CN101513013B - 下一代网络中用于过载控制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

网络中的呼叫服务器能够监测每接入网关(AGW)所提供的呼入率。所计算的GlobalLeakRate能够在AGW之间与它们所提供的通信量率成比例地加以分配。漏呼率计算方法用于在过载控制服务器上计算ETSI_NR限制器的GlobalLeakRate控制参数。漏呼率计算基于POTS呼叫拒绝率。在本发明的一个具体实施例中，该计算是基于使呼叫拒绝率接近可配置的低目标拒呼水平。MGC能够以更大的可信度识别过载事件的结束，并且如果AGW过早地被指示停止控制的话则AGW能够适当地响应。

Description

下一代网络中用于过载控制的系统和方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2006年9月11日提交的美国临时申请No.60/825,170的利益，其公开内容这里被引入以作为参考。
发明背景
本发明涉及接入媒体网关(AGW)。更具体地，而不是限制的方式，本发明针对下一代网络(NGN)中的AGW和相关联的媒体网关控制器(MGC)之间用于过载控制的系统和方法。
缩略语及定义
a.AACC    适配自动拥塞控制
b.AGW     接入媒体网关
c.CS      呼叫服务器
d.GOS     服务等级
e.ISUP    ISDN用户部分
f.MSAN    多服务接入节点(相当于AGW并且可与AGW互换)
g.MGC     媒体网关控制器(相当于CS并且可与CS互换)
h.NGN     下一代网络
i.POTS    普通老式电话服务
图1a是下一代网络(NGN)的高级方框图。NGN通常包含由单个呼叫服务器(CS)(也称作媒体网关控制器(MGC))控制的多个域。呼叫服务器相互连接，并且连接到对等网络中的呼叫控制节点。呼叫相关信令消息被交换并且呼叫服务器控制网关节点。由这些呼叫服务器服务的网关节点提供对应正在订户之间进行的呼叫的媒体流的承载(运输)功能。
为了成功建立端到端的呼叫，接入网络和核心网络中的若干节点必须具有足够的备用处理资源来服务呼叫尝试。可以设想许多情况，比如电话投票业务或灾难事件，其中某些节点成为网络中的瓶颈，因此需要拒绝呼叫请求以便保持它们的完整性和稳定状态。通过增加目标节点上的负荷高出它工程设计的容量，它的吞吐量大大降低，而且极高的所提供的负荷可能会导致目标节点重新启动。因此信令协议必须配备有负荷控制功能，这确保源节点通过拒绝呼叫降低它的准入率以便缓解拥塞的目标节点上的沉重负荷。
每个接入媒体网关(AGW)为成千上万的订户提供到网络的连接。目前，所提出的欧洲电信标准协会通知率(ETSI_NR)控制的仿真已经表明，NGN中的控制可以依赖于控制适配器所使用的算法的选择和控制参数的设置。已经表明，不恰当的选择可能会导致在过载时间期间过早终止控制。过载能够是由于同时在所有相关联的AGW上的适度增加或由于较小子组的AGW上的增加引起的。通常，AGW通过向呼叫服务器(相当于媒体网关控制器，并且下文中将可与MGC互换)发送摘机通知事件来发起新呼叫。
图1b示例了MGC和AGW之间的过载控制机制的高级方框图。上面提及的ETSI草案(ETSI_NR)描述了MGC和AGW之间的过载控制机制，以保护MGC在先前描述的大规模呼叫事件期间不过载。图1b示例了根据ETSI_NR的高级功能框图。ETSI_NR建议，漏桶限制器可应用于AGW上来节流向MGC发起的POTS呼叫尝试。所谓的LoadLevel(负荷水平)监控功能在MGC中实施，该功能定期测量它的负荷状态。如果LoadLevel达到临界值，MGC启动AGW中的发端限制机制。在过载时段期间，MGC基于当前LoadLevel定期计算出GlobalLeakRate(整体漏呼率)。这个GlobalLeakRate然后在AGW之间根据它们的相关联wi权值进行分配。权值设置是固定的并且预先配置在MGC中。为每个AGW使用它的预配置的wi权值计算的这一新的漏呼率值(notrat)，在随后的来自那个MGC的H.248 MODIFY(修改)命令中被发送到网关。notrat(通知率)提供了来自NULL(空)上下文中的终止的摘机通知率，其可以由给定AGW发送给MGC。AGW然后设置它的漏桶的漏呼率为从MGC接收到的notrat率并且将使用这一漏呼率来调节摘机通知。当在MGC中检测到过载时使用的GlobalLeakRate的初始值是MGC中的配置参数，称作InitGlobalLeakRate(初始整体漏呼率)。该值被设置为足够低的值以便立即缓解MGC上的拥塞，并且期望所计算的GlobalLeakRate逐步向上调整，以确保媒体网关控制器的高利用率。
目前的ETSI草案中所描述的机制不能在所有情况下提供媒体网关控制器的适当保护。可以预见，-如果该草案如目前所指定的那样来实施-在接入媒体网关中的发端呼叫尝试的某些分配可以欺骗自适应算法，并且暂时使过载控制无效。
可以确定四个主要领域，其中目前提议的控制方案存在缺点：
不能处理来自一组节点的集中过载；
控制机制收敛速度慢；
不能与过载控制解决方案的互操作性，该过载控制解决方案保护来自其他接口的媒体网关控制器；以及
终止控制。
如果一小组AGW(m)负责过载，那么该m组AGW以由限制器所确定的速率提供呼叫给相关联的MGC，其中限制器被称为“漏桶”限制器(该限制器的漏呼率是MGC GlobalLeakRate的加权部分)。如果该小组AGW仅是提供呼叫给MGC的AGW，同时其余的AGW(n)不提供呼叫给MGC，并且假定所有的AGW相等地加权(即，AGW权值wi＝1/(m+n))，那么如果这种情况持续了足够长的时间则MGC GlobalLeakRate(G)可以定为G＝(C/m)*(m+n)，其中C是MGC的容量。根据m和n之比，这可多倍地大于MGC的实际容量。另外，每个AGW不论它是否正在提供呼叫给MGC，都收到G*wi＝C/m的漏呼率。
如果随后增加无负荷组的AGW(n)上的通信量需求，那么由这组AGW提供给MGC的呼叫率将限制到由它们的漏桶所确定的速率并且MGC将变为过载，因为早些时候的活动的组m，连同新激活的组n的AGW一起提供了比其工程设计的容量C多的通信量(C/m)*(m+n)。这种状态潜在地使控制呈现无效一段时间，直到控制适配器适当地调整GlobalLeakRate。
图2是示例了MGC的过载引起MGC上的无效控制的高级方框图。如果提供给MGC的负荷不是均匀分配的，而是例如组206的AGW1和AGW2负责过载，GlobalLeakRate值将由控制适配器(见图2)增加远远高于MGC的实际呼叫处理容量。在这种情况下，造成过载的这对AGW组206，将以它们的“漏桶”所确定的速率准入呼叫，而属于组208的其他AGW远远低于它们从MGC被接收的漏呼率提供呼叫。(它们的漏桶不限制)。如果通信量需求突然在由组208的AGW所服务的区域中增加，那么组208中的节点开始以它们的漏桶所确定的速率提供呼叫并且MGC将进入过载，引起控制无效相当长的时间量。例如，媒体网关控制器可以有连接到它的四个MSAN(AGW)。每个MSAN具有相等的权值，因为它们中的每一个终止相同数量的订户线路。当组206的节点想要提供高于MGC容量的呼叫率时，MGC将检测过载，设置GlobalLeakRate为InitGlobalLeakRate，并且发送1/4的该GlobalLeakRate值给四个MSAN的每一个。
MGC开始逐渐地增加GlobalLeakRate值，以便增加MGC利用，并且继续这一增加GlobalLeakRate的进程直到来自MSAN的总的呼入率达到C，媒体网关控制器的处理容量。因为假定四个MSAN中只有2个负责过载，增加GlobalLeakRate继续直到它达到2C。在这一点上，MGC发送LeakRate(漏呼率)＝2*C/4＝C/2的漏呼率值给MSAN，所以组206中的2个MSAN(AGW)提供足够的呼叫来饱和媒体网关控制器。如果组208的节点开始提供通信量，那么它们也可以每个允许发送C/2，因此总的呼入率将是2C，造成2倍的过载。这种情况显然不同于过载最初发生在启动控制时的情况，因为最初GlobalLeakRate值被初始化为适当低的值，而在这种情况下，过载将持续相当长的时间量，直到发生向下适配GlobalLeakRate。
另一个令人关注的问题是，控制是否能够足够快地适配以便能够以合理的速度跟上所提供的速率中的变化。在严重的集中过载的情况下，GlobalLeakRate不得不增加到极高的水平，例如如果10％的AGW产生过载并且CS容量是1000呼叫/秒，那么GlobalLeakRate应当上升到10000，甚至有相当大的适配步长(例如10呼叫/平方秒)，它可以花费1000秒来适配到MGC的充分利用，这大约是16分钟！
上述说明可能是一个极端的例子，但几分钟长的适配时间仍然是不可能的。这对整个ETSI_NR算法的适配能力产生疑问-事实上，在此所发生的是固定提供的加权系统具有倍增效应，在集中过载的情况下这可以减缓适配。在步长过载的情况下呼叫服务器将不必很长一段时间段内拒绝多次呼叫，这意味着巨大的收入损失，特别是在步长过载是例如由电话投票业务引起的情况下，通常具有附加呼叫率的情况。另一方面，如果我们增加适配步长，那么控制将振荡。
假定当呼叫服务器不能为发端呼叫请求分配容量，则它拒绝该尝试的请求。过载控制的主要目的是使这样的拒绝的数量最小化，允许CS最大化其吞吐量。在NGN中，呼叫服务器必须服务网络发起和接入发起的呼叫请求。因此，如果CS变得过载，则它自己的内部过载保护机制将拒绝发端呼叫和呼入。呼入请求使用来自传统POTS交换机的ISUP协议被发起或封装在来自呼叫服务器的SIP-I协议中，但也可以使用其他行业标准的呼叫控制协议如SIP或H.323协议。作为一个例子，ISUP协议利用它自己的过载控制机制，称作适配自动拥塞控制(AACC)。希望保证在过载时段中，呼入和发端呼叫得到在准入的流中可配置的共享比例，因此保护同一节点的过载控制解决方案(例如ETSI_NR和AACC)的互操作性是至关重要的。目前ETSI_NR草案没有提供任何解决办法来解决这一互操作性问题。需要GlobalLeakRate计算算法，这保证GlobalLeakRate以这样一种方式更新，即当竞争CS的容量时来自POTS交换机和其他呼叫服务器的呼入不能挤出来自AGW的发端呼叫，并且反之亦然。
最后，现有解决方案未能解决适当终止控制的问题。由于呼叫准入控制不是在呼叫服务器(CS)上执行的，如果在MSAN(AGW)上的漏桶仍然限制通信量的话，或者如果过载事件已经停止，不知道何时计算漏呼率。ETSI_NR建议仅仅使用定时器。当呼叫服务器的所测量的LoadLevel(负荷水平)降低到GlobalLoadLevel(整体负荷水平)之下时，启动‘终止等待定时器(TerminationPendingTimer)’。如果在这个定时器的生存期内所测量的LoadLevel不高于GlobalLoadLevel，则定时器一期满则控制将关闭。但是LoadLevel低于GlobalLoadLevel并不一定意味着过载已经停止，因为有可能这个机制过限，所以信源没有提供足够的呼叫给CS来发生过载。如果控制关闭，而漏呼率仍然是向上调整并且存在过载，则CS将很快再次过载，控制将使用IntialGlobalLeakRate切换回来，这于是可以很容易地导致控制的开关振荡，并且在CS的利用下。所需的GlobalLeakRate(G)值将取决于m和n，使得G难于估计，虽然通常它需要明显大于C。在这些情况下，对CS(MGC)GlobalLoadLevel的控制的收敛时间可能延长，因此使得难于设置TerminationPending(终止等待)定时器的值。不恰当地选择这些参数可以更加剧这种情况并且可能导致在过载期间过早终止控制。例如，如果TerminationPending定时器设置太短，并且MGC中的过载控制过早终止，则MGC将看到几个不希望的突然激增的负荷(实曲线)。此外，准入呼叫率将向InitGlobalLeakRate多次降低并且控制将反复地打开和关闭。下图示例了这个问题。
Figure G2007800337013D00061
在理想情况下，在开始过载时，MGC进入‘过载(Overloaded)’状态并且开始适配GlobalLeakRate，以便更加接近MGC的GlobalLoadLevel。如果达到该点由此MGC的LoadLevel已经降至GlobalLoadLevel以下(这在集中过载情况下极有可能，因为InitGlobalLeakRate可能会导致控制过限)，MGC改变状态为‘终止等待(TerminationPending)’，并且MGC调用下列行为：
a.如果TerminationPending定时器(当MGC进入终止等待状态时设置)期满，那么MGC中的状态改变为‘不过载(NotOverloaded)’。在AGW中终止节流是由于接收到了负的通知率(notrat)值引起的；并且
b.如果接收到新的终止呼叫尝试或呼出尝试，那么MGC继续正常进行呼叫。MGC中的分配功能将为那个AGW计算当前的notrat值(根据GlobalLeakRate)并且使用对抗ROOT终止的H.248 Modify命令发送目前的notrat值(除非目前的notrat已经发送到该AGW，在该情况下目前的notrat未发送)。为了使H.248事务处理的数目最小化，MGC可能将Modify命令套入在与用于进行呼叫的H.248事务处理相同的H.248事务处理内。分配功能记录发送到该AGW的notrat值。
c.控制适配器继续监控MGC LoadLevel，摘机到达率，并定期更新GlobalLeakRate，服从下列两个条件：
1.MGC不超过MaxGlobalLeakRate(最大整体漏呼率)并且
2.如果到GlobalLeakRate的先前变化是增加并且当前的摘机到达率不大于先前的摘机到达率，则在先前变化之前有效地回复到GlobalLeakRate。
d.如果控制适配器检测到LoadLevel超过GlobalLoadLevel，则MGC将移回到‘过载’状态。
需要对GlobalLeakRate增长的这两项限制，以便防止发送到限制器的notrat值上升到一定程度，即在摘机率突然增加的情况下将出现问题的程度。
具有用于检测过载结束的系统和方法将是有利的，这克服现有技术的缺点。本发明提供了这样的系统和方法。
发明内容
ETSI_NR起草的机制使用补充解决方案加以扩展，使用该补充解决方案该机制将能够成功应付一些尚未处理的网络事件。
某些通信量情况(来自一组接入网关的集中过载)被识别，其误导当前解决方案的适配方法，使控制暂时无效。在本发明中，一些自主权被给予接入媒体网关以控制它们的漏呼率，以相当大地改进整体网络行为。
提供了一种呼叫服务器，该呼叫服务器具有监测每AGW所提供的呼入率(摘机事件)的能力。使用此附加信息，所计算的GlobalLeakRate能够与它们所产生的通信量率成比例地在AGW之间分配，而不是如目前的方法中那样使用预先配置的权值设置。这一新特征确保了呼叫服务器的当前可用容量，它由GlobalLeakRate的实际值来表示，被分配给那些有通信量要提供的AGW。以这种方式，需要少得多的时间用于MGC来适配GlobalLeakRate值足够高以有效地利用呼叫服务器。
漏呼率计算方法用来基于在过载的MGC(呼叫服务器)上的发端POTS呼叫拒绝率来计算ETSI_NR限制器的GlobalLeakRate控制参数。漏呼率计算是基于同一POTS呼叫拒绝率，该呼叫拒绝率由AACC机制的漏呼率计算所使用，并且使用相同的速率适配机制。在本发明的一个具体实施例中，该计算是基于使呼叫拒绝率接近可配置的低目标拒绝水平。这样，发端POTS呼叫限制机制与ISUP AACC机制一起相互很好地工作。
公开了一种机制，利用该机制MGC以更大的可信度能够识别过载事件的结束，并且公开了一种机制，用于AGW中以确保如果它们过早地被指示停止控制的话AGW采取适当行动。
以上相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优势，使得本领域的技术人员可以更好地了解本发明的下面的详细描述。本发明的另外特征和优势将在下文中加以描述，这些构成本发明的权利要求的主题。本领域的技术人员应该明白，他们可以容易地使用所公开的概念和具体实施例作为修改或设计其他结构以实现本发明的相同目的的基础。本领域的技术人员也应该认识到，这种等效的结构并不背离本发明在其最广泛的形式下的宗旨和范围。
附图说明
在下面的部分中，本发明将参照在附图中所示例的典型实施例进行描述，其中：
图1a描绘了下一代网络的高级方框图；
图1b示例了在MGC和AGW之间的过载控制机制；
图2是示例了造成无效控制的MGC的过载的高级方框图；
图3a示例了按照本发明的优选实施例的漏呼率计算方法的状态转换图；
图3b描述了按照本发明的优选实施例的漏呼率计算方法；
图4示例了按照本发明的实施例在AGW(也是MSAN)和媒体网关控制器(也是CS)之间的交互作用的高级方框图；
图5描述了按照本发明的实施例的信令图；
图6示例了按照本发明的优选实施例的进程的高级流程图；以及
图7描述了按照本发明的优选实施例的修改的控制行为的图。
具体实施方式
下面讨论的图3至图7，以及在这一专利文件中用来描述本发明的原理的各种实施例，仅仅是示例的方式，不应该视作以任何方式限制本发明的范围。
通过在ETSI通知率(ETSI_NR)封装中发送漏呼率值，呼叫服务器通常更新AGW上的漏呼率值。“封装”定义了可能会发生在H.248终止上的额外的属性、事件、信号和统计量。在本发明中，即使首次接收到它，AGW立即设置它们的漏呼率为包括在从呼叫服务器接收到的ETSI_NR封装的notrat属性中的值，但如果桶限制通信量的话则以后AGW更愿使用所接收的notrat值作为要达到的最大漏呼率(L_max)，并且AGW不断地且自主地适配它们的漏桶限制器的速率，也考虑到来自所连接的订户的所提供的呼叫率(摘机)。
在第i个AGW上的桶的当前漏呼率表示为Li。第i个AGW定期地测量呼入尝试率li并且比较它与为漏桶限制器设置的Li漏呼率。如果(li＞Li并且Li*(1+R)＜＝L_max，其中0＜R＜1是可配置的参数，那么桶限制和漏呼率应当增加到Li*(1+R)。
如果li/(1+R)＜Li，则漏桶目前根本不限制并且Li应下降至Li＝li*(1+R)，以便避免漏呼率维持在太高的水平上，如果在AGW之间的通信量分配显著变化这将引起问题。每个各自AGW使用上述详述的计算方法，以定期地更新它的漏呼率值，周期为T_AGW。
显然，如果桶拒绝呼叫的话，则AGW应当只增加漏呼率。在这种情况下，AGW将逐渐增加Li直到它达到最近一次发送的MGC(CS)的漏呼率限制L_max。利用这个方案，可以避免不必要地增加漏呼率。因此，所提供的率的整体突然步长改变在MGC上将视作逐步增加，向MGC的控制适配器给出时间来重新计算适当的限制水平。
自动地获得在AGW之间分配GlobalLeakRate所使用的权值设置
Li漏呼率值由MGC计算为Li＝GlobalLeakRate*wi。设置wi配置变量可能会产生问题，因为在配置时可能难以预料所提供的率在AGW之间的分配(它不一定与行数成比例)。不是固定的wi权值，漏呼率可以自动计算。当出现过载时，MGC测量来自不同AGW的实际呼入率。然后它与总的呼入通信量(I)中的第i个AGW的份额成比例地拆分GlobalLeakRate。这样，第i个AGW将获得Li＝Ii/I*GlobalLeakRate作为漏呼率。通过这种方式，当没有AGW不必要地过限时，控制收敛更快到达一种状态，并且MGC的容量有效地利用。使用这一方法，在测量期间不发送任何通信量(摘机通知)的AGW将获得wi权值为零，这意味着它得到notrat值为零。为了不完全排除这种AGW将来提供通信量，任何AGW，即使其最近接收到的notrat是零，被允许向MGC(或CS)发送单个摘机通知。在这种单个摘机通知中，AGW被允许包括额外的参数，它的‘所需要的摘机率’。这种摘机发信号给MGC表示这个先前不活动的AGW现在活动，然后当下次计算notrat值时它被考虑。如果AGW包括可选参数‘所需要的摘机率’，则MGC使用这个数代替这个特定AGW的Ii用于下一次notrat计算。
与保护同一节点的其它过载控制机制的互操作性
图3说明了根据本发明的优选实施例的漏呼率计算方法。重要的是要确保控制发端POTS呼叫的ETSI_NR机制和应用在呼叫服务器和传统POTS交换机之间的过载控制机制的互操作性。在AACC过载控制算法的一个实施例中，目标节点的拒绝率被设置在预定的低率上。同样，有可能利用拒绝率作为ETSI_NR控制的反馈来计算GlobalLeakRate值。实现理想行为的一种可能方式是执行如图3中的状态机所示例的GlobalLeakRate计算方法。
启动定时器T_M(步骤302)，表示用于累积所拒绝的呼叫尝试的时间窗。在‘测量状态’中计数拒绝的呼叫尝试的数量(步骤304)。当定时器T_M(用于累积所拒绝的呼叫尝试的时间窗)期满(步骤306)时，RejectRate(拒绝率)使用RejectRate＝拒绝/T_M来计算(步骤310)并且将其与预定义的目标拒绝率(TargetOL)比较(步骤312)，也被称为过载目标率。如果RejectRate超过预定目标，则GlobalLeakRate将下降(步骤316)，如果RejectRate不超过该目标，则它将增加(步骤314)。这样保证了拒绝率将收敛到所期望的目标拒绝率(TargetOL)。然后，进入‘等待状态’，启动定时器T_W(步骤318)让时间流逝直到时间T_W期满(步骤320)，用于最新的GlobalLeakRate调整以采取其效果。如果检测到过载结束，控制终止。检测可以通过观察呼入通信量的趋势来执行，如稍后说明的。如果呼叫拒绝率低于目标拒绝率，则漏呼率增加用于微调漏呼率适配的速度的常数值(AdditionConst)，否则它与目标拒绝率(TargetOL)和所测量的RejectRate之差成比例地降低。MaxAdjustment(最大调整)是在范围0＜MaxAdjustment＜＝1内的配置参数，用于在单个适配步骤中确定最大允许的GlobalLeakRate变化。上述描述的算法用于‘过载’状态下的GlobalLeakRate计算。漏呼率调整可能表述如下：
IF(RejectRate＞＝TargetOL)
Leakr:＝Leakr-min(Coeff*(RejectRate-TargetOL)，
Leakr＊MaxAdjustment)
IF(RejectRate＜TargetOL)，Leakr＝Leakr+AdditionConst
在‘Termination Pending(终止等待)’状态中，同一GlobalLeakRate设置算法适用于上一节中描述的那个，除非如果来自AGW的当前呼入到达(摘机)率大于在先前的T_M间隔中测量的到达率，GlobalLeakRate只是进一步增加。否则GlobalLeakRate回复到它以前的值。
AACC漏呼率计算算法通常操作在源节点上，它使用该计算以确定它们能够向目的地发送的通信量的量，而没有过载目的地。在此实施例中，计算优选数量的所提供通信量在过载的目标节点上执行，并且可允许的总负荷然后在信源之间分配。
如果节点能够在多个不同接口上(这里在ETSI_NR和AACC的上下文中提出)过载，使用相同的漏呼率计算算法用于计算在所有接口上优选的负荷量易于推广。在NGN、ETSI_NR和AACC的上下文中，CS能够接收来自对等呼叫服务器的新的(终止或进入)呼叫，并且它也能够接收来自依赖性AGW的新的(发端)呼叫。同样的计算方法用于获取能够由呼叫服务器在所有接口上服务的呼叫率，以确保呼叫服务器的容量在所有它的接口上同等分享。在一般的上下文中，在多个接口上使用相同的算法可以工作，不论由给定AACC实现所使用的适配机制的细节如何，如果该节点不是MGC而是接收在多个不同类型的接口上的容量需求请求的任何网络节点也可以工作。
图4示例了按照本发明的实施例的AGW(也是MSAN)和媒体网关控制器(也是CS)之间的交互作用的高级方框图。摘机信号402由AGW 401接收并且传递给应用404(它是监测功能的前半部)。每当新的呼叫是由订户发起时(摘机402)，应用404检查限制器功能，以确定是否新接收到的摘机受到节流。如果它被漏桶限制器(未显示)拒绝，则订户被告知，并且如果新呼叫通过限制检查，则该呼叫作为新的呼叫尝试(摘机通知)被向呼叫服务器转发。应用404然后结合摘机信号402到与应用408的H.248通信中，应用408是MGC 407中的监测功能的后半部。应用408利用通知计数器414来与分配功能415中的逻辑进行通信，其中分配功能415包括逻辑416用于在所有连接的AGW中间分配MGC 407的容量。通知计数器用于确定与所有不同AGW相关联的摘机事件率。
应用408通过通信量监控器410进一步通知控制适配器409，以使用摘机通知结合GlobalLeakRate计算功能412来确定当前的GlobalLeakRate。所计算的GlobalLeakRate 419被发送到分配功能415，其中AGW 401和所计算的GlobalLeakRate的摘机计数用来确定用于AGW 401的通知率是否应当被改变。如果notrat 418被改变，则该值被发送到AGW限制器并且当前notrat停止使用，并且新的notrat值418被安装作为在自主适配功能420中的当前上限。自主适配功能使用所测量的摘机率和这个上限作为到自主漏呼率计算方法的输入来确定运行在AGW中的漏桶限制器的漏呼率。限制功能422的终止负责检测，是否AGW过早地由MGC指示终止漏桶限制器。
图5描述了按照本发明的实施例的信令图。如果有必要，则使用所接收到的notrat和所测量的呼叫率(Ii)，AGW重新计算漏呼率。订户设备发送摘机信号给发起新呼叫的AGW。接收到摘机信号502，引起AGW中的限制功能来确定是否摘机502可以接受或需要予以拒绝，因为它已超过运行在AGW中的漏桶限制器的目前速率(Li)。如果确定摘机502需要在AGW中拒绝，则摘机信号502在到订户设备的拒绝信号504中被拒绝。如果摘机502被接受，则摘机通知506被发送到MGC 1，其增加摘机通知506到来自这个AGW的目前总的通知中并且增加到来自连接到MGC 1的所有其他AGW的目前总的通知中。
更新MGC 1中的GlobalLeakRate考虑到在最新测量期间所接收到的所有目前的摘机通知。使用GlobalLeakRate，该通知率(notrat)被重新计算，并且目前的过载状态被更新。摘机502作为新的呼叫被传送到MGC 2。
MGC 1然后根据目前notrat是否不同于先前发送给AGW的那个notrat来确定是否更新通知率(notrat)。如果确定更新，那么新的notrat 510被发送给AGW。如果确定不需要更新，则AGW被通知接受呼叫512。
不容易为MGC(还有呼叫服务器)上的MaxGlobalLeakRate配置参数找到合理值，因为实际GlobalLeakRate可以容易地达到MGC的实际处理容量以上，以使呼入摘机率最大。如果MaxGlobalLeakRate被低估，则有可能在GlobalLeakRate达到平衡点之前控制关闭，或者因为向上适配太慢或因为GlobalLeakRate不能进一步增加到高于MaxGlobalLeakRate。为了避免过早终止控制，当接收‘-1’值时AGW并不立即停用漏桶(任何负的notrat值表明MGC不再过载)并且AGW(MSAN)被指示来终止来自MGC的漏桶限制，但如果它拒绝呼叫的话则继续使用漏桶。漏呼率Li被自主适配(如上所述)，直到遇到第一测量时段而在AGW上没有任何呼叫拒绝。如果控制太限制性，当它通过向AGW发信号通知负的notrat值时，该AGW开始逐步向上自主适配Li漏呼率。这可能导致太多的通信量向CS转发，再次过载它但只能逐步而不是如现有技术解决方案那样突然发生。
图6示例了按照本发明的优选实施例的进程的高级流程图。图6必须与图3一起考虑，因为用于计算MGC(或CS)中的过载状态和相应的GlobalLeakRate的进程与接收和处理摘机信号并行发生。AGW中的进程开始于连接到下一代网络的用户设备进入摘机(步骤602)。摘机信号从UE传送到AGW(或MSAN)。一接收到摘机信号，AGW中的监测功能检测摘机信号。AGW能够支持成千的订阅用户设备终端并且监控功能检测每个被连接(正连接)的UE。摘机事件连同notrat值一起用来计算限制率(Li)(步骤604)。基于使用当前限制率的漏桶限制器，确定新呼叫是否可以接受(步骤606)。如果新呼叫不能接受，则该请求被拒绝(步骤608)。如果新呼叫可以接受，则摘机通知被传送(步骤610)给MGC用于处理。MGC使用它来确定与所有不同AGW相关联的摘机事件率。
MGC正在监测MGC负荷(LoadLevel)(步骤612)，独立于AGW中的进程和独立于其他进程如在MGC中运行的呼叫处理和GlobalLeakRate计算。MGC为连接到MGC的每个AGW使用前面描述的每AGW摘机计数器计算加权因子(步骤614)。加权因子包括在预定的随后的时间段中从所有不同AGW接收的新的摘机事件的数量。在不活动的AGW的实例中，AGW的加权因子将被MGC指定为零。如果不活动的MSAN发出呼叫给呼叫服务器，则该呼叫用来通知呼叫服务器关于不活动的MSAN现在活动。这导致对所有活动的AGW的允许的漏呼率将被重新计算并重新分配。如果可选参数‘所需要的摘机率’由MSAN包含，则MGC使用这个数代替li用于此特定MSAN的notrat计算。如果MGC处于‘Overloaded(过载)’状态或‘Termination pending(终止等待)’状态则计算GlobalLeakRate(步骤615)。
无论何时答复被发送到网关用于摘机，则检查该答复看新的notrat是否需要发送到AGW(步骤616)。如果需要更新，则notrat被包含在该答复中(步骤618)并且如果不需要更新，则notrat不包括在该答复中(步骤620)。
终止控制
通过引入额外的状态‘TrafficSupervision(通信量监控)’(见图4，参照410)避免终止控制，TerminationPending定时器一期满就进入该状态。在进入这个状态之前，GlobalLeakRate的当前值应当被记录。在该状态中，在可配置数量的随后的测量时段中监测由所连接的AGW产生的总呼入率。在最后测量时段结束时，每测量时段的呼叫率被检查以确定在随后的测量时段上呼入通信量是否有增加的趋势。这可以例如通过使用简单的线性递归来实现。如果趋势是增加，则在随后的测量时段中重复监测呼入率。如果这一趋势不增加，则控制在MGC侧也终止。如果在状态‘TrafficSupervision’中同时测量的MGC的LoadLevel通过GlobalLoadLevel，则控制返回到‘Overloaded’状态，但不是使用InitGlobalLeakRate作为向AGW分配的漏呼率，则当进入‘TrafficSupervision’状态时使用GlobalLeakRate，该GlobalLeakRate有效并且被记录。
图7描绘了示例根据本发明的优选实施例的修改的控制行为的图。不管一段延长的高提供率，该图表明准入率不振荡，但它向GlobalLoadLevel稳步增加。在准入率上没有突然激增，则只有当过载时段确实结束时控制终止。无论何时检测到过载还没有结束，则GlobalLeakRate恢复到它先前计算的值而不是回复到InitGlobalLeakRate。
该方法的可应用性
公开了多个模块，它们可以一起被应用来实现稳健的过载控制解决方案。不过，根据联网情况，只应用一子组方法可能就足够了。例如，如果在考虑联网情况下，如上所述发生集中过载不太可能，或MGC具有相对小的容量并且缓慢适配GlobalLeakRate不成问题，则根据预先配置的权值设置分配GlobalLeakRate可能就足够了，并且先前描述的用于动态获得权值设置的技术可以停用。可选特征的另一例子可以是引入‘TrafficSupervision’状态。如果由InitGlobalLeakRate产生的利用水平被网络运营商认为是足够高，或在AGW中自主向上适配漏呼率之后重新出现过载被认为是一种罕见的事件，那么不需要执行额外的‘TrafficSupervision’状态。
这里在ETSI_NR上下文下所描述的解决方案不以任何方式限制于ETSI_NR的特定情况。当网络实体负责计算它可以保持的来自其对等依赖实体的总的通信量负荷时，它适用于所有过载控制的情况，并且通过分配这一总负荷的一部分给这些对等实体，它使用协议来通知它的对等方关于这一可保持的通信量负荷。
如本领域的技术人员将认识到的，在本申请书中所描述的新颖概念可以在广泛范围的应用上加以修改和变化。因此，专利的主题范围不应该局限于上面所讨论的任何特定的典型教导上，而是相反由以下的权利要求所限定。

Claims (24)

1.一种分配网络中的容量的方法，该方法包括下列步骤：
确定由网络中的第一节点产生的多个摘机事件或呼叫尝试；
计算正在控制一组第一节点的网络中的第二节点的可用容量，该计算确定加权因子，该加权因子包括在一系列预定时间段中为每个第一节点所提供的摘机事件率和在第二节点上接收到的多个新的摘机事件；以及
与由该组第一节点中的每个节点所产生的摘机事件的数量成比例地分配第二节点上的容量给第一组节点中的每个节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一节点是接入媒体网关，并且第二节点是媒体网关控制器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中第一节点是多服务接入节点，并且第二节点是呼叫服务器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中计算第二节点的可用容量的步骤还包括：
启动定时器来显示开放时间窗口用于累积被拒绝的呼叫尝试；
累积被拒绝的呼叫尝试的数量直到定时器期满；
计算呼叫尝试拒绝率；
确定呼叫尝试拒绝率是否小于目标过载率，漏呼率Leakr根据方程Leakr＝Leakr+AdditionConst增加常数值AdditionConst；并且
如果呼叫尝试拒绝率大于目标过载率，则漏呼率将使用方程Leakr＝Leakr-min(Coeff＊(RejectRate-TargetOL)，Leakr＊MaxAdjustment)来减少，
其中RejectRate是呼叫尝试拒绝率，TargetOL是目标过载率，MaxAdjustment是最大调整，Coeff是用于使呼叫尝试拒绝率和目标过载率之差成比例降低的系数。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：
从在该组第一节点中的不活动的第一节点发送呼叫尝试给第二节点，所述不活动的第一节点先前在容量分配中具有加权因子零；
使用此呼叫尝试来表明，该不活动的第一节点现在是活动的；并且
在第二节点中触发重新计算和重新分配所允许的漏呼率给所有活动的第一节点。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括步骤：如果不活动的第一节点在呼叫尝试中包括可选参数，第二节点使用参数‘所需要的摘机率’用于下一个通知率notrat计算。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：
第一节点使用所接收的通知率notrat作为第一节点的漏桶限制率的自主适配的上限；
通过比较在第一节点上的呼入尝试率I与第一节点的漏桶限制漏呼率L通过如下确定来执行第一节点的漏桶限制率的自主适配：
如果I＞L并且L(1+R)＜＝L_max，其中0＜R＜1，则增加漏呼率至L*(1+R)并且
如果I/(1+R)＜L，则L下降至L＝I*(1+R)并且漏桶目前根本不限制，
其中L_max是最大漏呼率。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括步骤：
响应接收到负的notrat值，第一节点自主地开始向上增加适配L漏呼率。
9.根据权利要求4所述的方法，进一步包括步骤：
通过计算连接到第二节点的所有第一节点的目标漏呼率，获得在所有连接接口上由第二节点服务的呼叫率。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：
记录整体漏呼率GlobalLeakRate的当前值；
监测在预定数量的随后测量时段期间由所连接的第一节点所产生的总的呼入率；以及
在最后测量时段的结束时，
检查递增趋势的每测量时段的呼叫率，其中重复呼叫率检查并且
如果这种趋势相同或下降，则终止在第二节点上的控制。
11.一种用于为呼叫分配可用容量的网络中的系统，该系统包括：
一组第一节点，用于生成来自网络中的多个用户设备的呼叫尝试，该组第一节点包括用于确定是否发送呼叫尝试给第二节点的装置，
第二节点，用于控制该组第一节点，其中第二节点包括用于接收来自该组第一节点的呼叫尝试的装置和用于为第二节点中的呼叫尝试计算可用容量的装置；
其中第二节点还包括用于为每个第一节点计算加权因子的装置，该加权因子包括在一系列预定时间段中为每个第一节点所提供的呼叫尝试率和在第二节点上接收到的多个新的呼叫尝试；以及
其中第二节点还包括用于分配第二节点上的呼叫容量给该组第一节点中的每个节点的装置，其与由该组第一节点中的每个节点所产生的呼叫尝试的数量成比例。
12.根据权利要求11所述的系统，其中第一节点是接入媒体网关，并且第二节点是媒体网关控制器。
13.根据权利要求11所述的系统，其中第一节点是多服务接入节点，并且第二节点是呼叫服务器。
14.根据权利要求11所述的系统，其中用于为第二节点中的呼叫尝试计算可用容量的装置还包括：
定时器，当启动时用来显示开放时间窗口用于累积被拒绝的呼叫尝试；
用于累积被拒绝的呼叫尝试的数量直到定时器期满的装置；
用于计算呼叫尝试拒绝率的计算装置；
用于确定呼叫尝试拒绝率是否小于目标过载率的装置，其中
如果呼叫尝试拒绝率小于目标过载率，则目标漏呼率Leakr根据方程Leakr＝Leakr+AdditionConst增加常数值AdditionConst；并且
如果呼叫尝试拒绝率大于目标过载率，则目标漏呼率将使用方程Leakr＝Leakr-min(Coeff＊(RejectRate-TargetOL)，Leakr＊MaxAdjustment)来减少，
其中RejectRate是呼叫尝试拒绝率，TargetOL是目标过载率，MaxAdjustment是最大调整，Coeff是用于使呼叫尝试拒绝率和目标过载率之差成比例降低的系数。
15.根据权利要求11所述的系统，其中：
一组第一节点还包括用于从在该组第一节点中的不活动的第一节点发送呼叫尝试到第二节点的装置，所述第一节点先前在容量分配中具有加权因子零；
第二节点还包括用于使用此呼叫尝试来表明该不活动的第一节点现在是活动的装置；以及
第二节点还包括用于重新计算和重新分配所允许的漏呼率给所有活动的第一节点的装置。
16.根据权利要求15所述的系统，进一步包括与第二节点耦合的装置，用于如果不活动的第一节点在呼叫尝试中包括可选参数，使用参数‘所需要的摘机率’用于下一个通知率notrat计算。
17.根据权利要求11所述的系统，其中：
第一节点还包括用于使用所接收的通知率notrat作为第一节点的漏桶限制率的自主适配的上限的装置；
第一节点还包括用于通过比较在第一节点上的呼入尝试率I与第一节点的漏桶限制漏呼率L利用如下关系来执行第一节点的漏桶限制率的自主适配的装置：
如果I＞L并且L(1+R)＜＝L_max，其中0＜R＜1，则增加漏呼率至L*(1+R)并且
如果I/(1+R)＜L，则L下降至L＝I*(1+R)并且漏桶目前根本不限制，
其中L_max是最大漏呼率。
18.根据权利要求17所述的系统，其中第一节点还包括用于响应接收到负的通知率notrat值来自主地开始向上增加适配L漏呼率的装置。
19.根据权利要求14所述的系统，其中第二节点还包括：
用于通过计算连接到第二节点的所有第一节点的目标漏呼率，获得在所有连接接口上由第二节点服务的呼叫率的装置。
20.根据权利要求11所述的系统，其中第二节点还包括：
用于记录整体漏呼率GlobalLeakRate的当前值的装置；
用于监测在预定数量的随后测量时段期间由所连接的第一节点所产生的总的呼入率的装置；以及
在最后测量时段的结束时，
用于检查递增趋势的每测量时段的呼叫率的装置，其中重复呼叫率检查以及
用于如果这种趋势相同或下降则终止在第二节点上的控制的装置。
21.一种用于在下一代网络中为呼叫分配可用容量的设备，该设备包括：
第一节点，该第一节点包括：
用于确定是否发送呼叫尝试给第二节点的装置；
用于发送呼叫尝试给第二节点的装置；
用于接收并使用所接收的通知率notrat作为第一节点的限制率适配的上限的装置，其中如果通知率notrat是负值，则第一节点还包括用于自主地执行第一节点的限制率适配的装置；
第二节点，该第二节点包括：
用于控制一组第一节点的装置；
计算装置，用于确定加权因子，该加权因子包含在一系列预定时间段期间在每个第一节点上接收到的摘机事件；
用于与由每个第一节点所产生的摘机事件的数量成比例地分配容量给该组第一节点中的每个第一节点的装置；
定时器装置，用于确定在预定时间段中多个拒绝呼叫尝试，以及
用于如果拒绝率小于目标过载率则把目标漏呼率增加常数值的装置，以及
用于如果拒绝率等于或大于目标过载率则减少目标漏呼率的装置；以及
用于计算连接到第二节点的所有第一节点的目标漏呼率，以获得在所有连接接口上由第二节点服务的呼叫率的装置。
22.根据权利要求21所述的设备，其中第一节点是接入媒体网关，并且第二节点是媒体网关控制器。
23.根据权利要求21所述的设备，其中第一节点是多服务接入节点，并且第二节点是呼叫服务器。
24.根据权利要求21所述的设备，其中第二节点还包括：
用于监测在预定数量的随后测量时段期间由连接到第二节点的第一节点所产生的总的呼入率的装置；
用于检查每测量时段的呼叫率并且如果在最后测量时段的结束时存在递增趋势重复该呼叫率检查的装置；以及
用于如果在最后测量时段的结束时该呼叫率趋势相同或下降，则在第二节点上终止控制的装置。
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