的一端与CSCF7可操作地连接而在另一端分别与终端4、5和接口单元6.x(x＝1，2，3)相连接。媒介网络单元8.x进一步包括数据处理装置8.xb，数据处理装置8.xb提供观察装置8.xc、保护装置8.xd、流重定向装置8.xe、会话重定向装置8.xf和绑定修改装置8.xg，它们的功能将在下文阐明。网络媒介单元8.x另外包括可操作地与数据处理装置8.xb相连的存储器8.xh。

图3表示用在图1的通信网络中的移动终端4的示意性结构图。移动终端4包括通信装置4a，其可操作地与移动终端4连接的当前网络域的接口单元6.x相连接，并连接到网络媒介单元8.x(参照图2)。移动终端4进一步包括数据处理装置4b，数据处理装置4b提供通信延续装置4c、重登记装置4d，它们的功能将在下文阐明。

图4示意性地说明了根据本发明的通信网络1的另一个实施例。在通信网络1的运行期间，也就是在正在进行的涉及终端4、5的多媒体流会话期间，网络媒介单元8.1借助于保护装置8.xd连同存储器装置8.xh来保护正在进行的多媒体流会话的会话标识符，其中例如署名和/或编码方案等的所述会话标识符允许识别至少移动终端4，也就是相应数据的逻辑源。随后，移动终端4(UAC)朝箭头M的方向移动到UAC’指示的新网络位置，于是现在移动终端4被连接到不同的网络域，也就是网络域3.2(外“B”)，同时已经建立的多媒体流会话在进行中。根据本发明和如通过图4中实线箭头所示，移动终端4(UAC’)继续向媒介网络单元8.1发送媒体分组，如在如图1的实施例中的情况。在移动终端4配备的通信延续装置4c(参照图3)的作用下提供该功能。同时，媒介网络单元8.1检测移动终端4的移动性事件(箭头M)，也就是UAC(图1)到UAC’(图4)。例如，在媒介网络单元8.x(图2)上提供的观察装置8.cx的作用下，所述移动事件可以通过观察IP/UDP源的变化来检测。这样，根据本发明，各个网络媒介单元8.x中在媒体覆盖级上具有移动终端4的新IP地址的快速检测方法，所述网络媒介单元8.x有效地作为媒体代理功能模块。优选地，在本文中，所述媒体覆盖级通过使用面向会话的受保护的RTP(实时传输协议)来实现。这样，根据本发明，在移动终端4上通过网络媒介单元8.1具有UAC的改变后的IP地址即时自我获知能力。换句话说：网络媒介单元8.1观察到输入数据分组已经发源于新源地址，例如新源IP地址。网络媒介单元8.1然后检查先前保护在存储器装置8.xh(图2)中的会话标识符，由于签名/编码未改变，检测到数据实际上来源于和以前一样的同一逻辑地址。这样，网络媒介单元立即“获悉”有关移动终端4的新地址，例如IP地址，然后在流重定向装置8.xe(图2)的作用下，重定向会话媒体流到所述新地址。这实际上表示了“跨层方法”，其中在较高层(例如保护的RTP)上保护和验证逻辑端对端连接，以至于系统可以在较低层(例如UDP/IP)上适当地对地址的改变作出反应。

如图4所示，仅仅在很短的中间时间内，媒介网络单元8.1和以前一样连续地发送数据分组，也就是直接从UAC’到达的媒体分组和经P-CSCF6.2到达的控制分组，分别到媒介网络单元8.3和控制单元7(CSCF)。这需要修改用于相应RTP业务的IP/UDP绑定，所述RTP业务将要被绑定修改装置8.xg(图2)执行。

由于用在图4的实施例中的中间通信路径是次优的，根据本发明它仅被使用很短时间。因此，在媒体传送的无缝持续的同时，在通信网络1的信令/控制平面上执行基于SIP的会话重定向过程，所述过程涉及经由媒介网络单元(SBC)8.1-8.3发送控制消息(例如SIP“寄存器”)。根据至少一个预定义标准，例如该标准保证增强的服务质量(QoS)，执行所述会话重定向过程以确定可能更适合的媒介网络单元，以便实现正在进行的多媒体流会话的完全切换。如上所述，通过通信网络1的软交换机(未示出)、媒介网络单元8.1-8.3和移动终端4，执行所述会话重定向过程。在本文中，媒介网络单元8.1-8.3使用它们各自的会话重定向装置8.xf(图2)-优选地结合媒介网络单元8.1的保护装置8.xd提供的保护的文本信息，而移动终端4使用它的重登记装置4d(图3)。

换句话说：移动终端4被完全“移动”到新的接入网络。优选实施例可以包括通过信令UAC’(终端4)到所述网络，例如控制单元7(CSCF)，的登记。所述网络然后使用发现机制来确定最佳连接点，所述发现机制不是本申请的一部分。所述连接点通常取决于UAC’的新接入网络，即，在当前的例子中是媒介网络单元8.2，且所述网络传送相应的信息到UAC’和有关的其它网络单元，也就是媒介网络单元8.1-8.3。

当通过可选择的媒介网络单元8.2重新登记UAC’到本地网络2的CSCF之后，上面所述的情况如图5中所示。在图5的实施例中，控制单元7(CSCF)启动到媒介网络单元8.2的呼叫传送，也就是说，UAC’(移动终端4)在控制平面上(例如通过使用SIP“重新邀请”消息)经由SIP信令被通知发送分组(控制和媒体分组)到可选的媒介网络单元8.2而不是媒介网络单元8.1(比较图1和4)。这产生了从UAC’分别朝UAS(终端5)和媒介网络单元8.2的方向发送的分组的新目的IP/UDP。这样，终端4和5之间的多媒体流会话就在最佳化的通信路径上延续。

如本领域内技术人员所知的，借助于包括适当程序代码序列的适当计算机程序产品，可以立即实现移动终端和媒介网络单元的至少上述的功能。可以在适当形式的计算机可读介质上或者经由数据网络向正在讨论实体提供所述计算机程序产品，所述计算机可读介质例如CD或DVD等光数据载体。

在之前的描述中，协议IP、UDP和TCP已经通过例子进行了说明。正如本领域技术人员所知的，任何采用源和目的地址的其它协议可以用在本发明中。

因此，本发明借助于通信网络，也就是媒介网络单元和移动终端中分别提供的特定特征提供了对于会话移动性检测和会话重定向的支持。在这些特定特征的作用下，本发明缩短了在终端IP地址的改变事件和在通信网络的控制平面上完成重新登记与会话重定向的事件之间的时帧。依照如上所述的本发明，这对于用于终端用户来说以无缝方式完成。

Claims

1.一种多媒体流会话到漫游终端(4)的无缝切换的方法，其特征在于，第一媒介网络单元(8.1)通过以下步骤保护在所述漫游终端和另一个终端(5)之间的逻辑端对端连接，其中所述第一媒介网络单元包含在到所述漫游终端(4)的通信路径中：

-确定正在进行的多媒体流会话的至少一个会话标识符，以识别漫游终端(4)；

-在所述多媒体流会话的媒体覆盖级上，从输入数据分组的改变的源地址检测所述漫游终端(4)的地址变化；

-通过检查所述会话标识符来校验所述漫游终端(4)；和

-如果所述数据分组来源于和所述源地址改变之前相同的逻辑地址，则重定向所述多媒体流到变化的地址，

其特征还在于，在网络(1)的控制级上确定用于替换所述第一媒介网络单元(8.1)的随后可选的媒介网络单元(8.2-8.3)，以进行所述多媒体流会话的完全切换。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，使用标准协议来确定所述可选的媒介网络单元(8.2-8.3)。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，使用标准会话重定向过程来执行所述完全切换，所述会话重定向过程由网络软交换机、所述媒介网络单元(8.1-8.3)和所述漫游终端(4)执行。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述媒体覆盖级使用标准协议。

5.根据权利要求2的方法，其中所述标准协议是会话启动协议。

6.根据权利要求3的方法，其中所述标准会话重定向过程是基于会话启动协议的会话重定向过程。

7.根据权利要求4的方法，其中所述标准协议是实时传输协议。

8.一种媒介网络单元(8.1-8.3)，用于在通信网络(1)中向漫游终端(4)提供多媒体流，所述媒介网络单元适于保护所述漫游终端和另一个终端(5)之间的逻辑端对端连接，其包括：

-用于确定正在进行的多媒体流会话的至少一个会话标识符的装置(8.xd)，以识别所述漫游终端(4)，

-用于在所述多媒体流会话的媒体覆盖级上，从输入数据分组的改变的源地址检测所述漫游终端(4)的地址改变的装置(8.xc)，

-用于通过检查所述会话标识符来校验所述漫游终端(4)的装置，和

-如果所述数据分组来源于和所述源地址改变之前相同的逻辑地址，用于重定向所述多媒体流到变化的地址的装置(8.xe、8.xg)。

9.根据权利要求8的媒介网络单元(8.x、8.1、8.3)，可操作地与网络软交换机、至少一个其它媒介网络单元(8.2)和所述漫游终端(4)相连，适于使用标准会话重定向过程来执行完全切换，其中所述其它媒介网络单元(8.2)用于替代地向所述漫游终端(4)提供多媒体流，所述重定向过程由所述网络软交换机、所述媒介网络单元和所述漫游终端执行，用于借助于所述其它媒介网络单元(8.2)向所述漫游终端(4)提供所述多媒体流。

10.根据权利要求8的媒介网络单元(8.x、8.1、8.3)，被设计为会话边界控制器(SBC)并适于使用用于提供所述多媒体流的实时传输协议和用于控制目的的会话启动协议。

11.根据权利要求9的媒介网络单元(8.x、8.1、8.3)，其中所述标准会话重定向过程是基于会话启动协议的会话重定向过程。

12.一种在通信网络(1)中用作漫游终端的移动终端，适于在多媒体流会话中经由第一媒介网络单元(8.1)与另一个终端(5)通信，其特征在于，所述移动终端(4)包括通信延续装置(4c)和重登记装置(4d)，所述通信延续装置(4c)适于：当在所述通信网络中改变网络域(3.1、3.2)时，经由第一媒介网络单元(8.1)在所述网络(1)的媒体覆盖级上在正在进行的多媒体流会话中延续通信，所述重登记装置(4d)适于：在所述网络(1)的控制级上，经由可选择的媒介网络单元(8.2)来执行所述通信网络(1)上的重新登记。

13.一种通信网络(1)，包括：

-本地网络(2)，

-可操作地连接到所述本地网络(2)的多个网络域(3.1-3.3)，

-位于不同的网络域(3.1-3.3)的多个终端，适于在多媒体流会话中通过所述通信网络(1)进行通信，

其特征在于，所述多个终端中的至少一个是根据权利要求12的移动终端(4)，并且所述本地网络(2)包括根据权利要求8到10中任一项的多个媒介网络单元(8.1-8.3)。