CN103812839A - Ims网络中基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了IMS网络中基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法，包括三个操作步骤：(1)遵循3GPP TS 29.228标准中定义的iFC UML模型，对iFC进行扩展，扩展的iFC定义为e-iFC；(2)利用SIP消息中的Route头来管理多业务触发标识，S-CSCF把需要触发的业务的SIP URL按优先级次序加入到SIP消息的Route头中，然后把初始SIP消息触发到优先级最高的业务上；(3)利用SIP消息中的Route头，并基于e-iFC，执行一种基于e-iFC的多业务触发方法e-MSTA。本发明通过优化现有3GPP多业务触发流程，可以有效的降低S-CSCF的信令流量，增加了整个系统的吞吐量，提高了IMS网络的多业务触发效率，同时显著减少了会话建立时延，提高了IMS网络的服务质量。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及IMS网络中基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法。
背景技术
IP多媒体子系统IMS(IP Multimedia Subsystem)是第三代伙伴计划组织3GPP(3rd Generation Partnership Project)提出的一个全IP架构的新的核心网域。IMS的出现为在电信网络中开展多媒体业务提供了强有力的支持，其应用触发框架(ATA，Application Triggering Architecture)增强了多媒体业务提供的灵活性与可扩展性。SIP(Session Initiation Protocol)协议已经被3GPP接纳作为IMS的信令控制协议，由于SIP消息是基于文本的消息，其解析、字符串操作等都大大降低了SIP服务器的性能，IMS网络的性能问题已经是阻碍IMS发展的一个重要因素。
IMS网络的出现就是为了丰富多彩的多媒体业务，所以IMS在设计时就考虑了对多业务的支持。在IMS网络中用户可以同时申请多个业务，也可以在一次呼叫中使用多个业务。但从性能的角度考虑，基于现有的3GPP多业务触发算法(3GPP Multi-Service Triggering Algorithm，3GPP MSTA)仍有其缺陷——无法在一个SIP事物中触发多个业务。现有的基于初始过滤准则iFC(initial FilterCriteria)的多业务触发方法，参见图1，S-CSCF(Serving Call Session ControlFunction)通过分析到达的SIP初始请求消息，获取其中的SPT实例，并与iFC中配置在TP中的SPT实例进行依次匹配比较来完成业务触发的判断，实现在一个会话中完成多个业务的触发。
IMS虽然支持订购多个业务，但其多业务订购是通过多个iFC(initial FilterCriteria)实现的，每个过滤准则iFC包括业务的触发点TP(Trigger Point)、AS(Application Server)的标识、该初始过滤准则的优先级等信息，触发点TP用来决定是否去联系应用服务器，它包含有一个或多个业务点触发器实例SPT(Service Point Trigger)。而当多业务触发时，S-CSCF不得不按照iFC的优先级依次匹配多个iFC，每次匹配完成一个业务的触发，并不能通过一次匹配完成多个业务的触发。因此，现有的多业务触发算法大大增加了会话建立时延，降低了S-CSCF的吞吐量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供IMS网络中一种基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法e-MSTA(e-iFC based Multi-Service Triggering Algorithm)，通过优化现有3GPP多业务触发流程，以提高业务触发效率，减少S-CSCF的负载进而提高IMS网络的服务质量。
为了达到上述目的，本发明提供的IMS网络中基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法，其特征在于，该方法包括以下操作步骤：
(1)遵循3GPP TS 29.228标准中定义的iFC UML模型，对iFC进行扩展，扩展的iFC定义为e-iFC；
(2)利用SIP消息中的Route头来管理多业务触发标识，即当S-CSCF根据e-iFC判断出需要触发的业务时，S-CSCF把需要触发的业务的SIP URL按优先级次序加入到SIP消息的Route头中，然后把初始SIP消息触发到优先级最高的业务上，当该业务执行完毕后即可以根据Route头中的SIP URL标识，依次把消息路由到后续业务；
(3)利用SIP消息中的Route头，并基于e-iFC，执行一种基于e-iFC的多业务触发方法e-MSTA，即当触发业务时，S-CSCF根据e-iFC在Route头中设置业务的触发顺序，一次触发多个业务。
进一步地，所述e-iFC包括零个或一个触发点TP以及一个或多个AS；即当TP类实例的个数是0时，AS类实例有且仅有一个；当TP类实例的个数不等于0时，其与AS类实例一一对应；AS中的优先级Priority属性标识了业务的优先级，其他定义与现有3GPPTS29.228标准中定义的iFC UML模型一致。
进一步地，所述步骤(2)还包括以下步骤：通过SIP URL中的域名判断后续业务与前一个业务是否驻留在同一个AS上，并根据判断结果分别执行以下步骤：
(21)若后续业务与前一个业务驻留在同一个AS上，则在此AS上继续执行相应业务逻辑；
(22)若后续业务驻留在其他的AS上，则根据基本的SIP路由机制把该初始SIP消息发送到下一跳地址。
进一步地，所述步骤(3)的基于e-iFC的的多业务触发方法e-MSTA中，在用户注册时，或收到未注册用户的一个终止的或者起始的初始请求时，e-iFC被下载到S-CSCF，在收到初始呼叫请求INVITE消息时，S-CSCF执行以下操作步骤：
(31)解析请求消息，找出所有的业务点触发器实例；
(32)检查e-iFC中的触发点是否与该请求中的业务点触发器实例相匹配，并根据各个业务的优先级设置Route头；
(33)根据Route头中的设置，S-CSCF将：标记发端侧SIP会话；通过ISC接口将该请求转发给优先级最高的业务，驻留该业务的AS通过ISC(IPmultimedia Service Control)接口收到该消息请求后：执行业务逻辑；修改请求消息；根据Route头的设置把请求消息转发给下一个业务，下一业务执行完相应操作后，根据Route头的信息继续转发此消息，当最后一个业务执行完相应操作后，其驻留的AS将通过ISC接口把请求消息转发回S-CSCF；
(34)基于SIP路由机制对该请求消息进行转发。
本发明是IMS网络中一种基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法，其创新特点是：该方法通过定义一种e-iFC(extended initial Filter Criteria)，并利用SIP消息中Route头携带的信息对多业务触发标识进行管理，在此基础上提出了e-MSTA。通过理论分析和仿真结果，发现e-MSTA明显优于3GPP MSTA，可以有效的降低S-CSCF的信令流量，增加了整个系统的吞吐量，提高了IMS网络的多业务触发效率，同时显著减少了会话建立时延，提高了IMS网络的服务质量。
附图说明
图1是基于iFC的多业务触发过程时序图；
图2是本发明IMS网络中基于e-iFC的多业务触发方法的流程图；
图3是本发明扩展初始过滤规则e-iFC的统一建模语言UML类图；
图4是本发明基于e-iFC的多业务触发过程时序图；
图5是呼叫到达率对ATA会话建立时延影响的分析结果图；
图6是同一会话中业务个数与ATA会话建立时延的分析结果图；
图7是呼叫到达率与S-CSCF吞吐量的分析结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
如图2所示，本发明IMS网络中一种基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法，包括以下三个操作步骤：
(1)遵循3GPP TS29.228标准中定义的iFC UML模型，对iFC进行扩展，扩展的iFC定义为e-iFC；
(2)利用SIP消息中的Route头来管理多业务触发标识，即当S-CSCF根据e-iFC判断出需要触发的业务时，S-CSCF把需要触发的业务的SIP URL按优先级次序加入到SIP消息的Route头中，然后把初始SIP消息触发到优先级最高的业务上，当该业务执行完毕后即可以根据Route头中的SIP URL标识，依次把消息路由到后续业务；
(3)利用SIP消息中的Route头，并基于e-iFC，执行一种基于e-iFC的多业务触发方法e-MSTA，即当触发业务时，S-CSCF根据e-iFC在Route头中设置业务的触发顺序，一次触发多个业务。
下面具体说明上述三个操作步骤的内容。
步骤(1)中，参见图3，所述扩展的初始过滤规则e-iFC包括零个或一个触发点TP以及一个或多个AS，而现有的初始过滤规则iFC只包括零个或一个触发点TP以及一个AS相关信息。当TP类实例的个数是0时，AS类实例有且仅有一个；当TP类实例的个数不等于0时，其与AS类实例一一对应；AS中的优先级Priority属性标识了业务的优先级，其他定义与现有3GPP TS29.228标准中定义的iFC UML模型一致。
在正常情况下，S-CSCF是通过iFC中的AS类来标识要执行的业务或应用，如：“servicelasl.home.net”。为了一次触发多个业务，本发明利用SIP消息中的Route头来完成业务触发的控制。
所述步骤(2)还包括以下步骤：通过SIP URL中的域名判断后续业务与前一个业务是否驻留在同一个AS上(即SIP URL中字符＠后面的字符串相同则属于同一个AS，否则属于不同的AS)，并根据判断结果分别执行以下步骤：
(21)若后续业务与前一个业务驻留在同一个AS上，则在此AS上继续执行相应业务逻辑；
(22)若后续业务驻留在其他的AS上，则根据基本的SIP路由机制把该初始SIP消息发送到下一跳地址。
不论AS是支持单业务环境还是多业务环境，业务触发的对象都是业务，故此基于e-iFC的多业务触发方法时序图如图4所示，利用SIP消息中的Route头，并基于e-iFC，执行一种基于e-iFC的多业务触发方法e-MSTA，图中的业务可能驻留在同一个AS上也可能驻留在不同的AS上。当触发业务时，S-CSCF根据e-iFC在Route头中设置业务的触发顺序，一次触发多个业务。
所述步骤(3)的基于e-iFC的的多业务触发方法e-MSTA中，在用户注册时，或收到未注册用户的一个终止的或者起始的初始请求时，e-iFC被下载到S-CSCF，在收到初始呼叫请求INVITE消息时，S-CSCF执行以下操作步骤：
(31)解析请求消息，找出所有的业务点触发器实例；
(32)检查e-iFC中的触发点是否与该请求中的业务点触发器实例相匹配，并根据各个业务的优先级设置Route头；
(33)根据Route头中的设置，S-CSCF将：标记发端侧SIP会话；通过ISC接口将该请求转发给优先级最高的业务，驻留该业务的AS通过ISC接口收到该消息请求后：执行业务逻辑；修改请求消息；根据Route头的设置把请求消息转发给下一个业务，下一业务执行完相应操作后，根据Route头的信息继续转发此消息，当最后一个业务执行完相应操作后，其驻留的AS将通过ISC接口把请求消息转发回S-CSCF；
(34)基于SIP路由机制对该请求消息进行转发。
为了研究e-MSTA带来的性能提升，使用M/M/1排队网络模型对多业务触发进行性能建模，S-CSCF处的呼叫到达率符合泊松分布，每个业务处理进程抽象成一个M/M/1排队模型。本发明使用SIMPROCESS软件进行仿真，比较分析了3GPP MSTA和e-MSTA两种多业务触发方法的性能。
图5为业务数量n＝10时的仿真结果，从图中可以看出，随着呼叫到达率的增加，系统会话建立时延也随之增大，当呼叫到达率λ＝6时，在3GPP MSTA下，系统会话建立时延急剧增大，而在e-MSTA下，ATA的会话建立时延增长的比较缓慢，e-MSTA明显优于3GPP MSTA。
通信网中基于对用户体验的考虑，会话建立时延必须限定在一定范围内。ITU-E.721认为呼叫建立时延本地呼叫不应该超过3秒，国内长途呼叫不应该超过5秒，国际呼叫不应该超过8秒。图6为呼叫到达率λ＝6的仿真结果。从图6中可以看出，随着会话中业务数目的增大，e-MSTA下会话建立时延增加的非常缓慢，这意味着在给定的会话建立时延下，基于e-MSTA的多业务触发可以使同一会话中容纳的业务个数大大增加，即可以在同一个会话中向终端用户提供更多、更加丰富多彩的业务。
在图7的仿真中，假设业务数量n＝10且S-CSCF的系统利用率不超过0.7。由于e-MSTA可以一次触发多个业务，有效的降低了S-CSCF与业务进程的交互次数，进而减少了S-CSCF处理消息的条数，大大提高了S-CSCF的吞吐量。
Claims (4)
1.IMS网络中基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法，其特征在于，该方法包括以下操作步骤：
(1)遵循3GPP TS29.228标准中定义的iFC UML模型，对iFC进行扩展，扩展的iFC定义为e-iFC；
(2)利用SIP消息中的Route头来管理多业务触发标识，即当S-CSCF根据e-iFC判断出需要触发的业务时，S-CSCF把需要触发的业务的SIP URL按优先级次序加入到SIP消息的Route头中，然后把初始SIP消息触发到优先级最高的业务上，当该业务执行完毕后即可以根据Route头中的SIP URL标识，依次把消息路由到后续业务；
(3)利用SIP消息中的Route头，并基于e-iFC，执行一种基于e-iFC的多业务触发方法e-MSTA，即当触发业务时，S-CSCF根据e-iFC在Route头中设置业务的触发顺序，一次触发多个业务。
2.根据权利要求1所述的IMS网络中基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法，其特征在于：所述e-iFC包括零个或一个触发点TP以及一个或多个AS；即当TP类实例的个数是0时，AS类实例有且仅有一个；当TP类实例的个数不等于0时，其与AS类实例一一对应；AS中的优先级Priority属性标识了业务的优先级，其他定义与现有3GPP TS 29.228标准中定义的iFC UML模型一致。
3.根据权利要求1所述的IMS网络中基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法，其特征在于：所述步骤(2)还包括以下步骤：
通过SIP URL中的域名判断后续业务与前一个业务是否驻留在同一个AS上，并根据判断结果分别执行以下步骤：
(21)若后续业务与前一个业务驻留在同一个AS上，则在此AS上继续执行相应业务逻辑；
(22)若后续业务驻留在其他的AS上，则根据基本的SIP路由机制把该初始SIP消息发送到下一跳地址。
4.根据权利要求1所述的IMS网络中基于扩展初始过滤规则的多业务触发方法，其特征在于：所述步骤(3)的基于e-iFC的的多业务触发方法e-MSTA中，在用户注册时，或收到未注册用户的一个终止的或者起始的初始请求时，e-iFC被下载到S-CSCF，在收到初始呼叫请求INVITE消息时，S-CSCF执行以下操作步骤：
(31)解析请求消息，找出所有的业务点触发器实例；
(32)检查e-iFC中的触发点是否与该请求中的业务点触发器实例相匹配，并根据各个业务的优先级设置Route头；
(33)根据Route头中的设置，S-CSCF将：标记发端侧SIP会话；通过ISC接口将该请求转发给优先级最高的业务，驻留该业务的AS通过ISC接口收到该消息请求后：执行业务逻辑；修改请求消息；根据Route头的设置把请求消息转发给下一个业务，下一业务执行完相应操作后，根据Route头的信息继续转发此消息，当最后一个业务执行完相应操作后，其驻留的AS将通过ISC接口把请求消息转发回S-CSCF；
(34)基于SIP路由机制对该请求消息进行转发。
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