一种ParlayX网关的过载控制系统和方法
【专利摘要】本发明提供一种Parlay?X网关的过载控制系统和方法，所述系统包括用户、应用服务器和Parlay?X网关；所述用户通过SOAP消息发送请求给所述应用服务器，所述应用服务器选择所述Parlay?X网关，并将SOAP消息翻译为对应的API调用发送给所述Parlay?X网关，所述Parlay?X网关将API调用转化为对相应的SCF调用，并分发给相应的业务逻辑执行，执行结果返回给所述应用服务器，所述应用服务器通过SOAP消息把执行结果返回给用户。本发明提供一种Parlay?X网关的过载控制系统和方法，能将业务流程公平地分配到有处理能力的Parlay网关中，保证分配给Parlay网关的消息能有效处理，可实现过载保护和服务质量保证，提高用户体验。
【专利说明】一种ParIayX网关的过载控制系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于通信控制【技术领域】，具体涉及一种Parlay X网关的过载控制系统和方法。
【背景技术】
[0002]NGN(Next Generation Network,下一代网络)将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，使得网络按功能纵向分解成四层，从下至上分别是接入层、传送层、控制层和业务层。接入层为各种异构网络以及各种数据终端提供访问软交换网络资源的入口，由各种网关及接入设备组成。传送层负责传递业务信息，特点是不管传送什么样的业务信息，都采用单一的分组传送网络。目前，业内已经基本达成共识:传送层的发展方向是实现全网IP化。控制层的主要功能是呼叫控制，核心设备是软交换(SoftSwitch，SS)，其控制对象是接入层设备，并向业务层设备提供业务能力或特殊资源，比如说认证信息、连接时间、终端地址等数据。业务层负责创建、执行和管理软交换网络的增值业务,其主要设备是应用服务器(Application Server, AS)，作用是提供业务的执行环境，其他服务器与AS协作来丰富业务，如媒体服务器提供媒体资源功能和媒体处理功能，认证、授权和计费(Authent i cat ion > Authorizat ion and Accounting, AAA)服务器提供身份认证和多种计费策略；它们各自承担不同的任务，以增强业务的可运营性、可维护性和可管理性。
[0003]Parlay API是由Parlay、3GPP、ETSI联合成立的Parlay工作组所定义的一组开放的、独立于具体技术的、面向对象的API规范，但是，Parlay API是从技术角度出发制定的，业务开发商在开发具体业务时一般只会用到其中20%的接口，所以，Parlay工作组在逐步完善Parlay API提供的业务能力的同时，又对Parlay API进行重新封装以缩小API规模和提高资源利用率，推出了 Parlay X API。目前Parlay API和Parlay X API已得到了工业界的广泛认同，全球最大的电信运营商和通信设备供应商几乎都是Parlay组织的成员。
[0004]在Parlay X这种服务型架构当中，过载是一个很常见的问题，当许多应用都想要访问同一个服务器当中的资源时，服务器就忙于处理这些请求，当服务器的相关资源不能满足这些请求的要求时，那么就有可能发生过载。为了避免过载情况发生，就需要相应的过载控制机制，预防和处理过载的情况。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种Parlay X网关的过载控制系统和方法，能将业务流程公平地分配到有处理能力的Parlay网关中，保证分配给Parlay网关的消息能有效处理，可实现过载保护和服务质量保证，提高用户体验。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0007]提供一种Parlay X网关的过载控制系统，所述系统包括用户、应用服务器和Parlay X网关；所述用户通过SOAP消息发送请求给所述应用服务器，所述应用服务器选择所述Parlay X网关,并将SOAP消息翻译为对应的API调用发送给所述Parlay X网关,所述Parlay X网关将API调用转化为对相应的SCF调用，并分发给相应的业务逻辑执行，执行结果返回给所述应用服务器，所述应用服务器通过SOAP消息把执行结果返回给用户。
[0008]所述用户通过HTTP协议获取所述应用服务器所提供服务的客户端。
[0009]所述应用服务器包括过载控制器，所述过载控制器包括网关控制器和监视器，用于对Parlay X网关的过载控制。
[0010]所述Parlay X网关包括Web服务器、协议网关及协议网关对应的协议接口；所述协议网关包括SIP协议网关、H.248协议网关和H.323协议网关。
[0011]所述Web服务器通过Parlay X API接口接收应用服务器的SOAP消息并送出响应消息，根据Web服务器接收到的SOAP消息类型通过对应的协议网关进行处理，将SOAP消息转化为对应的协议通过协议接口发送给底层网络。
[0012]所述SOAP消息的消息类型包括MakeACal I消息、EndCal I消息、GetCal I Info消息和 SetCallInfo 消息。
[0013]所述SOAP消息分配不同的处理优先级，设定优先级I为最高，优先级3为最低；则在缺省情况下，EndCall消息优先级设为1，保证会话结束请求都能被优先处理；GetCallInfo消息和SetCallInfo消息优先级设为2,MakeACalI消息优先级根据网关负载情况，可分配为优先级I或优先级3，以保证在Parlay X网关负载过高时，不创建新的会话。
[0014]同时提供一种Parlay X网关的过载控制方法，所述方法包括以下步骤:
[0015]步骤1:接入控制预处理；
[0016]步骤2: SOAP消息标记控制；
[0017]步骤3:负载均衡控制；
[0018]步骤4:基于测量的接纳控制。
[0019]所述步骤I中，将应用服务器分配的处理能力设定为r，在应用服务器的过载控制器中解封装所有已接收的SOAP消息，并且解封装所有发送给过载控制器的响应消息，r个已接收的SOAP消息和响应消息的解封装时间之和小于I秒，有
[0020]r.2.tmwrap < I(I)
[0021 ] 其中，tUnwrap是解封装单个SOAP消息所需的时间。
[0022]当应用服务器每秒发送的SOAP消息数量大于r时，为了限制SOAP消息的数量不要超过每秒r个，定义应用服务器处理能力令牌桶，其大小为r，产生令牌的速率也为r，当令牌桶中令牌数大于r个时，令牌数不增加，具体有:
[0023]I) SOAP消息到达时，检查令牌数，若令牌数大于等于1，接受SOAP消息，令牌数减I;
[0024]2)若没有令牌，就拒绝到达的SOAP消息，不通知应用服务器；
[0025]所述步骤2中，过载控制器已经完成SOAP消息分类时，要保证第k个应用服务器每个时间单元内的MakeACall消息的数量为dk，dk由合同进行设置，这里使用大小为dk，令牌速率为dk的应用服务器新建会话令牌桶控制；过载控制器用单个令牌桶控制MakeACall消息速率步骤如下:
[0026]I)若令牌桶中有令牌，则给到达的MakeACall消息和EndCall消息分配的优先级均为1，MakeACall消息和EndCall消息能在负载均衡阶段被接收；
[0027]2)若令牌桶中没有令牌，当MakeACall消息到达时，转发到下个阶段，分配的优先级是3 ；
[0028]3) GetCallInfo消息、SetCallInfo消息和EndCall消息在转发的时候所分配的优先级分别是2、2和I。
[0029]所述步骤3中，针对MakeACall消息进行加权轮转调度算法进行分配，过载控制器与Parlay X网关有对应的消息队列，SOAP消息经过负载均衡器后，发送到指定消息队列的末端，过载控制器记录下每个消息队列中优先级为i的消息数量N(i)，其中i e [I, j]；设每个Parlay X网关能够处理的SOAP消息数量为Numi,消息队列的权值设为W1=Num1,W2=Num2，…，Wn=Numn。
[0030]所述步骤4中，接纳控制用来选择消息队列中的SOAP消息，SOAP消息发送到Parlay X网关并得到服务或由于不能满足时间要求将被拒绝；在过载控制器中，SOAP消息从发出请求到得到响应之间的时间间隔为Λ t?ed, SOAP消息在应用服务器中从发出到得到响应的时间间隔为Atu，当Atusw大于应用最长的等待时间τ时，该SOAP消息就是超时消息，过载控制器进行接纳控制，使AtUSOT〈T ；
[0031]若SOAP消息在接入控制预处理被接收并且已经被解封装，最终发送到负载均衡器，所述负载均衡器把SOAP消息发送到Parlay X网关，SOAP消息经过负载均衡控制后，发送到指定消息队列的末端，通过限制从消息队列向Parlay X网关发送SOAP消息的速率，从而控制Parlay X网关的负载。
[0032]所述步骤4具体包括以下步骤:
[0033]I)估算Parlay X网关当前的负载值；
[0034]为了估算Parlay X网关当前的负载值，过载控制器统计Λ t_surral以确定当前的负载值；
[0035]2)设定Parlay X网关负载级别表；
[0036]过载控制器用负载级别阈值将Parlay X网关处理能力划分为不同的能力级，thk为负载级别k阶段Parlay X网关处理单个SOAP消息需要的最大时延；过载控制器测量若干次后，设置阈值并会生成Parlay X网关负载级别表；
[0037]3)判断Parlay X网关负载级别k ；
[0038]根据式(2)判断Parlay X网关负载级别k,有
[0039]thk< Δ tmeasured<thk+1(2)
[0040]其中，thk+1为负载级别k+Ι阶段Parlay X网关处理单个SOAP消息需要的最大时延；
[0041]4)计算Parlay X网关当前负载级别的发送SOAP消息速率；
[0042]每个负载级别下Parlay X网关发送SOAP消息速率设为pk，根据式(3)设定:
[0043]thk*pk<Numi*thk+1(3)
[0044]若不存在thk+1时,则根据式⑷设定Pk:
[0045]thj^Pj^Nun^th.(4)
[0046]其中，thmax为不能超过的最大时延；
[0047]当SOAP消息以pk的速率向Parlay X网关发送时,需满足thk小于该Parlay X网关在单位时间内能够处理的最大SOAP消息数量在更高一级负载情况下的时延；
[0048]5 )判断是否拒绝SOAP消息或者向Par lay X网关发送SOAP消息；[0049]消息队列中可能会有超时消息，为了满足Atu_〈 τ，则丢弃超时消息；根据式(5)计算满足Λ tuser< τ条件的消息优先级j，并判断是否拒绝SOAP消息或者向Parlay X网关发送SOAP消息；
【权利要求】
1.一种Parlay X网关的过载控制系统，其特征在于:所述系统包括用户、应用服务器和Parlay X网关；所述用户通过SOAP消息发送请求给所述应用服务器，所述应用服务器选择所述Parlay X网关,并将SOAP消息翻译为对应的API调用发送给所述Parlay X网关，所述Parlay X网关将API调用转化为对相应的SCF调用，并分发给相应的业务逻辑执行，执行结果返回给所述应用服务器，所述应用服务器通过SOAP消息把执行结果返回给用户。
2.根据权利要求1所述的ParlayX网关的过载控制系统，其特征在于:所述用户通过HTTP协议获取所述应用服务器所提供服务的客户端。
3.根据权利要求1所述的ParlayX网关的过载控制系统，其特征在于:所述应用服务器包括过载控制器，所述过载控制器包括网关控制器和监视器，用于对Parlay X网关的过载控制。
4.根据权利要求1所述的ParlayX网关的过载控制系统,其特征在于:所述Parlay X网关包括Web服务器、协议网关及协议网关对应的协议接口 ；所述协议网关包括SIP协议网关、H.248协议网关和H.323协议网关。
5.根据权利要求1所述的ParlayX网关的过载控制系统，其特征在于:所述Web服务器通过Parlay X API接口接收应用服务器的SOAP消息并送出响应消息，根据Web服务器接收到的SOAP消息类型通过对应的协议网关进行处理，将SOAP消息转化为对应的协议通过协议接口发送给底层网络。
6.根据权利要求5所述的ParlayX网关的过载控制系统，其特征在于:所述SOAP消息的消息类型包括MakeACall消息、EndCall消息、GetCallInfo消息和SetCallInfo消息。
7.根据权利要求6所述的ParlayX网关的过载控制系统，其特征在于:所述SOAP消息分配不同的处理优先级，设定优先级I为最高，优先级3为最低；则在缺省情况下，EndCall消息优先级设为I，保证会话结束请求都能被优先处理；GetCallInfo消息和SetCallInfo消息优先级设为2，MakeACall消 息优先级根据网关负载情况，可分配为优先级I或优先级3，以保证在Parlay X网关负载过高时，不创建新的会话。
8.—种Parlay X网关的过载控制方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1:接入控制预处理； 步骤2 =SOAP消息标记控制； 步骤3:负载均衡控制； 步骤4:基于测量的接纳控制。
9.根据权利要求8所述的ParlayX网关的过载控制方法，其特征在于:所述步骤I中，将应用服务器分配的处理能力设定为r，在应用服务器的过载控制器中解封装所有已接收的SOAP消息，并且解封装所有发送给过载控制器的响应消息，r个已接收的SOAP消息和响应消息的解封装时间之和小于I秒，有 r.2.t_ap < I(I) 其中，tunwrap是解封装单个SOAP消息所需的时间。 当应用服务器每秒发送的SOAP消息数量大于时，为了限制SOAP消息的数量不要超过每秒r个，定义应用服务器处理能力令牌桶，其大小为r，产生令牌的速率也为r，当令牌桶中令牌数大于r个时，令牌数不增加，具体有: I)SOAP消息到达时，检查令牌数，若令牌数大于等于1，接受SOAP消息，令牌数减I ;2)若没有令牌，就拒绝到达的SOAP消息，不通知应用服务器。
10.根据权利要求8所述的ParlayX网关的过载控制方法，其特征在于:所述步骤2中，过载控制器已经完成SOAP消息分类时，要保证第k个应用服务器每个时间单元内的MakeACall消息的数量为dk，dk由合同进行设置，这里使用大小为dk，令牌速率为dk的应用服务器新建会话令牌桶控制；过载控制器用单个令牌桶控制MakeACall消息速率步骤如下: 1)若令牌桶中有令牌，则给到达的MakeACall消息和EndCall消息分配的优先级均为1，MakeACall消息和EndCall消息能在负载均衡阶段被接收； 2)若令牌桶中没有令牌，当MakeACall消息到达时，转发到下个阶段，分配的优先级是3 ； 3)GetCallInfo消息、SetCallInfo消息和EndCall消息在转发的时候所分配的优先级分别是2、2和I。
11.根据权利要求8所述的ParlayX网关的过载控制方法，其特征在于:所述步骤3中，针对MakeACall 消息进行加权轮转调度算法进行分配，过载控制器与Parlay X网关有对应的消息队列，SOAP消息经过负载均衡器后，发送到指定消息队列的末端，过载控制器记录下每个消息队列中优先级为i的消息数量N(i),其中i e [I, j];设每个Parlay X网关能够处理的SOAP消息数量为Numi,消息队列的权值设为W1=Num1, W2=Num2,…，Wn=Numn。
12.根据权利要求8所述的ParlayX网关的过载控制方法，其特征在于:所述步骤4中，接纳控制用来选择消息队列中的SOAP消息，SOAP消息发送到Parlay X网关并得到服务或由于不能满足时间要求将被拒绝；在过载控制器中，SOAP消息从发出请求到得到响应之间的时间间隔为Λ tffleasured, SOAP消息在应用服务器中从发出到得到响应的时间间隔为Δ tuser,当Λ tuser大于应用最长的等待时间τ时，该SOAP消息就是超时消息，过载控制器进行接纳控制，使AtuseaXT ； 若SOAP消息在接入控制预处理被接收并且已经被解封装，最终发送到负载均衡器，所述负载均衡器把SOAP消息发送到Parlay X网关，SOAP消息经过负载均衡控制后，发送到指定消息队列的末端，通过限制从消息队列向Parlay X网关发送SOAP消息的速率，从而控制Parlay X网关的负载。
13.根据权利要求12所述的ParlayX网关的过载控制方法，其特征在于:所述步骤4具体包括以下步骤: O估算Parlay X网关当前的负载值； 为了估算Parlay X网关当前的负载值,过载控制器统计Δ t_surad以确定当前的负载值； 2)设定ParlayX网关负载级别表； 过载控制器用负载级别阈值将Parlay X网关处理能力划分为不同的能力级，thk为负载级别k阶段Parlay X网关处理单个SOAP消息需要的最大时延；过载控制器测量若干次后，设置阈值并会生成Parlay X网关负载级别表； 3)判断ParlayX网关负载级别k ； 根据式(2)判断Parlay X网关负载级别k，有 thk〈 A tmeasured〈thk+i(2)其中，thk+1为负载级别k+1阶段Parlay X网关处理单个SOAP消息需要的最大时延； 4)计算ParlayX网关当前负载级别的发送SOAP消息速率； 每个负载级别下Parlay X网关发送SOAP消息速率设为pk，根据式(3)设定: thk*pk<Numi*thk+1(3) 若不存在thk+1时，则根据式(4)设定pk: th^p^Num^th,,,,⑷ 其中，thmax为不能超过的最大时延； 当SOAP消息以Pk的速率向Parlay X网关发送时,需满足thk小于该Parlay X网关在单位时间内能够处理的最大SOAP消息数量在更高一级负载情况下的时延； 5)判断是否拒绝SOAP消息或者向ParlayX网关发送SOAP消息； 消息队列中可能会有超时消息，为了满足Atu_〈 τ，则丢弃超时消息；根据式(5)计算满足Λ tuser< τ条件的消息优先级j，并判断是否拒绝SOAP消息或者向Parlay X网关发送SOAP消息；
【文档编号】H04L12/66GK103475595SQ201310364564
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】李炳林, 刘世栋, 卜宪德, 梁云, 郭云飞, 田文锋, 郭经红, 姚继明 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院