專利名稱：一種分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分組交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載 均衡的方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，隨著分組技術(shù)的不斷成熟，基于電路交換的傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)正在向
著基于分組交換的寬帶電信網(wǎng)發(fā)展，而使用會(huì)話初始化協(xié)議(Session Initiation Protocol， SIP )作為分組電信核心網(wǎng)的呼叫控制信令則是當(dāng)前的技
Union-T Sector, ITU-T )和歐洲電4言才示準(zhǔn)十辦會(huì)(European Telecommunications Standards Institute ， ETSI )等標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)下 一 代網(wǎng)絡(luò)(Next Generation Network, NGN)的研究，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織當(dāng)前都采用第3代合作伙伴項(xiàng)目
(3rd Generation Partnership Project, 3GPP )標(biāo)準(zhǔn)組織定義的IP多々某體子系 統(tǒng)(IMS )網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)作為NGN的核心網(wǎng)。
負(fù)載狀態(tài)可表征網(wǎng)元處理請(qǐng)求所需資源的使用程度，也可指示網(wǎng)元是否 可用，例如，若負(fù)載狀態(tài)指示網(wǎng)元處于故障狀態(tài)，則該網(wǎng)元不可用；若負(fù)載 狀態(tài)指示網(wǎng)元處于正常狀態(tài)，則該網(wǎng)元可用。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)網(wǎng)元的資源不 足以接納新的服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，稱該網(wǎng)元進(jìn)入過(guò)載狀態(tài)。所述資源可以是該網(wǎng)元 用于處理一個(gè)請(qǐng)求的所有能力，包括中央處理器(CPU)處理能力、內(nèi)存、 輸入/輸出資源、存儲(chǔ)能力等等；有時(shí)也可包括擴(kuò)展的資源，如該網(wǎng)元所使 用的數(shù)據(jù)庫(kù)或者域名系統(tǒng)(Domain Name System, DNS )服務(wù)器(參考
《draft-rosenberg-sipping-overload一reqs誦02》 )。
隨著業(yè)務(wù)量的提高、訪問(wèn)量和數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)，可能出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)元負(fù)載不均衡分配的情況網(wǎng)絡(luò)中某一個(gè)/多個(gè)網(wǎng)元在某時(shí)間負(fù)載過(guò)重，甚 至進(jìn)入過(guò)載狀態(tài)，而另外一些網(wǎng)元卻處于輕負(fù)載狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)資源未能得以充 分利用，還可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題。
現(xiàn)有技術(shù)給出了負(fù)載均衡方法來(lái)解決上述問(wèn)題。所謂負(fù)載均衡方法，就 是根據(jù)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，判斷網(wǎng)元是否負(fù)載過(guò)重或者負(fù)載過(guò)輕，在互相替代 的網(wǎng)元之間分配任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)這些網(wǎng)元負(fù)載大致相當(dāng)，保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備高效率 運(yùn)行。
現(xiàn)有技術(shù)中的負(fù)載均衡方法的具體做法是在分組網(wǎng)絡(luò)中用若干臺(tái)服務(wù) 器對(duì)應(yīng)同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)域名，使用DNS服務(wù)器將任務(wù)均衡分配在這些服務(wù)器上， 從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。但這種方法具有很大的局限性首先，只能實(shí)現(xiàn)同一域 名內(nèi)的負(fù)載均衡，不能實(shí)現(xiàn)多個(gè)域名之間的負(fù)載均衡；其次，現(xiàn)有的這種利 用DNS服務(wù)器實(shí)現(xiàn)域名內(nèi)負(fù)載均衡的方案，只解決了分組網(wǎng)絡(luò)中很小一部 分的負(fù)載均衡問(wèn)題，在很多情況下需要不依賴DNS服務(wù)器實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡， 而現(xiàn)有技術(shù)中并沒(méi)有對(duì)應(yīng)的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出一種分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法，可 以廣泛適用于分組網(wǎng)絡(luò)中各種需要進(jìn)行負(fù)載均衡的情況。 該方法包括如下步驟
獲取至少兩個(gè)的可互相替代的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)；
根據(jù)所獲取的負(fù)載狀態(tài)應(yīng)用負(fù)載均衡策略，排除故障目標(biāo)網(wǎng)元，從所有 非故障的目標(biāo)網(wǎng)元中選擇出至少一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元；
從所述選擇出的至少一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元中選擇一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元，將業(yè)務(wù)路由到 該目標(biāo)網(wǎng)元。
本發(fā)明實(shí)施例還提出 一 種分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的系統(tǒng)，包括 至少兩個(gè)可互相替^C的目標(biāo)網(wǎng)元；
采集單元，用于獲取各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，并將所獲取的負(fù)載狀態(tài)發(fā)送至狀態(tài)處理單元；
狀態(tài)處理單元，用于根據(jù)來(lái)自采集單元的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，選擇至 少一個(gè)負(fù)載較輕的目標(biāo)網(wǎng)元，并將所選擇的目標(biāo)網(wǎng)元的標(biāo)識(shí)發(fā)送至選擇單 元；
選擇單元，用于根據(jù)來(lái)自狀態(tài)處理單元的目標(biāo)網(wǎng)元標(biāo)識(shí)，將業(yè)務(wù)路由到 相應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元進(jìn)4亍處理。
本發(fā)明實(shí)施例還提出一種分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的裝置，包括采集 單元、狀態(tài)處理單元和選擇單元；
所述采集單元用于獲取分組網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，并將所獲 取的負(fù)載狀態(tài)發(fā)送至狀態(tài)處理單元；
所述狀態(tài)處理單元用于根據(jù)來(lái)自采集單元的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，選擇 至少一個(gè)負(fù)載較輕的非故障目標(biāo)網(wǎng)元，并將所選擇的目標(biāo)網(wǎng)元的標(biāo)識(shí)發(fā)送至
選擇單元；
到相應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元。
從以上技術(shù)方案可以看出，目標(biāo)網(wǎng)元上報(bào)自身的負(fù)載狀態(tài)，根據(jù)所述負(fù) 載狀態(tài)可以選擇負(fù)載較輕的目標(biāo)網(wǎng)元進(jìn)行業(yè)務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載 均衡處理。本發(fā)明方案不依賴于特定網(wǎng)元，可以廣泛部署在分組網(wǎng)絡(luò)的各個(gè) 部分中，具有很高的實(shí)用價(jià)值。


圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例的邏輯架構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡處理的流程圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的實(shí)現(xiàn)流程圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的實(shí)現(xiàn)流程圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例三的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。
本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)如圖1所示，包括目標(biāo)網(wǎng)元101、采集單 元102、狀態(tài)處理單元103和選擇單元104。
所述目標(biāo)網(wǎng)元101用于提供本網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，目標(biāo)網(wǎng)元可以是分組網(wǎng) 絡(luò)中任意需要考慮負(fù)載均衡的網(wǎng)元，如IMS網(wǎng)絡(luò)中的代理呼叫會(huì)話控制功 能實(shí)體(Proxy-Call Session Control Function, P-CSCF )，服務(wù)呼叫會(huì)話控 制功能實(shí)體(S-CSCF)，查詢呼叫會(huì)話控制功能實(shí)體(I-CSCF),應(yīng)用服 務(wù)器(Application Server, AS)，媒體網(wǎng)關(guān)控制功能實(shí)體(Media Gateway Control Function, MGCF )，出口網(wǎng)關(guān)控制功能實(shí)體(Breakout Gateway Control Function, BGCF),互連邊界控制功能實(shí)體(Interconnection Border Control Function, IBCF)，多媒體資源功能控制器(Multimedia Resource Function Controller, MRFC )，或緊急呼叫會(huì)話控制功能實(shí)體(Emergency-CSCF， E-CSCF)等網(wǎng)元。在本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)中，可互相替代的目標(biāo)網(wǎng)元101的 數(shù)目應(yīng)大于l，比如目標(biāo)網(wǎng)元101是P-CSCF，則P-CSCF的數(shù)目應(yīng)大于1。
采集單元102負(fù)責(zé)從目標(biāo)網(wǎng)元101采集負(fù)載狀態(tài)，并將負(fù)載狀態(tài)交給狀 態(tài)處理單元103處理。在實(shí)際應(yīng)用中，采集單元102可以位于目標(biāo)網(wǎng)元101 中、或者目標(biāo)網(wǎng)元之外的網(wǎng)元、或用戶設(shè)備(UE)中。
如考慮P-CSCF的負(fù)載均衡時(shí)，即將P-CSCF作為圖1中的目標(biāo)網(wǎng)元101 ， 采集單元102可以是位于、動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)服務(wù)器、GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)節(jié)點(diǎn)(GGSN)、歸屬用戶服務(wù) 器(HSS)或網(wǎng)管服務(wù)器。
目標(biāo)網(wǎng)元101和采集單元102之間的El接口通訊可采用的協(xié)議包括但 不限于SIP協(xié)議、Diameter協(xié)議、DHCP、超文本傳輸協(xié)議(Hypertext Transfer Protocol, HTTP),網(wǎng)管協(xié)議、內(nèi)部接口協(xié)議。狀態(tài)處理單元103根據(jù)從采集單元102收到的目標(biāo)網(wǎng)元101的負(fù)載狀 態(tài)，實(shí)施一定的負(fù)載均衡策略，得到指定的目標(biāo)網(wǎng)元交給選擇單元104。在 實(shí)際應(yīng)用中，它可以位于采集單元102所在的網(wǎng)元中，或者與采集單元102 分別位于不同的網(wǎng)元中，或者位于用戶設(shè)備(UE)中。其中，負(fù)載均衡策 略取決于運(yùn)營(yíng)商的策略和具體實(shí)現(xiàn)，基本原則是選取非故障網(wǎng)元中負(fù)載較輕 的S-CSCF。
采集單元102和狀態(tài)處理單元103之間的E2接口通訊可采用的協(xié)議包 括但不限于SIP協(xié)議、Diameter協(xié)議、網(wǎng)管協(xié)議以及內(nèi)部接口協(xié)議。
選擇單元104用于將用戶請(qǐng)求路由至狀態(tài)處理單元103所指定的目標(biāo)網(wǎng) 元。在實(shí)際應(yīng)用中，選擇單元104可以位于狀態(tài)處理單元103所在的網(wǎng)元中、 或者與狀態(tài)處理單元103分別位于不同的網(wǎng)元中，或者位于用戶設(shè)備(UE) 中。所述用戶請(qǐng)求可以是選擇單元104接收的來(lái)自其它網(wǎng)元的用戶請(qǐng)求，也 可以是選擇單元104自身產(chǎn)生的用戶請(qǐng)求。
選擇單元104和狀態(tài)處理單元103之間的E3接口通訊可采用的協(xié)議包 括但不限于SIP協(xié)議、Diameter協(xié)議、DHCP協(xié)議、HTTP協(xié)議、網(wǎng)管協(xié) 議以及內(nèi)部接口協(xié)議。
在本發(fā)明實(shí)施例中，采集單元102、狀態(tài)處理單元103或選4奪單元104 可以位于同一個(gè)網(wǎng)元中，位于一個(gè)以上的網(wǎng)元中或者同時(shí)位于一個(gè)以上的網(wǎng) 元和用戶設(shè)備中。
根據(jù)圖l所示邏輯架構(gòu)，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法流程如圖2 所示，包括如下步驟
步驟201:采集單元從目標(biāo)網(wǎng)元采集負(fù)載狀態(tài)，狀態(tài)處理單元從采集單 元獲得負(fù)載狀態(tài)。
如步驟201所述，采集單元的負(fù)載狀態(tài)來(lái)源于目標(biāo)網(wǎng)元。具體可以是如 下任一種方式或其任意組合
目標(biāo)網(wǎng)元定期向采集單元上報(bào)自身的負(fù)載狀態(tài)；
目標(biāo)網(wǎng)元判斷自身負(fù)載狀態(tài)是否超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閥值，若是，則上報(bào)自身的負(fù)載狀態(tài)給采集單元；
采集單元定期向目標(biāo)網(wǎng)元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)，或者注冊(cè)請(qǐng)求/會(huì)話請(qǐng)求/狀態(tài) 處理單元的負(fù)載請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，觸發(fā)采集單元向目標(biāo)網(wǎng)元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)。
如步驟201所述，狀態(tài)處理單元收到的負(fù)載狀態(tài)來(lái)源于采集單元，具體 可以是如下任一種方式或其任意組合
采集單元定期向狀態(tài)處理單元上報(bào)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)；
采集單元判斷所收到的負(fù)載狀態(tài)是否超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閥值，若是，則將 該負(fù)載狀態(tài)上報(bào)給狀態(tài)處理單元；
根據(jù)特定事件觸發(fā)采集單元上報(bào)負(fù)載狀態(tài)給狀態(tài)處理單元；例如，在注 冊(cè)/會(huì)話請(qǐng)求到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)元時(shí)，觸發(fā)采集單元上報(bào)負(fù)載狀態(tài)給狀態(tài)處理單元；
狀態(tài)處理單元定期向采集單元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)，或者根據(jù)特定事件觸發(fā)狀 態(tài)處理單元向采集單元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)，例如當(dāng)注冊(cè)/會(huì)話請(qǐng)求到達(dá)上行網(wǎng)元 時(shí)，則觸發(fā)狀態(tài)處理單元向采集單元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)。
步驟202:狀態(tài)處理單元根據(jù)收到的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行負(fù)載均衡 處理。
狀態(tài)處理單元進(jìn)行負(fù)載均衡處理，即根據(jù)上報(bào)的各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀 態(tài)，選擇非故障的目標(biāo)網(wǎng)元中負(fù)載較低的目標(biāo)網(wǎng)元，并將所選擇的目標(biāo)網(wǎng)元 標(biāo)識(shí)返回給選擇單元。這里，目標(biāo)網(wǎng)元的標(biāo)識(shí)可以是目標(biāo)網(wǎng)元的統(tǒng)一資源定 位符(Uniform Resource Locator, URL)或者域名。
步驟203:選擇單元根據(jù)收到的狀態(tài)處理單元所指定的目標(biāo)網(wǎng)元，路由 用戶請(qǐng)求。
如果所述指定的目標(biāo)網(wǎng)元是一個(gè)以上的目標(biāo)網(wǎng)元，則選擇單元從所述指
定的目標(biāo)網(wǎng)元中選擇一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元，并將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給該目標(biāo)網(wǎng)元。
選擇單元收到的是目標(biāo)網(wǎng)元地址/域名，則將用戶請(qǐng)求發(fā)送至該目標(biāo)網(wǎng)
元i也址/i或名所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元。
以下通過(guò)三個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
實(shí)施例一S-CSCF的負(fù)載均衡方案。S-CSCF在IMS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中主要用于根據(jù)來(lái)自用戶設(shè)備的用戶請(qǐng)求，將 業(yè)務(wù)觸發(fā)到相應(yīng)的AS。為了解決S-CSCF的負(fù)載均衡問(wèn)題，可以在用戶注 冊(cè)時(shí)按照S-CSCF的負(fù)載狀態(tài)選擇合適的S-CSCF，用戶的后續(xù)會(huì)話請(qǐng)求通 過(guò)所選擇的S-CSCF進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)用戶服務(wù)的S-CSCF的負(fù)載均衡。
對(duì)照?qǐng)Dl所示邏輯結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，目標(biāo)網(wǎng)元為S-CSCF，采集單 元、狀態(tài)處理單元和選擇單元均位于I-CSCF。當(dāng)用戶發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求至I-CSCF 后，I-CSCF查詢HSS獲得用戶服務(wù)所要求的S-CSCF的能力集，I-CSCF選 擇滿足能力集要求的S-CSCF;若滿足能力集要求的S-CSCF有多個(gè)，I-CSCF 根據(jù)這些S-CSCF的負(fù)載狀態(tài)選擇合適的S-CSCF,再將注冊(cè)請(qǐng)求路由到該 S畫CSCF。
圖3示出了本實(shí)施例UE發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求后對(duì)S-CSCF進(jìn)行負(fù)載均^f軒處理 的過(guò)程，在UE發(fā)起注冊(cè)之前，I-CSCF獲取各個(gè)可選的S-CSCF的負(fù)載狀況。 I-CSCF可通過(guò)請(qǐng)求的方式獲取S-CSCF的負(fù)載狀態(tài)，或者S-CSCF向I-CSCF 上報(bào)自身的負(fù)載狀態(tài)。上報(bào)時(shí)，S-CSCF可通過(guò)配置的方式獲得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)I-CSCF 的地址，并根據(jù)該I-CSCF地址上報(bào)負(fù)載狀態(tài)。如可通過(guò)SIP消息(如擴(kuò)展 OPTIONS )或非SIP消息，I-CSCF定期請(qǐng)求或者S-CSCF定期/超過(guò)閥值觸 發(fā)上報(bào)負(fù)載狀態(tài)；或者通過(guò)SIP訂閱消息(SIP SUBSCRIBE )訂閱S-CSCF 的負(fù)載狀態(tài)，負(fù)載狀態(tài)在SIP通知(SIPNOTIFY)消息中返回；或者I-CSCF 將來(lái)自用戶的注冊(cè)請(qǐng)求或會(huì)話請(qǐng)求發(fā)送至S-CSCF， S-CSCF在注冊(cè)響應(yīng)消息 或會(huì)話響應(yīng)消息(如100 Trying )中返回負(fù)載狀態(tài)。
如上所述的在會(huì)話響應(yīng)消息中返回負(fù)載狀態(tài)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)SIP消息 擴(kuò)展如下
1. 攜帶在SIP消息頭域中，如Via頭域，在Via頭域增加load-status 參凄史，舉例》口下
Via: SIP/2.0/UDP [5555:1:2:3:4]:1357; load-status=70
其中，"load-status"參數(shù)給出當(dāng)前服務(wù)器的負(fù)載程度為70%;
2. 或者，在SIP消息中擴(kuò)展新的頭域Load-Status,舉例如下Load-Status: 80
其中，Load-Status頭域給出當(dāng)前服務(wù)器的負(fù)載程度為80%; 從UE發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求之后，則包括如下步驟
步驟301: UE發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求，經(jīng)P-CSCF路由至I-CSCF。圖3及以下 流程描述中均省略P-CSCF。
步驟302至步驟303: I-CSCF向HSS請(qǐng)求用戶服務(wù)所要求的S-CSCF 能力集，HSS向I-CSCF返回S-CSCF的能力集。
在本實(shí)施例中，I-CSCF向HSS請(qǐng)求S-CSCF能力集是通過(guò)用戶授權(quán)請(qǐng) 求(User Authority R叫uest, UAR)命令實(shí)現(xiàn)的；而HSS返回S-CSCF能力 集是通過(guò)用戶授權(quán)應(yīng)答(User Authority Answer, UAA )命令實(shí)現(xiàn)的。
步驟304: I-CSCF根據(jù)所收到的S-CSCF能力集，選擇滿足用戶要求的 能力集的S-CSCF，若滿足用戶要求的能力集的S-CSCF有多個(gè)，I-CSCF再 根據(jù)收到的S-CSCF的負(fù)載狀態(tài)，實(shí)施一定的負(fù)載均衡策略，排除故障 S-CSCF，從非故障S-CSCF中選擇至少一個(gè)S-CSCF。
或者，I-CSCF也可以先根據(jù)收到的S-CSCF的負(fù)載狀態(tài)，實(shí)施一定的 負(fù)載均衡策略，排除故障S-CSCF，從非故障S-CSCF中選擇出負(fù)載較輕的 S-CSCF;然后再根據(jù)所收到的S-CSCF能力集，從負(fù)載較輕的S-CSCF中選 擇滿足用戶要求的能力集的S-CSCF。
其中，負(fù)載均衡策略取決于運(yùn)營(yíng)商的策略和具體實(shí)現(xiàn)，基本原則是選取 非故障網(wǎng)元中負(fù)載較輕的S-CSCF。
步驟305: I-CSCF將注冊(cè)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到根據(jù)負(fù)載均衡策略所選擇出的 S隱CSCF。
步驟306至步驟307: S-CSCF返回注冊(cè)響應(yīng)消息，經(jīng)過(guò)I-CSCF的轉(zhuǎn)發(fā)， 最終發(fā)送至UE。
步驟308至步驟309: UE收到注冊(cè)響應(yīng)消息后，向S-CSCF發(fā)送第二個(gè) 注冊(cè)請(qǐng)求，路由過(guò)程跟步驟301-305相同，只不過(guò)其中HSS只向I-CSCF返 回已指定的S-CSCF的路由信息；步驟310-311. S-CSCF向UE返回200 ( OK)響應(yīng)，以指示注冊(cè)成功。 以上流程描述的是采集單元和狀態(tài)處理單元位于I-CSCF的情況。事實(shí) 上，采集單元和狀態(tài)處理單元都可以位于其他網(wǎng)元，例如，采集單元和狀態(tài) 處理單元還可以都位于HSS,則由HSS根據(jù)采集的負(fù)載狀態(tài)，并實(shí)施一定 的負(fù)載均衡策略，選擇負(fù)載較輕的S-CSCF，并向I-CSCF同時(shí)返回?cái)y帶所述 負(fù)載較輕的S-CSCF地址標(biāo)識(shí)以及用戶要求的S-CSCF的能力集的消息；由 I-CSCF進(jìn)一步根據(jù)能力在接收的S-CSCF地址標(biāo)識(shí)中選擇符合用戶要求能 力集的S-CSCF。所述HSS向I-CSCF返回的消息可在Diameter協(xié)議中擴(kuò)展 屬性值對(duì)(Attribute Value Pair, AVP )攜帶S-CSCF地址信息，該AVP參 數(shù)包括S-CSCF的地址標(biāo)識(shí)。
采集單元和狀態(tài)處理單元也可以不集中在同一個(gè)網(wǎng)元上，例如，采集單 元可以位于HSS，狀態(tài)處理單元位于I-CSCF。貝'j HSS向I-CSCF返回S-CSCF 的負(fù)載狀態(tài)和能力集。為達(dá)這一目的，可在Diameter協(xié)議中擴(kuò)展AVP攜帶 負(fù)載狀態(tài)信息。該AVP參數(shù)包括目標(biāo)網(wǎng)元的地址標(biāo)識(shí)，目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀 態(tài)值。
本實(shí)施例中，I-CSCF在收到注冊(cè)請(qǐng)求前就獲得了 S-CSCF的負(fù)載狀態(tài)， 事實(shí)上，也可以由I-CSCF在需要做出S-CSCF選擇時(shí)，如注冊(cè)請(qǐng)求到來(lái)時(shí) 觸發(fā)負(fù)載狀態(tài)獲取操作。
本實(shí)施例可以獲得本網(wǎng)絡(luò)中所有的S-CSCF,也可以根據(jù)需要，獲得相 關(guān)的某幾個(gè)S-CSCF的負(fù)載。
實(shí)施例二 P-CSCF的負(fù)載均衡處理。
本實(shí)施例中，目標(biāo)網(wǎng)元為P-CSCF，采集單元和狀態(tài)處理單元均位于動(dòng) 態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP )月良務(wù)器，選 才奪單元為UE。本實(shí)施例的處理流程如圖4所示，包括如下步驟 步驟401: DHCP服務(wù)器收集各個(gè)P-CSCF的負(fù)載狀態(tài)。 收集的方式分為兩類，分別是P-CSCF把負(fù)載狀態(tài)上報(bào)給DHCP服務(wù)器， 以及DHCP服務(wù)器向P-CSCF請(qǐng)求其負(fù)載狀態(tài)。P-CSCF可通過(guò)配置的方式或其它方式獲取DHCP服務(wù)器的地址，定期上報(bào)負(fù)載狀態(tài)給DHCP服務(wù)器， 或者負(fù)載狀態(tài)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，觸發(fā)上報(bào)負(fù)載狀態(tài)至DHCP服務(wù)器。 或者，DHCP服務(wù)器可根據(jù)其上已配置的P-CSCF地址定期請(qǐng)求P-CSCF的 負(fù)載狀態(tài)。P-CSCF支持SIP協(xié)議，而DHCP服務(wù)器采用DHCP協(xié)議。El 接口通訊可采用SIP或DHCP,或者其它的協(xié)議。 步驟402: UE發(fā)起DHCP服務(wù)器請(qǐng)求。
步驟403: DHCP服務(wù)器根據(jù)負(fù)載均衡策略，排除故障P-CSCF,從非 故障P-CSCF中選擇合適的P-CSCF。
步驟404: DHCP服務(wù)器將合適的P-CSCF返回給UE。
這里描述的是DHCP服務(wù)器為狀態(tài)處理單元的情況，事實(shí)上UE也可以 為狀態(tài)處理單元，在上述消息中返回的是P-CSCF的負(fù)載狀態(tài)。該消息需要 在DHCP協(xié)議中擴(kuò)展選項(xiàng)(OPTION ) XX,其中XX表示尚未被使用的代 碼，不失一般性，這里假設(shè)XX-47。該擴(kuò)展選項(xiàng)種包含域名/地址和負(fù)載狀 態(tài)的描述。在上述步驟402中UE發(fā)出DHCP請(qǐng)求時(shí)，應(yīng)在選項(xiàng)請(qǐng)求選項(xiàng) (Option Request Option ， ORO )中增加請(qǐng)求的選項(xiàng)代碼47 。在DHCP響應(yīng) 時(shí)將返回包含負(fù)載狀態(tài)的OPTION 47。
步驟405: UE根據(jù)接收到的P-CSCF發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求。
這里描述的是DHCP服務(wù)器為狀態(tài)處理單元的情況，事實(shí)上當(dāng)UE為狀 態(tài)處理單元時(shí)，UE收到多個(gè)P-CSCF的域名/地址和負(fù)載狀態(tài)的列表時(shí)，根 據(jù)負(fù)載均衡原則，選4奪合適的P-CSCF發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求。
本實(shí)施例中，采集單元和狀態(tài)處理單元都為DHCP服務(wù)器。事實(shí)上，采 集單元和狀態(tài)處理單元都可以位于其他網(wǎng)元，且可以不集中在同一個(gè)網(wǎng)元 上。如釆集單元位于網(wǎng)管服務(wù)器，狀態(tài)處理單元位于UE或者網(wǎng)管服務(wù)器。
本實(shí)施例中，DHCP服務(wù)器在收到DHCP請(qǐng)求前就獲得了 P-CSCF的負(fù) 載狀態(tài)。事實(shí)上，也可以由DHCP服務(wù)器在需要做出P-CSCF選擇時(shí)，如 DHCP請(qǐng)求到來(lái)時(shí)觸發(fā)P-CSCF負(fù)載狀態(tài)獲取操作。
本實(shí)施例可以獲得本網(wǎng)絡(luò)中所有的P-CSCF,也可以根據(jù)需要，獲得相關(guān)的某幾個(gè)P-CSCF的負(fù)載。
實(shí)施例三I-CSCF的負(fù)載均衡處理。
本實(shí)施例中，目標(biāo)網(wǎng)元為I-CSCF，采集單元位于、狀態(tài)處理單元位于 和選擇單元均位于P-CSCF。本實(shí)施例的處理流程如圖5所示，包括如下步 驟
步驟501: P-CSCF收集各個(gè)I-CSCF的負(fù)載狀態(tài)。
收集的方式分為兩類，分別是P-CSCF向I-CSCF請(qǐng)求其負(fù)載狀態(tài)或 I-CSCF將自身的負(fù)載狀態(tài)上報(bào)給P-CSCF。上報(bào)的方式中，I-CSCF可通過(guò) 配置的方式獲得P-CSCF的地址，定期或超過(guò)閥值時(shí)將本身的負(fù)載狀態(tài)上報(bào) 給該地址的P-CSCF。請(qǐng)求方式中，P-CSCF可通過(guò)DNS查詢獲得I-CSCF 的地址，定期或注冊(cè)/會(huì)話請(qǐng)求到來(lái)時(shí)請(qǐng)求I-CSCF的負(fù)載狀態(tài)。如可通過(guò) SIP消息(如擴(kuò)展OPTIONS)或非SIP消息，P-CSCF定期請(qǐng)求或I-CSCF 定期/超過(guò)閥值上報(bào)負(fù)載狀態(tài)；或者通過(guò)SIP SUBSCRIBE消息訂閱I-CSCF 的負(fù)載狀態(tài)，負(fù)載狀態(tài)在NOTIFY消息中返回給P-CSCF;或者在會(huì)話響應(yīng) 消息(如100 Trying )向P-CSCF返回負(fù)載狀態(tài)。
步驟502: P-CSCF收到注冊(cè)/會(huì)話請(qǐng)求；
步驟503: P-CSCF根據(jù)收集的負(fù)載狀態(tài)，結(jié)合負(fù)載均衡策略，排除故 障I-CSCF,從非故障I-CSCF中選擇合適的I-CSCF;
步驟504: P-CSCF將注冊(cè)/會(huì)話請(qǐng)求路由至所選擇的I-CSCF。
本實(shí)施例中，采集單元和狀態(tài)處理單元都為P-CSCF。事實(shí)上，釆集單 元和狀態(tài)處理單元都可以位于其他網(wǎng)元，且可以不集中在同一個(gè)網(wǎng)元上。如 采集單元位于網(wǎng)管服務(wù)器，狀態(tài)處理單元位于P-CSCF或者網(wǎng)管服務(wù)器。
本實(shí)施例中，P-CSCF收到注冊(cè)/會(huì)話請(qǐng)求前就獲得了 I-CSCF的負(fù)載狀 態(tài)。事實(shí)上，也可以由P-CSCF在需要做出I-CSCF選擇時(shí)，如注冊(cè)/會(huì)話請(qǐng) 求到來(lái)時(shí)觸發(fā)I-CSCF負(fù)載狀態(tài)獲取操作。
本實(shí)施例可以獲得本網(wǎng)絡(luò)中所有的I-CSCF，也可以根據(jù)需要，獲得相 關(guān)的某幾個(gè)I-CSCF的負(fù)載。本實(shí)施例中只描述了 P-CSCF對(duì)I-CSCF的負(fù)載均衡， S-CSCF/MGCF/AS/目標(biāo)網(wǎng)元之外的網(wǎng)元對(duì)I-CSCF的負(fù)載均衡情況類似。 IBCF在網(wǎng)絡(luò)中位置類似I-CSCF，其負(fù)載均衡也類似I-CSCF。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種在分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟獲取至少兩個(gè)的可互相替代的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)；根據(jù)所獲取的負(fù)載狀態(tài)應(yīng)用負(fù)載均衡策略，從非故障的目標(biāo)網(wǎng)元中選擇出至少一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元；從所述選擇出的至少一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元中選擇一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元，將業(yè)務(wù)路由到該目標(biāo)網(wǎng)元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述負(fù)載狀態(tài)指示目標(biāo) 網(wǎng)元處理請(qǐng)求所需資源的使用程度，和/或指示目標(biāo)網(wǎng)元是否可用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由采集單元獲取目標(biāo)網(wǎng) 元的負(fù)載狀態(tài)，所述獲取至少兩個(gè)的可互相替代的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)包括 如下任意一種方式或其任意組合目標(biāo)網(wǎng)元定期向采集單元上報(bào)自身的負(fù)載狀態(tài)；目標(biāo)網(wǎng)元判斷自身負(fù)載狀態(tài)是否超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閥值，若是，則向采集 單元上報(bào)自身的負(fù)載狀態(tài)；采集單元定期向目標(biāo)網(wǎng)元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)； 采集單元根據(jù)特定事件觸發(fā)向目標(biāo)網(wǎng)元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述向目標(biāo)網(wǎng)元請(qǐng)求負(fù) 載狀態(tài)為采集單元向目標(biāo)網(wǎng)元發(fā)送會(huì)話初始協(xié)議SIP訂閱消息，目標(biāo)網(wǎng)元 向采集單元返回?cái)y帶負(fù)載狀態(tài)信息的SIP通知消息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述向目標(biāo)網(wǎng)元請(qǐng)求負(fù) 載狀態(tài)為采集單元向目標(biāo)網(wǎng)元發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求或會(huì)話請(qǐng)求，目標(biāo)網(wǎng)元向采集 單元返回?cái)y帶負(fù)載狀態(tài)信息的注冊(cè)響應(yīng)消息或會(huì)話響應(yīng)消息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述從非故障的目標(biāo)網(wǎng) 元中選擇出至少一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元包括根據(jù)上報(bào)的各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，選擇其中負(fù)載較低的非故障目標(biāo)網(wǎng)元，根據(jù)所選擇的目標(biāo)網(wǎng)元標(biāo)識(shí)返回給選擇單元；所述將業(yè)務(wù)路由到所選擇的目標(biāo)網(wǎng)元為選擇單元根據(jù)所收到的目標(biāo)網(wǎng) 元標(biāo)識(shí)將用戶請(qǐng)求發(fā)送至所述目標(biāo)網(wǎng)元標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)網(wǎng)元標(biāo)識(shí)為目 標(biāo)網(wǎng)元的統(tǒng) 一 資源定位符或域名。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所 獲取的負(fù)載狀態(tài)應(yīng)用負(fù)載均衡策略，從非故障的目標(biāo)網(wǎng)元中選擇出至少 一個(gè) 目標(biāo)網(wǎng)元包4舌選擇能夠滿足所述用戶要求的能力集的非故障目標(biāo)網(wǎng)元； 根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，對(duì)滿足用戶要求的目標(biāo)網(wǎng)元應(yīng)用負(fù)載均衡策 略，選擇出至少一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元； 或者，根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)應(yīng)用負(fù)載均衡策略，從非故障的目標(biāo)網(wǎng)元選擇 出負(fù)載較輕的目標(biāo)網(wǎng)元；從所述負(fù)載較輕的目標(biāo)網(wǎng)元中選擇出至少一個(gè)滿足所述用戶要求的目 標(biāo)網(wǎng)元。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述用戶請(qǐng)求為注冊(cè)請(qǐng) 求，則所述將業(yè)務(wù)路由到所選擇的目標(biāo)網(wǎng)元之后，進(jìn)一步包括所述所選4奪的目標(biāo)網(wǎng)元向UE返回注冊(cè)響應(yīng)消息；UE發(fā)起第二次注冊(cè)請(qǐng)求，所述第二次注冊(cè)請(qǐng)求路由至所述所選擇的目 標(biāo)網(wǎng)元，目標(biāo)網(wǎng)元向UE返回注冊(cè)響應(yīng)消息。
10、 一種分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)可互相替代的 目標(biāo)網(wǎng)元，其特征在于，該系統(tǒng)還包括采集單元，用于獲取各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，并將所獲取的負(fù)載狀態(tài) 發(fā)送至狀態(tài)處理單元；狀態(tài)處理單元，用于根據(jù)來(lái)自采集單元的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，選擇至少一個(gè)負(fù)載較輕的非故障目標(biāo)網(wǎng)元，并將所選擇的目標(biāo)網(wǎng)元的標(biāo)識(shí)發(fā)送至選擇單元；選擇單元，用于根據(jù)來(lái)自狀態(tài)處理單元的目標(biāo)網(wǎng)元標(biāo)識(shí)，將業(yè)務(wù)路由到 相應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)網(wǎng)元用于定期向采集單元上報(bào)自身的負(fù)載狀態(tài)；或者，目標(biāo)網(wǎng)元判斷自身負(fù)載狀態(tài)是否超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閥值，若是，則 上報(bào)自身的負(fù)載狀態(tài)給采集單元。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元獲取各 個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)為采集單元定期向目標(biāo)網(wǎng)元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)；或者，注冊(cè)請(qǐng)求/會(huì)話請(qǐng)求/狀態(tài)處理單元的負(fù)載請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，觸發(fā)采集單元向 目標(biāo)網(wǎng)元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元定期向 狀態(tài)處理單元上報(bào)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)；和/或，采集單元判斷所收到的負(fù)載狀態(tài)是否超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閥值，若是，則將 該負(fù)載狀態(tài)上報(bào)給狀態(tài)處理單元；和/或，采集單元根據(jù)特定事件觸發(fā)上報(bào)負(fù)載狀態(tài)給狀態(tài)處理單元。
14、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)處理單元用 于定期向采集單元請(qǐng)求負(fù)載狀態(tài)，和/或，根據(jù)特定事件觸發(fā)向采集單元請(qǐng) 求負(fù)載狀態(tài)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)網(wǎng)元包括以 下功能實(shí)體中的至少一個(gè)代理呼叫會(huì)話控制功能實(shí)體P-CSCF、服務(wù)呼叫 會(huì)話控制功能實(shí)體S-CSCF、查詢呼叫會(huì)話控制功能實(shí)體I-CSCF、應(yīng)用服務(wù) 器AS、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能實(shí)體MGCF、出口網(wǎng)關(guān)控制功能實(shí)體BGCF、互 連邊界控制功能實(shí)體IBCF、多媒體資源功能控制器MRFC、以及緊急呼叫 會(huì)話控制功能實(shí)體E-CSCF。
16、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元位于目 標(biāo)網(wǎng)元、目標(biāo)網(wǎng)元之外的網(wǎng)元或UE中；和/或，所述狀態(tài)處理單元位于采集單元所在的網(wǎng)元中，或者與采集單 元位于不同的網(wǎng)元中，或位于UE中；和/或，所述選擇單元位于狀態(tài)處理單元所在的網(wǎng)元中，或者與狀態(tài)處 理單元位于不同的網(wǎng)元中，或者位于UE中。
17、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)網(wǎng)元和采集 單元之間的接口通訊采用SIP協(xié)議、Diameter協(xié)議、動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 DHCP、超文本傳輸協(xié)議HTTP和/或網(wǎng)管協(xié)議。
18、 根據(jù)權(quán)利要求10至17任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集 單元和狀態(tài)處理單元之間的接口通訊采用SIP協(xié)議、Diameter協(xié)議、DHCP 協(xié)議、HTTP協(xié)議、網(wǎng)管協(xié)議和/或內(nèi)部接口協(xié)議。
19、 根據(jù)權(quán)利要求10至17任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài) 處理單元和選擇單元之間的接口通訊采用SIP協(xié)議、Diameter協(xié)議、DHCP 協(xié)議、HTTP協(xié)議、網(wǎng)管協(xié)議和/或內(nèi)部接口協(xié)議。
20、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)網(wǎng)元為代理 呼叫會(huì)話控制功能實(shí)體，所述采集單元位于動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議DHCP服務(wù) 器、GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)節(jié)點(diǎn)、歸屬用戶服務(wù)器或網(wǎng)管服務(wù)器。
21、 一種分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的裝置，其特征在于，該裝置包括采 集單元、狀態(tài)處理單元和選擇單元；所述采集單元用于獲取分組網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，并將所獲 取的負(fù)載狀態(tài)發(fā)送至狀態(tài)處理單元；所述狀態(tài)處理單元用于根據(jù)來(lái)自釆集單元的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)，選擇 至少一個(gè)負(fù)載較輕的非故障目標(biāo)網(wǎng)元，并將所選擇的目標(biāo)網(wǎng)元的標(biāo)識(shí)發(fā)送至 選擇單元；所述選擇單元用于根據(jù)來(lái)自狀態(tài)處理單元的目標(biāo)網(wǎng)元標(biāo)識(shí)，將業(yè)務(wù)路由 到相應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法，包括如下步驟獲取至少兩個(gè)的可互相替代的目標(biāo)網(wǎng)元的負(fù)載狀態(tài)；根據(jù)所獲取的負(fù)載狀態(tài)應(yīng)用負(fù)載均衡策略，從非故障的目標(biāo)網(wǎng)元中選擇出至少一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元；從所述選擇出的至少一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元中選擇一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)元，將業(yè)務(wù)路由到該目標(biāo)網(wǎng)元。本發(fā)明還公開了一種在分組網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的系統(tǒng)。本發(fā)明方案不依賴于特定網(wǎng)元，可以廣泛部署在分組網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101304366SQ20071010672
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者青 周, 廖洪波, 施有鑄, 波 鄭 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司