CN110113303A - 一种电信网ims中sip协议栈负载均衡系统以及负载均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电信网IMS中SIP协议栈负载均衡系统及负载均衡方法,提出了“集群式SIP协议栈”的解决方案,引入了传输层处理集群、事务层处理集群、事务用户层处理集群等多个处理集群。本发明采用传输层、事务层、事务用户层分别按多模块多节点的集群部署的方式,从功能上,既可降低了传输层,事务层,事务用户层之间功能的耦合程度,又能实现了对SIP协议的完整处理;从可靠性上,同等模块之间多节点冗余备份,避免了单点故障;从性能上看,大大提高了单节点SIP协议栈的呼叫处理性能和可靠性,把对现网的影响降到最低。
Description
技术领域
本发明涉及IMS(IP Multimedia Subsystem,IP多媒体子系统)网络通信领域,尤其是一种电信网IMS中SIP(Session Initiation Protocol,会话初始协议)协议栈应用于IMS网络AS(Application Server,应用服务器)网元负载均衡的系统及方法。
背景技术
随着VoLTE(Voice over Long-Term Evolution,长期演进语音承载)业务的发展和普及,IMS网络将大量新建,运营商将首选在新建的IMS网络中推广使用NFV技术。由此,实现仿真业务集,呈现业务,即使消息业务等各种业务AS网元也需要支持NFV技术。
如图1所示,为现有技术中的经典IMS电信网呼叫流程,包括:
(1)主叫发起呼叫,Invite消息中携带主叫的SDP信息,S-CSCF根据用户在HSS中签约的iFC规则,将Invite消息触发对应的AS。与本次呼叫相关的后续请求和响应均经过此AS处理。
(2)被叫在183响应中携带被叫的SDP信息。
(3)启动资源预留,等待媒体专用承载建立完成。
(4)媒体专用承载建立完成后,通过Update交互,修改SDP信息。
(5)SDP协商完成,通过180 Ring指示放振铃音,通过200 OK for Invite进入通话。
(5)媒体面通过RTP承载通话内容。
传统的PSTN,软交换的电信网络,包括端局、汇接局、省际长途局在内的多层级的架构在IMS网络中将大大简化,业务逻辑都在AS网元控制实现。为此,针对AS网元的性能和可靠性的要求会越来越强。
IMS网络中MMTel(多媒体电话业务标准)AS以及其他业务AS处于同一层,位于IMS的业务层。S-CSCF(Call Session Control Function,呼叫会话控制功能)根据用户在HSS(Home Subscriber Server,归属签约用户服务器)中签约的iFC(Initial FilterCriteria,初始过滤规则)规则,将呼叫触发至业务AS网元,业务AS实现对业务的处理。
因此,需要一种方法,实现呼叫业务AS对SIP协议的高并发,高可靠性的处理。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种电信网IMS中SIP协议栈负载均衡系统以及负载均衡方法,实现了事务层,事务用户层,传输层等处理模块的实时动态分配和负载均衡。
为达到上述目的,本发明电信网IMS中SIP协议栈负载均衡系统可采用如下技术方案:
一种电信网IMS中SIP协议栈负载均衡系统,包括:
传输层,包含多个传输层模块节点;事务层,包含多个事务层模块节点;事务用户层,包含多个事务用户层模块节点;所有事务用户层模块节点向所有事务层模块节点注册,所有事务层模块节点向所有传输层模块节点注册;
传输层模块节点收到来自网络侧的起呼SIP报文INVITE请求,根据INVITE请求报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务层模块节点,实现对事务层处理的负载均衡;
事务层模块节点收到该INVITE请求,根据SIP报文INVITE请求报文中的会话层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务用户层模块节点,实现对事务用户层处理的负载均衡;
事务用户层模块节点收到该SIP报文INVITE请求,根据不同的呼叫场景产生对应的响应报文,事务用户层将响应报文投递给发送该请求的事务层模块节点;
事务层模块节点收到该响应报文后,根据响应报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的传输层模块节点,实现对传输层处理的负载均衡;
传输层模块节点收到响应报文后,封装本传输层的信息。
进一步的,该负载均衡系统,应用于IMS网络AS网元中。
而本发明同时提供的电信网IMS中SIP协议栈负载均衡方法可采用以下技术方案:
包括以下步骤:
(1)、设置传输层、事务层、事务用户层,传输层包含多个传输层模块节点;事务层,包含多个事务层模块节点;事务用户层,包含多个事务用户层模块节点;所有事务用户层模块节点向所有事务层模块节点注册,所有事务层模块节点向所有传输层模块节点注册;
(2)、传输层模块节点收到来自网络侧的起呼SIP报文INVITE请求,根据INVITE请求报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务层模块节点,实现对事务层处理的负载均衡;
(3)、事务层模块节点收到该INVITE请求,根据SIP报文INVITE请求报文中的会话层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务用户层模块节点,实现对事务用户层处理的负载均衡;
(4)、事务用户层模块节点收到该SIP报文INVITE请求,根据不同的呼叫场景产生对应的响应报文,事务用户层将响应报文投递给发送该请求的事务层模块节点;
(5)、事务层模块节点收到该响应报文后,根据响应报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的传输层模块节点,实现对传输层处理的负载均衡;
(6)、传输层模块节点收到响应报文后,封装本传输层的信息。
进一步的,步骤(6)中,传输层模块节点封装本传输层的信息后,向对端网络侧发送该响应;对端网络侧收到该响应后,记录本次传输层模块节点新分配的端口号,后续请求和响应向本端新的传输层模块节点发送。
进一步的,该负载均衡方法应用于IMS网络AS网元中。在步骤(1)中,在IMS核心交换机房部署呼叫业务AS网元,处理S-CSCF触发的呼叫业务;呼叫业务AS网元所有事务用户层模块节点向所有事务层模块节点注册,所有事务层模块节点向所有传输层模块节点注册。
有益效果:
本发明采用传输层、事务层、事务用户层分别按多模块多节点的集群部署的方式,从功能上,既可降低了传输层,事务层,事务用户层之间功能的耦合程度,又能实现了对SIP协议的完整处理;从可靠性上,同等模块之间多节点冗余备份,避免了单点故障;从性能上看,大大提高了单节点SIP协议栈的呼叫处理性能和可靠性,把对现网的影响降到最低。
附图说明
图1是本现有技术中的IMS电信网呼叫流程示意图。
图2为本发明中电信网IMS中SIP协议栈负载均衡系统的结构示意图。
图3是本发明的电信网IMS中SIP协议栈负载均衡方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对进行说明。
实施例一
可参考图2与图3,实施例一提供电信网IMS中SIP协议栈负载均衡系统,应用于IMS网络AS网元中。该系统包括:
传输层,包含多个传输层模块节点;事务层,包含多个事务层模块节点;事务用户层,包含多个事务用户层模块节点;所有事务用户层模块节点向所有事务层模块节点注册,所有事务层模块节点向所有传输层模块节点注册。
如图3所示,该系统中,传输层模块节点收到来自网络侧的起呼SIP报文INVITE请求,根据INVITE请求报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务层模块节点,实现对事务层处理的负载均衡。
事务层模块节点收到该INVITE请求,根据SIP报文INVITE请求报文中的会话层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务用户层模块节点,实现对事务用户层处理的负载均衡。
事务用户层模块节点收到该SIP报文INVITE请求,根据不同的呼叫场景产生对应的响应报文,事务用户层将响应报文投递给发送该请求的事务层模块节点。
事务层模块节点收到该响应报文后,根据响应报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的传输层模块节点,实现对传输层处理的负载均衡;
传输层模块节点收到响应报文后,封装本传输层的信息。
实施例二
可参考图2与图3,实施例二提供电信网IMS中SIP协议栈负载均衡方法,
包括以下步骤:
(1)、设置传输层、事务层、事务用户层,传输层包含多个传输层模块节点;事务层,包含多个事务层模块节点;事务用户层,包含多个事务用户层模块节点。在IMS核心交换机房部署呼叫业务AS网元,处理S-CSCF触发的呼叫业务;呼叫业务AS网元所有事务用户层模块节点向所有事务层模块节点注册,所有事务层模块节点向所有传输层模块节点注册。
(2)、传输层模块节点收到来自网络侧的起呼SIP报文INVITE请求,根据INVITE请求报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务层模块节点,实现对事务层处理的负载均衡;
(3)、事务层模块节点收到该INVITE请求,根据SIP报文INVITE请求报文中的会话层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务用户层模块节点,实现对事务用户层处理的负载均衡;
(4)、事务用户层模块节点收到该SIP报文INVITE请求,根据不同的呼叫场景产生对应的响应报文,事务用户层将响应报文投递给发送该请求的事务层模块节点;
(5)、事务层模块节点收到该响应报文后,根据响应报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的传输层模块节点,实现对传输层处理的负载均衡;
(6)、传输层模块节点收到响应报文后,封装本传输层的信息,并向对端网络侧发送该响应;对端网络侧收到该响应后,记录本次传输层模块节点新分配的端口号,后续请求和响应向本端新的传输层模块节点发送。
以上通过两个实施例就优选实施方式进行了示意和描述,但本领域的技术人员应当理解,只要不超出本发明的权利要求所限定的范围,可以对本发明进行各种变化和修改。
Claims (6)
1.一种电信网IMS中SIP协议栈负载均衡系统,其特征在于,包括:
传输层,包含多个传输层模块节点;事务层,包含多个事务层模块节点;事务用户层,包含多个事务用户层模块节点;所有事务用户层模块节点向所有事务层模块节点注册,所有事务层模块节点向所有传输层模块节点注册;
传输层模块节点收到来自网络侧的起呼SIP报文INVITE请求,根据INVITE请求报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务层模块节点,实现对事务层处理的负载均衡;
事务层模块节点收到该INVITE请求,根据SIP报文INVITE请求报文中的会话层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务用户层模块节点,实现对事务用户层处理的负载均衡;
事务用户层模块节点收到该SIP报文INVITE请求,根据不同的呼叫场景产生对应的响应报文,事务用户层将响应报文投递给发送该请求的事务层模块节点;
事务层模块节点收到该响应报文后,根据响应报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的传输层模块节点,实现对传输层处理的负载均衡;
传输层模块节点收到响应报文后,封装本传输层的信息。
2.根据权利要求1所述的电信网IMS中SIP协议栈负载均衡系统,其特征在于:应用于IMS网络AS网元中。
3.一种电信网IMS中SIP协议栈负载均衡方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、设置传输层、事务层、事务用户层,传输层包含多个传输层模块节点;事务层,包含多个事务层模块节点;事务用户层,包含多个事务用户层模块节点;所有事务用户层模块节点向所有事务层模块节点注册,所有事务层模块节点向所有传输层模块节点注册;
(2)、传输层模块节点收到来自网络侧的起呼SIP报文INVITE请求,根据INVITE请求报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务层模块节点,实现对事务层处理的负载均衡;
(3)、事务层模块节点收到该INVITE请求,根据SIP报文INVITE请求报文中的会话层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的事务用户层模块节点,实现对事务用户层处理的负载均衡;
(4)、事务用户层模块节点收到该SIP报文INVITE请求,根据不同的呼叫场景产生对应的响应报文,事务用户层将响应报文投递给发送该请求的事务层模块节点;
(5)、事务层模块节点收到该响应报文后,根据响应报文中的事务层ID进行哈希,按照哈希结果,投递给在线的传输层模块节点,实现对传输层处理的负载均衡;
(6)、传输层模块节点收到响应报文后,封装本传输层的信息。
4.根据权利要求3所述的电信网IMS中SIP协议栈负载均衡方法,其特征在于:步骤(6)中,传输层模块节点封装本传输层的信息后,向对端网络侧发送该响应;对端网络侧收到该响应后,记录本次传输层模块节点新分配的端口号,后续请求和响应向本端新的传输层模块节点发送。
5.根据权利要求3或4所述的电信网IMS中SIP协议栈负载均衡方法,其特征在于:应用于IMS网络AS网元中。
6.根据权利要求5所述的电信网IMS中SIP协议栈负载均衡方法,其特征在于:步骤(1)中,在IMS核心交换机房部署呼叫业务AS网元,处理S-CSCF触发的呼叫业务;呼叫业务AS网元所有事务用户层模块节点向所有事务层模块节点注册,所有事务层模块节点向所有传输层模块节点注册。
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