CN1949810B - 网络通信中的会话交换方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及根据不同的会话确定其服务质量等级，并将服务质量等级不同的会话交换到不同的核心网络的会话交换装置和方法。会话交换设备包括：从会话管理设备获取会话信息的会话信息接口处理器，存储会话信息和事先确定的用户信息及应用信息的会话交换表数据库；会话交换处理器，根据用户信息，应用信息和会话信息确定每个会话的服务质量等级，判断是否需要通过隧道传输，并根据该判断建立隧道连接。

Description

网络通信中的会话交换方法和装置

技术领域

本发明涉及在网络IP电话技术，特别涉及根据不同的会话确定其服务质量等级，并将服务质量等级不同的会话交换到不同的核心网络的会话交换装置和方法。

背景技术

一般而言，当用户接入网络时，首先进行认证和授权过程，接入网络后，所有的用户数据都通过接入路由器转发到互联网。一旦数据包的目的地址确定，数据包的转发路径就由接入路由器维护的路由信息确定。如图1所示。

对每一个接入网络的用户，都需要分配一个IP地址。为了减少这样分配IP地址带来的公有地址的消耗，在接入网络中引入了一种隧道方法。在这种方法中，在LAC(L2TP(Layer Two TunnelingProtocol)Access Concentrator)和LNS(L2TP Network Server)之间会建立一条隧道，采用层2传输协议，并根据MPLS标签切换路径。采用这种技术可以使用专用IP地址并因此减少公用IP地址开销。

但在这种方案中，当隧道建立以后，所有用户数据都将通过同一隧道传输。由于使用了层2传输协议，无法区分用户不同应用的数据。这样一来，类似网页浏览的尽力而为的业务数据将会与需要服务质量保证的业务数据竞争带宽。这样类似语音和视频这类需要服务质量保证的应用的服务质量将不能得到保障。

此外，为了向移动终端分发内容，提出了一种在互联网上的信息分发服务器和移动通信终端间收发内容的信息分发系统(JP 2004-153776)。由于接受内容的模式是多样化的，例如使用何种通信配置接受内容，在某些地点是否接受内容，用户接受内容的需求变得多样化。为了满足用户的以上需求，根据终端和信息分发服务器之间的通信链路的状况，对内容的收发可以应用不同的通信策略。内容的收发需要通过接入中继装置和分发中继装置进行中继。

在上述信息分发系统(JP 2004-153776)中，需要在通信终端、信息分发服务器、分发中继装置和接入中继装置(如果信息分发服务器处于私有网络中)之间进行合作，以建立通信终端和信息分发服务器之间的路径。一旦通信终端选择了需要接受的内容，从终端到存储该内容的信息分发服务器的路径就确定了。

在上述发明中，对于该路径只能根据不同的通信链路资源状况修改对该路径应用的策略，而在通信终端和信息分发服务器之间的路径是不能根据网络状况、用户和应用信息进行选择的。

而且，为了向用户提供快速，高质量的共享业务，提出了另一种基于分离VPN(Virtual Private Network)的通信网络技术(图2)(US2004/0223497)。这种技术通过建立特定的VPN向用户提供共享的语音和视频业务，允许不同客户的用户通过共享业务VPN进行直接通信。该技术的要点之一是在网络边界会建立信任和安全关系，从而实现快速，高质量和共享的业务。

在上述基于分离VPN的解决方案(US 2004/0223497)中，CE(customer edge用户边界)路由器所处的位置和本发明中的会话交换装置相同。但是CE路由器只是普通路由器，它对于不同业务的区分只能依靠IP数据报头部的dscp(Differentiated Services Code Point)域的值。用户层面的会话区分是依靠用户建立不同的VLAN来实现的，CE路由器不能实现用户层面的会话区分。另外在该方法中，需要从客户端到CE路由器之间建立虚拟局域网VLAN，在用户边路由器CE和提供商边界路由器PE(provider edge)之间建立隧道，并需要在提供商边界路由器PE上配置VRF(virtual routing forwarding)，来完成用户数据到VPN的转发。

发明内容

本发明为了解决上述存在的问题，提供一种会话交换方法和装置，能够根据不同的会话的服务质量等级，将服务质量等级不同的会话交换到不同的核心网络，而不需要另外进行追加配置。

本发明为了在网络中根据用户资料和会话信息选择不同的路径，提出了会话交换的方法和实现该方法的装置，在该方法中，基于用户资料和会话信息，不同会话被会话交换设备交换到不同的核心网络，交换过程主要包括以下几个步骤：首先获取会话相关信息，检查用户信息和会话信息，确定会话的服务质量等级，根据会话的服务质量等级确定是否在会话交换设备和核心网络的边界路由器之间建立Ipv6隧道，从而将服务质量需求较高的会话交换到有服务质量保征的核心网络。这里还提出了一种实现该方法的装置，对于申请了服务质量保证的用户，将其具有高服务质量等级的会话数据交换到有服务质量保证的核心网络，从而使运营商能够提供可区分服务质量的不同业务。

本发明提出一种会话交换方法，其特征在于：获取会话信息，确定会话的服务质量等级，根据会话的服务质量等级确定是否采用隧道技术将会话交换到有服务质量保证的核心网络，对于服务质量等级高的会话，从会话交换设备到有服务质量保证的核心网络的边界路由器之间建立隧道。

用于执行路由功能的路由表数据库和路由处理器：用于从会话管理设备获取会话信息的会话信息接口处理器；保存用户信息，应用信息，用户及应用的服务质量要求以及会话信息的会话交换表；用于确定会话服务质量等级及交换会话的会话交换处理器：

附图说明

图1.现有技术中IP电话交换的网络系统示意图。

图2.现有技术的基于分离VPN的通信网络示意图。

图3.本发明的会话交换的网络配置图

图4.本发明的会话交换的流程图

图5.本发明的会话交换的设备框图

图6.本发明图5的会话交换处理器的功能模块

图7.本发明的会话交换表

图8.本发明的会话分析流程图

图9.本发明的会话交换流程图

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式

下面主要通过附图来详细解释本发明。图3表示本发明的网络通信系统的组成，用户301通过会话交换设备302连接接入网络310，该用户与通过会话交换设备306连接接入网络313的用户305进行通信。接入网络310和313连接到不同的核心网络，即网络311和网络312。系统还包括会话管理设备303，例如SIP服务器。网络311是提供服务质量保证的核心网络，网络312是一个尽力而为的核心网络。本发明中会话交换功能模块与接入路由器一起构成了会话交换设备302，会话交换设备302位于用户301利接入网络310之间，用户通过该会话交换设备302访问网络。会话交换设备302从会话管理设备即SIP服务器303获取会话信息，并在接入网络310中建立了到有服务质量保证的核心网络311的边界路由器304的隧道320。这样从用户301到用户305的数据可以通过隧道320转发到有服务质量保证的核心网络311。从用户305到用户301的数据经过同样过程，可以由会话交换设备306通过隧道321转发到有服务质量保证的核心网络311，从而保证用户301和用户305之间通信的服务质量。

图5显示了会话交换设备的结构。路由表数据库501和路由处理器502用于转发数据。会话交换处理器503用于将不同会话交换到不同的核心网络。会话交换表数据库504包含四个部分，一部分存储应用信息，这里应用信息包含应用类型和应用的服务质量等级：一部分存储用户信息，这里用户信息包含用户标识，用户的IP地址和服务质量类型；一部分存储会话的信息；一部分存储会话及隧道的映射关系。会话交换表内容的获取方式将在后面有详细的说明。

会话信息接口处理器505用于从会话管理设备例如SIP服务器获取当前会话信息。通过该接口可以获得会话信息并存储在会话交换表数据库504中。会话交换处理器503根据会话交换表504中的信息检查用户数据包，确定用户数据的服务质量等级，并对具有高服务质量等级的数据包执行隧道功能。这样具有高服务质量等级的数据包将被交换到有服务质量保证的核心网络。

图6表示图5中会话交换处理器的处理进程。会话交换处理器包括三个模块，即会话分析模块601，会话交换模块602和隧道模块603。在会话分析模块601中，根据会话交换表数据库中存储的信息，分析当前的每个会话，并确定会话的服务质量等级。对会话分配一个会话标识。会话标识及其对应的服务质量等级被存储在会话交换表数据库中。会话交换模块602根据会话标识及其服务质量等级将会话的数据包交换到不同的模块。隧道模块603对每个需要处理的数据包执行隧道功能。

下面将主要通过图5来详细解释本发明的工作过程。会话交换设备中的会话交换表数据库需要在用户建立会话前进行配置。图7显示了图5中504会话交换表数据库的结构。701显示了应用类型及其服务质量等级的映射关系，这种映射关系事先存储在会话交换设备中并可以进行手工配置；702用于存储用户信息，其中用户的服务质量类型包含用户对于不同类型应用的服务质量需求。例如对于服务质量类型A，用户需要对音频及视频提供服务质量保证。对于服务质量类型

B，用户不需要对音频及视频提供服务质量保证。也可以根据用户要求定义其他的服务质量类型。在开始阶段用户会在网络中注册用户名以及服务质量需求，从而获取IP地址以访问网络。这些信息将发送到会话交换设备并存储在会话交换表数据库中。用户信息在接入网络的过程中有效，当用户建立会话时，向会话管理设备发送会话建立请求，会话建立请求中包含了会话信息。会话管理设备会提取会话信息并将会话信息发送到会话交换设备的会话信息接口，会话交换设备将会话信息存储在会话信息表703中。

用户在网络中注册之后，可以通过建立会话与其他用户通信。如图4所示，为了建立有服务质量保证的核心网络的隧道，用户首先通过向SIP服务器发送建立会话请求INVITE发起会话，SIP服务器从消息中提取会话的相关信息并将信息发送给会话交换设备。会话交换设备根据用户信息、应用信息确定会话的服务质量等级。SIP服务器完成会话建立的过程后，当用户数据传输到会话交换设备时，会话交换设备查找数据所属会话的服务质量等级。对于高服务质量等级的数据，会话交换设备将数据包通过隧道发送到有服务质量保证的核心网络。

图7中的703显示了会话信息的表格，这些信息由会话信息接口处理器505从会话管理设备即SIP服务器303获取。根据会话交换表数据库504中表701，702和703中存储的信息，会话交换处理器503对会话进行分析，生成会话及其服务质量等级的映射关系，根据服务质量等级，会话交换处理器503决定是否为会话建立隧道，映射关系如表704所示。

图8显示图6中会话分析模块601的工作流程。会话由其所属的用户及应用类型来标识。用户标识由会话的源地址确定，源地址在用户注册网络的认证过程中获得。应用类型由传输层协议及端口号确定。会话分析模块601首先获取会话的源地址(801)，根据源地址查询会话交换表中用户的服务质量类型(802)。如果用户服务质量类型为A，该会话将被进一步分析。如果用户服务质量类型为B，该会话的服务质量等级被定为低。接着，会话分析模块601获取该会话的传输层协议及端口号(803)，根据这些信息确定该会话所属的应用类型，并查询会话交换表中的应用信息(804)，如果该数据包所属应用的服务质量等级为高，例如语音或视频，该会话的服务质量等级被定为高，否则该会话的服务质量等级被定为低。对高服务质量等级的会话，隧道模块603查找现有隧道，如果没有隧道存在则建立新的隧道来传输会话的数据。会话和隧道的映射信息存储在会话隧道映射表704中。

图9显示了图6中会话交换模块602的工作流程。会话交换模块602将数据包交换到不同进程。对每一个接收到的数据包，会话交换模块602分析数据包并根据会话交换表确定数据包所属会话(901)，即根据703中存储的信息将数据包的源地址、目的地址和端口号映射为会话标识。接着会话交换模块602根据数据包的会话标识查询会话与隧道映射表704。如果数据包所属会话的服务质量等级为高，则被交换到隧道进程(903)，否则被交换到普通的路由进程。

图6中的隧道模块603根据会话交换设备的配置与网络311的边界路由器304之间建立ipv6隧道。Ipv6隧道是一种通用的方法和机制，将数据包作为ipv6数据包的负荷进行封装。封装后的数据包被称为ipv6隧道数据包。隧道数据包的源地址和目的地址构成的转发路径被称为ipv6隧道。对每个由隧道进程处理的数据包，隧道进程将其封装为ipv6隧道数据包，隧道的源地址是会话交换设备的地址，目的地址是有服务质量保证的核心网络的边界路由器的地址。这样用

户数据就在从会话交换设备到有服务质量保证的核心网络的边界路由器之间的隧道传输。

根据本发明，会话交换设备可以根据用户信息和应用信息区分用户数据的服务质量等级。这样不同的用户数据就被交换到不同的核心网络，运营商就可以方便的向用户提供有不同服务质量等级的业务。

另外在本发明中，对核心网络的设备并没有特殊的要求。隧道技术是当前路由产品的ipv6协议栈的基本功能，对于运营商来说，要部署本发明的解决方案，只需要在接入网络的用户侧部署会话交换设备，然后配置核心网络的边界路由器的隧道功能即可。

Claims (12)

1.一种通信网络中会话交换的方法，会话交换设备将不同的会话交换到不同的核心网络，包括：

所述会话交换设备从会话管理设备获取会话信息的步骤；

存储会话信息和事先确定的用户信息及应用信息的步骤；

根据用户信息，应用信息和会话信息判断每个会话的数据是否需要通过隧道传输，并根据该判断传输数据的步骤。

2.根据权利要求1所述的会话交换的方法，

所述会话交换设备将会话信息和事先确定的用户信息及应用信息存储在会话交换表数据库中。

3.根据权利要求2所述的会话交换的方法，所述会话交换表数据库中存储的会话交换表包括：应用类型和服务质量等级表、用户标识和服务质量类型表、当前会话信息表、会话到隧道映射表。

4.根据权利要求1所述的会话交换方法，将会话由其所属的用户及应用类型来标识。

5.根据权利要求4所述的会话交换的方法，用户标识由会话的源地址确定，应用类型由传输层协议及端口号确定。

6.一种会话交换设备，连接到会话管理设备和核心网络的边界路由器，与核心网络的边界路由器间建立隧道连接，包括：

从会话管理设备获取会话信息的会话信息接口处理器，

存储会话信息和事先确定的用户信息及应用信息的会话交换表数据库；

会话交换处理器，根据用户信息，应用信息和会话信息确定每个会话的服务质量等级，判断是否需要通过隧道传输，并根据该判断建立隧道连接。

7.根据权利要求6所述的会话交换设备，其中：会话交换处理器根据会话的服务质量等级将会话的数据交换到不同的核心网络。

8.根据权利要求6所述的会话交换设备，所述会话交换处理器包括会话分析模块，会话交换模块和隧道模块，

会话分析模块根据会话交换表数据库中存储的信息，分析当前的每个会话，并确定会话的服务质量等级，对会话分配一个会话标识；

会话交换模块，根据会话标识及其服务质量等级将会话的数据包交换到不同的模块；

隧道模块对每个需要隧道处理的会话建立隧道。

9.根据权利要求6所述的会话交换设备，

所述会话交换设备将会话信息和事先确定的用户信息及应用信息存储在会话交换表数据库中。

10.根据权利要求6所述的会话交换设备，所述会话交换表数据库中存储的会话交换表包括：应用类型和服务质量等级表、用户标识和服务质量类型表、当前会话信息表、会话到隧道映射表。

11.根据权利要求6所述的会话交换设备，会话由其所属的用户及应用类型来标识。

12.根据权利要求11所述的会话交换的设备，用户标识由会话的源地址确定，应用类型由传输层协议及端口号确定。

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