專利名稱：一種會話發(fā)起協議信令網過載控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及下一代網絡中SIP (Session Initiation Protocol,會話發(fā)起協議)信令 過載控制方法問題，更具體地說涉及SIP代理服務器出現信令過載時，對所接收到 的每一個請求報文如何進行過載控制的方法。
背景技術：
隨著網絡用戶的不斷增長，對網絡資源的使用需求也日益增大，網絡擁塞已經 成為一個不可忽視的重要問題。由SIP發(fā)起的會話業(yè)務普遍對會話的成功率和時延 有比較苛刻的限制，現有的SIP服務器負載控制方法已經不能很好地滿足海量消息 處理的需求，迫切需要使用相應的改進過載控制機制。
當前廣泛應用的SIP業(yè)務都存在不同程度的服務不穩(wěn)定情況，如抖動和時延等。 在一個時間段內，若有大量的消息流入SIP服務器并超出該服務器的處理能力，擁
塞就會不可避免地發(fā)生。
SIP協議通過其503消息(Service Unavailable,服務不可用)報文提供了有限 的過載控制機制。用戶代理(UA)在收到這種報文后的一定時間內(默認32s)不會 發(fā)送新的請求，這樣就可暫時減小網絡負載。
一個典型的SIP消息交互過程見附圖1:用戶代理(UA) A向UA B發(fā)出 INVITE請求報文，以建立一個會話，報文經SIP代理服務器(proxy)遞交到UA B, proxy和UA B收到INVITE后要向上游回送TRYING報文。UA B還要檢査 INVITE報文的各項參數，如果參數正確，就回送RINGING報文。當UAB決定加 入會話時，向UA A回送OK報文，經過UA A的ACK報文的確認，會話就建立 起來了，這時，雙方中的任意一方都可以通過發(fā)送BYE報文來結束這次會話。在1 次典型的會話中，proxy要接收到7次報文1次INVITE報文和6次non-INVITE 報文。
文獻[Masataka Ohta. Overload control in a SIP signaling network[EB/OL]. world enformatika society, 2006， 12:205-210. http:〃www.enformatika.org/data/vl2/vl2-38.pdf， Nov. 23， 2006.]提出了一種過載控制算法，即在proxy中設定Tmin和Tmax兩個緩存隊列閾值，當proxy緩
存中的報文數高于Tmax時，進入擁塞狀態(tài)，當報文數低于Tmin時離開擁塞狀態(tài)。當
狀態(tài)為擁塞時，對來到的INVITE報文回應一個503響應消息。該方法避免了報文 的重傳，大大縮短了會話建立時間。但采用這種方案具有一定的缺陷，當網絡負載 達到一定限度后，proxy上單位時間呼叫接入量(即proxy的吞吐量)會出現抖動。 2008年02月，在IETF(因特網工程任務組)公布的SIP過載控制草案 draft-hilt-sipping-overload-04.txt中，提出了一種基于丟包節(jié)流的過載控制方法SIP 服務器要求其上游服務器把它通常要轉發(fā)給該服務器的請求數量減少X%。丟包百 分比是由基于當前系統負載的過載控制算法決定的。發(fā)送實體實現丟包百分比的算 法是，對要轉發(fā)的每個請求消息，在l至lJ100之間抽取一個隨機數。如果所抽取的 隨機數小于或等于X，則不再向前轉發(fā)該請求消息。但是，按百分比節(jié)流的主要不 足是，節(jié)流百分比要適應由服務器接收到的當前的請求數目。
發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種SIP信令網過載控制方法，該方法解決了 proxy出現呼叫接入量抖動的問題，并改善了性能。
技術方案本發(fā)明的會話發(fā)起協議信令網過載控制方法包括如下步驟
a) 設置SIP代理服務器緩存中分組隊列長度的上下限兩個閾值Tm^和Tmin，當 隊列長度在[Tn^， TmaJ內時進行過載控制；
b) 當一個會話發(fā)起協議的邀請報文到達時，計算隊列長度Qlen， Qlen =Qlen (1 - w) + Wq，其中q為真實的隊列長度，w為加權系數，相當于一個隊列長度的平滑過濾 器，使得隊列長度Q^與以前的隊列長度相關；
C)根據隊列長度Q,en計算服務拒絕概率即服務不可用概率Pref，當一個會話發(fā) 起協議的邀請請求報文到達代理服務器時，將當前的隊列長度Q^與兩個閾值進行 比較若Qkn《min，則將此報文插入代理服務器緩存隊列，等待處理；若Qlen>Tmax，
則拒絕服務；若Tml^QlenSTmax，則依據々=-r:y —尸。)+尸。計算的Pref來決
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定是否拒絕服務和是否回送503消息，在[O， l]取一隨機值RANDOM,比較Pref 與該隨機值RANDOM的大小，若Pref大于該隨機值，則拒絕服務并回送503消息；
其中，Po為初始服務拒絕概率即初始服務不可用概率Pref，即隊列長度Q,efTmm時
的概率，Q^為步驟b)中計算得到的隊列長度，Tmax和Tn^分別為會話發(fā)起協議的 代理服務器緩存中分組隊列長度的上下限兩個閾值。
步驟a)中，當隊列長度在[Tmin, Tmax]范圍內時，實現SIP INVITE請求報文被 隨機地拒絕服務。
有益效果通過對SIP信令交互進行仿真驗證和分析，對不同過載控制方法進 行了比較，發(fā)現本發(fā)明所述方法可以抑制吞吐量抖動、縮短高負載情況下的呼叫建 立時延、抑制高負載情況下緩存隊列長度的增長和降低高負載情況下的服務拒絕概 率。
本發(fā)明提出了一種新的SIP信令網過載控制方法，該方法具有如下特征
(1) 有效性確保系統在高負載情況下都具有良好的性能，高系統吞吐率、低 用戶響應時延。
(2) 公平性合理地在多個用戶、多個業(yè)務間分配系統的資源，不會因為某一 個或某一些業(yè)務的過載，而降低其他業(yè)務應有的服務質量。
(3) 穩(wěn)定性能夠承受突發(fā)輸入的考驗，避免系統資源利用的"振蕩和波動"， 使系統能夠快速收斂到最佳性能狀態(tài)。
(4) 簡單性過載控制機制易于實現，并不會消耗過多的系統資源。
圖1SIP信令交互流程；圖1中，
ACK:確認客戶已經收到某個INVITE請求的最終響應的SIP報文。 BYE:用戶代理客戶用來告知服務器它想要釋放正在進行的呼叫的SIP報文。 INVITE:邀請用戶或服務參加某個會話的SIP請求報文。 OK:成功的200OK響應報文，表明已成功地接收、理解和接受相關動作。 RINGING:臨時的180Ringing(振鈴)響應報文，表明已收到相關請求，正在繼 續(xù)處理該請求。
TRYING:臨時的100Trying(正在嘗試)響應報文，表明已收到相關請求，正在 繼續(xù)處理該請求。
圖2 proxy的緩存隊列結構圖3過載控制實施步驟圖。RANDOM:取值在(O, l)區(qū)間內的一個隨機數值。
具體實施例方式
如附圖1所示的proxy的緩存隊列結構，Tmax和Tn^是為緩存中分組隊列長度 設置的上下限兩個閾值，當每個SIP INVITE請求報文到達隊列時，計算隊列長度 Qlen，再根據隊列長度Qien計算服務拒絕概率(即服務不可用概率)Pref，從而實現
SIP INVITE請求報文在隊列達到一定長度后被隨機地拒絕服務。當一個SIP INVITE 請求報文到達proxy時，將當前的隊列長度Qlen與兩個閾值進行比較若Qlen<Tmin，
則將此報文插入緩存隊列；若Q^〉Tn^，則拒絕服務。若TminSQlen^Tmax,則依據
<formula>formula see original document page 6</formula>。計算的服務拒絕概率(g卩月艮務T可用概帛)Pref來決g是 、max min J
否拒絕服務和回送503消息。
隊列長度Q^-Qkn(l-w) + wq，其中q為真實的隊列長度，w為加權系數，相
當于一個隊列長度的平滑過濾器，使得隊列長度Q,en與以前的隊列長度相關。Po為 初始服務拒絕概率(即服務不可用概率)Pref，即緩存中的隊列長度Q^-Tmin時的服 務拒絕(即服務不可用)概率。當Qten^Tmin時進行負載控制，設Tmax-Tmin的值恒定， 若緩存中分組隊列長度的下限Tmin設置得過低，在低負載時存儲突發(fā)流量的緩存數 太少，則這時候的服務拒絕概率(即服務不可用概率)Pwf會較大，若Tn^設置得 過高，平均的緩存隊列長度會較大，則引起呼叫建立延遲太大。
在SIP信令網中，proxy是中繼SIP消息的實體，相當于電話網中的交換機， 當網絡繁忙時，proxy的負載會加大，這樣就會引起proxy的效率下降，呼叫接通率 (=呼叫接入數量/總的呼叫數量)降低。原因在于proxy在負載過大時會丟棄一些 報文，使得通信雙方不能正常交互信息，而丟棄報文又引起重傳，進一步加重了網 絡負載，導致服務不可用。
本發(fā)明的具體實施步驟如下(參見附圖3):
Sl:每當proxy接收到一個新的SIP INVITE請求報文時，就利用Qlen =Qlen(1 -w) + wq計算其緩存隊列當前的Qlen值。
S2:比較Qlen與Tmin、 Tm狀的大小。若Tmi[^Qlen^Tmax，執(zhí)行S4;若Qlen>Tmax， 執(zhí)行S5。若Qte^Tmax，執(zhí)行S3。
S3:將該請求報文插入緩存隊列，執(zhí)行S6。
S4:計算Pref，在[O， l]取一隨機值RANDOM。比較P^與RANDOM的大小， 若Pref^RANDOM，執(zhí)行S3。
S5:若Prrf〉RANDOM，則對該請求報文回送503 (Service Unavailable,服務不 可用)響應報文，拒絕服務。
S6:過載控制結束，繼續(xù)等待接收下一個請求報文，收到新的SIP INVITE請 求報文時，執(zhí)行S1。
權利要求
1.一種會話發(fā)起協議信令網過載控制方法，其特征在于該方法包括如下步驟a)設置SIP代理服務器緩存中分組隊列長度的上下限兩個閾值Tmax和Tmin，當隊列長度在[Tmin，Tmax]內時進行過載控制；b)當一個會話發(fā)起協議的邀請報文到達時，計算隊列長度Qlen，Qlen＝Qlen(1-w)+wq，其中q為真實的隊列長度，w為加權系數，相當于一個隊列長度的平滑過濾器，使得隊列長度Qlen與以前的隊列長度相關；c)根據隊列長度Qlen計算服務拒絕概率即服務不可用概率Pref，當一個會話發(fā)起協議的邀請請求報文到達代理服務器時，將當前的隊列長度Qlen與兩個閾值進行比較若Qlen<Tmin，則將此報文插入代理服務器緩存隊列，等待處理；若Qlen>Tmax，則拒絕服務；若Tmin≤Qlen≤Tmax，則依據計算的Pref來決定是否拒絕服務和是否回送503消息，在
取一隨機值，比較Pref與該隨機值的大小，若Pref大于該隨機值，則拒絕服務并回送503消息；其中，P0為初始服務拒絕概率即初始服務不可用概率Pref，即隊列長度Qlen＝Tmin時的概率，Qlen為步驟b)中計算得到的隊列長度，Tmax和Tmin分別為會話發(fā)起協議的代理服務器緩存中分組隊列長度的上下限兩個閾值。
2. 根據權利要求1所述的會話發(fā)起協議信令網過載控制方法，其特征在于步驟 a)中，當隊列長度在[Tmin， Tmax]范圍內時，實現會話發(fā)起協議的邀請請求報文被隨 機地拒絕服務。
全文摘要
一種會話發(fā)起協議信令網過載控制方法，涉及下一代網絡中SIP信令過載控制方法問題，該方法包括如下步驟a)設置SIP代理服務器緩存中分組隊列長度的上下限兩個閾值T<sub>max</sub>和T<sub>min</sub>，當隊列長度在[T<sub>min</sub>，T<sub>max</sub>]內時進行過載控制；b)當一個SIP INVITE報文到達時，計算隊列長度Q<sub>len</sub>，Q<sub>len</sub>＝Q<sub>len</sub>(1-w)+wq；c)根據隊列長度Q<sub>len</sub>計算服務拒絕概率即服務不可用概率P<sub>ref</sub>，當一個SIP INVITE請求報文到達proxy時，將當前的隊列長度Q<sub>len</sub>與兩個閾值進行比較若Q<sub>len</sub>＜T<sub>min</sub>，則將此報文插入proxy緩存隊列，等待處理；若Q<sub>len</sub>＞T<sub>max</sub>，則拒絕服務；若T<sub>min</sub>≤Q<sub>len</sub>≤T<sub>max</sub>，則依據P<sub>ref</sub>＝((Q<sub>len</sub>-T<sub>min</sub>)(1-P<sub>0</sub>)/(T<sub>max</sub>-T<sub>min</sub>))+P<sub>0</sub>計算的P<sub>ref</sub>來決定是否拒絕服務和是否回送503消息。
文檔編號H04L12/56GK101369971SQ20081015579
公開日2009年2月18日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權日2008年10月15日
發(fā)明者周奉強, 建 孫, 孫雁飛, 張載龍, 張順頤 申請人:南京郵電大學