[发明专利]基于主动探测的SIP网络过载控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于主动探测的SIP网络过载控制系统和方法，属于计算机通信网络技术领域，特别是属于SIP网络技术领域。

背景技术

在SIP(会话初始协议，Session Initiation Protocol)网络中，当接收到消息的速率大于处理能力时，SIP服务器会发生过载。当发生过载时，SIP服务器的吞吐率会显著降低，响应时间也会增长从而不能满足实时多媒体呼叫的要求。除此之外，由于SIP协议中有重传机制，当一个SIP服务器过载时，相邻服务器发送请求后不能及时收到响应，这使得相邻服务器会产生大量的重传消息。这些重传消息不仅会恶化过载服务器的负载，而且会加重相邻服务器的负载，从而导致相邻服务器也发生过载。因此，当SIP网络中有一个服务器过载时，会使得网络中的所有服务器都过载。

目前因特网工程任务组IETF制定的RFC3261规范中的过载控制机制主要有以下两种：(1)尾部丢弃，即当SIP服务器的队列满时，丢弃新收到的消息。这种方式不能很好控制SIP服务器的过载，因为SIP有重传机制，丢弃的消息会被相邻服务器重传，从而使得过载服务器的负载变得更加严重；(2)503响应，即当SIP服务器检测出负载偏高时，使用503响应来拒绝新接收的请，每个503响应与一个呼叫请求对应。由于呼叫请求被拒绝，消息不会被重传，从而避免了尾部丢弃方法中存在的问题。但使用503响应拒绝新收到的呼叫请求时，由于拒绝呼叫请求仍然需要消耗服务器的处理资源，当接收到呼叫请求非常多时，会使得服务器的资源都耗费在拒绝呼叫请求上，从而导致服务器的吞吐率下降。

参见图1，SIP网络由边缘服务器和核心服务器组成，图1中SIP网络有两个域A和B组成，两个域中E1～E8表示边缘服务器，C1～C4表示核心服务器。对于每个进入网络的呼叫即呼叫的INVITE消息进入SIP网络，其到达的第一个服务器为该呼叫的入口服务器，到达的最后一个服务器为该呼叫的出口服务器，入口服务器和出口服务器都是边缘服务器。

在SIP网络中，一个呼叫被某个服务器拒绝之前，很可能要经过网络中的很多其它服务器，这些服务器中用于转发最终被拒绝的呼叫所花费的资源实际上是没有必要的，因此对于过载控制机制来说，只有在网络的边缘服务器拒绝最终会被拒绝的呼叫，才比较合理。另外，更重要的是，为了提高SIP网络的吞吐率，提高过载控制机制对网络负载变化的响应速度，过载控制机制要有能够主动探测SIP网络载荷变化的能力。因此，如何基于SIP网络的边缘服务器，发明一种能够对SIP网络的负载情况进行主动探测的过载控制机制成为一个急需要解决的工程技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是发明一种基于SIP网络边缘服务器，并且能够对SIP网络的负载情况进行主动探测的过载控制系统和方法，有效解决SIP网络的过载控制问题。

为了达到上述目的，本发明提出了基于主动探测的SIP网络过载控制系统，该过载控制系统部署于SIP网络的边缘服务器上，包括如下四个功能模块，

测量模块，测量模块的功能是在呼叫到达所述的边缘服务器后，测量模块把呼叫转发给限制模块；同时测量相邻呼叫的时间间隔，按照设定的计算方法计算呼叫到达平均时间间隔和呼叫平均到达率；

限制模块，限制模块的功能是采用呼叫门限来限制到达的呼叫，具体是：呼叫到达后，限制模块根据所述的控制决策模块发送来的呼叫准入速率，和从所述的测量模块得到的呼叫平均到达率，计算出一个门限间隔时间，然后一旦一个呼叫允许进入边缘服务器所在的SIP网络后，限制模块则启动一个持续时间为所述的门限间隔的定时器，所有在定时器超时之前到达的呼叫都会被拒绝；

探测模块，通过周期性发送SIP消息MESSAGE请求来主动探测SIP网络负载情况，并将测量得到的SIP网络应用层负载信息RTT发送给控制决策模块；

控制决策模块，控制决策模块的功能是按照设定的控制周期，根据测量模块计算的呼叫平均到达率、探测模块探测得到的SIP网络应用层负载信息RTT、在本控制周期内所收到的来自SIP网络的503响应数目和本控制周期的呼叫准入速率，周期性地执行速率适配方法，计算得到下一个控制周期的呼叫准入速率，并发送给限制模块。

所述的测量模块计算呼叫到达平均时间间隔的具体方法是指数加权移动平均方法，即按照下式计算呼叫到达平均时间间隔，

ΔI(n)＝(1-w)×ΔI(n-1)+w×Δi(n)