專利名稱：一種基于分布式cscf拓撲的通信方法
技術領域：
本發明屬于計算機網絡與移動 互聯網領域，具體涉及一種基于分布式CSCF拓撲的通信方法。
背景技術：
IP多媒體子系統(IP Multimedia Subsystem,簡稱IMS)作為下一代網絡(NextGeneration Network,簡稱NGN)與業務融合的核心,實現IP多媒體業務的建立、維護及管理等功能的核心網絡體系結構，建立與接入無關、能被移動網絡與固定網絡共用的融合核心網。呼叫會話控制功能(Call Session Control Function,簡稱CSCF)是IMS系統中最核心的實體服務器，它主要完成MS會話的建立、維護和拆除等各種會話控制功能。在IMS中有三種CSCF服務器，它們分別是代理CSCF服務器(Proxy-CSCF，簡稱P-CSCF)、服務CSCF 服務器(Server-CSCF，簡稱 S-CSCF)和詢問 CSCF 服務器(Interrogating-CSCF，簡稱I-CSCF)o在標準的MS中，具備核心控制功能的CSCF服務器之間的路由查找是通過集中式的方式獲取，比如P-CSCF服務器發現I-CSCF服務器過程通過DNS (Domain Name System,簡稱DNS)域名解析，I-CSCF服務器為用戶分配服務的S-CSCF服務器的時候是通過向HSS(Home Subscriber Server,簡稱HSS)請求S-CSCF服務器的地址,然后在進行適配選擇合適的S-CSC服務器分配給用戶，而為呼叫發起者提供服務的S-CSCF服務器查找為被呼叫者服務的S-CSCF服務器也是通過向集中式數據庫HSS請求被呼叫者的信息，最終定位到為被呼叫者服務的S-CSCF服務器，由此可以見，在標準的IMS中，不能功能服務器之間的發現過程采用的是集中式的方式獲得，因而存在著“單點失效”和“性能瓶頸”的問題；同時在IMS網絡中加入、移除或者更換一個CSCF服務器配置復雜；此外，業務路由過程繁瑣、效率低下、擴展能力差。
發明內容
針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于分布式CSCF拓撲的通信方法，該方法實現了對標準IMS架構中的會話控制功能服務器進行分布式改造，消除“單點失效”和“性能瓶頸”，同時提高系統的擴展性和路由查找性能。為實現上述目的，本發明提供了一種基于分布式CSCF拓撲的通信方法，應用到一種分布式CSCF服務器中，該分布式CSCF服務器包括P-CSCF模塊、I-CSCF模塊和S-CSCF模塊，所述方法包括以下步驟(I)接收來自網絡操作員的服務器部署請求；(2)判斷服務器部署請求的類型是刪除分布式CSCF服務器請求還是增加分布式CSCF服務器請求，若服務器部署請求是刪除分布式CSCF服務器請求，則轉到步驟(3)，若服務器部署請求是增加分布式CSCF服務器請求，則轉到步驟(4);
(3)向注冊在該待刪除分布式CSCF服務器的用戶發送注銷請求，該待刪除分布式CSCF服務器根據Chord算法離開網絡，完成此次部署過程，然后過程結束；(4)網絡操作員根據服務器部署請求來配置啟動節點，同時將P-CSCF模塊、I-CSCF模塊和S-CSCF模塊進行功能合并成為分布式CSCF服務器；(5)讀取網絡操作員配置的啟動節 點，并按照啟動節點將待加入的分布式CSCF服務器加入分布式CSCF拓撲；(6)分布式CSCF服務器接收來自用戶的請求，并判斷該請求是否是注冊和注銷請求，還是通話請求；若為注冊和注銷請求，則轉入步驟(7)，否則轉入步驟(8)；(7)該用戶在分布式CSCF服務器上執行注冊和注銷過程，然后過程結束；(8)該用戶在分布式CSCF服務器執行通話過程。步驟(7)包括以下子步驟(7-1) P-CSCF模塊接收用戶發送過來的注冊和注銷請求，并將該注冊和注銷請求轉發給I-CSCF模塊；(7-2) I-CSCF模塊判斷注冊和注銷請求中的超時時間是否設置為0，若設置為0，則轉到步驟(7-3)，若不為0，則轉到步驟(7-6)；(7-3)分布式CSCF服務器將該注銷請求轉發給S-CSCF模塊；(7-4) S-CSCF模塊執行用戶的注銷過程，并以注冊和注銷請求中會話建立協議的統一資源標識作為鍵，刪除在分布式CSCF拓撲中存儲的該URI對應的鍵值對；(7-5)S-CSCF模塊將注銷成功通過I-CSCF模塊和P-CSCF模塊返回給用戶，完成注冊和注銷過程； (7-6) I-CSCF模塊將注冊請求轉發給S-CSCF模塊；(7-7)S-CSCF模塊向HSS發起鑒權請求，并判斷鑒權請求是否失敗，若失敗則轉到步驟(7-8)，否則轉到步驟(7-9)；(7-8)S_CSCF模塊將鑒權失敗的結果通過I-CSCF模塊和P-CSCF模塊轉發給用戶，完成注冊和注銷過程；(7-9)S-CSCF模塊執行注冊過程，在本地記錄下用戶的信息，并在分布式CSCF拓撲中查找作為鍵值的該用戶的統一資源標識，并刪除該鍵值對應的鍵值對；(7-10)在分布式CSCF拓撲中以該用戶的統一資源標識作為鍵，以S-CSCF模塊的統一資源標識作為值，并將該鍵值對發布存儲在分布式CSCF拓撲中；(7-11) S-CSCF模塊將注冊成功的響應通過I-CSCF模塊和P-CSCF模塊返回給用戶，完成注冊和注銷過程。步驟(8)包括以下子步驟(8-1) P-CSCF模塊收到用戶的通話請求，并將該通話請求轉發給S-CSCF模塊；(8-2)S_CSCF模塊對該通話請求的用戶進行鑒權，并判斷鑒權是否通過，若沒有通過，則轉到步驟(8-3)，否則轉到步驟(8-4)；(8-3) S-CSCF模塊將鑒權失敗的結果通過P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束；
(8-4) S-CSCF模塊以該通話請求中被呼叫者的統一資源標識作為鍵在分布式CSCF拓撲中進行查找，若沒有查找到結果，說明被呼叫者還沒有注冊，然后進入步驟(8-5)，否則轉到步驟(8-6)；
(8-5) S-CSCF模塊將未找到被叫的結果通過P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束；(8-6)S_CSCF模塊將通話請求轉發給查找得到的統一資源標識對應的被呼叫者的S-CSCF 模塊；(8-7)被呼叫者的S-CSCF模塊對被呼叫者進 行鑒權，若被呼叫者的鑒權通過，則通話請求失敗，并轉到步驟(8-8)，否則，則轉到步驟(8-9)；(8-8)被呼叫者的S-CSCF模塊將鑒權未通過的結果通過呼叫者的S-CSCF模塊和P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束；(8-9 )被呼叫者的S-CSCF模塊將通話請求通過被呼叫者的P-CSCF模塊，轉發給被呼叫者，并建立呼叫者和被呼叫者之間的通信；(8-10)呼叫者或者被呼叫者接收到來自對方的Bye指令，通話過程結束。通過本發明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下的有益效果(I)消除“單點失效”和“性能瓶頸”一種分布式CSCF拓撲構建方法，通過將集中式的CSCF服務器變成分布式集群CSCF服務器群，使得原本集中式的CSCF服務器的服務能力可以由多臺分布式的CSCF服務器均攤，消除了 “單點失效”和“性能瓶頸”。(2)高可擴展性當集中式CSCF服務器變成分布式CSCF服務器的同時，也帶來了分布式的優勢，可以隨時增加和減少分布式的某臺或者某幾臺CSCF服務器，同時由于是基于DHT來進行構建的，增加的分布式CSCF服務器不需要進行額外的任何配置，就可以增加進來，為系統提供服務能力。(3)優化路由查找性能在進行路由查找的時候，CSCF服務器間的路由總是在P-CSCF服務器、I-CSCF服務器和S-CSCF服務器間進行反復的路由。當對CSCF服務器進行分布式改造之后，用戶的注冊將只發生在一臺分布式CSCF服務器上，而不需要在多臺CSCF服務器間進行路由。同時在進行會話建立的時候的路由將不需要去查詢HSS進行確認，而是可以通過進行DHT的查找，找到所要查找的分布式CSCF服務器進行服務。從而可以大大的提供系統的路由效率。
圖I是本發明基于分布式CSCF拓撲的通信方法的流程圖。圖2是本發明分布式CSCF拓撲圖。圖3是本發明方法中步驟(7)的細化流程圖。圖4是本發明方法中步驟(8)的細化流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。如圖I所示，本發明基于分布式CSCF拓撲的通信方法是應用到一種分布式CSCF服務器中，該分布式CSCF服務器包括P-CSCF模塊、I-CSCF模塊和S-CSCF模塊，本方法包括以下步驟 (I)接收來自網絡操作員的服務器部署請求；(2)判斷服務器部署請求的類型是刪除分布式CSCF服 務器請求還是增加分布式CSCF服務器請求，若服務器部署請求是刪除分布式CSCF服務器請求，則轉到步驟(3)，若服務器部署請求是增加分布式CSCF服務器請求，則轉到步驟(4)；(3)向注冊在該待刪除分布式CSCF服務器的用戶發送注銷請求，該待刪除分布式CSCF服務器根據Chord算法離開網絡，完成此次部署過程，然后過程結束；(4)網絡操作員根據服務器部署請求來配置啟動(英文名Bootstrap)節點，同時將P-CSCF模塊、I-CSCF模塊和S-CSCF模塊進行功能合并成為分布式CSCF服務器，具體而言，所有到P-CSCF的請求都將直接路由到本地的I-CSCF或者S-CSCF進行處理；(5)讀取網絡操作員配置的啟動節點，并按照啟動節點將待加入的分布式CSCF服務器加入分布式CSCF拓撲；加入節點后的分布式CSCF拓撲如圖2所示，可見由多個分布式CSCF服務器構成一個環形分布式CSCF拓撲結構；(6)分布式CSCF服務器接收來自用戶的請求，并判斷該請求是否是注冊和注銷(英文為Register)請求，還是通話請求；若為注冊和注銷請求，則轉入步驟(7)，否則轉入步驟(8)；(7)該用戶在分布式CSCF服務器上執行注冊和注銷過程，然后過程結束；(8)該用戶在分布式CSCF服務器執行通話過程。如圖3所示，上述步驟(7)具體包括以下子步驟(7-1) P-CSCF模塊接收用戶發送過來的注冊和注銷請求，并將該注冊和注銷請求轉發給I-CSCF模塊；(7-2) I-CSCF模塊判斷注冊和注銷請求中的超時時間是否設置為0，若設置為0，則轉到步驟(7-3)，若不為0，則轉到步驟(7-6);具體而言，注冊和注銷請求中的超時時間被設置為0，表示該注冊和注銷請求為注銷請求，不為0，則表示該注冊和注銷請求為注冊請求。(7-3)分布式CSCF服務器將該注銷請求轉發給S-CSCF模塊；(7-4) S-CSCF模塊執行用戶的注銷過程，并以注冊和注銷請求中會話建立協議(Session Initiation Protocol,簡稱 SIP)的統一資源標識(Uniform resourceidentifier，簡稱URI)作為鍵，刪除在分布式CSCF拓撲中存儲的該URI對應的鍵值對；(7-5)S-CSCF模塊將注銷成功通過I-CSCF模塊和P-CSCF模塊返回給用戶，完成注冊和注銷過程；(7-6 ) I-CSCF模塊將注冊請求轉發給S-CSCF模塊；(7-7)S-CSCF模塊向HSS發起鑒權請求，并判斷鑒權請求是否失敗，若失敗則轉到步驟(7-8)，否則轉到步驟(7-9)；(7-8)S_CSCF模塊將鑒權失敗的結果通過I-CSCF模塊和P-CSCF模塊轉發給用戶，完成注冊和注銷過程；(7-9)S-CSCF模塊執行注冊過程，在本地記錄下用戶的信息，并在分布式CSCF拓撲中查找作為鍵值的該用戶的URI，并刪除該鍵值對應的鍵值對；
(7-10)在分布式CSCF拓撲中以該用戶的URI作為鍵，以S-CSCF模塊的URI作為值，并將該鍵值對發布存儲在分布式CSCF拓撲中；(7-11) S-CSCF模塊將注冊成功的響應通過I-CSCF模 塊和P-CSCF模塊返回給用戶，完成注冊和注銷過程。如圖4所示，上述步驟(8)具體包括以下子步驟(S-I)P-CSCF模塊收到用戶的通話(英文為Invite)請求；并將該通話請求轉發給S-CSCF 模塊；(8-2)S_CSCF模塊對該通話請求的用戶進行鑒權，并判斷鑒權是否通過，若沒有通過，則轉到步驟(8-3)，否則轉到步驟(8-4)；(8-3) S-CSCF模塊將鑒權失敗的結果通過P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束；(8-4) S-CSCF模塊以該通話請求中被呼叫者的URI作為鍵在分布式CSCF拓撲中進行查找，若沒有查找到結果，說明被呼叫者還沒有注冊，然后進入步驟(8-5)，否則轉到步驟(8-6)；(8-5) S-CSCF模塊將未找到被叫的結果通過P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束；(8-6) S-CSCF模塊將通話請求轉發給查找得到的URI對應的被呼叫者的S-CSCF模塊；(8-7)被呼叫者的S-CSCF模塊對被呼叫者進行鑒權，若被呼叫者的鑒權通過，則通話請求失敗，并轉到步驟(8-8)，否則，則轉到步驟(8-9)；(8-8)被呼叫者的S-CSCF模塊將鑒權未通過的結果通過呼叫者的S-CSCF模塊和P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束；(8-9 )被呼叫者的S-CSCF模塊將通話請求通過被呼叫者的P-CSCF模塊，轉發給被呼叫者，并建立呼叫者和被呼叫者之間的通信；(8-10)呼叫者或者被呼叫者接收到來自對方的Bye指令，通話過程結束。應用實例為了驗證本發明方法的可行性和有效性，在真實的環境下驗證本發明方法。試驗環境包括安裝CentOS release5. 6操作系統、開源HSS系統實現FHoSS、整合開源MS實現系統Open IMS Core中P-CSCF服務器、I-CSCF服務器和S-CSCF服務器為分布式CSCF服務器，以及標準IMS客戶端Boghe。時延環境配置如表I所示.表I
權利要求
1.一種基于分布式CSCF拓撲的通信方法,應用到一種分布式CSCF服務器中，該分布式CSCF服務器包括P-CSCF模塊、I-CSCF模塊和S-CSCF模塊，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)接收來自網絡操作員的服務器部署請求； (2)判斷服務器部署請求的類型是刪除分布式CSCF服務器請求還是增加分布式CSCF服務器請求，若服務器部署請求是刪除分布式CSCF服務器請求，則轉到步驟(3)，若服務器部署請求是增加分布式CSCF服務器請求，則轉到步驟(4); (3)向注冊在該待刪除分布式CSCF服務器的用戶發送注銷請求，該待刪除分布式CSCF服務器根據Chord算法離開網絡，完成此次部署過程，然后過程結束； (4)網絡操作員根據服務器部署請求來配置啟動節點，同時將P-CSCF模塊、I-CSCF模塊和S-CSCF模塊進行功能合并成為分布式CSCF服務器； (5)讀取網絡操作員配置的啟動節點，并按照啟動節點將待加入的分布式CSCF服務器加入分布式CSCF拓撲； (6)分布式CSCF服務器接收來自用戶的請求，并判斷該請求是否是注冊和注銷請求，還是通話請求；若為注冊和注銷請求，則轉入步驟(7)，否則轉入步驟(8)； (7)該用戶在分布式CSCF服務器上執行注冊和注銷過程，然后過程結束； (8)該用戶在分布式CSCF服務器執行通話過程。
2.根據權利要求I所述的通信方法，其特征在于，步驟(7)包括以下子步驟 (7-1) P-CSCF模塊接收用戶發送過來的注冊和注銷請求，并將該注冊和注銷請求轉發給I-CSCF模塊； (7-2) I-CSCF模塊判斷注冊和注銷請求中的超時時間是否設置為0，若設置為0，則轉到步驟(7-3)，若不為0，則轉到步驟(7-6)； (7-3)分布式CSCF服務器將該注銷請求轉發給S-CSCF模塊； (7-4) S-CSCF模塊執行用戶的注銷過程，并以注冊和注銷請求中會話建立協議的統一資源標識作為鍵，刪除在分布式CSCF拓撲中存儲的該URI對應的鍵值對； (7-5)S-CSCF模塊將注銷成功通過I-CSCF模塊和P-CSCF模塊返回給用戶，完成注冊和注銷過程； (7-6) I-CSCF模塊將注冊請求轉發給S-CSCF模塊； (7-7)S-CSCF模塊向HSS發起鑒權請求，并判斷鑒權請求是否失敗，若失敗則轉到步驟(7-8)，否則轉到步驟(7-9); (7-8) S-CSCF模塊將鑒權失敗的結果通過I-CSCF模塊和P-CSCF模塊轉發給用戶，完成注冊和注銷過程； (7-9)S-CSCF模塊執行注冊過程，在本地記錄下用戶的信息，并在分布式CSCF拓撲中查找作為鍵值的該用戶的統一資源標識，并刪除該鍵值對應的鍵值對； (7-10)在分布式CSCF拓撲中以該用戶的統一資源標識作為鍵，以S-CSCF模塊的統一資源標識作為值，并將該鍵值對發布存儲在分布式CSCF拓撲中； (7-ll)S-CSCF模塊將注冊成功的響應通過I-CSCF模塊和P-CSCF模塊返回給用戶，完成注冊和注銷過程。
3.根據權利要求I所述的通信方法，其特征在于，步驟(8)包括以下子步驟(8-1) P-CSCF模塊收到用戶的通話請求，并將該通話請求轉發給S-CSCF模塊； (8-2) S-CSCF模塊對該通話請求的用戶進行鑒權，并判斷鑒權是否通過，若沒有通過，則轉到步驟(8-3)，否則轉到步驟(8-4)； (8-3) S-CSCF模塊將鑒權失敗的結果通過P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束； (8-4) S-CSCF模塊以該通話請求中被呼叫者的統一資源標識作為鍵在分布式CSCF拓撲中進行查找，若沒有查找到結果，說明被呼叫者還沒有注冊，然后進入步驟(8-5)，否則轉到步驟(8-6)； (8-5) S-CSCF模塊將未找到被叫的結果通過P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束；(8-6) S-CSCF模塊將通話請求轉發給查找得到的統一資源標識對應的被呼叫者的S-CSCF 模塊； (8-7)被呼叫者的S-CSCF模塊對被呼叫者進行鑒權，若被呼叫者的鑒權通過，則通話請求失敗，并轉到步驟(8-8)，否則，則轉到步驟(8-9)； (8-8)被呼叫者的S-CSCF模塊將鑒權未通過的結果通過呼叫者的S-CSCF模塊和P-CSCF模塊轉發給用戶，過程結束； (8-9)被呼叫者的S-CSCF模塊將通話請求通過被呼叫者的P-CSCF模塊，轉發給被呼叫者，并建立呼叫者和被呼叫者之間的通信； (8-10)呼叫者或者被呼叫者接收到來自對方的Bye指令，通話過程結束。
全文摘要
本發明公開了一種基于分布式CSCF拓撲的通信方法，包括步驟接收來自網絡操作員的服務器部署請求，判斷服務器部署請求的類型是刪除分布式CSCF服務器請求還是增加分布式CSCF服務器請求，若服務器部署請求是增加分布式CSCF服務器請求，則網絡操作員根據服務器部署請求來配置啟動節點，同時將P-CSCF模塊、I-CSCF模塊和S-CSCF模塊進行功能合并成為分布式CSCF服務器，讀取網絡操作員配置的啟動節點，并按照啟動節點將待加入的分布式CSCF服務器加入分布式CSCF拓撲，分布式CSCF服務器接收來自用戶的請求，若請求為注冊和注銷請求，則該用戶在分布式CSCF服務器上執行注冊和注銷過程。本發明消除“單點失效”和“性能瓶頸”，同時提高系統的擴展性和路由查找性能。
文檔編號H04L29/06GK102769614SQ20121022746
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月3日 優先權日2012年7月3日
發明者廖小飛, 彭揚威, 金海 , 陸楓 申請人:華中科技大學