CN108513294A - 一种基于异构计算的s-cscf应用服务器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种基于异构计算的S‑CSCF应用服务器及方法。该基于异构计算的S‑CSCF应用服务器及方法，包括会话控制模块和数据存储模块，所述数据存储模块包括Open CL协议栈和FPGA芯片，所述会话控制模块连接到P‑CSCF服务器和归属签约用户服务器HSS；所述FPGA芯片作为异构加速器，在用户发起初始注册和呼叫过程中对用户数据进行加解密计算，完成数据的安全存储。该基于异构计算的S‑CSCF应用服务器及方法，将FPGA芯片的异构计算引入至S‑CSCF应用服务器中的数据存储系统中，既保证了数据存储的安全性，同时基于FPGA芯片的异构计算并行处理能力能够降低系统CPU，防止出现呼损，增加了接通率，提高了整个S‑CSCF应用服务器的可靠性。

Description

一种基于异构计算的S-CSCF应用服务器及方法
技术领域
本发明涉及数字通信技术领域，特别涉及一种基于异构计算的S-CSCF应用服务器及方法。
背景技术
S-CSCF（Serving Call Session Control Function服务呼叫会话控制功能）是IMS（IP Multimedia Subsystem）终端和网络接入侧核心单元，接受并从HSS（HomeSubscriber Server）处下载用户签约的业务数据。S-CSCF对于用户主叫及被叫侧进行路由管理，根据用户签约的初始过滤规则IFC（Initial Filter Criteria），进行应用服务器SIPAS触发，实现丰富的IMS业务功能
异构计算主要是指使用不同体系的计算单元（CPU、GPU、FPGA等）组成计算系统的方式。专有的计算单元工作频率较低，但是具备更高的并行计算能力，总体性能和功耗较低。
在IMS网络中，当用户发起注册时，会将数据从HSS上下载至S-CSCF中并将数据存在本地中；当用户发起呼叫时，直接读取本地存储的用户数据进行呼叫业务处理，数据存储得不到安全保护，容易被篡改。因此可以通过加密的方式，对终端用户数据进行加密保护，保证用户数据存储在本地的安全性。同时由于数据加密和解密非常消耗CPU的系能，特别是在大规模呼叫并发中，频繁的读取数据，系统CPU上升导致告警，出现呼损。
基于上述情况，本发明提出了一种基于异构计算的S-CSCF应用服务器及方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的基于异构计算的S-CSCF应用服务器及方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于异构计算的S-CSCF应用服务器，其特征在于：包括会话控制模块和数据存储模块，所述数据存储模块包括Open CL协议栈和FPGA芯片，所述会话控制模块连接到P-CSCF服务器和归属签约用户服务器HSS；所述FPGA芯片作为异构加速器，在用户发起初始注册和呼叫过程中对用户数据进行加解密计算，完成数据的安全存储。
所述S-CSCF应用服务器通过SH接口与归属签约用户服务器HSS连接，并处理收到来归属签约用户服务器HSS的SH接口信息UDR/PUR/SNR。
所述FPGA芯片采用PCIE接口与Open CL协议栈相连，用于处理S-CSCF应用服务器收到的来自归属签约用户服务器HSS的用户数据，完成对数据的加解密存储。
基于异构计算的S-CSCF应用服务器的注册方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）当终端发起注册后，P-CSCF服务器收到用户设备UE的注册Register消息并将收到的注册Register消息发送至P-CSCF服务器归属的S-CSCF应用服务器中；
（2）S-CSCF应用服务器收到来自P-CSCF服务器转发的注册Register消息，会向归属签约用户服务器HSS发送UDR/PUR请求消息，收到归属签约用户服务器HSS的UDA/PUA响应消息后，获取用户数据，并将用户数据存储在本地；
（3）通过调用Open CL接口将数据传入至FPGA芯片，并利用FPGA芯片对用户数据进行加密，完成对用户数据的本地加密，保证用户数据存储的安全性，完成用户数据的注册流程。
所述UDR/PUR请求消息携带用户的IP 多媒体公共标识IMPU。
所述步骤（1）中，用户设备UE的注册Register消息携带用户的注册时间；所述步骤（2）中，S-CSCF应用服务器在本地构造UDR/PUR请求消息，并通过SH接口将消息发送至归属签约用户服务器HSS获取用户数据；归属签约用户服务器HSS收到UDR/PUR消息，将数据通过UDA/PUA整体或者分段将用户开户的数据发送至S-CSCF应用服务器中；S-CSCF应用服务器收到响应消息后，将注册Register消息中携带的注册时间更新至本地。
所述步骤（3）中，S-CSCF应用服务器通过调用Open CL接口 clEnqueueNDRange将待加密数据参数和核函数数据传入至FPGA芯片，对用户数据进行加密，完成数据存储的加密。
基于异构计算的S-CSCF应用服务器的呼叫方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）当用户设备UE发起呼叫时，P-CSCF服务器收到用户设备UE的初始invite消息，并将收到的初始invite消息发送至S-CSCF应用服务器中；
（2）S-CSCF应用服务器收到来自P-CSCF服务器的初始invite消息，调用Open CL接口至FPGA芯片中进行解密；
（3）完成数据解密和数据更新后，根据用户签约的初始过滤规则IFC判断是否将invite消息发送至应用服务器SIP AS中，实现IMS呼叫会话功能。
所述P-CSCF服务器的初始invite消息携带用户的IP 多媒体公共标识IMPU。
所述步骤（2）中，S-CSCF应用服务器通过调用Open CL接口clEnqueueNDRange，将解密的数据参数和核函数数据传入至FPGA芯片中进行解密，完成用户数据的解密。
本发明的有益效果是：该基于异构计算的S-CSCF应用服务器及方法，将FPGA芯片的异构计算引入至S-CSCF应用服务器中的数据存储系统中，既保证了数据存储的安全性，同时基于FPGA芯片的异构计算并行处理能力能够降低系统CPU，防止出现呼损，增加了接通率，提高了整个S-CSCF应用服务器的可靠性。
附图说明
附图1为本发明基于异构计算的S-CSCF应用服务器示意图。
附图2为本发明基于异构计算的S-CSCF应用服务器的注册流程示意图。
附图3为本发明基于异构计算的S-CSCF应用服务器的呼叫流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
该基于异构计算的S-CSCF应用服务器及方法，包括会话控制模块和数据存储模块，所述数据存储模块包括Open CL协议栈和FPGA芯片，所述会话控制模块连接到P-CSCF服务器和归属签约用户服务器HSS；所述FPGA芯片作为异构加速器，在用户发起初始注册和呼叫过程中对用户数据进行加解密计算，完成数据的安全存储。
所述S-CSCF应用服务器通过SH接口与归属签约用户服务器HSS连接，并处理收到来归属签约用户服务器HSS的SH接口信息UDR/PUR/SNR。
所述FPGA芯片采用PCIE接口与Open CL协议栈相连，用于处理S-CSCF应用服务器收到的来自归属签约用户服务器HSS的用户数据，完成对数据的加解密存储。
该基于异构计算的S-CSCF应用服务器的注册方法，包括以下步骤：
（1）当终端发起注册后，P-CSCF服务器收到用户设备UE（User Equipment）的注册Register消息并将收到的注册Register消息发送至P-CSCF服务器归属的S-CSCF应用服务器中；
（2）S-CSCF应用服务器收到来自P-CSCF服务器转发的注册Register消息，会向归属签约用户服务器HSS发送UDR/PUR请求消息，收到归属签约用户服务器HSS的UDA/PUA响应消息后，获取用户数据，并将用户数据存储在本地；
（3）通过调用Open CL接口将数据传入至FPGA芯片，并利用FPGA芯片对用户数据进行加密，完成对用户数据的本地加密，保证用户数据存储的安全性，完成用户数据的注册流程。
所述UDR/PUR请求消息携带用户的IP 多媒体公共标识IMPU（IP MultimediaPublic Identity）。
所述步骤（1）中，用户设备UE的注册Register消息携带用户的注册时间；所述步骤（2）中，S-CSCF应用服务器在本地构造UDR/PUR请求消息，并通过SH接口将消息发送至归属签约用户服务器HSS获取用户数据；归属签约用户服务器HSS收到UDR/PUR消息，将数据通过UDA/PUA整体或者分段将用户开户的数据发送至S-CSCF应用服务器中；S-CSCF应用服务器收到响应消息后，将注册Register消息中携带的注册时间更新至本地。
所述步骤（3）中，S-CSCF应用服务器通过调用Open CL接口 clEnqueueNDRange将待加密数据参数和核函数数据传入至FPGA芯片，对用户数据进行加密，完成数据存储的加密。
该基于异构计算的S-CSCF应用服务器的呼叫方法，包括以下步骤：
（1）当用户设备UE发起呼叫时，P-CSCF服务器收到用户设备UE的初始invite消息，并将收到的初始invite消息发送至S-CSCF应用服务器中；
（2）S-CSCF应用服务器收到来自P-CSCF服务器的初始invite消息，调用Open CL接口至FPGA芯片中进行解密；
（3）完成数据解密和数据更新后，根据用户签约的初始过滤规则IFC判断是否将invite消息发送至应用服务器SIP AS中，实现IMS呼叫会话功能。
所述P-CSCF服务器的初始invite消息携带用户的IP 多媒体公共标识IMPU。
所述步骤（2）中，S-CSCF应用服务器通过调用Open CL接口clEnqueueNDRange，将解密的数据参数和核函数数据传入至FPGA芯片中进行解密，完成用户数据的解密。
由于FPGA芯片具有低功耗、动态重构、并行处理和高吞吐量的优势，能够降低系统CPU，防止因CPU过高导致系统复位出现呼损，增加了接通率，提高了整个S-CSCF服务呼叫会话控制功能服务器的可靠性。

Claims (9)

1.一种基于异构计算的S-CSCF应用服务器，其特征在于：包括会话控制模块和数据存储模块，所述数据存储模块包括Open CL协议栈和FPGA芯片，所述会话控制模块连接到P-CSCF服务器和归属签约用户服务器HSS；所述FPGA芯片作为异构加速器，在用户发起初始注册和呼叫过程中对用户数据进行加解密计算，完成数据的安全存储。
2.根据权利要求1所述的基于异构计算的S-CSCF应用服务器，其特征在于：所述S-CSCF应用服务器通过SH接口与归属签约用户服务器HSS连接，并处理收到来归属签约用户服务器HSS的SH接口信息UDR/PUR/SNR。
3.根据权利要求1所述的基于异构计算的S-CSCF应用服务器，其特征在于：所述FPGA芯片采用PCIE接口与Open CL协议栈相连，用于处理S-CSCF应用服务器收到的来自归属签约用户服务器HSS的用户数据，完成对数据的加解密存储。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的基于异构计算的S-CSCF应用服务器的注册方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）当终端发起注册后，P-CSCF服务器收到用户设备UE的注册Register消息并将收到的注册Register消息发送至P-CSCF服务器归属的S-CSCF应用服务器中；
（2）S-CSCF应用服务器收到来自P-CSCF服务器转发的注册Register消息，会向归属签约用户服务器HSS发送UDR/PUR请求消息，收到归属签约用户服务器HSS的UDA/PUA响应消息后，获取用户数据，并将用户数据存储在本地；
（3）通过调用Open CL接口将数据传入至FPGA芯片，并利用FPGA芯片对用户数据进行加密，完成对用户数据的本地加密，保证用户数据存储的安全性，完成用户数据的注册流程。
5.根据权利要求4所述的基于异构计算的S-CSCF应用服务器的注册方法，其特征在于：所述UDR/PUR请求消息携带用户的IP 多媒体公共标识IMPU。
6.根据权利要求4所述的基于异构计算的S-CSCF应用服务器的注册方法，其特征在于：
所述步骤（1）中，用户设备UE的注册Register消息携带用户的注册时间；
所述步骤（2）中，S-CSCF应用服务器在本地构造UDR/PUR请求消息，并通过SH接口将消息发送至归属签约用户服务器HSS获取用户数据；归属签约用户服务器HSS收到UDR/PUR消息，将数据通过UDA/PUA整体或者分段将用户开户的数据发送至S-CSCF应用服务器中；S-CSCF应用服务器收到响应消息后，将注册Register消息中携带的注册时间更新至本地；
所述步骤（3）中，S-CSCF应用服务器通过调用Open CL接口 clEnqueueNDRange将待加密数据参数和核函数数据传入至FPGA芯片，对用户数据进行加密，完成数据存储的加密。
7.根据权利要求1~3任意一项所述的基于异构计算的S-CSCF应用服务器的呼叫方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）当用户设备UE发起呼叫时，P-CSCF服务器收到用户设备UE的初始invite消息，并将收到的初始invite消息发送至S-CSCF应用服务器中；
（2）S-CSCF应用服务器收到来自P-CSCF服务器的初始invite消息，调用Open CL接口至FPGA芯片中进行解密；
（3）完成数据解密和数据更新后，根据用户签约的初始过滤规则IFC判断是否将invite消息发送至应用服务器SIP AS中，实现IMS呼叫会话功能。
8.根据权利要求7所述的基于异构计算的S-CSCF应用服务器的呼叫方法，其特征在于：所述P-CSCF服务器的初始invite消息携带用户的IP 多媒体公共标识IMPU。
9.根据权利要求7所述的基于异构计算的S-CSCF应用服务器的呼叫方法，其特征在于：所述步骤（2）中，S-CSCF应用服务器通过调用Open CL接口clEnqueueNDRange，将解密的数据参数和核函数数据传入至FPGA芯片中进行解密，完成用户数据的解密。
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