CN103716414B - 基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法及系统，所述方法包括：创建客户端软件组件DBO‑C与服务器节点软件组件DBO‑S间的虚拟隧道连接，所述服务器节点软件组件DBO‑S能相互信息碰撞地、以机器镜像档的形式被部署于弹性云之上；VoIP协议信令或媒体在所述虚拟隧道的两端被封装或解封装，后继被虚拟隧道一端的服务器节点软件组件DBO‑S依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址按优化路由进行转发。本发明给中小型ITSP和大范围使用VoIP的企业提供了高效率、高性价比的一种带宽优化解决方案，采用本发明，能提高VoIP语音业务的质量，减少大量的带宽和服务器托管费用，同时还能缩短系统对客户需求的响应时间。
Description
技术领域
本发明涉及互联网通信技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法及系统。
背景技术
当前ITSP（Internet Telephony Service Provider，互联网电话服务提供商）改善VoIP（Voice over Internet Protocol，基于IP的语音）语音质量的方法主要有：
①建设私有的VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）；以及，
②建设专用的代理转发服务器。
建设私有的VPN是一些大企业和大型ITSP的主要采取的方法,其优点是VoIP语音的质量相对较好，但其存在的弊端是价格高，特别是跨国甚至跨洲的专线可能涉及多家电信运营商，其VPN的建设手续繁琐，价格昂贵；
另一种方法是使用公共互联网，在网络瓶颈位置架设代理转发服务器，例如国内教育网与电信网的双通IDC(Internet Data Center，互联网数据中心)中架设有专用的代理转发服务器，用于实现VoIP流量的代理服务器转发，这种方法能明显降低VoIP报文的网络时延和丢包率，改善语音质量,相对于VPN专线，这种方法成本较低，适合一些小型ITSP和企业采用。
但应该代理服务器改善VoIP语音质量则存在部署不够灵活的问题，已知地，将VoIP流量输送到不同的目的地，则需要ITSP或企业部署不同的代理服务器，但在实际的代理转发服务器部署设计时，需要面临众多的问题，例如某ITSP工作日高峰时间存在3万线VoIP语音并发流量，但夜晚或节假日只有3千线并发，由此在某些时间段ITSP的带宽和转发资源存在很多浪费。因此，何时部署以及在何地部署代理转发服务器等部署设计问题，则需要ITSP或企业的运营管理人员投入相当多的工作量进行研究，并且该过程相当繁琐，在具体实施时较为容易出错。
发明内容
为了解决上述技术问题的至少一个，本发明实施例的目的在于提供一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法及系统。
本发明实施例的目的采用以下技术方案达到：
本发明实施例提供给的一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法，其包括：
创建客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S间的虚拟隧道连接，所述服务器节点软件组件DBO-S能相互信息碰撞地、以机器镜像档的形式被部署于弹性云之上；
VoIP协议信令或媒体在所述虚拟隧道的两端被封装或解封装，后继被虚拟隧道一端的服务器节点软件组件DBO-S依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址按优化路由进行转发。
优选地，所述信息碰撞是指：弹性云上不同的服务器节点软件组件DBO-S之间相互探测，学习得到基础VoIP路由信息并上报给管理服务器软件组件DBO-M；所述管理服务器软件组件DBO-M依据这些基础VoIP路由信息生成优化的全局VoIP路由表。
优选地，所述管理服务器软件组件DBO-M以机器镜像档的形式部署于弹性云之上，负责客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S的配置管理以及性能监视。
优选地，服务器节点软件组件DBO-S依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址的路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发的策略为：
服务器节点软件组件DBO-S向管理服务器软件组件DBO-M查询全局VoIP路由表获取目的地址的路由信息，如果所述路由信息已经是优化的，则服务器节点软件组件DBO-S直接依据所述路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发，否则，根据丢包率和时延加权算法进行对比测试，获得优化的路由信息并将其更新至管理服务器软件组件DBO-M的全局VoIP路由表。
优选地，所述管理服务器软件组件DBO-M能依据业务负载情况动态地启动/关闭处于弹性云之上的服务器节点软件组件DBO-S。
本发明实施例提供的一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统，其包括：
客户端软件组件DBO-C，其与服务器节点软件组件DBO-S通过虚拟隧道连接，用于封装或解封装VoIP协议信令或媒体，并通过所述虚拟隧道与服务器节点软件组件DBO-S进行交互；
服务器节点软件组件DBO-S，其能相互信息碰撞地、以机器镜像档的形式被部署于弹性云之上，用于封装或解封装VoIP协议信令或媒体，后继将其依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址的路由信息进行转发。
优选地，所述基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统还包括：
管理服务器软件组件DBO-M，用于依据服务器节点软件组件DBO-S上报的基础VoIP路由信息生成优化的全局VoIP路由表；
其中，所述信息碰撞是指：弹性云上不同的服务器节点软件组件DBO-S之间相互探测，学习得到基础VoIP路由信息并上报给管理服务器软件组件DBO-M。
优选地，所述管理服务器软件组件DBO-M以机器镜像档的形式部署于弹性云之上，还用于负责客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S的配置管理以及性能监视。
优选地，服务器节点软件组件DBO-S依据目的地址的路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发的策略为：
服务器节点软件组件DBO-S向管理服务器软件组件DBO-M查询全局VoIP路由表获取目的地址的路由信息，如果所述路由信息已经是优化的，则服务器节点软件组件DBO-S直接依据所述路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发，否则，根据丢包率和时延加权算法进行对比测试，获得优化的路由信息并将其更新至管理服务器软件组件DBO-M的全局VoIP路由表。
优选地，所述管理服务器软件组件DBO-M还用于依据业务负载情况动态地启动/关闭处于弹性云之上的服务器节点软件组件DBO-S。
本发明给中小型ITSP和大范围使用VoIP的企业提供了高效率、高性价比的一种带宽优化解决方案，采用本发明，能提高VoIP语音业务的质量，减少大量的带宽和服务器托管费用，同时还能缩短系统对客户需求的响应时间。更为具体地，本发明的有益效果主要体现在如下几个方面:
1、其能够充分利用弹性云全球节点的高速互联特性，实现了更低的时延和丢包率，提高了远程VoIP通话的语音质量；
2、管理服务器软件组件DBO-M能够按需动态启动/关闭服务器节点软件组件DBO-S，弹性地适应业务的变化，从而减少客户的资源租用成本和系统维护成本；
3、本发明提供的基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统具有快速部署的特点，基于现有的弹性云系统，ITSP可以在短时间内部署一张全球VoIP语音带宽优化网络；
4、本发明提供的基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统，其服务器节点软件组件DBO-S能够智能地学习并优化VoIP语音的路由信息，从而减少系统管理员的负担，优化了对业务的响应效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统（DBOCloud）的系统架构示意图；
图2为本发明实施例中DBO-C在软件执行时的实施流程示意图；
图3-4为本发明实施例中DBO-S弹性云转发和学习流程示意图；
图5-7为本发明实施例中DBO-M动态配置管理DBO-S处理流程示意图；
图8为本发明实施例中DBO-C与DBO-S间的媒体报文封装的数据结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供了一个基于弹性云的VoIP带宽优化解决方案，即DBOCloud(Dinstar Bandwidth Optimization Cloud，简称鼎信通达带宽优化云)，其中，所述“Dinstar”以及“鼎信通达”为深圳市鼎信通达科技有限公司的使用/注册商标，在本实施例中，所述弹性云为Amazon EC2（Amazon Elastic ComputeCloud，亚马逊弹性云计算）、阿里云或盛大云等现有的云系统，应用本发明实施例提供的DBO Cloud，可以高效率、低成本地提高了VoIP语音的带宽使用效率和质量。
在系统架构上，本发明实施例提供的DBO Cloud技术方案简称为DBOCloud(Dinstar Bandwidth Optimization Cloud),整个方案主要由由以下三个组件组成:
DBO-M：系统管理服务器软件组件；
DBO-S：系统服务器节点软件组件；
DBO-C：系统客户端软件组件。
具体地，本发明实施例提供的一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法，其包括：
（1）创建客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S间的虚拟隧道连接，所述服务器节点软件组件DBO-S能相互信息碰撞地被部署于弹性云之上；
（2）VoIP协议信令或媒体在所述虚拟隧道的两端被封装或解封装，后继被虚拟隧道一端的服务器节点软件组件DBO-S依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址的路由信息进行转发。
其中，所述信息碰撞是指：弹性云上不同的服务器节点软件组件DBO-S之间相互探测，学习得到基础VoIP路由信息并上报给管理服务器软件组件DBO-M。
所述管理服务器软件组件DBO-M依据这些基础VoIP路由信息生成优化的全局VoIP路由表。其中，所述管理服务器软件组件DBO-M以机器镜像档的形式部署于弹性云之上，负责客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S的配置管理以及性能监视。以及，在某些优选实施例中，所述管理服务器软件组件DBO-M能依据业务负载情况动态地启动/关闭处于弹性云之上的服务器节点软件组件DBO-S。
服务器节点软件组件DBO-S依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址的路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发的策略为：
服务器节点软件组件DBO-S向管理服务器软件组件DBO-M查询全局VoIP路由表获取目的地址的路由信息，如果所述路由信息已经是优化的，则服务器节点软件组件DBO-S直接依据所述路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发，否则，根据丢包率和时延加权算法进行对比测试，获得优化的路由信息并将其更新至管理服务器软件组件DBO-M的全局VoIP路由表。
下面，简单介绍下本发明实施例将涉及的弹性云，如下以Amazon EC2阿里云、以及盛大云进行举例说明。
Amazon EC2亚马逊弹性云计算，是由亚马逊公司提供的Web服务，是一个让用户可以租用云电脑运行所需应用的系统。Amazon EC2借由提供Web服务的方式让用户可以弹性地运行自己的或商业公司提供的Amazon机器镜像档，用户将可以在这个虚拟机上运行任何自己想要的软件或应用程序。用户可以随时创建、运行、终止自己的虚拟服务器，费用将以资源(时间/带宽)的实际使用进行核算，因此这个系统是“弹性”使用的。亚马逊弹性云计算目前在全球部署了大量云节点，通常所述节点往往是区域经济或网络中心，例如东京、新加坡、圣保罗以及爱尔兰等，节点间通常由大容量光缆连接，亚马逊弹性云节点之间存在着类似互联网高速公路的连接。
类似地，阿里云以及盛大云可以看做是类似于Amazon EC2类似的部署于国内的精简版弹性云。同样地，其数据中心在中国国内有非常好的网络质量。本领域技术人员可从已知技术中获取弹性云的更多信息，本文对此不做过多赘述。
本发明实施例中，所述DBO-M/DBO-S以Amazon EC2/阿里云/盛大云等弹性云系统的机器镜像档的形式发布于弹性云，通过web控制台或软件API接口引用即可使用。其中，DBO-C有两种形式：其中之一是以嵌入式软件包的形式运行于专用的VoIP语音网关；另一种是以定制软件包的形式运行于特定型号的路由器。
在进行实际业务时，在DBO-C与DBO-S间创建虚拟隧道连接，标准VoIP语音网关的VoIP协议信令或媒体在虚拟隧道的两端被封装/解封装，然后再由虚拟隧道一端的DBO-S依照该VoIP协议信令或媒体的目的地址的路由信息转发。
在本实施例中，与DBO-C配合的VoIP语音网关是支持标准VoIP协议的网关，例如支持SIP、H.323协议的语音网关，且在实际应用当中，对其不需要做特别的修改即可适用。
在本发明实施例提供的DBO Cloud系统架构中，DBO-M是整个系统的管理和决策中心，具体地，其实现的主要功能包括：
(1)DBO-S/DBO-C的配置管理；
(2)DBO-S/DBO-C的性能监视；
(3)依据DBO-S上报的VoIP路由信息生成优化的全局VoIP路由表。
例如，参考图1所示，位于DBO-C1位置的Gateway1到Gateway2的语音会优先与DBO-S-4通讯，从DBO-S-4走云间高速路由到DBO-S-1，最后到Gateway2。在现实应用当中，例如与之对应的现实场景可以映射为：东南亚的VoIP Gateway1优选注册到地区互联网中心Amazon新加坡云节点DBO-S-4服务器，与北美的语音通话通过DBO-S-4与Amazon美国弗吉尼亚云节点的DBO-S-1的云间高速路由，与南美的语音通话通过DBO-S-4与Amazon巴西圣保罗云节点DBO-S-2服务器的云间高速路由。
(4)众所周知地，弹性云的带宽和转发计算能力是按需收费的，ITSP需要根据各地区接入的流量动态调整资源，根据业务峰谷需求变化弹性使用资源，以减少浪费。因此，本实施例中，DBO-M根据对DBO-S/DBO-C的配置管理以及性能监视动态地部署（所述部署是指启动或关闭）弹性云各节点区的DBO-S。
如图5-7所示，其示出了DBO-M动态配置管理DBO-S处理流程。
所述DBO-S是整个带宽优化系统的执行节点，在本实施例中，其主要实现的功能包括：
(1)从DBO-M获取DBO-S的相关配置信息；
(2)不同弹性云节点区间的DBO-S之间相互探测，学习得到基础VoIP路由信息；
(3)封装、解封装以及转发与DBO-C之间的VoIP媒体/信令流，如图8所示，其示出了DBO-C与DBO-S间的媒体报文封装的数据结构；
(4)DBO-S在封装、解封装以及转发与DBO-C之间的VoIP媒体/信令流操作时，向DBO-M查询特定目的地址的路由信息，如果已经是优化的，直接使用该路由信息，否则根据丢包率和时延加权算法进行对比测试，将优化路由信息更新回DBO-M路由数据库。
如图3-4所示，其示出了DBO-S弹性云转发和学习流程。
所述DBO-C是系统的终端节点，在本实施例中，其主要实现的功能包括：
(1)向DBO-M申请最合适的DBO-S资源信息；
(2)复用/封装/转发与DBO-S之间的VoIP语音/信令流，实现了对DBO-C管理的VoIP媒体流的压缩/流控/整形。
我们已知地，在世界许多地方互联网接入带宽还很昂贵，例如东南亚、南美以及非洲等很多国家的互联网接入的价格通常是发达国家的十几至几十倍，在这些地区铜缆接入ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户线路）技术仍广泛使用，ADSL的带宽上下行非对称，上行带宽小，而VoIP语音对带宽的需求是上下行对称的，实际能使用的有效带宽相当有限。在本实施例中，DBO-C与DBO-S之间的VoIP单个端口媒体流采用了RFC2508标准进行RTP头压缩/解压缩，DBO实际使用环境常常是多个VoIP设备/端口同时使用，DBO-C复用/封装/转发报文，实现了最大4：1的压缩效果，在相同的接入带宽下，可以接入4倍数量的VoIP端口，在提高语音质量的同时，还可以降低用户的成本。
如图2所示，其示出了DBO-C在软件执行时的实施流程。
继续参考图1所示，本发明实施例提供的一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统，其包括：
客户端软件组件DBO-C，其与服务器节点软件组件DBO-S通过虚拟隧道连接，用于封装或解封装VoIP协议信令或媒体，并通过所述虚拟隧道与服务器节点软件组件DBO-S进行交互；
服务器节点软件组件DBO-S，其能相互信息碰撞地被部署于弹性云之上，用于封装或解封装VoIP协议信令或媒体，后继将其依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址的路由信息进行转发。
本实施例中，优选地，所述基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统还包括：
管理服务器软件组件DBO-M，用于依据服务器节点软件组件DBO-S上报的基础VoIP路由信息生成优化的全局VoIP路由表；
其中，所述信息碰撞是指：弹性云上不同的服务器节点软件组件DBO-S之间相互探测，学习得到基础VoIP路由信息并上报给管理服务器软件组件DBO-M。
本实施例中，优选地，所述管理服务器软件组件DBO-M以机器镜像档的形式部署于弹性云之上，还用于负责客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S的配置管理以及性能监视。
本实施例中，优选地，服务器节点软件组件DBO-S依据目的地址的路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发的策略为：
服务器节点软件组件DBO-S向管理服务器软件组件DBO-M查询全局VoIP路由表获取目的地址的路由信息，如果所述路由信息已经是优化的，则服务器节点软件组件DBO-S直接依据所述路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发，否则，根据丢包率和时延加权算法进行对比测试，获得优化的路由信息并将其更新至管理服务器软件组件DBO-M的全局VoIP路由表。
本实施例中，优选地，所述管理服务器软件组件DBO-M还用于依据业务负载情况动态地启动/关闭处于弹性云之上的服务器节点软件组件DBO-S。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法，其特征在于，包括：
创建客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S间的虚拟隧道连接，所述服务器节点软件组件DBO-S能相互信息碰撞地、以机器镜像档的形式被部署于弹性云之上；
VoIP协议信令或媒体在所述虚拟隧道的两端被封装或解封装，后继被虚拟隧道一端的服务器节点软件组件DBO-S依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址按优化路由进行转发；
所述信息碰撞是指：弹性云上不同的服务器节点软件组件DBO-S之间相互探测，学习得到基础VoIP路由信息并上报给管理服务器软件组件DBO-M；所述管理服务器软件组件DBO-M依据这些基础VoIP路由信息生成优化的全局VoIP路由表。
2.如权利要求1所述的基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法，其特征在于，所述管理服务器软件组件DBO-M以机器镜像档的形式部署于弹性云之上，负责客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S的配置管理以及性能监视。
3.如权利要求1或2所述的基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法，其特征在于，服务器节点软件组件DBO-S依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址的路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发的策略为：
服务器节点软件组件DBO-S向管理服务器软件组件DBO-M查询全局VoIP路由表获取目的地址的路由信息，如果所述路由信息已经是优化的，则服务器节点软件组件DBO-S直接依据所述路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发，否则，根据丢包率和时延加权算法进行对比测试，获得优化的路由信息并将其更新至管理服务器软件组件DBO-M的全局VoIP路由表。
4.如权利要求1或2所述的基于弹性云的VoIP带宽质量提升方法，其特征在于，所述管理服务器软件组件DBO-M能依据业务负载情况动态地启动/关闭处于弹性云之上的服务器节点软件组件DBO-S。
5.一种基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统，其特征在于，包括：
客户端软件组件DBO-C，其与服务器节点软件组件DBO-S通过虚拟隧道连接，用于封装或解封装VoIP协议信令或媒体，并通过所述虚拟隧道与服务器节点软件组件DBO-S进行交互；
服务器节点软件组件DBO-S，其能相互信息碰撞地、以机器镜像档的形式被部署于弹性云之上，用于封装或解封装VoIP协议信令或媒体，后继将所述服务器节点软件组件DBO-S依据所述VoIP协议信令或媒体的目的地址按优化路由进行转发；
还包括：
管理服务器软件组件DBO-M，用于依据服务器节点软件组件DBO-S上报的基础VoIP路由信息生成优化的全局VoIP路由表；
其中，所述信息碰撞是指：弹性云上不同的服务器节点软件组件DBO-S之间相互探测，学习得到基础VoIP路由信息并上报给管理服务器软件组件DBO-M。
6.如权利要求5所述的基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统，其特征在于，所述管理服务器软件组件DBO-M以机器镜像档的形式部署于弹性云之上，还用于负责客户端软件组件DBO-C与服务器节点软件组件DBO-S的配置管理以及性能监视。
7.如权利要求5或6所述的基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统，其特征在于，服务器节点软件组件DBO-S依据目的地址的路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发的策略为：
服务器节点软件组件DBO-S向管理服务器软件组件DBO-M查询全局VoIP路由表获取目的地址的路由信息，如果所述路由信息已经是优化的，则服务器节点软件组件DBO-S直接依据所述路由信息对所述封装或解封装的信令或媒体进行转发，否则，根据丢包率和时延加权算法进行对比测试，获得优化的路由信息并将其更新至管理服务器软件组件DBO-M的全局VoIP路由表。
8.如权利要求5或6所述的基于弹性云的VoIP带宽质量提升系统，其特征在于，所述管理服务器软件组件DBO-M还用于依据业务负载情况动态地启动/关闭处于弹性云之上的服务器节点软件组件DBO-S。
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