CN101390362A - 包含多个用户应用共享的用户代理的sip多用户媒体客户端 - Google Patents

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Abstract

一种用于通信设备(100)的SIP客户端(200)包括用户代理(202)，以与通信设备(100)中的用户应用(150)进行通信。该用户代理(202)为用户应用(150)提供了高层应用接口(208)，并且将用户命令翻译成相应的信令和媒体操作。同一个用户代理(202)可以被多个用户应用(150)所共享。用户代理(202)控制的信令代理(204)执行建立和保持通信会话所需要的信令操作。为了避免高费用网络(20)上的信令开销，SIP客户端(200)可以位于远程网络(30，40)中，由此信令消息不必穿越高费用网络(20)。

Description

包含多个用户应用共享的用户代理的SIP多用户媒体客户端
背景技术
IP多媒体子系统(IMS)是为了提供用于在移动连网环境中提供IP服务的公共的标准化体系架构和标准化接口而开发的。IMS网络不依赖于接入技术，并且会与几乎任何蜂窝网络协作。IMS使用了会话启动协议(SIP)作为服务控制协议，该协议允许运营商同时提供多种应用。预期IMS标准将会加速在移动终端上采用IP服务，由此允许用户使用移动终端上的单个客户端经由语音、视频或文本来进行通信。
虽然IMS为移动订户许诺了更为丰富的体验，但在有数量足够多的具备IMS能力的订户而值得投资之前，网络运营商是不会贸然对实施IMS的设备进行投资的。当前使用的大多数蜂窝电话并不具有SIP客户端，并且也没有IMS能力，因此IMS服务的潜在订户池相对较小。如果将IMS能力扩展到本来就缺乏IMS能力的传统移动终端，那么将会为网络运营商提供更广阔的市场，并且鼓励在IMS技术和设备上的投资。
发明内容
本发明涉及一种为通信设备的用户提供SIP和/或IMS能力的SIP客户端。在一个示范性实施例中，该SIP客户端包括：用户代理，其为用户应用提供高层应用接口以将用户应用与底层网络协议的细节相隔离；以及信令代理，其在用户代理的控制下执行建立、修改和终止用于媒体传送的通信会话所需要的信令任务。用户代理将来自用户应用的用户命令翻译成相应的信令操作。并且该用户代理可以被多个不同用户所共享。信令代理产生信令消息，以执行这些信令操作。该SIP客户端可以驻留在固定通信网络的服务器中。在这种情况下，通信设备中的用户应用可以经由通信网络将命令发送到SIP客户端。
相比于信令代理产生的信令消息，高层应用接口提供了固有的带宽压缩。这个性质可以用于减少低带宽、低速度、长延迟时间和/或高成本连接上的信令开销。例如，在蜂窝网络中，空中接口具有有限的带宽。通过将SIP客户端定位在固定网络中，驻留在移动终端中的应用需要只将用户命令发送到SIP客户端。然后，SIP客户端产生信令消息，该信令消息不需要穿越空中接口。该SIP客户端不需要位于蜂窝网络中，相反，它可以位于能够从蜂窝网络访问的任何网络中。由此，SIP客户端可以位于提供最低费用的网络中。
附图说明
图1示出的是根据本发明一个示范性实施例的通信网络10。
图2示出的是根据本发明的SIP客户端的体系架构。
图3是示出在两个用户之间建立会话的示范性过程的梯形图。
图4示出的是用于减少蜂窝网络中的信令流量的SIP客户端的实施方式。
图5示出的是使用共享用户代理的SIP客户端的实施方式。
具体实施方式
图1示出的是根据本发明一个示范性实施例的通信网络10。移动通信网络10包括：用于提供语音和/或数据服务的常规蜂窝网络20，以及与蜂窝网络20互连并且提供IP服务的IP网络30。举例来说，该蜂窝网络20可以包括GSM、GPRS、EDGE、cdmaOne、cdma2000、WCDMS或UMTS网络，不过也可以使用其他接入技术。IP网络30例如可以包括IP多媒体子系统(IMS)网络。该IMS网络30使用会话启动协议(SIP)作为用于端设备之间通信的信令协议。SIP是基于文本的信令协议，用于建立、修改和断开媒体会话。SIP还被扩展用于即时消息传递以及存在服务。蜂窝网络20和IMS网络30是由网关(未显示)连接在一起的。示出了两个连网通信设备(NCD：networked communicationdevice)100——连接到蜂窝网络20的移动终端以及连接到IMS网络30的计算机。每一个NCD 100都包括与用户应用150对接的SIP客户端200。SIP客户端200充当SIP用户代理，以在两个或更多个端设备之间建立、修改和终止通信会话。
图2示出的是示范性SIP客户端200的体系架构。该SIP客户端200使得NCD100能够经由通信网络与其他NCD100进行通信。SIP客户端200提供将用户应用150与底层网络协议的细节相隔离的高层应用接口。媒体连接是作为简单的数据流、即a/k/a管道显现给用户应用150的，其中可以使用简单的打开、关闭、读取和写入命令来操作该数据流。
SIP客户端200包括三个主要组件——用户代理(UA)202、信令代理(SA)204以及媒体代理(MA 206)206。UA202与用户应用150进行通信，并且将应用命令翻译成恰当的信令和媒体操作。SA204和MA206在UA202的控制和指引下工作。UA202对连接管理进行总体控制，并且将信令和媒体管理任务分别委托给SA204和MA206。在图示实施例中，SA204实施SIP和SDP协议来处理信令任务。SA204在IP上使用UDP来传送消息，但是其他会话控制协议也是可以使用的，例如H.323。信令任务包括建立、修改和断开通信会话，会话参数协商，用于确定能力的远程设备询问，以及存在检测。MA206实施消息会话中继协议(MSRP)以及实时传输协议(RTP)，它包含一个或多个媒体层，以处理媒体并且将媒体输出到媒体再现设备。MA206管理媒体连接，根据媒体类型和用户设置来路由媒体，并且根据需要调用媒体播放器来处理媒体。该MA206在IP上使用TCP和/或UDP来传送RTP和MSRP消息。
在某些实现方式中可以采用单片式方法，该方法将UA202、SA204以及MA206全都集成在单个应用中。在图2所示的实施例中，介于UA202、SA204以及MA206之间的网络接口208、210和212能够实现其中UA202、SA204和MA206可以是分布在通信网络10内的分离应用的实施方式。接口208、210和212既可以使用TCP套接字连接，也可以使用允许从用户应用150远程定位UA202、SA204和/或MA206的其他类型的网络接口。
与单片式方法相比，分布式方法具有几个优点。SIP客户端200可以位于IMS30或其他IP网络的网络服务器中，并且可以由NCD100远程访问，例如使用telnet打开套接字连接来对其进行远程访问。由此，IP服务可以提供给没有固有的SIP能力的NCD100，例如蜂窝网络中的移动终端。UA202、SA204和MA206的分离允许将这些元件分布在网络10内，使得UA202、SA204和MA206可以驻留在网络10内的不同位置。由于SIP客户端200的高层API减少了经由空中接口的信令量，因此，通过将SIP客户端200定位在具有低带宽或高延迟时间的网络中，可以实现性能改进。
SIP客户端200被实施为在诸如PC或移动终端之类的主机设备上运行的进程。该主机设备包括：存储用于实施本发明的代码的存储器，执行该代码的一个或多个微处理器，以及提供网络接入的通信接口。UA202、SA204和MA206可以驻留在不同的主机设备中。在其启动(bootup)之后，SIP客户端200在指定端口、例如端口3500上开启服务器套接字，用于UA202与用户应用150之间的通信。希望与SIP客户端200通信的任何用户应用150都可以在同一端口上开启客户端套接字。用于UA202与用户应用150之间的通信的端口可以在配置文件中规定。可以为UA202与SA204之间的通信或者UA202与MA206之间的通信开启不同的端口。在2005年4月26日提交的美国专利申请序列号11/114,427和美国专利申请序列号11/114,430中描述了用于UA202的应用接口。并且这些专利申请在这里引入以供参考。
图3显示的是在两个具有SIP功能的NCD100之间的简单SIP交换。这两个具有SIP功能的NCD100可以是移动电话、计算机、个人数字助理(PDA)或是与网络相连并能访问因特网的任何其他类型的通信设备。该示例假设这些设备知道彼此的IP地址。主叫设备(在本示例中是设备A)中的用户应用150向设备A中的SIP客户端200发送CALL(呼叫)请求(步骤a)。SIP200则通过向被叫方设备B中的SIP客户端200发送SIP INVITE(SIP邀请)请求来发起呼叫建立(步骤b)。该INVITE请求通常包含SDP消息主体，该消息主体描述正被请求的呼叫的类型，并且给出会话参数。例如，被请求的会话可以是简单音频会话、多媒体会话、视频会议或游戏会话。SIP客户端200向被叫方发出通知(步骤c)，并且向设备A中的SIP客户端200发送180 RINGING(振铃)响应，以指示被叫方已经接收到请求并且正在向被叫方发出警报(步骤d)。该180 RINGING响应被称为临时响应。当被叫方接受呼叫时(步骤e)，从设备A的SIP客户端200向设备B的SIP客户端200发送200OK响应(步骤f)。该响应包含用于指示被请求会话参数已被接受的SDP消息主体。主叫方的SIP客户端200通过发送SIP ACK(SIP应答)消息来应答该SIP200OK响应(步骤g)。如果初始INVITE不包含SDP消息主体，那么该SIP ACK可以包含SDP消息主体。这种消息交换允许建立RTP或MSRP会话(步骤h)。当呼叫完成时，其中一方的用户应用200向SIP客户端200发送HANGUP(挂断)请求(步骤i)。SIP客户端200使用BYE方法终止会话，其中SIP客户端200向另一方发送BYE请求(步骤j)。该SIP客户端200向用户应用150指示呼叫结束(步骤k)，并且发送SIP 200 OK响应来确认接收到了BYE请求，并终止该会话(步骤1)。
在上文的简单示例中，可以看出，相比于SIP客户端200之间建立通信会话所需要的信令，用户应用150与SIP客户端200之间的信令量较小。此外，与典型的SIP消息相比，用户应用150发送的消息具有小的尺寸。从用户应用150到SIP客户端200的命令可以只包括几个字节，而SIP消息则通常包含数百个字节。由于SIP客户端200创建高层应用接口(也就是UA接口208)，因此，通过在网络中定位SIP客户端200或是诸如UA202和SA206之类的各种组件，可以显著减小带宽需求、延迟时间和/或成本。
当SIP客户端200是端设备中的嵌入应用时，SIP信令必须跨越端设备之间的通信网络。在图1所示的示例中，所有SIP消息跨越蜂窝网络20和IMS网络30两者。在IMS网络30中，在到达其最终目的地之前，SIP消息有可能跨越很多SIP代理。如果假设用户应用150发出的每一个用户命令都包括20个字节，并且导致产生各自平均具有200字节的6个SIP消息，那么总网络负载是每用户命令1200字节。这里使用的术语“用户命令”指的是由用户应用150向SIP客户端200的UA202组件发布的命令。由于诸如UA202和SA206之类的SIP客户端200的组件可以位于复杂网络中的任何位置，因此，通过将这些组件定位在可以更有效地递送相关联的SIP消息的位置，可以实现网络优化并且降低成本。
图4显示的是将UA202和SA206定位在提供较低费用的远程网络中的SIP客户端200的实施方式。在本示例中并未考虑MA204的位置，但是它可以驻留在端设备中。三个用户连接到蜂窝网络40。蜂窝网络20由网关(未示出)连接到远程IP网络40。用户1和3的UA202和SA206被主控在第一主机设备120上，并且在这里将该第一主机设备表示为主机设备1。用户2的UA202和SA206被主控在表示为主机设备2的分离的主机设备120上。在本示例中，假设用户1的用户应用150希望与用户2建立呼叫。用户1的用户应用150向其连接到IP网络50的UA202发送用户命令(例如CALL(呼叫)命令)。再次，假设用户应用150的每一个用户命令都包括20字节，并且导致产生6个SIP消息，其中每一个SIP消息平均具有200字节。将带宽相对较低的用户命令传送到蜂窝网络40，然后将其路由到IP网络50中用户1的相应UA202。蜂窝网络上的总网络负载是20字节，这与具有嵌入SIP客户端200的NCD的1200字节(假设每一个用户命令具有六个SIP消息)的网络负载形成了对比。如果远程网络中的每字节费用是蜂窝网络上的费用的25％，那么总费用将会减少3.75倍。
如果被叫方和主叫方的UA202被主控在同一主机设备120上，那么费用还可以进一步减少。再次参考图4，UA1和UA3驻留在同一主机设备120上。如果用户1希望呼叫用户3，那么没有必要经由任何物理网络发送SIP消息。相反，所有的SIP信令都可以在主机设备120的环回接口122上进行，由此将会产生虚拟网络。在这种情况下，与图1所示的原始配置相比，费用将会减少60倍。
上述示例说明了如何使用UA202的应用接口208的内在压缩性质来优化网络性能和降低费用。通常，网络可以用诸如成本、带宽和延迟时间之类的量度来衡量。UA202、MA204和SA206的位置以已知的方式影响这些量度的每一个。根据这些量度的加权，服务供应商可以设计出优化系统性能的网络拓扑结构。
在如上所示的实施例中，存在SIP客户端200的一个实例，其中每个IMS用户一个用户代理。每一个SIP客户端200都具有独立的IP地址(或主机端口)。在具有众多IMS用户的大型网络中，IP地址空间的消耗有可能会成为一个问题。此外，需要用户IP地址的先验知识或是某些用于确定IP地址的发现过程。另外，该实施例并不易于扩展，并且对大量用户代理的维护和升级也存在问题。
图5图示的是使用共享UA202的SIP客户端200的实施方式。由于信令代理组件204和媒体代理组件206可以独立于UA202而实施，因此，在本图中并未显示这两个组件。在本示例中，主机设备120中的单个UA202向多个用户提供服务，其中这些用户用NCD100中的用户应用150表示。所有用户都可以共享同一网络地址。但是本领域技术人员将会了解，UA202也可以使用一个以上的网络地址。如先前所述，该UA202使用TCP套接字连接或其它类型的网络接口来与用户应用150进行通信。UA202可以驻留在网络中的主机设备120上，并且可以控制一个或多个MA206和SA204，以分别执行媒体和信令操作。用于多个用户的单个SA204可以与UA202处于相同位置。MA206可以驻留在端NCD100中。
与为每一个用户使用不同的UA202相比，使用共享UA202具有很多优点。共享同一UA202和网络地址的用户可以在不需要SIP注册服务的情况下进行通信。此外，用户代理202的共享实施方式很容易就可以扩展，从而适应大型网络，并且降低维护和升级费用。
在一个实施例中，共享的UA202维护包含每一个连接的用户的用户身份和状态信息的表格或用户数据库210。UA202可以为每一个用户分配专用的TCP套接字连接。该用户身份则与该TCP套接字连接以及用户数据库210或表格中的状态信息相关联。如果主机设备120使用多线程操作系统，那么可选地，UA202可以在UA进程中为每一个用户创建单独的线程。通过使用多线程技术，可以免除UA202为每一个用户维护状态信息的需要。
毫无疑问，在不脱离本发明的精神和必要特性的情况下可以采用与这里阐述的方式不同的其他特定方式执行本发明。由此，本实施例的所有方面都被视为是说明性而不是限制性的，并且落入随附的权利要求书的含义以及等价范围内的所有变化都打算包含在其中。

Claims (26)

1.一种用于连网通信设备(100)的SIP客户端(200)，包括：
与一个或多个通信设备(100)中的多个用户应用(150)进行通信的共享用户代理(202)，所述用户代理(202)可操作以接收来自所述用户应用(150)的应用命令，并且将所述应用命令翻译成信令和媒体操作；
信令代理(204)，该信令代理在用户代理(202)的控制下执行信令操作来建立和终止通信会话；以及
媒体代理(206)，该媒体代理在用户代理(202)的控制下执行媒体操作来发送和接收多媒体消息。
2.权利要求1的SIP客户端(200)，其中所述用户代理(202)使用第一网络接口(208)用于用户代理(202)与用户应用(150)之间的通信。
3.权利要求2的SIP客户端(200)，其中用户代理(202)远离用户应用(150)定位。
4.权利要求3的SIP客户端(200)，其中用户代理(202)驻留在通信网络(10)内的服务器(120)中，并且其中用户应用(150)驻留在相应的通信设备(100)中，并且远程访问用户代理(202)。
5.权利要求4的SIP客户端(200)，其中信令代理(204)和媒体代理(206)也驻留在服务器(120)内。
6.权利要求1的SIP客户端(200)，其中所述用户代理(202)使用专用地址与每一个用户应用(150)进行通信。
7.权利要求7的SIP客户端(200)，其中所述用户代理(202)维护将每一个专用地址与用户应用(150)相关联的用户数据库(210)。
8.权利要求1的SIP客户端(200)，其中所述用户代理(202)通过共享地址与每一个用户应用(150)进行通信。
9.一种用于为通信设备(100)建立媒体会话的方法，包括：
在共享的用户代理(202)接收来自多个用户应用(150)的用户命令；
所述共享的用户代理(202)将所述用户命令翻译成信令和媒体操作；以及
分别对信令代理(204)和媒体代理(206)进行控制，以执行所述信令和媒体操作。
10.权利要求9的方法，其中所述用户代理(202)使用第一网络接口(208)用于用户代理(202)与所述用户应用(150)之间的通信。
11.权利要求10的方法，其中用户代理(202)远离所述用户应用(150)定位。
12.权利要求11的方法，其中用户代理(202)驻留在通信网络(10)内的服务器(120)中，并且其中用户应用(150)驻留在相应的通信设备(100)中，并且远程访问用户代理(202)。
13.权利要求12的方法，其中信令代理(204)和媒体代理(206)也驻留在服务器(120)内。
14.权利要求9的方法，其中所述用户代理(202)使用专用地址与每一个用户应用(150)进行通信。
15.权利要求14的方法，其中所述用户代理(202)维护将每一个地址与用户应用(150)相关联的表格。
16.权利要求9的方法，其中所述用户代理(202)通过共享地址与每一个用户应用(150)进行通信。
17.一种通信系统(10)，包括：
驻留在连接到第一网络(20)的第一通信设备(100)中的用户应用(150)；以及
驻留在连接到第二网络(30，40)的主机设备(120)中的SIP客户端(200)，以响应于来自所述用户应用(150)的用户命令而代表所述用户应用(150)执行信令操作，由此在所述信令操作过程中产生的信令消息不穿越所述第一网络(20)。
18.权利要求17的通信系统(10)，其中执行所述信令操作以在所述第一通信设备(100)与第二通信设备(100)之间建立通信会话。
19.权利要求17的通信系统(10)，其中所述SIP客户端(200)包括：
具有高层应用接口(208)的用户代理(202)，以与所述用户应用(150)进行通信，并且将来自所述用户应用(150)的所述用户命令翻译成信令操作；以及
信令代理(204)，用于在用户代理(202)的控制下产生信令消息，以执行所述信令操作。
20.权利要求17的通信系统(10)，其中所述主机设备(120)包括服务器(120)。
21.一种用于减少穿越第一网络(20)的信令开销的方法，所述方法包括：
将来自驻留于第一通信设备(100)中的用户应用(150)的用户命令发送到驻留于连接到第二网络(30，40)的主机设备中的SIP客户端(200)；以及
响应于所述用户命令，由所述SIP客户端(200)代表所述用户应用(150)来执行信令操作，使得所述信令操作过程中产生的信令消息不会穿越所述第一网络(20)。
22.权利要求21的方法，其中执行所述信令操作，以在所述第一通信设备(100)与第二通信设备(100)之间建立通信会话。
23.权利要求21的方法，其中所述SIP客户端(200)代表所述用户应用(150)执行信令操作包括：将所述用户命令翻译成相应的信令操作，以及产生信令消息以执行所述信令操作。
24.权利要求23的方法，其中将所述用户命令翻译成相应的信令操作是由用户代理(202)执行的。
25.权利要求24的方法，其中产生信令消息以执行所述信令操作是由信令代理(204)在所述用户代理(202)的控制下执行的。
26.权利要求21的方法，其中所述主机设备(120)包括服务器(120)。
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