CN103891255A - 用于sip代理故障切换的方法 - Google Patents

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Abstract

用于SIP电信网络(SIPN)中的SIP代理故障切换，所述SIP电信网络(SIPN)包括多个代理(P1、P2)和域名服务器(DNSR)，该方法包括下列步骤：在该域名服务器(DNSR)中存储正在工作的代理的地址；如果第一代理(P1)关闭，则向该域名服务器(DNSR)通知(42)此第一代理已经关闭；然后，如果用户代理(SIPUA1)向所述域名服务器(DNSR)发送域名系统请求(43)，则从该域名服务器(DNSR)向该用户代理发送(44)仅包含正在工作的代理(P2)的相应地址的响应；以及然后，所述用户代理将它自己注册在其地址被包含在来自该域名服务器(DNSR)的该响应中的代理(P2)中。

Description

用于SIP代理故障切换的方法
技术领域
本发明一般性地涉及一种用于SIP(会话发起协议)电信网络中的SIP代理故障切换的方法。
背景技术
图1示意性地表示了包括两个代理P1、P2以及域名服务器DNSR的传统SIP电信网络SIPN的示例。电话终端分别包括用户代理SIPUA1、SIPUA2等，并且经由以太网链路被链接至这个SIP网络。
所有的SIP用户代理SIPUA1、SIPUA2等通过使用由标准RFC3261和RFC3263所定义的过程、并且特别是域名系统(DNS)解析来向同一SIP域注册。例如，用户代理SIPUA1已经向代理P1注册，并且用户代理SIPUA2已经向代理P2注册。为了在代理中进行注册，用户代理向DNS服务器做出“DNS请求”，以便得到具有优先级排序的代理地址的列表，然后它在这个列表中选择具有最高优先级的代理地址并且向它注册。一旦注册，它向该代理发送随后的请求(除非DNS服务器配置改变)，特别地它发送请求来建立呼叫。
SIP域一般由一组代理来管理并且这些代理是冗余的，从而每个代理在另一个代理关机(例如出于维护的目的)的情况下提供故障切换功能。例如，如果代理P1为了维护而关闭，则SIP用户代理SIPUA1应该切换至备用代理P2。但是SIP用户代理SIPUA1通过SIP协议手段并不是立即知道代理P1被关闭。
图2图示了在这个示例性SIP电信网络SIPN中从代理P1向代理P2的故障切换。当代理P1关闭时，则代理P2接管以便服务该域中的所有用户代理。当用户开始他/她的SIP电话时，这个电话的SIP用户代理SIPUA1做出如下的步骤：
-步骤20：它根据标准RFC3263向DNS服务器DNSR发送DNS请求，以便解析域名。
-步骤21：DNS服务器DNSR通过DNS响应来响应，该DNS响应包含分别以第一优先级指向代理P1并且以第二优先级指向代理P2的代理地址。
-步骤22：一段时间之后，代理P1关闭。
-步骤23：一段时间之后，这个电话的用户呼叫另一个电话用户。用户代理SIPUA1再次根据标准RFC3263向DNS服务器DNSR发送DNS请求，以便解析域名。
-步骤24：DNS服务器DNSR通过DNS响应来响应，该DNS响应包含分别以第一优先级指向代理P1并且以第二优先级指向代理P2的代理地址，因为它不知道代理P1关闭了。
-步骤25：然后因为代理P1具有最高的优先级，用户代理SIPUA1向代理P1发送“INVITE sip:bobexample.com”。代理P1不能建立会话因为它关闭了。它根本不响应。该终端正等待响应。
-步骤26：在用户代理SIPUA1中，定时器B(请求超时，参见RFC3261中的定时器参考)在预定时间之后到期。
-步骤27：然后用户代理SIPUA1向代理P2发送“INVITE sip:bobexample.com”，代理P2在从域名服务器DNSR所接收的代理地址列表中具有第二优先级。
-步骤28：代理P2通过消息“403Forbidden”来响应，因为用户代理SIPUA1没有在代理P2中注册。
-步骤29：用户代理SIPUA1向代理P2发送确认消息“ACK”。
呼叫建立已经不可能，因为SIP用户代理SIPUA1没有向代理P2注册。这个注册将稍后在注册刷新时间(根据RFC3261注册刷新)发生。因此在刷新时间之后呼叫是可能的，但是这个延迟可能长(几分钟)。
RFC3261、RFC3263、以及RFC5626章节4.5中描述了最佳的已有解决方案：
-RFC3261定义了刷新时间(称为“到期”)，SIP用户代理在该刷新时间尝试再次向同一代理注册。
-RFC5626定义了假如代理不可达则加速恢复的算法。
-RFC3263发送“DNS SRV”消息来传达备用代理列表。
sip用户代理必须使用(具有优先级排序的)这个代理列表来切换至恢复代理。
这种已知的解决方案不够好，因为恢复时间太长，这个时间应当尽可能地短。让我们来尝试估计这个时间：
-当INVITE消息被发送给代理P1时，定时器B启动并且将在检测到关闭之前到期。默认地，定时器B(参阅RFC3261)持续32秒。
-当第二INVITE消息被发送给代理P2时，它被拒绝，因为它没有向代理P2注册。为了再次注册，最差可能持续到期时间，这可能非常长(几分钟)。
由图3所图示的另一种已知解决方案，包括公共数据库CDB，在该公共数据库CDB处，一个域的所有代理P1、P2存储所有用户代理的注册地址。然而，如果一个SIP用户代理(例如SIPUA3)在包括网络地址转换器(通常缩写为“NAT”)的路由器R的后面，这种解决方案不再起作用：事实上，当一个消息被转发给代理P2时并且当一个消息被转发给代理P1时，网络地址转换器指派两个不同的传输地址(IP地址+端口)，例如分别是10.0.0.1:3333和10.0.01:2222。因此，在代理P2失效的情况下被用于到达代理P2的注册地址(10.0.0.1:3333)不能被重新用于到达代理P1，尽管这个注册地址(10.0.0.1:3333)已经在公共数据库DB中被注册。
因此，存在一种需要用以提供用于提供快速SIP代理故障切换的技术方案。当用户正等待建立紧急电话呼叫时，这是特别重要的。
这个问题能够通过应用根据本发明的方法来解决。
发明内容
本发明的目的是一种用于SIP电信网络中的SIP代理故障切换的方法，该SIP电信网络包括多个代理和域名服务器，该方法包括下列步骤：
-在该域名服务器中存储正在工作的代理的地址；
-如果第一代理关闭，则向该域名服务器通知此第一代理已经关闭；
-然后，如果用户代理向该域名服务器发送域名系统请求，则从该域名服务器向此用户代理发送仅包含正在工作的代理的相应地址的响应，
-以及然后，所述用户代理将它自己注册在其地址被包含在来自该域名服务器的响应中的代理中。
由于这种方法，当关闭一个SIP代理时，域名服务器被更新以记住这个代理是不可用的。当用户代理(user agent)需要向一个代理(proxy)发送消息时，域名服务器向它提供至少一个正在工作的代理的地址。因此该用户代理不会向不再可用的代理发送任何消息。这种方式极大地缩短了当SIP代理故障切换发生时用户的等待时间。
本发明的另一个目的是用于实施这种方法的SIP代理、域名服务器、以及SIP用户代理。一种算法被分布在这些SIP代理、该DNS服务器以及该SIP用户代理中。
根据本发明的实施例的结合附图时的下列详细描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。
附图说明
为了详细地图示本发明的实施例的特征和优点，下列描述将参考附图。如果可能，贯穿它们的附图和描述，相似或类似的参考标号指代相同或类似的组件，其中：
-图1，如上面所描述的，示意性地表示了传统SIP电信网络的示例。
-图2，如上面所描述的，示出了用于其中第一已知方法被应用用于代理故障切换的示例的信令流程。
-图3，如上面所描述的，示出了用于其中第二已知方法被应用用于代理故障切换的示例的信令流程。
-图4示出了用于其中根据本发明的方法被应用用于代理故障切换的示例的信令流程。
具体实施方式
根据本发明的方法通过执行下列分别在代理、DNS服务器、以及SIP用户代理中的算法而被应用。
代理中的算法：
-当该代理启动时，它向DNS服务器发送消息，这个消息向该DNS服务器通知这个代理已经启动。这个消息是“域名:代理名:代理IP地址:UP”。
-根据该方法，当该代理关闭时，它向该DNS服务器发送消息，这个消息向该域名服务器通知这个代理已经启动。这个消息是“域名:代理名:代理IP地址:DOWN”。
-如果这个代理再次启动，则它向该DNS服务器发送消息，这个消息向该DNS服务器通知这个代理再次在工作。这个消息是“域名:代理名:代理IP地址:UP”
DNS服务器中的算法：
-它等待来自代理的消息。
-当它从代理接收到消息时：
--如果消息类型是“UP”，则它针对它将为该域发送的任何DNS响应启用这个代理的名称。
--如果消息类型是“DOWN”，则它针对它将为该域发送的任何DNS响应禁用这个代理的名称。
因此，如果用户代理向域名服务器发送域名系统请求，则后者向这个用户代理发送仅包含正在工作的代理的相应地址的响应。
在SIP用户代理中的算法，当它需要向代理发送消息时：
-该用户代理向DNS服务器发送DNS请求。
-该用户代理接收具有优先级排序的包含代理地址或者代理地址的列表的DNS响应。
-该用户代理从DNS响应选择目标代理地址来发送SIP消息(如RFC3263声明中所规定的)。
-根据本发明，它将所选择的目标代理地址与它当前向其注册的代理的地址相比较，以便于：
--如果它当前向其注册的代理的地址等于所选择的目标代理地址，则它被允许向这个所选择的目标代理地址发送消息。
--如果它当前向其注册的代理的地址不等于所选择的目标代理地址，则在向该所选择的目标代理地址发送该消息之前，它通过REGISTER事务(transaction)发起向它的注册。
例如，考虑包括两个代理P1、P2和域名服务器DNSR的SIP电信网络SIPN。电话终端分别包括经由以太网链路链接至这个SIP网络的用户代理(诸如SIPUA1)。
图4示出了用于这个示例性电信网络的信令流程，其中根据本发明的该方法被应用用于从代理P1到代理P2的故障切换。在所考虑的瞬间，代理P1和P2正在工作。域名服务器DNSR将代理P1的地址和代理P2的地址记在数据库(未表示)中。因此，当该域名服务器DSNSR接收到DNS请求时，它通过具有优先级排序的包含代理P1的地址和代理P2的地址的DNS响应来响应。在这个示例中，代理P1具有最高的优先级。例如，用户代理SIPUA1已经在代理P1中注册，因为它早先进行了电话呼叫(这个先前的事件未被表示)。
-步骤42：现在，代理P1关闭。它通过向DNS服务器DNSR发送消息“example.com:P1:DOWN”来通知DNS服务器DNSR该事件。该DNS服务器DNSR现在知道该代理P1不能被到达。它从它的数据库移除代理P1的地址，从而代理P1的地址将不被包括在该域名服务器DNSR将发送的任何DNS响应中。
-步骤43：一段时间之后，用户代理SIPUA1的用户想要呼叫Bob。该SIP用户代理SIPUA1向该DNS服务器DNSR做出DNS请求。
-步骤44：该DNS服务器DNSR通过仅包含代理P2的地址的DNS响应来应答。
-步骤45：该用户代理SIPUA1根据RFC3263声明来选择代理。在这个示例中，代理P2是由该DNS服务器所提供的列表的唯一代理，因此用户代理SIPUA1选择代理P2。根据本发明，它将代理P2的地址与它当前向其注册的代理(即代理P1)的地址相比较。因为代理P2的地址与代理P1的地址不同，所以该用户代理SIPUA1向代理P2发送消息“REGISTER sip:p2”，用于在代理P2中进行注册。这个后者取代了P1。
-步骤46：代理P2向用户代理SIPUA1发送确认消息“ACK”。
-步骤47：然后，用户代理SIPUA1向代理P2发送消息“INVITEsip:bobexample.com”。
-步骤48：代理P2通过指示该目的地终端正响铃的消息“180Ringing”来应答。
-步骤49：然后代理P2向用户代理SIPUA1发送消息“200OK”。
-步骤50：用户代理SIPUA1向代理P2发送确认消息“ACK”。
现在，让我们估计针对SIP用户代理SIPUA1的切换延迟，例如：
让我们假设到DNS服务器DNSR和代理P1、P2的往返时间是50毫秒：
-DNS交换(请求+响应)将持续50ms，
-REGISTER交换(REGISTER+200OK)将持续50ms。
总计延迟是：50+50＝100毫秒。
这与已经存在的解决方案(参见前次32秒的估计)相比是非常大的改进。这使得这种解决方案比当前的技术状态好很多。根据本发明的该方法在SIP代理关闭时将为用户很大地减小延迟。如果我们将它应用至例如IMS(IP多媒体子系统)，载波将为用户提供好得多的服务质量，因为不可用时间将被极大地改进。
这种解决方案与包括地址转换器(NAT)的路由器是兼容的，因为它触发的新注册将把联系人信息更新到新代理中。在图4的示例中，如果存在被用于用户代理SIPUA1与主代理P1之间的NAT绑定，则备用代理P2将不使用被用于该用户代理与主代理P1之间的通信的这个NAT绑定，但是将使用由新注册所创建的新的专有NAT绑定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于SIP电信网络(SIPN)中的SIP代理故障切换的方法，所述SIP电信网络(SIPN)包括多个SIP代理(P1、P2)和域名服务器(DNSR)，所述方法包括下列步骤：
-在所述域名服务器(DNSR)中存储正在工作的SIP代理的地址；
-如果第一SIP代理(P1)关闭，则向所述域名服务器(DNSR)通知(42)此第一SIP代理已经关闭；
-然后，如果用户代理(SIPUA1)向所述域名服务器(DNSR)发送域名系统请求(43)，则从所述域名服务器(DNSR)向此用户代理发送(44)仅包含正在工作的SIP代理(P2)的相应地址的响应，
-以及然后，所述用户代理将它自己注册在其地址被包含在来自所述域名服务器(DNSR)的所述响应中的SIP代理(P2)中。
2.一种SIP代理(P1)，包括用于以下操作的装置：
-如果所述SIP代理关闭，则从所述SIP代理(P1)向域名服务器(DNSR)发送(42)消息，此消息指示此SIP代理已经关闭；
-如果所述SIP代理启动，则从所述SIP代理向所述域名服务器(DNSR)发送(40)消息，此消息指示此SIP代理已经启动。
3.一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，当所述程序运行在计算机上时所述计算机可执行指令用于执行一种方法，所述方法包括步骤：
-如果SIP代理关闭，则从所述SIP代理(P1)向域名服务器(DNSR)发送(42)消息，此消息指示此SIP代理已经关闭；
-如果所述SIP代理启动，则从所述SIP代理向所述域名服务器(DNSR)发送(40)消息，此消息指示此SIP代理已经启动。
4.一种用于域的域名服务器(DNSR)，包括用于以下操作的装置：
-当它从SIP代理接收到指示所述SIP代理(P1)已经启动的消息时，则针对用于所述域的所有记录启用此SIP代理的名称；
-当它从SIP代理接收(42)到指示所述SIP代理(P1)已经关闭的消息时，则针对用于所述域的所有记录禁用所述SIP代理的所述名称。
5.一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，当所述程序运行在计算机上时所述计算机可执行指令用于执行一种方法，所述方法包括步骤：
-如果消息被接收，所述消息指示SIP代理(P1)已经关闭，则针对用于所述域的所有记录禁用所述SIP代理的名称；
-否则，如果所述消息指示SIP代理(P1)正在工作，则针对用于所述域的所有记录启用此SIP代理的所述名称。
6.一种SIP用户代理(SIPUA1)，包括用于以下操作的装置：
-向域名服务器(DNSR)发送(43)域名请求，
-然后接收(44)包含至少一个SIP代理地址的响应，
-然后在被包含在所述响应中的所述SIP代理地址之中选择一个SIP代理地址，
-然后，如果所选择的SIP代理地址(P2)不等于此用户代理当前注册的SIP代理地址(P1)，则向所选择的SIP代理地址(P2)发送注册请求。
7.一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，当所述程序运行在计算机上时所述计算机可执行指令用于执行一种方法，所述方法包括步骤：
-向域名服务器(DNSR)发送(43)域名请求，
-然后接收(44)包含至少一个SIP代理地址的响应，
-然后在被包含在所述响应中的所述SIP代理地址之中选择一个SIP代理地址，
-然后，如果所选择的SIP代理地址(P2)不等于此用户代理当前注册的SIP代理地址(P1)，则向所选择的SIP代理地址(P2)发送注册请求。

Claims (7)

1.一种用于SIP电信网络(SIPN)中的SIP代理故障切换的方法，所述SIP电信网络(SIPN)包括多个代理(P1、P2)和域名服务器(DNSR)，所述方法包括下列步骤：
-在所述域名服务器(DNSR)中存储正在工作的代理的地址；
-如果第一代理(P1)关闭，则向所述域名服务器(DNSR)通知(42)此第一代理已经关闭；
-然后，如果用户代理(SIPUA1)向所述域名服务器(DNSR)发送域名系统请求(43)，则从所述域名服务器(DNSR)向此用户代理发送(44)仅包含正在工作的代理(P2)的相应地址的响应，
-以及然后，所述用户代理将它自己注册在其地址被包含在来自所述域名服务器(DNSR)的所述响应中的代理(P2)中。
2.一种代理(P1)，包括用于以下操作的装置：
-如果所述代理关闭，则从所述代理(P1)向域名服务器(DNSR)发送(42)消息，此消息指示此代理已经关闭；
-如果所述代理启动，则从所述代理向所述域名服务器(DNSR)发送(40)消息，此消息指示此代理已经启动。
3.一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，当所述程序运行在计算机上时所述计算机可执行指令用于执行一种方法，所述方法包括步骤：
-如果代理关闭，则从所述代理(P1)向域名服务器(DNSR)发送(42)消息，此消息指示此代理已经关闭；
-如果所述代理启动，则从所述代理向所述域名服务器(DNSR)发送(40)消息，此消息指示此代理已经启动。
4.一种用于域的域名服务器(DNSR)，包括用于以下操作的装置：
-当它从代理接收到指示所述代理(P1)已经启动的消息时，则针对用于所述域的所有记录启用此代理的名称；
-当它从代理接收(42)到指示所述代理(P1)已经关闭的消息时，则针对用于所述域的所有记录禁用所述代理的所述名称。
5.一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，当所述程序运行在计算机上时所述计算机可执行指令用于执行一种方法，所述方法包括步骤：
-如果消息被接收，所述消息指示代理(P1)已经关闭，则针对用于所述域的所有记录禁用所述代理的名称；
-否则，如果所述消息指示代理(P1)正在工作，则针对用于所述域的所有记录启用此代理的所述名称。
6.一种SIP用户代理(SIPUA1)，包括用于以下操作的装置：
-向域名服务器(DNSR)发送(43)域名请求，
-然后接收(44)包含至少一个代理地址的响应，
-然后在被包含在所述响应中的所述代理地址之中选择一个代理地址，
-然后，如果所选择的代理地址(P2)不等于此用户代理当前注册的代理地址(P1)，则向所选择的代理地址(P2)发送注册请求。
7.一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，当所述程序运行在计算机上时所述计算机可执行指令用于执行一种方法，所述方法包括步骤：
-向域名服务器(DNSR)发送(43)域名请求，
-然后接收(44)包含至少一个代理地址的响应，
-然后在被包含在所述响应中的所述代理地址之中选择一个代理地址，
-然后，如果所选择的代理地址(P2)不等于此用户代理当前注册的代理地址(P1)，则向所选择的代理地址(P2)发送注册请求。
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