CN1885879A - 防止voip系统带宽过载的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及VOIP技术，公开了一种防止VOIP系统带宽过载的方法，使得VOIP系统不会发生带宽过载。本发明中，设置计数器，对每种编解码的呼叫个数进行统计，用每种编解码的呼叫个数乘以其缺省带宽得到当前呼叫总带宽，预先设定第一门限，媒体网关在当前呼叫总带宽大于第一门限时禁止新呼叫的建立。还可预先设定小于第一门限的第二门限，媒体网关在当前呼叫总带宽小于第二门限时重新允许新的呼叫建立。对于集中式系统，可以在新呼叫到达或老呼叫下线时进行当前呼叫总带宽的统计；对于分布式系统，可以在周期性地进行当前呼叫总带宽的统计。

Description

防止VOIP系统带宽过载的方法

技术领域

本发明涉及VOIP技术，特别涉及防止VOIP系统带宽过载的方法。

背景技术

传统上语音是通过电路域传输的，典型的代表是公用电话交换网(PublicSwitched Telephone Network，简称“PSTN”)。随着因特网的飞速发展，在因特网上传送话音的技术成为非常热门的技术。网间互联协议(InternetProtocol，简称“IP”)是因特网(Internet)最基本的协议。分组语音(Voiceover IP，简称“VoIP”)技术是将标准的话音信号转换成经过压缩的分组数据(即可以在IP网络上传输的IP分组数据包)在因特网或其它IP网络上传输。

为了能够通过IP传输语音，首先要将话音信号数字化，再将语音数据进行分组、添加IP包头、通过IP网络传输到目的地，接着把到达目的地的分组数据包按发送顺序重新排序，使用与发送方相对应的解压缩算法从数据中恢复出话音信号。

话音信号的数字化又可包含两个步骤：首先，系统检测最近数字化的信息中是否包含话音信号，或者仅仅是环境噪声，然后决定是否丢弃；其次，引入复杂的算法来减少传送到对方的信息量(即压缩)。智能编码通够进行噪声抑制，并对话音数据流进行压缩。在VOIP技术中，通常使用G.711/G.723.1/G.729/G.726/UMTS AMR(通用移动通信系统自适应多速率)/增强型可变速率编码器(Enhanced Variable Rate Coder，简称“EVRC”)等标准进行编解码。

VoIP系统的带宽是有限的，当带宽不够时，每加入一个新呼叫，都会导致已经保持的老呼叫丢包，从而影响该网元上所有用户的通话质量。目前的VoIP系统通过控制当前呼叫的总数来保证用户的通话质量。也就是设定一个门限，如果当前呼叫的总数超过了这个门限就拒绝新的呼叫建立。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：使用同样的门限，有时可以保证用户的通话质量，有时却不可以。

造成这种情况的主要原因在于，由于每一个呼叫可以采用不同的编解码，而每种编解码的带宽都不相同，例如G.711编解码带宽为64Kbs，G.729为8Kbs，G.723.1为5.3Kbs或6.3Kbs，另外，每种编解码的打包间隔也不同，最终，当采用不同编解码在IP网络传输时，其带宽差异较大。一个网元根据呼叫信令指示不同，可能对不同呼叫采用不同的编解码，但网元对外的IP带宽是有限和固定的，这样一来，就会造成由于选取编解码不同，同样多的呼叫需要的带宽不同，当带宽不够时，每加入一个新呼叫，都会导致已经保持的老呼叫丢包，从而影响该网元上所有用户的通话质量。为了解决这个问题，就需要保证，在忙时通话所占用的总带宽不超过IP网络提供给该网元的总带宽。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种防止VOIP系统带宽过载的方法，使得VOIP系统不会发生带宽过载。

为实现上述目的，本发明提供了一种防止VOIP系统带宽过载的方法，包含以下步骤：

设置计数器对每种编解码的当前呼叫个数进行统计，用统计到的每种编解码的当前呼叫个数乘以该编解码的预先设定的缺省带宽得到当前呼叫总带宽；

媒体网关判断所述当前呼叫总带宽是否大于预先设定的第一门限，如果是则禁止新呼叫的建立。

其中，所述方法还包含以下步骤：

所述媒体网关判断所述当前呼叫总带宽是否小于预先设定的第二门限，如果是则允许新呼叫的建立；其中，

所述第二门限小于所述第一门限。

此外，所述第一、第二门限可以是所述VOIP系统最大带宽的一个百分比。

此外，如果所述VOIP系统是集中式系统，所述当前呼叫总带宽的统计可在有新呼叫到达或老呼叫下线时进行。

此外，如果所述VOIP系统是集中式系统，所述VOIP系统总带宽与所述第一门限的差值大于或等于单个呼叫所需的最大带宽。

此外，如果所述VOIP系统是分布式系统，所述当前呼叫总带宽的统计可周期性进行。

此外，周期性统计时，所述VOIP系统最大带宽与所述第一门限的差值大于或等于周期内可能的最大接入呼叫量。

此外，所述周期内可能的最大接入呼叫量可以通过统计历史数据得到。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，设置计数器，对每种编解码的呼叫个数进行统计，用每种编解码的呼叫个数乘以其缺省带宽得到当前呼叫总带宽，预先设定第一门限，媒体网关在当前呼叫总带宽大于第一门限时禁止新呼叫的建立。

还可预先设定小于第一门限的第二门限，媒体网关在当前呼叫总带宽小于第二门限时重新允许新呼叫的建立。

对于集中式系统，可以在新呼叫到达或老呼叫下线时进行当前呼叫总带宽的统计，并根据统计结果禁止或允许新呼叫的建立。

对于分布式系统，可以在周期性地进行当前呼叫总带宽的统计，并根据统计结果禁止或允许新呼叫的建立。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即通过门限的设置，使系统可以在带宽不足时，限制新呼叫接入，当带宽恢复到较充分的时候，重新接入新呼叫，保证了系统中当前用户的通话质量。

通过对每种编解码的呼叫个数的统计和对每种编解码设置对应的缺省带宽，可以更为精确地获得当前呼叫总带宽，不会因编解码方式的不同而导致带宽过载，保证了对新呼叫禁止和允许操作的准确性。

通过设定小于第一门限的第二门限，可以使新呼叫的禁止和允许状态更为稳定，不会出现频繁变化的“乒乓效应”。

通过对集中式和分布式系统中当前呼叫总带宽统计时机的设定，使本发明的技术方案可以适用于不同的系统，应用的范围更广。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的集中式系统防止VOIP系统带宽过载的方法流程图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

总的来说，本发明的原理在于通过对当前已使用的VOIP系统总带宽的统计和门限的设定，来允许或限制新的呼叫，防止VOIP系统带宽的过载，保证通话质量。其中当前呼叫总带宽是通过将每种编解码的统计数乘以每种编解码的缺省带宽再求和得到的。

本发明的第一实施例应用于集中式系统，其流程图如图1所示。

在步骤110，在每一个新呼叫到达或老呼叫下线时，统计当前系统已使用的总带宽W。具体地说，预先为每种编解码设置一个计数器，用来统计每种编解码的呼叫个数，并为每种编解码设置一个缺省带宽，用来表示每种编解码的一个呼叫所占用的实际带宽。例如，设置对应于G.711编解码的计数器Count711，其缺省带宽设为64Kbps；设置对应于G.723编解码的计数器Count723，其缺省带宽设为5.3Kbps；设置对应于G.729编解码的计数器Count729，其缺省带宽设为8Kbps等等，实际上，这些编解码的带宽远大于上述，这里只是举例。

在每一个新呼叫到达或老呼叫下线时，将所有计数器乘以其缺省带宽，再求和，统计出当前系统已使用的总带宽W。例如，W＝Count711*64+Count723*5.3+Count729*8。通过对每种编解码的呼叫个数的统计和对每种编解码设置对应的缺省带宽，可以更为精确地获得当前呼叫总带宽，不会因为编解码方式的不同而导致统计的偏差，保证了对新呼叫禁止和允许操作的准确性。

此后进入步骤120，VoIP系统中的媒体网关(Media Gateway，简称“MGW”)判断当前是否允许新呼叫的建立，如果是则进入步骤130，否则进入步骤150。步骤120实际上是对当前系统状态的一个判断，以便在后续的步骤中跟据不同的状态进行不同的处理。

在步骤130中，媒体网关判断当前呼叫总带宽W是否大于预先设定的第一门限，如果是则进入步骤140，媒体网关禁止新呼叫的建立，否则结束本流程。

因为已经超过了预先设定的第一门限，如果再允许新的呼叫建立，有可能没有足够的带宽为所有的用户服务，会导致通话质量的下降，所以禁止建立新的呼叫。

对于集中式系统，系统最大带宽(是系统可能达到的最大容量，而不是当前已用的)与第一门限的差值应大于或等于单个呼叫所需的最大带宽。也就是说，假定系统总带是1000Kbps，而系统中可能有三种编解码：G.711(缺省带宽64Kbps)、G.723(缺省带宽5.3Kbps)和G.729(缺省带宽8Kbps)，那么第一门限可以设置为1000-64＝936Kbps。当然为了增加保险系数，第一门限也可以设置得小于936Kbps。

在步骤150中，媒体网关判断当前呼叫总带宽W是否小于第二门限，如果是则进入步骤160，媒体网关重新允许新呼叫的建立，否则结束本流程。

第二门限应该小于第一门限。如果第二门限小于第一门限并有一定差值，系统当前呼叫总带宽接近第一门限时，不会因为一两个呼叫的建立和结束而频繁地在允许和禁止状态间转换(所谓的“乒乓效应”)，系统的状态可以更为稳定。

因为在当前呼叫总带宽小于第二门限时，系统已经至少可以接纳一个新呼叫了，所以可以重新允许新呼叫的建立。

本发明中的第一门限、第二门限既可以设置成一个绝对的数值，如第一门限设为936Kbps、第二门限设为900Kbps，也可以设为系统最大带宽的一个百分比，如第一门限设为95％，第二门限设为90％。

本发明第二实施例应用于分布式系统，其流程基本同于第一实施例中的流程，所区别之处仅在于统计的时机和第一门限的设定不同。

在第一实施例的集中式系统中，每一个新呼叫到达或老呼叫下线时，都要进行当前系统已使用的总带宽的统计，而在本实施例的分布式系统中，是进行周期性的统计。因为是分布式系统，每一个呼叫是由不同的处理单元进行处理的，在统计当前呼叫总带宽时，一般是由一个控制单元向各个处理单元分别发一个消息要求其统计自身的当前呼叫总带宽，各处理单元统计完成后再把统计结果上报给控制单元。但控制单元并不处理呼叫，并不知到新呼叫何时到达老呼叫何时下线，所以不能采用第一实施例中的统计时机。一种解决办法是周期性地发起统计。原则上，在系统允许的前提下，周期时间应当尽量取得比较小一些。

因为是周期性地统计，统计值比实际的当前呼叫总带宽要滞后一些，所以第一门限的取值方法也不同。在第一实施例的集中式系统中，第一门限所设置的值与单个呼叫所需的最大带宽有关，而在本实施例的分布式系统中，第一门限所设置的值取决于周期时间内可能接入的最大呼叫量(通过统计历史数据得到)，即第一门限所设置的值与VOIP系统总带宽的差值应大于或等于周期时间内可能接入的最大呼叫量。

当然，熟悉本领域的普通技术人员可以理解，集中式系统也可以使用类似于第二实施例的周期性统计方式。

在本发明的第三实施例中提供了，应用于分布式系统的另一种方案。可以解决第二实施例中的统计值滞后于实际值的问题。具体地说，在系统中添加一个新设备，每一个新呼叫到达或老呼叫下线时都要求到新设备中登记，以统计已使用的总带宽。因为这个新设备的统计值是实时的，所以第三实施例可以使用和第一实施例一样的处理流程。

本发明的第四实施例应用于NGN网络的分离结构。当采用NGN网络的分离结构时，媒体网关控制功能(Media Gateway Control Function，简称“MGCF”)处理呼叫，这时MGCF也知道在一个媒体网关上有多少个呼叫，以及每个呼叫的编解码情况，网络为该网关提供的总带宽，也可使用第一实施例中的方法，计算出自己所控制的网关的IP带宽占用率，从而对该网关的呼叫进行有效控制，避免出现用户数大于带宽数的情况，提高用户通话质量。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种防止VOIP系统带宽过载的方法，其特征在于，包含以下步骤：

设置计数器对每种编解码的当前呼叫个数进行统计，用统计到的每种编解码的当前呼叫个数乘以该编解码的预先设定的缺省带宽得到当前呼叫总带宽；

媒体网关判断所述当前呼叫总带宽是否大于预先设定的第一门限，如果是则禁止新呼叫的建立。

2.根据权利要求1所述的防止VOIP系统带宽过载的方法，其特征在于，所述方法还包含以下步骤：

所述媒体网关判断所述当前呼叫总带宽是否小于预先设定的第二门限，如果是则允许新呼叫的建立；其中，

所述第二门限小于所述第一门限。

3.根据权利要求3所述的防止VOIP系统带宽过载的方法，其特征在于，所述第一、第二门限可以是所述VOIP系统最大带宽的一个百分比。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的防止VOIP系统带宽过载的方法，其特征在于，如果所述VOIP系统是集中式系统，所述当前呼叫总带宽的统计可在有新呼叫到达或老呼叫下线时进行。

5.根据权利要求4所述的防止VOIP系统带宽过载的方法，其特征在于，如果所述VOIP系统是集中式系统，所述VOIP系统总带宽与所述第一门限的差值大于或等于单个呼叫所需的最大带宽。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的防止VOIP系统带宽过载的方法，其特征在于，如果所述VOIP系统是分布式系统，所述当前呼叫总带宽的统计可周期性进行。

7.根据权利要求6所述的防止VOIP系统带宽过载的方法，其特征在于，周期性统计时，所述VOIP系统最大带宽与所述第一门限的差值大于或等于周期内可能的最大接入呼叫量。

8.根据权利要求7所述的防止VOIP系统带宽过载的方法，其特征在于，所述周期内可能的最大接入呼叫量可以通过统计历史数据得到。