本發(fā)明涉及ims網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體地說是基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器、會話系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

ims（英文全稱為ipmultimediasubsystem，中文翻譯為ip多媒體子系統(tǒng)）是一種全新的多媒體業(yè)務(wù)形式，它能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務(wù)的需求。

mmtel（multimediatelephony）是由etsi/tispan和3gpp兩大標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合開發(fā)的基于ims的多媒體電話業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，是一個全球標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，支持電信運營商將傳統(tǒng)的電路交換業(yè)務(wù)演進(jìn)為基于ip的實時多媒體電話業(yè)務(wù)，包括話音和視頻呼叫、消息業(yè)務(wù)和視頻圖像共享等，同時支持固定和移動寬帶接入。mmtel應(yīng)用服務(wù)器時ims網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)元，通過rf接口與ims網(wǎng)絡(luò)中的計費網(wǎng)元相連接，通過sh接口與hss（英文全稱為homesubscriberserver，中文翻譯為歸屬簽約用戶服務(wù)器）服務(wù)器相連，并通過發(fā)送udr/pur消息至hss服務(wù)器獲取用戶數(shù)據(jù)。

異構(gòu)計算主要是指使用不同體系的計算單元（cpu、gpu、fpga等）組成計算系統(tǒng)的方式。專有的計算單元工作頻率較低，但是具備更高的并行計算能力，總體性能和功耗較低。

在ims網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)用戶發(fā)起注冊時，用戶數(shù)據(jù)從hss上下載至mmtel應(yīng)用服務(wù)器中并存儲至mmtel應(yīng)用服務(wù)器的rdb模塊中，當(dāng)用戶發(fā)起呼叫時，直接讀取rdb模塊中存儲的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行呼叫業(yè)務(wù)處理，數(shù)據(jù)存儲得不到安全保護，用戶數(shù)容易被篡改。

可以通過加密的方式，對終端用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護，保證用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)存儲在本地的安全性。同時由于數(shù)據(jù)加密和解密非常消耗cpu的性能，特別是在大規(guī)模呼叫并發(fā)中，頻繁的讀取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)cpu上升導(dǎo)致告警，出現(xiàn)呼損。

如何同時保證數(shù)據(jù)存儲的安全性以及mmtel應(yīng)用服務(wù)器的可靠性，是需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對以上不足，提供基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器、會話系統(tǒng)及方法，來解決如何同時保證數(shù)據(jù)存儲的安全性以及mmtel應(yīng)用服務(wù)器的可靠性的問題。

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的：

基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器，包括呼叫控制服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器包括rdb模塊和具備異構(gòu)計算的fpga芯片，呼叫控制服務(wù)器、rdb模塊和fpga（英文全稱為fieldprogrammablegatearray，中文翻譯為現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）芯片依次連接；呼叫控制服務(wù)器用于接收并處理來自用戶終端的請求消息以及來自hss服務(wù)器的用戶數(shù)據(jù)；rdb模塊用于接受用戶數(shù)據(jù)并調(diào)用opencl（英文全稱為opencomputinglanguage，中文翻譯為開放運算語言，是一個為異構(gòu)平臺編寫程序的框架，此異構(gòu)平臺可由cpu，gpu或其他類型的處理器組成）接口將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片以及存儲加密后的用戶數(shù)據(jù)；fpga芯片作為異構(gòu)加速器，通過pcie接口與cpu連接，用于對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密計算和解密計算。

其中，rdb模塊為用戶數(shù)據(jù)存儲模塊，接收到用戶數(shù)據(jù)后，將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行加密計算，fpga芯片將加密后的用戶數(shù)據(jù)返回rdb模塊進(jìn)行存儲。

進(jìn)一步的，請求信息包括注冊請求消息和呼叫請求消息。

基于異構(gòu)計算的會話系統(tǒng)，包括用戶終端和ims網(wǎng)絡(luò)，ims網(wǎng)絡(luò)包括p/s-cscf模塊、mmtel應(yīng)用服務(wù)器和hss服務(wù)器，所述mmtel應(yīng)用服務(wù)器為如上述任一項所述的基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器，用戶終端、p/s-cscf模塊和mmtel應(yīng)用服務(wù)器中的呼叫控制服務(wù)器依次連接，mmtel應(yīng)用服務(wù)器中的呼叫控制服務(wù)器通過sh接口與hss服務(wù)器連接，上述能夠完成用戶注冊；用戶終端、p/s-cscf模塊和mmtel應(yīng)用服務(wù)器中的呼叫控制服務(wù)器依次連接，上述能夠完成用戶呼叫。

其中，cscf（英文全稱為callsessioncontrolfunction，中文翻譯為呼叫會話控制功能）是ip多媒體子系統(tǒng)（ims：ipmultimediasubsystem）內(nèi)部的功能實體，是整個ims網(wǎng)絡(luò)的核心。主要負(fù)責(zé)處理多媒體呼叫會話過程中的信令控制。它管理ims網(wǎng)絡(luò)的用戶鑒權(quán)、ims承載面qos、與其它網(wǎng)絡(luò)實體配合進(jìn)行sip會話的控制，以及業(yè)務(wù)協(xié)商和資源分配等。cscf根據(jù)功能分為代理cscf（p-cscf：proxycscf），查詢cscf（i-cscf：interrogatingcscf），服務(wù)cscf（s-cscf：servingcscf），緊急cscf（e-cscf：emergencycscf），本質(zhì)上它們都是sip服務(wù)器，處理sip信令。p-cscf是ims拜訪網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一入口點。所有發(fā)起于ims終端和終止于ims終端的會話消息都要通過p-cscf。p-cscf作為一個sipproxy，負(fù)責(zé)與接入網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的用戶鑒權(quán)與ipsec管理，網(wǎng)絡(luò)防攻擊與安全保護，為節(jié)約無線網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行sip信令壓縮與解壓，用戶的漫游控制，通過pdf（policydecisionfunction）進(jìn)行承載面的nat與qos等功能等。主要功能包括：轉(zhuǎn)發(fā)ue發(fā)來的sip注冊請求給i-cscf，由ue提供的域名決定i-cscf；轉(zhuǎn)發(fā)ue發(fā)來的sip消息給s-cscf，由p-cscf在ue發(fā)起注冊流程時確定s-cscf。s-cscf在ims網(wǎng)絡(luò)會話控制中處于核心地位，它接受來自拜訪網(wǎng)絡(luò)通過p-cscf轉(zhuǎn)發(fā)來的注冊請求，與hss配合進(jìn)行用戶鑒權(quán)。并從hss處下載用戶簽約的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。s-cscf對于用戶主叫及被叫側(cè)進(jìn)行路由管理，根據(jù)用戶簽約的初始過濾規(guī)則（ifc：initialfiltercriteria），進(jìn)行sipas觸發(fā)，實現(xiàn)豐富的ims業(yè)務(wù)功能。主要功能包括：注冊功能，接收注冊請求后，通過hss使注冊請求生效；消息流處理，控制已注冊的會話終端，可作為proxy-server，接收請求后，進(jìn)行內(nèi)部處理或轉(zhuǎn)發(fā)，也可作為ua，中斷或發(fā)起sip事務(wù)；與業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行交互，提供多媒體業(yè)務(wù)。

基于異構(gòu)計算的會話方法，在ims網(wǎng)絡(luò)中配置如上述任一項所述的基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器，在執(zhí)行用戶注冊流程中，用戶數(shù)據(jù)從hss服務(wù)器下載至rdb模塊中，rdb模塊通過調(diào)用opencl接口將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片中進(jìn)行加密存儲；在執(zhí)行用戶呼叫流程中，rdb模塊調(diào)用opencl接口將加密后的用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行解密計算，并向呼叫控制服務(wù)器發(fā)送解密后的用戶數(shù)據(jù)。

其中，在用戶注冊流程中，通過fpga芯片對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，rdb模塊匯中存儲加密后的用戶數(shù)據(jù)；在用戶呼叫流程中，通過fpga芯片對加密后的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，并將解密后的用戶數(shù)據(jù)返回rdb模塊中，rdb模塊將解密后的用戶數(shù)據(jù)傳入呼叫控制服務(wù)器。

進(jìn)一步的，用戶注冊流程包括如下步驟：

s1、用戶終端向ims網(wǎng)絡(luò)發(fā)起registe消息后，呼叫控制服務(wù)器向hss服務(wù)器發(fā)送攜帶有用戶的impu的udr/pur請求消息；

s2、hss服務(wù)器向呼叫控制服務(wù)器返回uda/pua響應(yīng)消息，呼叫控制服務(wù)器獲取用戶數(shù)據(jù)；

s3、呼叫控制服務(wù)器通過put_user_data消息將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至rdb模塊中；

s4、rdb模塊通過調(diào)用opencl接口clenqueuendrange函數(shù)傳入待加密的用戶數(shù)據(jù)參數(shù)和核函數(shù)將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行加密計算；

s5、fpga芯片將加密后的用戶數(shù)據(jù)返回rdb模塊存儲。

進(jìn)一步的，步驟s1中，用戶終端向ims網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)起注冊請求，呼叫控制服務(wù)器接收到來自p/s-cscf模塊的registe消息后，在本地構(gòu)造udr/pur請求消息，并通過sh接口將udr/pur請求消息傳入hss服務(wù)器；所述registe消息攜帶有用戶的注冊時間，所述udr/pur請求消息攜帶有用戶的impu。

進(jìn)一步的，步驟s2中，hss服務(wù)器通過uda/pua響應(yīng)消息整體或者分段將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至呼叫控制服務(wù)器中，呼叫控制服務(wù)器接收到uda/pua響應(yīng)消息后，將registe消息攜帶的用戶的注冊時間更新至本地。

進(jìn)一步的，用戶呼叫流程包括如下步驟：

l1、用戶終端向ims網(wǎng)絡(luò)發(fā)起invite消息后，呼叫控制服務(wù)器向rdb模塊發(fā)送invite消息，所述invite消息攜帶有用戶的impu；

l2、rdb模塊通過調(diào)用opencl接口clenqueuendrange函數(shù)傳入待解密的用戶數(shù)據(jù)參數(shù)和核函數(shù)將加密后的用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行解密計算；

l3、rdb模塊將解密后的用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至呼叫控制服務(wù)器。

本發(fā)明的一種大數(shù)據(jù)多應(yīng)用搜索服務(wù)方法及系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：將fpga芯片的異構(gòu)計算引入mmtel應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲中，對存儲的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲，保證數(shù)據(jù)存儲的安全性，同時基于fpga芯片具有低功耗、動態(tài)重構(gòu)、并行處理和高吞吐量的優(yōu)勢，能夠降低cpu的占用率，防止出現(xiàn)呼損，增加呼叫接通率，提高整個mmtel應(yīng)用服務(wù)器的可靠性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

附圖1為實施例1基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器的工作原理框圖；

附圖2為實施例3基于異構(gòu)計算的會話方法中用戶注冊流程的工作原理框圖；

附圖3為實施例3基于異構(gòu)計算的會話方法的用戶呼叫工作流程的工作原理框圖。

具體實施方式

參照說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明的基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器、會話系統(tǒng)及方法以下詳細(xì)地說明。

實施例1：

如附圖1所示，本發(fā)明的基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器，包括呼叫控制服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器包括rdb模塊和具備異構(gòu)計算的fpga芯片，呼叫控制服務(wù)器、rdb模塊和fpga芯片依次連接；呼叫控制服務(wù)器用于接收并處理來自用戶終端的請求消息以及來自hss服務(wù)器的用戶數(shù)據(jù)；rdb模塊用于接受用戶數(shù)據(jù)并調(diào)用opencl接口將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片以及存儲加密后的用戶數(shù)據(jù)；fpga芯片作為異構(gòu)加速器，通過pcie接口與cpu連接，用于對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密計算和解密計算。

其中，呼叫控制服務(wù)器能夠接收用戶終端發(fā)起的registe消息以及invite消息，呼叫控制服務(wù)器接收到registe消息后，能夠在本地構(gòu)造udr/pur請求消息并將udr/pur請求消息發(fā)送至hss服務(wù)器，并能夠接收來自hss服務(wù)器的用戶數(shù)據(jù)，并能夠像rdb模塊發(fā)送數(shù)據(jù)請求消息，將用戶數(shù)據(jù)傳送至rdb模塊進(jìn)行存儲。

rdb模塊能夠接收用戶數(shù)據(jù)、調(diào)用opencl接口將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行加密接并存儲加密后的用戶數(shù)據(jù)，以及能夠接收來自呼叫控制服務(wù)器的數(shù)據(jù)請求消息，能夠調(diào)用opencl接口將加密后的用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行解密并接收解密后的用戶數(shù)據(jù)。

fpga芯片能夠接收來自rdb模塊的用戶數(shù)據(jù)并對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以及能夠接收來自rdb模塊的加密后的用戶數(shù)據(jù)并對加密后的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。

本發(fā)明的基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器可應(yīng)用于ims網(wǎng)絡(luò)中，用戶終端向ims網(wǎng)絡(luò)發(fā)起注冊請求時，hss服務(wù)器中下載的用戶數(shù)據(jù)可存儲在該mmtel應(yīng)用服務(wù)器中的rdb模塊中，并通過fpga芯片對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，使得mmtel應(yīng)用服務(wù)器中的rdb模塊中存儲的用戶數(shù)據(jù)為加密后的用戶數(shù)據(jù)；

用戶終端向ims網(wǎng)絡(luò)發(fā)起呼叫請求時，該mmtel應(yīng)用服務(wù)器中通過fpga芯片對rdb模塊中存儲的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，rdb模塊將解密后的用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至呼叫控制服務(wù)器。

實施例2：

本發(fā)明的基于異構(gòu)計算的會話系統(tǒng)，包括用戶終端和ims網(wǎng)絡(luò)，ims網(wǎng)絡(luò)包括p/s-cscf模塊、mmtel應(yīng)用服務(wù)器和hss服務(wù)器，所述mmtel應(yīng)用服務(wù)器為實施例1中的基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器，用戶終端、p/s-cscf模塊和mmtel應(yīng)用服務(wù)器中的呼叫控制服務(wù)器依次連接，mmtel應(yīng)用服務(wù)器中的呼叫控制服務(wù)器通過sh接口與hss服務(wù)器連接，上述能夠完成用戶注冊；用戶終端、p/s-cscf模塊和mmtel應(yīng)用服務(wù)器中的呼叫控制服務(wù)器依次連接，上述能夠完成用戶呼叫。

其中，在用戶注冊中，用戶終端發(fā)起注冊請求，p/s-cscf模塊能夠接收來自用戶終端的registe消息并將registe消息傳入呼叫控制服務(wù)器；呼叫控制服務(wù)器能夠接收registe消息后構(gòu)造本地udr/uda消息并將udr/uda消息發(fā)送至hss服務(wù)器，以及能夠接收來自hss服務(wù)器的用戶數(shù)據(jù)并將用戶數(shù)據(jù)傳入至rdb模塊進(jìn)行存儲；rdb模塊能夠調(diào)用opencl接口將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行加密計算并存儲經(jīng)fpga芯片加密后的用戶數(shù)據(jù)。

在用戶呼叫中，用戶終端發(fā)起呼叫請求，p/s-cscf模塊能夠接收來自用戶終端的invite消息并將invite消息傳入呼叫控制服務(wù)器；呼叫控制服務(wù)器能夠接收invite消息后向rdb模塊發(fā)送數(shù)據(jù)請求消息；rdb模塊能夠通過調(diào)用opencl接口將其存儲的加密后的用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行解密，并能夠?qū)⒔饷芎蟮挠脩魯?shù)據(jù)傳入呼叫控制服務(wù)器。

本發(fā)明的基于異構(gòu)計算的會話系統(tǒng)可實現(xiàn)用戶的注冊和呼叫，在用戶注冊時，對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲，在用戶呼叫時對加密后的用戶數(shù)據(jù)解密。

實施例3：

本發(fā)明的基于異構(gòu)計算的會話方法，在ims網(wǎng)絡(luò)中配置如上述任一項所述的基于異構(gòu)計算的mmtel應(yīng)用服務(wù)器，在執(zhí)行用戶注冊流程中，用戶數(shù)據(jù)從hss服務(wù)器下載至rdb模塊中，rdb模塊通過調(diào)用opencl接口將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片中進(jìn)行加密存儲；在執(zhí)行用戶呼叫流程中，rdb模塊調(diào)用opencl接口將加密后的用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行解密計算，并向呼叫控制服務(wù)器發(fā)送解密后的用戶數(shù)據(jù)。

其中，用戶注冊流程包括如下步驟：

（1）、用戶終端向ims網(wǎng)絡(luò)中的p/s-cscf模塊發(fā)送registe消息，registe消息攜帶有用戶的注冊時間；

（2）、p/s-cscf模塊將registe消息發(fā)送至呼叫控制服務(wù)器；

（3）、呼叫控制服務(wù)器在本地構(gòu)造udr請求消息，并通過sh接口將udr請求消息傳入hss服務(wù)器，udr請求消息攜帶有用戶的impu；

（4）、hss服務(wù)器通過uda響應(yīng)消息整體或者分段將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至呼叫控制服務(wù)器中；

（5）、呼叫控制服務(wù)器接收到uda響應(yīng)消息后，將registe消息攜帶的用戶的注冊時間更新至本地，并通過put_user_data_req消息將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至rdb模塊中；

（6）、rdb模塊通過調(diào)用opencl接口clenqueuendrange函數(shù)傳入待加密的用戶數(shù)據(jù)參數(shù)和核函數(shù)將用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行加密計算；

（7）、fpga芯片對用戶數(shù)據(jù)加密后，通過調(diào)用opencl接口

clenqueuemapbuffer函數(shù)將加密后的用戶數(shù)據(jù)返回rdb模塊；

（8）、rdb模塊存儲加密后的用戶數(shù)據(jù)后，向呼叫控制服務(wù)器發(fā)送

put_user_data_rsp消息響應(yīng)；

（9）、呼叫控制服務(wù)器向p/s-cscf模塊發(fā)送200ok響應(yīng)消息，告知用戶數(shù)據(jù)加密存儲；

（10）、p/s-cscf模塊向用戶終端發(fā)送200ok響應(yīng)消息，告知用戶數(shù)據(jù)加密存儲。

用戶呼叫流程包括：

（1）、用戶終端向ims網(wǎng)絡(luò)中的p/s-cscf模塊發(fā)送invite消息，invite消息攜帶有用戶的impu；

（2）、p/s-cscf模塊將invite消息發(fā)送至呼叫控制服務(wù)器；

（3）、呼叫控制服務(wù)器向rdb模塊發(fā)送get_user_data_req消息，向rdb模塊請求讀取用戶數(shù)據(jù)；

（4）、rdb模塊接收到get_user_data_req消息后，通過調(diào)用opencl接口clenqueuendrange函數(shù)傳入待解密的用戶數(shù)據(jù)參數(shù)和核函數(shù)將加密后的用戶數(shù)據(jù)傳入fpga芯片進(jìn)行解密計算；

（5）、fpga芯片對加密后的用戶數(shù)據(jù)解密后，通過調(diào)用opencl接口

clenqueuemapbuffer函數(shù)將解密后的用戶數(shù)據(jù)返回rdb模塊；

（6）、rdb模塊接收到解密后的用戶數(shù)據(jù)后，通過向呼叫控制服務(wù)器發(fā)送get_user_data_req消息，將解密后的用戶數(shù)據(jù)傳入呼叫控制服務(wù)器；

（7）、呼叫控制服務(wù)器獲取用戶數(shù)據(jù)后，向p/s-cscf模塊發(fā)送200ok消息，確認(rèn)讀取用戶數(shù)據(jù)成功；

（8）、p/s-cscf模塊向用戶終端發(fā)送200ok消息，確認(rèn)呼叫成功。

本實施例中，用戶注冊流程中，步驟（3）中，呼叫控制服務(wù)器在本地構(gòu)造udr請求消息，對應(yīng)的，步驟（4）中hss服務(wù)器通過uda響應(yīng)消息整體或者分段將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至呼叫控制服務(wù)器中。在實際應(yīng)用中，步驟（3）中，呼叫控制服務(wù)器在本地構(gòu)造pur請求消息，對應(yīng)的，步驟（4）中hss服務(wù)器通過pua響應(yīng)消息整體或者分段將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至呼叫控制服務(wù)器中。

通過上面具體實施方式，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易的實現(xiàn)本發(fā)明。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于上述公開的具體實施方式。在公開的實施方式的基礎(chǔ)上，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可任意組合不同的技術(shù)特征，從而實現(xiàn)不同的技術(shù)方案。

除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。