CN109525536A - 一种ip多媒体子系统接入方法和装置 - Google Patents

一种ip多媒体子系统接入方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种IP多媒体子系统接入方法和装置，通过该装置定期获取各实体的负载状况，然后根据所述负载状况在系统的各用户端点与相应实体之间建立业务关系，按照所述业务关系进行报文交互。本发明通过所述接入装置，统一在网侧集中处理对接入的实体的选择，降低用户端点复杂度，能够有效提高用户端点初始注册业务受理的成功率。本发明同时还提供了一种IP多媒体子系统，通过负载均衡模块，在为所述用户端点建立与实体的业务关系时，根据负载能力表中记录的各实体的负载能力选择适宜的实体建立业务关联。本发明能够有效均衡所述IP多媒体子系统内的负载状况，避免因负载不均衡而造成的等待时间，进一步提高所述IP多媒体子系统的响应速率。

Description

一种IP多媒体子系统接入方法和装置
技术领域
本发明涉及通信系统中用户设备的接入技术，尤其涉及一种针对IP多媒体子系统(IMS，IP Multimedia Subsystem)的用户设备接入方法。
背景技术
IMS(IP Multimedia Subsystem)即IP多媒体子系统，是一种全新的多媒体业务形式，它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。IMS实现了控制和承载的分离，IMS终端UE(User Endpoint，用户端点)可通过不同的方式接入分组域核心网络。
P-CSCF(Proxy-Call Session Control Funtion，代理呼叫会话控制功能)是IMS系统中用户端点UE接触到的第一个实体。其作为cscf proxy server(呼叫会话控制功能代理服务器)，也是用户端点UE接入IMS网络的接入服务器。
现有的技术中，用户端点UE在成功获取P-CSCF后，会得到一个地址列表。用户端点在请求接入服务器时，会依次查找所述地址列表中的各接入服务器地址，在发送请求，等待响应，在响应超时后认为第一个地址不可用，再将接入服务器地址更换列表中的下一个地址，重复刚刚的接入尝试。
显然，这种接入方式，由于地址列表中存在多个P-CSCF地址均面向UE，用户端点UE对接入P-CSCF的选择，无疑会降低UE的接入效率。而且，由于每次接入尝试都需要等待超时时间才能确认UE端是否能够获准接入服务器，因此用户端点接入需经历较长时间，组网效率不高，同时也会增加UE软件的复杂度。应用场景中，用户端点需要根据不同的场景对接入端P-CSCF进行更换。这样的要求也会进一步增加UE的复杂度。
因此，目前急需一种能够有效降低UE接入复杂度、提高UE接入速度的技术。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种IP多媒体子系统接入方法及装置。
首先，为实现上述目的，提出一种IP多媒体子系统接入方法，包括以下步骤：
第一步，定期获取所述IP多媒体子系统中各接入点所对应的实体的负载状况，更新负载能力表；
第二步，若接收的报文为用户端点初始注册报文，则跳转至第三步；否则，跳转至第四步；
第三步，查询所述负载能力表，确定接入点地址，按照所述接入点地址转发所述用户端点初始注册报文，接收、解析并响应所述接入点反馈的报文；为所述接入地址和所述用户端点建立业务关联表；
第四步，查询所述业务关联表，转发所述报文至对应的接入地址或用户端点。
进一步，上述接入方法中，所述第三步中，响应所述接入点反馈的报文具体包括以下步骤：
若解析所述报文为401响应，则标记获取实体流程结束，停止超时定时器，为所述实体和所述用户端点建立业务关联表，存储所述业务关联表；
若解析所述报文为要求更换接入点，则查询所述负载能力表，获取所述负载能力表中下一个接入点的地址，重复所述第三步；
若超时定时器发出中断信号，则查询所述负载能力表，获取所述负载能力表中下一个接入点的地址，重复所述第三步；
若解析所述报文判断无需更换接入点，则跳转至第四步；
若解析所述报文判断为异常，则更新所述负载能力表，标记改接入点负载能力为0。
进一步，上述接入方法中，所述第一步中获取所述各接入点所对应的实体的负载状况的周期短于系统中超时定时器的定时周期或运营商订制的值。
进一步，上述接入方法中，所述业务关联表根据各实体对应的接入地址以及各接入地址所对应的用户端点建立索引。
其次，为实现上述目的，还提出一种IP多媒体子系统接入装置，包括：负载均衡模块、数据收发模块、数据表管理模块、IMS模块、业务逻辑模块、负载能力表和业务关联表；
所述负载均衡模块用于定期获取所述IP多媒体子系统中各实体的负载状况，通过所述数据表管理模块更新负载能力表；
所述数据收发模块包括至少一个用户端点接口和至少一个实体接口，所述数据收发模块用于与所述各用户端点和所述各实体交互报文；
所述数据表管理模块用于根据所述负载均衡模块获取的各实体的负载状况，增加、删除、查询或修改所述负载能力表和所述业务关联表；
所述IMS模块用于实现IMS协议，包括根据所述IMS协议对报文进行编解码；
所述业务逻辑模块用于响应所述各用户端点或所述各实体交互的报文；
所述负载能力表用于存储所述各实体的负载状况；
所述业务关联表用于存储所述各用户端点与所述各实体之间的交互关系。
进一步，上述接入装置中，所述负载能力表还存储所述各实体的故障状况。
进一步，上述接入装置中，所述负载均衡模块还用于根据所述各实体的历史负载状况计算所述各实体的负载参考值，比较所述各实体的历史负载状况和当前负载状况确定向所述各实体分配负载的顺序。
同时，上述接入装置中，所述负载均衡模块采用的负载均衡方法包括以下步骤：
S1，定期获取所述IP多媒体子系统中各实体的负载状况及故障状况，更新负载能力表；
S2，查询所述各实体的历史负载状况，根据所述历史负载状况计算所述各实体的负载参考值；
S3，计算所述各实体的负载参考值和当前负载状况的差额，按照差额由大至小的顺序向所述各实体分配负载。
再进一步，本发明还提出一种IP多媒体子系统，包括至少一个用户端点和至少一个实体，其特征在于，所述各用户端点与所述各实体之间通过如上所述的IP多媒体子系统接入装置进行报文交互。
有益效果
本发明，通过定期获取各实体的负载状况，然后根据所述负载状况在系统的各用户端点与相应实体之间建立业务关系，按照所述业务关系进行报文交互。本发明通过所述接入装置，统一在网侧集中处理接入实体的选择，降低用户端点复杂度，能够有效提高用户端点初始注册业务受理的成功率。同时本发明在为所述用户端点建立与实体的业务关系时，按照所述实体的负载能力进行选择，能够有效均衡所述IP多媒体子系统内的负载状况，避免因负载不均衡而造成的等待时间，进一步提高所述IP多媒体子系统的响应速率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的IP多媒体子系统接入方法的流程图；
图2为根据本发明的IP多媒体子系统接入装置内部模块示意图；
图3为根据本发明的IP多媒体子系统的网络架构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为根据本发明的一种IP多媒体子系统接入方法，包括以下步骤：
第一步，定期获取所述IP多媒体子系统中各接入点所对应的实体(P-CSCF 1至N)的负载状况，更新负载能力表Tlc；
第二步，若接收的报文为用户端点初始注册报文，则跳转至第三步；否则，跳转至第四步；仅初始注册报文才进行负载查询分配；对于其他注册，如刷新注册报文，则作为一般报文转发，通过第四步直接查询Tor；
第三步，查询所述负载能力表Tlc，确定接入点地址，按照所述接入点地址转发所述用户端点初始注册报文，接收、解析并响应所述接入点反馈的报文；为所述接入地址(P-CSCF 1至N)和所述用户端点(UE)建立业务关联表Tor；
第四步，查询所述业务关联表Tor，转发所述报文至对应的接入地址(P-CSCF 1至N)或用户端点(UE)。
进一步，上述接入方法中，所述第三步中，响应所述接入点反馈的报文具体包括以下步骤：
若解析所述报文为401响应，则标记获取实体流程结束，停止超时定时器，为所述实体和所述用户端点建立业务关联表Tor，存储所述业务关联表Tor；
若解析所述报文为要求更换接入点，则查询所述负载能力表Tlc，获取所述负载能力表Tlc中下一个接入点的地址，重复所述第三步；
若超时定时器发出中断信号，则查询所述负载能力表Tlc，获取所述负载能力表Tlc中下一个接入点的地址，重复所述第三步；
若解析所述报文判断无需更换接入点，则跳转至第四步；
若解析所述报文判断为异常，则更新所述负载能力表Tlc，标记改接入点负载能力为0。
进一步，上述接入方法中，所述第一步中获取所述各接入点所对应的实体的负载状况的周期短于系统中超时定时器的定时周期或运营商订制的Treg值。
进一步，上述接入方法中，所述业务关联表Tor根据各实体对应的接入地址(P-CSCF的IP地址)以及各接入地址所对应的用户端点的IP地址建立索引。
其次，为实现上述目的，还提出一种IP多媒体子系统接入装置P-cscf-Proxy，如图2所示，其内部模块包括：负载均衡模块(Module Balanced Load，简写为Mbl)、数据收发模块(Module TX/RX,简写为Mtr)、数据表管理模块(Module Data Table Manage，简写为Mdtm)、IMS模块(Module IMS,简写为Mims)、业务逻辑模块(Module Operation Logic，简写为Mol)、负载能力表(Table Load Capacity，简写为Tlc)和业务关联表(Table OperationRelation，简写为Tor)；所述IP多媒体子系统接入装置用于根据所述各实体(P-CSCF 1至N)的负载状况(具体包括负载均衡情况和故障标记)在所述各用户端点与相应实体之间建立业务关系，实现负载分配，按照所述业务关系进行报文交互。其中：
所述负载均衡模块Mbl用于定期获取所述IP多媒体子系统中各实体的负载状况，通过所述数据表管理模块更新负载能力表Tlc；
所述数据收发模块Mtr包括至少一个用户端点接口和至少一个实体接口，所述数据收发模块Mtr用于与所述各用户端点和所述各实体交互报文；
所述数据表管理模块Mdtm用于根据所述负载均衡模块获取的各实体的负载状况，增加、删除、查询或修改所述负载能力表Tlc和所述业务关联表Tor；
所述IMS模块用于实现IMS协议，包括根据所述IMS协议对报文进行编解码；
所述业务逻辑模块Mol用于响应所述各用户端点或所述各实体交互的报文；
所述负载能力表Tlc用于存储所述各实体的负载状况；
所述业务关联表Tor用于存储所述各用户端点与所述各实体之间的交互关系。
进一步，上述接入装置中，所述负载能力表Tlc还存储所述各实体的故障状况。
进一步，上述接入装置中，所述负载均衡模块还用于根据所述各实体的历史负载状况计算所述各实体的负载参考值，比较所述各实体的历史负载状况和当前负载状况确定向所述各实体分配负载的顺序。
具体而言，上述装置具体工作过程如下：当装置中的数据收发模块Mtr收到用户端点UE的报文后，如果Mims解析出该报文为IMS初始注册报文；则由业务逻辑模块Mol调用数据表管理模块Mdtm查询Tlc获取当前最优P-CSCF地址，进行转发。此时业务逻辑模块Mol启动此事务转发超时定时器Ttrans，Trans值推荐设置值为32*T1。(运营商可根据其他配置修改此值，此值一般要小于事务超时定时器、运营商定制的Treg值)。一般，IMS系统中设置超时定时器为64*T1。T1为预估的往返时延(round-trip time，RTT)，UE和网络的无线网络之间默认为2s，服务器之间默认为500ms。这样设计，理论上可以在一个事务周期中允许(64*2)/(32*0.5)＝8次Trans超时，即允许8次尝试更换接入点P-CSCF的机会。
转发后，接收、解析并按照如下的步骤响应所述接入点反馈的报文：
A、如实体P-CSCF返回的报文，经Mims解析为401响应(401响应对应含义为“unauthorized”，表示P-CSCF向UE发起鉴权挑战，可理解为P-CSCF发起初始注册。)，即认为实体P-CSCF发起IMS初始注册报文或实体P-CSCF回复IMS初始注册鉴权挑战报文，则，业务逻辑模块Mol标记获取P-CSCF流程结束，停止此事务转发超时定时器Ttrans，并建立用户端点UE和该实体P-CSCF的业务关联表，调用数据表管理模块Mdtm将该条关联数据写入业务关联表Tor(上述业务关联表Tor以UE地址和CellID为唯一索引)；
B、如实体P-CSCF(该实体的地址标记为Address1)返回报文，经Mims解析为要求更换接入点，则由业务逻辑模块Mol调用数据表管理模块Mdtm查询负载能力表Tlc获取Address1之后的一个次优实体P-CSCF2的接入点地址，将调用数据收发模块Mtr将此次初始注册业务请求转发至该地址。
C、如实体P-CSCF(该实体的地址标记为Address1)返回响应的报文之前，超时定时器Ttrans超时，则通过业务逻辑模块Mol调用数据表管理模块Mdtm查询负载能力表Tlc获取Address1之后的一个次优实体P-CSCF2的接入点地址，将调用Mtr此次初始注册业务请求转发至该地址。
D、如实体P-CSCF返回报文，经Mims解析为其他响应码(无需更换P-CSCF)，则由业务逻辑模块Mol调用数据收发模块Mtr，直接发送该报文给用户端点UE处理。
E、如实体P-CSCF返回报文出现异常，则由负载均衡模块Mbl标记该P-CSCF剩余负载能力为0，调用数据表管理模块Mdtm将该实体P-CSCF的负载能力情况写入负载能力表Tlc，即后续初始注册请求不再受理。
F、数据收发模块Mtr收到用户端点UE或实体P-CSCF的报文，Mims解析出该报文为非IMS初始初始注册报文；则由业务逻辑模块Mol调用数据表管理模块Mdtm查询业务关联表Tor获取表中该用户端点UE或实体P-CSCF对应的实体P-CSCF或用户端点UE的地址，调用数据收发模块Mtr进行该报文的转发。
具体而言，上述接入装置中，所述负载均衡模块采用的负载均衡方法包括以下步骤：
S1，定期获取所述IP多媒体子系统中各实体的负载状况及故障状况，更新负载能力表；
S2，查询所述各实体的历史负载状况，根据所述历史负载状况计算所述各实体的负载参考值；
S3，计算所述各实体的负载参考值和当前负载状况的差额，按照差额由大至小的顺序向所述各实体分配负载。
具体到本实施例所述的接入装置中，采用的动态负载均衡算法如下：接入装置P-CSCF-Proxy周期性(如一分钟)向各实体P-CSCF发送负载检测报文，根据各实体的响应时间获取各实体P-CSCF的负载当量(包括负载状况及故障状况)，根据数次历史当量值计算出当前各实体的负载参考值(如此可降低网络波动造成影响)。根据当前的负载参考值，计算所述各实体负载参考值和当前负载状况的差额，按照差额由大至小的顺序决定出处理能力最优的实体P-CSCF，将负载分配至该实体。
再进一步，本发明还提出一种IP多媒体子系统，其网络架构如图3所示。该IP多媒体子系统包括至少一个用户端点和至少一个实体，其中所述各用户端点与所述各实体之间通过如上所述的IP多媒体子系统接入装置进行报文交互。
本发明技术方案的优点主要体现在：通过定期获取各实体的负载状况，根据所述负载状况在系统的各用户端点与相应实体之间建立业务关系，按照所述业务关系进行报文交互。本发明通过所述接入装置，统一在网侧集中处理接入实体的选择，降低用户端点复杂度，能够有效提高用户端点初始注册业务受理的成功率。同时本发明在为所述用户端点建立与实体的业务关系时，按照所述实体的负载能力进行选择，能够有效均衡所述IP多媒体子系统内的负载状况，避免因负载不均衡而造成的等待时间，进一步提高所述IP多媒体子系统的响应速率。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种IP多媒体子系统接入方法，其特征在于，步骤包括：
第一步，定期获取所述IP多媒体子系统中各接入点所对应的实体的负载状况，更新负载能力表；
第二步，若接收的报文为用户端点初始注册报文，则跳转至第三步；否则，跳转至第四步；
第三步，查询所述负载能力表，确定接入点地址，按照所述接入点地址转发所述用户端点初始注册报文，接收、解析并响应所述接入点反馈的报文；为所述接入地址和所述用户端点建立业务关联表；
第四步，查询所述业务关联表，转发所述报文至对应的接入地址或用户端点。
2.如权利要求1所述的IP多媒体子系统接入方法，其特征在于，所述第三步中，响应所述接入点反馈的报文具体包括以下步骤：
若解析所述报文为401响应，则标记获取实体流程结束，停止超时定时器，为所述实体和所述用户端点建立业务关联表，存储所述业务关联表；
若解析所述报文为要求更换接入点，则查询所述负载能力表，获取所述负载能力表中下一个接入点的地址，重复所述第三步；
若超时定时器发出中断信号，则查询所述负载能力表，获取所述负载能力表中下一个接入点的地址，重复所述第三步；
若解析所述报文判断无需更换接入点，则跳转至第四步；
若解析所述报文判断为异常，则更新所述负载能力表，标记改接入点负载能力为0。
3.如权利要求2所述的IP多媒体子系统接入方法，其特征在于，所述第一步中获取所述各接入点所对应的实体的负载状况的周期短于系统中超时定时器的定时周期或运营商订制的值。
4.如权利要求2所述的IP多媒体子系统接入方法，其特征在于，所述业务关联表根据各实体对应的接入地址以及各接入地址所对应的用户端点建立索引。
5.一种IP多媒体子系统接入装置，其特征在于，包括：负载均衡模块、数据收发模块、数据表管理模块、IMS模块、业务逻辑模块、负载能力表和业务关联表；
所述负载均衡模块用于定期获取所述IP多媒体子系统中各实体的负载状况，通过所述数据表管理模块更新负载能力表；
所述数据收发模块包括至少一个用户端点接口和至少一个实体接口，所述数据收发模块用于与所述各用户端点和所述各实体交互报文；
所述数据表管理模块用于根据所述负载均衡模块获取的各实体的负载状况，增加、删除、查询或修改所述负载能力表和所述业务关联表；
所述IMS模块用于实现IMS协议，包括根据所述IMS协议对报文进行编解码；
所述业务逻辑模块用于响应所述各用户端点或所述各实体交互的报文；
所述负载能力表用于存储所述各实体的负载状况；
所述业务关联表用于存储所述各用户端点与所述各实体之间的交互关系。
6.如权利要求5所述的IP多媒体子系统接入装置，其特征在于，所述负载能力表还存储所述各实体的故障状况。
7.如权利要求6所述的IP多媒体子系统接入装置，其特征在于，所述负载均衡模块还用于根据所述各实体的历史负载状况计算所述各实体的负载参考值，比较所述各实体的历史负载状况和当前负载状况确定向所述各实体分配负载的顺序。
8.如权利要求7所述的IP多媒体子系统接入装置，其特征在于，所述负载均衡模块采用的负载均衡方法包括以下步骤：
S1，定期获取所述IP多媒体子系统中各实体的负载状况及故障状况，更新负载能力表；
S2，查询所述各实体的历史负载状况，根据所述历史负载状况计算所述各实体的负载参考值；
S3，计算所述各实体的负载参考值和当前负载状况的差额，按照差额由大至小的顺序向所述各实体分配负载。
9.一种IP多媒体子系统，包括至少一个用户端点和至少一个实体，其特征在于，所述各用户端点与所述各实体之间通过如权利要求5所述的IP多媒体子系统接入装置进行报文交互。
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