Voip资源预留和传输压缩实施方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于泛洪机制与标签封装的VOIP媒体流建链和传输的方法，适用于网络链路带宽条件相对受限的专用IP网络，实现VOIP话音传输的资源预留和头部压缩。
【背景技术】
[0002]VOIP业务主要是基于H.323或SIP协议体系实现，且信令和媒体分离。其基本业务过程是用户终端首先通过服务器实现呼叫，获取通信两侧的通信IP地址及传输层端口，然后待用户摘机后通信终端直接基于对端IP地址和端口进行话音业务RTP报文传输。该方式下服务器主要基于有中心应用，协议报文长度较长，占用链路的开销较大。此外用户媒体传输是基于点到点的不可靠IP传输，难以保证IP网络中每一个路由设备的PHB行为均保证话音业务优先传输。虽然VOIP媒体报文可采用逐跳的CRTP等方式进行IP头压缩技术，压缩效率能够达到70%，但是使用复杂，需在传输的每一个端点进行配置管理。
[0003]在IP网络中，为保证业务流的传输可靠性，可以为端到端媒体建立MPLS连接。该方式需要在用户呼叫信令过程中，额外增加一个资源预留过程，其一般行为是当用户呼叫成功后，采用LDP或RSVP为通信两端建立有资源保证的连接。此过程额外引入了新的信令过程，且频繁的业务建立过程大幅增加信令开销，降低业务呼叫成功率。且基于此过程传输话音业务，在原有IP/UDP/RTP报文基础上再引入MPLS标签，更降低业务有效载荷传输效率。
[0004]需要一种方法实现专用IP网络的分布式IP话音功能，满足专用IP网络的各种链路条件。设计专用信令通过泛洪机制实现信令交互，能够使IP话音业务独立运行，不再依赖IP路由，并且能够分布式部署。将泛洪机制与MPLS的隧道建立结合，能够实现信令交互的同时，建立MPLS隧道、预留资源，不再需要MPLS信令交互。业务报文采用MPLS隧道封装能够将IP头部、Μ)Ρ头部和RTP头部压缩为MPLS头部，提高业务报文的有效载荷占比。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种基于泛洪机制与标签封装的IP话音实施方法，设计专有信令完成信令交互，通过泛洪机制完成被叫号码查找，信令交互的同时实现资源预留和隧道建立，标签封装实现报文压缩。该方法包括:
专有信令包括呼叫请求、呼叫应答、呼叫确认、摘机请求和挂机请求，信令采用IP组播封装，在邻接交换机之间转发。
[0006]呼叫请求消息由主叫交换机发起，在网络内部泛洪转发。报文内容携带主叫交换机信息、主叫用户信息和被叫用户信息。接收到呼叫请求的交换机搜索本地的用户列表，查找到被叫用户的节点回复呼叫应答消息，否则，转发呼叫请求消息。泛洪转发时，通过呼叫序号、主叫用户信息、被叫用户信息确定消息的唯一性，最先到达的消息作为有效消息，其他消息丢弃。转发时，接收到该呼叫请求消息的接口不再转发至该接口。
[0007]呼叫应答消息为本节点应答主叫的呼叫请求消息，由被叫交换机发起。被叫交换机在最先收到呼叫请求的链路响应呼叫应答消息，其他节点在最先收到呼叫请求消息的链路发送呼叫应答消息。呼叫应答消息携带呼叫序号、主叫用户信息、被叫用户信息、被叫交换机信息、为上一跳分配的出口标签和最后一跳标签标志。收到呼叫应答消息的节点预留带宽资源，用于话音业务传输。
[0008]主叫交换机接收到呼叫应答消息后，发送呼叫确认消息，呼叫确认消息沿着呼叫应答消息的反向路线发送，消息携带呼叫序号、主叫用户信息、被叫用户信息、为上一跳分配的出口标签和最后一跳标签标志。
[0009]被叫摘机，发送摘机请求消息，开始通话。挂机时，发送挂机请求消息，拆除连接通道，释放资源。
[0010]主叫交换机完成话音业务的MPLS隧道标签封装，将原有IP、UDP、RTP头部的40字节压缩为MPLS头部、RTP序列号、RTP时戳的8字节头部。中间节点完成MPLS标签转发。被叫交换机根据最后一跳标签标志还原标签报文为RTP话音报文。
[0011]本发明的有益技术效果是:该方法实现了专用IP网络的IP话音功能，实施的IP话音满足专用IP网络的分布式运行，独立运行不依赖IP路由协议。设计的专有信令减少了标准SIP协议的链路开销，信令交互的同时完成资源预留和业务隧道建立，实现了信令与业务路径的一致性，避免建立业务隧道的额外开销。基于MPLS隧道传输业务报文能够实现资源预留、带宽保障，MPLS隧道标签封装能够压缩业务报文的头部，提高业务数据在业务报文中的占比。
[0012]
【附图说明】
[0013]图1、网络拓扑示意图。
[0014]图2、消息传播流程。
[0015]图3、呼叫请求消息封装格式。
[0016]图4、呼叫应答消息封装格式。
[0017]图5、呼叫确认消息封装格式。
[0018]图6、摘机、挂机请求消息封装格式。
[0019]图7、业务数据封装格式
【具体实施方式】
[0020]为了实现基于泛洪机制与标签封装的IP话音实施方法，需要处理以下三个方面的内容。
[0021]基于泛洪机制的信令交互，具体步骤实施如下:
1.主叫用户发起呼叫请求，其他节点泛洪转发呼叫请求，直至被叫用户
2.被叫用户响应呼叫应答，其他节点逐跳转发呼叫应答，直至主叫用户，选择最先收到呼叫请求的链路作为呼叫应答回复的链路
3.主叫用户发送呼叫确认，沿着呼叫应答的反向路线逐跳转发呼叫确认，直至被叫用户 4.被叫摘机，发送摘机请求，其他节点沿着呼叫应答的路线转发摘机请求，直至主叫用户
5.主叫或者被叫挂机，发送挂机请求，其他节点转发挂机请求业务隧道的建立，资源预留、标签分配，具体步骤实施如下:
1.标签分配采用下一跳为上一跳分配标签，每接口使用独立的标签域
2.主叫发往被叫方向使用的标签由被叫交换机逐跳往主叫交换机分配，分配的标签值携带在呼叫应答消息中
3.收到呼叫应答消息的节点预留所需资源
4.被叫往主叫方向使用的标签由主叫交换机逐跳往被叫交换机分配，分配的标签携带在呼叫确认消息中
5.收到呼叫确认消息的交换机预留所需资源
业务数据的MPLS隧道封装及解封装，具体步骤实施如下:
1.主叫交换机根据标签封装表完成RTP报文到标签报文的封装，采用标准的MPLS头部、RTP序列号、RTP时戳、业务数据的格式封装
2.中间节点交换机使用标签转发表完成MPLS隧道标签转发
3.被叫交换机根据标签头部的最后一跳标志，弹出标签，将标签报文还原成RTP报文。
【主权项】
1.一种基于泛洪机制与标签封装的IP话音实施方法，其特征在于:通过泛洪呼叫请求消息查找被叫用户，被叫用户的呼叫应答消息实现正向的资源预留和隧道建立，主叫用户的呼叫确认消息实现反向的资源预留和隧道建立，基于MPLS隧道标签封装实现业务报文的头部压缩。2.根据权利要求1所述的IP话音实施方法，其特征在于: 1)采用泛洪机制发送呼叫请求，完成被叫用户号码的查找 2)被叫用户交换机回复呼叫应答，完成对呼叫请求的确认 3)主叫用户交换机收到呼叫应答后，回复呼叫确认消息 4 )被叫用户摘机后，发送摘机请求，开始通话 5)话音使用MPLS隧道标签封装，采用MPLS隧道标签转发 6)主叫用户或者被叫用户挂机时，发送挂机请求，拆除链路和释放资源。3.根据权利要求2所述的IP话音实施方法，其特征在于:步骤I)中，呼叫请求消息采用泛洪机制发送，泛洪时，使用呼叫序号、主叫用户信息、被叫用户信息作为消息的唯一标志来避免环路。4.根据权利要求2所述的IP话音实施方法，其特征在于:步骤2)中，被叫用户为本交换机时，回复呼叫应答消息，选择最先到达呼叫请求的链路回复，呼叫应答消息携带主叫用户信息、被叫用户信息、被叫交换机信息、分配给上一跳的出□标签和最后一跳标志，上一跳交换机接收到呼叫应答消息后实现资源预留。5.根据权利要求2所述的IP话音实施方法，其特征在于:步骤3)中，主叫用户交换机接收到呼叫应答消息后，回复呼叫确认消息，呼叫确认消息沿着呼叫应答消息的反向路径转发，由主叫用户交换机开始逐跳给上一跳交换机分配标签。6.根据权利要求2所述的IP话音实施方法，其特征在于:步骤5)中，主叫用户交换机将标准的RTP报文封装为MPLS标签报文，将IP、UDP、RTP头部压缩为MPLS头部、RTP序列号、RTP时戳(2字节)，头部之后封装业务数据，中间节点交换机采用标签转发，被叫用户交换机根据标签头部的最后一跳标志，还原标签报文为RTP报文。
【专利摘要】本发明公开了一种VOIP资源预留和传输压缩实施方法。该方法包括：通过泛洪呼叫请求消息查找被叫用户，被叫用户的呼叫应答消息实现正向的资源预留和隧道建立，主叫用户的呼叫确认消息实现反向的资源预留和隧道建立，基于标签封装实现业务报文的头部压缩。该方法实现专用IP网络的分布式IP话音，不依赖IP路由独立运行。设计的专有信令减少了标准SIP协议的链路开销，信令交互的同时完成资源预留和业务隧道建立，实现了信令与业务路径的一致性，避免建立业务隧道的额外开销。基于MPLS隧道传输业务报文能够实现资源预留、带宽保障，MPLS隧道标签封装能够压缩业务报文的头部，提高业务数据在业务报文中的占比。
【IPC分类】H04M7/00, H04L29/06
【公开号】CN104954593
【申请号】CN201510252643
【发明人】陈量, 王凯, 王波, 苏凌旭
【申请人】重庆金美通信有限责任公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月19日