[发明专利]基于重叠网络多径传输的IMS客户端及媒体交换方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，特别涉及一种基于重叠网络多径传输的IMS客户端及媒体交换方法。

背景技术

传统网络会话一直使用会话开始前选定的单一路径进行数据传输，但随着通信网络的不断发展，网络接入方式的种类越来越多，个人计算机或手机都已经具备或可扩展为同时具有两条以上的网络连接，比如个人计算机可以同时选择多个网络服务提供商，通过多个网络地址接入网络；手机同时具有WIFI和3G上网条件，这些都为通信双方同时使用多条路径传输数据提供了便利条件。国内外很多研究组织和学者已经在利用多径传输数据方面做了大量的工作，但是当前的研究对于实时媒体多径传输还处于空白阶段，而随着交互式网络电视(Interactive Personality TV，IPTV)、网络音视频会话等应用的普及，实时媒体对传输性能的要求越来越高。目前在IMS(IP Multimedia Subsystem，IMS，IP多媒体子系统)体系结构中，IMS客户端媒体交换仍然主要沿用传统只支持单径传输的路由和交换技术，在网络传输服务质量(Qos)约束条件下，已有网络条件无法满足多媒体通信不断增长的使用需求，除了需要运营商不断进行网络基础设施的扩容更新，更迫切需要研究和改进提高网络资源利用效率的媒体传输机制。

重叠网络(Overlay)的基本含义是在现有的IP传输网络之上构建一个完全位于应用层的网络系统，其优势是可以充分兼容目前承载网络的路由和交换体系结构，而在应用层实现网络资源的组织和调度。会话初始化协议(Session Initiation Protocol，SIP)是当前主流的IP通信信令(即在电信网的两个实体之间，传输专门为建立和控制连接的信息)控制协议，并在IMS体系中广泛应用，其优势是将信令与媒体传输分别实现，而应用于媒体会话描述的会话描述协议(Session Description Protocol，SDP)提供了扩展SDP头部字段及添加标签的功能。通过在SIP通信消息中携带SDP报文，并对SDP协议进行扩展可以实现多径协商建立机制，为IMS客户端媒体传输提供多条路径，保证传输可靠性，提高传输速度，进一步改善媒体业务的用户体验。

为了实现多径传输，IMS客户端可以利用本身具有的多宿特性在重叠网络中建立多条传输路径，并根据路径质量监测结果随时切换或加入新路径。如图1所示，重叠网络中具有多宿特性的两个IMS客户端经过协商建立起3条传输路径，接下来IMS客户端就可以使用这些路径进行数据传输。

会话双方可通过发送网络探测分组实时监测当前使用路径的质量，并根据时延、丢包率、抖动中的一个或几个性能质量参数决定当前路径是否满足媒体传输的最低要求，如判断当前路径质量不满足媒体传输要求或路径已中断，则使用备用路径或尝试建立新的路径进行切换，比如图1中每个IMS客户端具有两个网络地址，这样就有4条可供选择的传输路径，当选择其中3条路径进行传输的过程中出现路径质量恶化或中断时，就可以尝试使用第4条路径进行传输。

现有的多径传输一般侧重于使用一条路径传输，而其他路径作为备用路径使用，这种方式没有考虑同时使用多条路径的传输能力，对传输性能的提高意义不大，另外采用这种方式传输的音视频媒体都是已经提前获得全部内容的媒体，这种媒体的时效性要求不高，使用的传输协议也有很大的局限性，大多需要对协议进行大的修改才可使系统同时使用多条路径传输，而本发明侧重于传输要求高时效性的实时媒体，以SIP协议和SDP协议为基础加以实现，不影响默认使用单一路径的传统普通应用，充分利用多条路径的传输能力，必然会有效地提升实时媒体传输性能。

发明内容

针对现有方法存在的不足，本发明提出一种基于重叠网络多径传输的IMS客户端及媒体交换方法，以达到实时媒体高效传输的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于重叠网络多径传输的IMS客户端，包括多径协商单元、路径选择和切换单元、实时媒体数据划分单元和媒体数据缓冲重组单元，其中：

多径协商单元，用于通信双方根据归属域网络是否支持多径传输，确定是否使用多径传输；

路径选择和切换单元，用于维护当前使用的多条路径，监测路径的性能，根据路径质量是否满足实时媒体要求选择传输路径，并进行路径切换；

实时媒体数据划分单元，用于根据当前使用的路径数目及实时媒体有时间限制的特性，将媒体数据划分到多条传输路径，支持数据冗余传输；

媒体数据缓冲重组单元，用于从多条路径上接收数据，删除冗余数据，并在实时媒体满足用户实际需求的前提下按照数据先后次序重组媒体；