专利名称：Ims网中基于分布式dns系统实现号码携带的网络结构及方法
技术领域：
本发明涉及号码携带，特别是涉及一种IMS网中基于分布式DNS系统实现 号码携带的网络结构及方法。
背景技术：
IMS全称为IP Multimedia Subsystem,即IP多媒体子系统，是3GPP定 义的一种采用SIP协议作为呼叫控制信令的多媒体通信网络，目前已经被 3GPP2、 TISPAN等标准机构采纳，作为移动固网融合的下一代核心网。
号码携带是一种电信用户在不同的地理区域迁徙、或在不同的运营商之间 进行转网而不必更换自己号码的技术。其作为一种技术不仅是电信监管机构为 打破垄断、降低竞争门槛对运营商的一种监管要求，也是运营商为提高自身竞 争力所采用的一种业务。
传统网络中一般采用ITU-T (国际电信联盟标准化组织)定义的E. 164用 户编号方式，在未实施号码携带之前，E. 164的编号本身就具备在网络中进行 路由的能力，而实施号码携带之后，由于号码的前缀与具体的区域不再有对应 关系，因此需要获得额外的路由信息以便正确的在网络中进行路由， 一般采用 集中的号码携带数据库来存储发生迁移的用户路由信息，并采用智能网的架构 来解决号码携带的路由问题。
IMS网络中用户编号采用SIP URI格式，为用"用户名@域名"的形式， 采用HSS (Home Subscriber Server,归属签约用户服务器)来存储用户签约 数据，IMS中采用域的方式来组织用户数据， 一个域就是用户的一个编址空间， 在未实施号码携带的情况下，域与运营商的运营区域有紧密的对应关系，域名 就携带了在IMS网络内进行路由的信息。标准组织至今尚未定义IMS网络号码 携带的方案，从理论上讲，其号码携带也可以采用类似于传统智能网的应用服 务器或采用集中的数据库解决方案，但它一般需要增加新的访问接口，也很难 做到全网的号码可携带。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种IMS网中基于分布式DNS系统 实现号码携带的网络结构及方法，在不影响现有实施标准的情况下，实现IMS 网络中的号码携带，其适应、扩展和可管理性好。
为了实现上述目的，本发明提供了一种IMS网中基于分布式DNS系统实现 号码携带的网络结构，包括号码管理域、号码当前域和号码迁入域，所述号 码管理域、号码当前域和号码迁入域均又包括
IMS呼叫处理网元，包括CSCF、 BGCF、 MGCF、 IBCF或者标准组织将来定 义的IMS网络呼叫处理节点；
采用DNS访问接口的号码携带数据库，用于仅存放其所在域中的活动用户 数据及从所述所在域携带至其他域的用户的迁出域对照表；
IMS归属签约用户服务器，用于存放其所在域的活动号码资源。
所述的采用DNS访问接口的号码携带数据库包括独立设立的DNS服务器以 及号码携带数据库，所述DNS服务器通过标准协议或私有协议接口访问所述号 码携带数据库。
所述的网络结构，用户号码采用SIPURI格式、TELURI格式或者是E. 164 号码。
所述的网络结构，主叫用户的号码当前域的采用DNS访问接口的号码携带 数据库，用于根据主叫用户的号码当前域的IMS呼叫处理网元发起的査询请求 中的关键字查询所述关键字对应的号码管理域。
所述的网络结构，被叫用户的号码管理域的采用DNS访问接口的号码携带 数据库，用于根据主叫用户的号码当前域的采用DNS访问接口的号码携带数据 库发起的递归查询请求，査询被叫用户的号码当前域。
所述的网络结构，主叫用户的号码当前域的采用DNS访问接口的号码携带 数据库，用于迭代査询被叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元的入口节点的 节点信息。
本发明还公开了一种IMS网中基于分布式DNS实现号码携带的方法，基于 上述的网络结构，包括
步骤l，主叫用户对被叫用户发起呼叫，主叫用户的号码当前域的IMS呼 叫处理网元接到所述呼叫，并向主叫用户的号码当前域的所述采用DNS访问接
口的号码携带数据库査询被叫用户的号码管理域，其中，所述被叫用户已成功 执行号码携带的签约步骤；
步骤2，所述主叫用户号码当前域的釆用DNS访问接口的号码携带数据库 向被叫用户的号码管理域的采用DNS访问接口的号码携带数据库发起递归査 询得到被叫用户的号码当前域；
步骤3，査询确定被叫用户的号码当前域中被叫用户归属的IMS呼叫处理 网元，并通过所述被叫用户归属的IMS呼叫处理网元将呼叫转发给被叫用户；
步骤4，被叫用户应答，并将应答消息转发至主叫用户，呼叫建立。
所述被叫用户号码携带的签约步骤，又包括
所述被叫用户向号码迁入域的受理系统提出申请；
所述受理系统受理所述申请并发出请求，使被叫用户的号码管理域的采用 DNS访问接口的号码携带数据库将被叫用户的号码当前域修改为所述号码迁 入域对应的域名；
在被叫用户的号码当前域的IMS归属签约用户服务器中删除所述被叫用 户的数据；
在被叫用户的号码迁入域的IMS归属签约用户服务器中增加所述被叫用 户的数据。
所述受理系统受理所述申请的步骤还包括被叫用户的公有用户标识不 变，私有用户标识变更为号码迁入域分配的标识。
步骤l中所述査询被叫用户的号码管理域的步骤，进一步包括
步骤10，所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元向主叫用户号码 当前域的采用DNS访问接口的号码携带数据库发起NAPTR査询，査询关键字为 被叫用户的SIP URI，以査询被叫用户的号码管理域。
步骤2的査询过程，进一步包括
步骤21，被叫用户号码管理域的采用DNS访问接口的号码携带数据库向 主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元返回一至多条记录，并通过NAPTR 记录中的flag字段对所述一至多条记录的属性进行标识；
步骤22,如果所述一至多条记录中并不包括被叫用户号码当前域的域名， 则所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元根据所述记录中的regexp字 段替换所述被叫用户的SIP URI，重新发起NAPTR的査询，直至得到被叫用户
号码当前域的域名。
所述步骤3进一步包括
步骤31，所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元对所述主叫用户 号码当前域的采用DNS访问接口的号码携带数据库发起迭代査询，得到被叫用 户号码当前域的IMS呼叫处理网元的入口节点的节点信息，并返回所述节点信 息给所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元；
步骤32，所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元将所述入口节点 的节点信息插入第一个SIP Route头部，并将呼叫发送给所述入口节点；
步骤33，所述入口节点以被叫用户的SIP URI作为关键字，査询被叫用 户号码当前域的所述IMS归属签约用户服务器，得到被叫用户号码当前域的 IMS呼叫处理网元中所述被叫用户归属的IMS呼叫处理网元，并通过它将呼叫 转发给被叫用户。
步骤31中所述入口节点的节点信息包括所述入口节点的主机名以及IP 地址。
本发明可实现号码携带过程，对现网改动最小，又具备良好的可扩展性及 可管理性，其基础体系是全分布存储的，消息的路径长度较短，对网络引入的 时延相对较小。
图1为本发明的IMS网络号码携带网络结构示意图； 图2为在IMS网络中实现号码携带的流程图3为实施号码携带呼叫过程的实现流程图。
具体实施例方式
以下配合实施例以及附图，详细描述本发明的技术特征。 本发明中，用户号码可在不同地域的网络或者不同运营商的网络之间进行 转网并进行号码携带。该不同地域的网络或者不同运营商的网络即对应不同的 域。而所进行的号码携带服务，对应于每一个号码，其号码携带签约关系的所
在方都包括三种角色号码管理域、号码当前域、号码迁入域。
其中，号码管理域是指号码初始分配域，即号码首次被分配的域，该域的
域名始终作为其所分配的用户号码的域名部分，无论其是否发生号码携带。号 码当前域是指号码签约关系当前所在域。号码迁入域是指某一号码马上要携带 至的目的域，它只是一个短暂角色，只存在于号码携带业务签约关系变更的过 程中， 一旦签约变更成功则号码携带号码迁入域也转化为号码当前域。
对于每个进行号码携带的号码，均具有对应的号码管理域、号码当前域、 号码迁入域，而每个域对于不同的号码，可以扮演上述不同的角色。即每个域 都可以分配号码，每个域都可以作为一部分号码的号码管理域，而随着号码携 带的进行，转网的实现，每个域都有可能成为其他的域分配的号码的号码当前 域或者迁入域。
图1为本发明的IMS网络号码携带网络结构示意图。以某一个号码为例， 如图所示，101为其号码管理域(A域)，102为其号码当前域(B域)，103 为其号码迁入域(C域)。这三个域可分别为不同运营商所搭建的网络，或者 是处于不同地域的网络。
图中所示的每个域都主要具有三个功能节点-
(1) IMS呼叫处理网元106，包括CSCF(Call Session Control Function, 呼叫会话控制功能)、BGCF(Breakout Gateway Control Function,出口网关 控制功能)、MGCF(Media Gateway Control Function,媒体网关控制功能)、 IBCF(Interconnection Border Control Function,互连边界控制功能)或者 是标准组织将来定义的IMS网络其它呼叫处理节点，在此采用CSCF106为例， CSCF (A)即代表A域的CSCF。该CSCF为IMS呼叫状态控制节点，可完成IMS 域的基本呼叫。其中，该CSCF包括P-CSCF、 S-CSCF、 I-CSCF。 P-CSCF是代理 CSCF，是用户接入IMS系统的第一个设备，I-CSCF是询问CSCF，是IMS网络 互通的边界节点，S-CSCF是服务CSCF,是用户IMS业务的实际业务控制点。
其中，P-CSCF作为用户设备(UE)在IMS上的第一个接触点，与UE进行信 令交互，并将所述信令进行相应处理后转发给I-CSCF或S-CSCF; I-CSCF主 要负责网络安全；S-CSCF则是IMS的核心业务控制实体，保存用户签约信息、 记录用户呼叫状态并进行呼叫控制。
(2) DNS-NPDB(NPDB， Number Portability Database)，采用DNS访问接口 的号码携带数据库104，完成基本DNS查询功能，存放所处域中全部用户当前 所在域的信息。S卩，包括本域的活动用户数据(包括从它域携带至本域的用户)
及从本域号码携带至它域的用户的迁出域对照表。而该分布式DNS是IMS DNS 系统的一个有机组成部分，其支持DNS的递归査询方式及NAPTR(Naming Authority Pointer,命令权威指针)记录查询，支持DDDS (Dynamic Delegation Discovery System,动态代理发现系统)算法，从物理部署上来看，DNS Server 和NPDB之间可以集成在一起，也可以分开部署，此时前者与后者之间的接口 可以是一种标准协议(如MAP、 Diameter、 LDAP等)或私有协议接口。该DNS Server也可以集成在DNS-NPDB中。
(3)HSS(Home Subscriber Server), IMS归属签约用户服务器105，主要 存放当前在本域的活动号码资源、签约用户信息，不包括已经号码携带至它域 的用户数据。
如图所示，每个域都还包括其它呼叫控制网元107，包括各类应用服务器 及网关节点。
请参阅图2所示为在IMS网络中用户号码携带签约过程的流程图。假定用 户U1的号码管理域是A，号码当前域是B，且准备迁往C域(号码迁入域)。B、 C之间已经签署了号码携带业务协议，则该签约过程如下
Ul向C域运营商办理号码携带业务，C域运营商通过受理系统受理并与 Ul签署合同(步骤201) ， U1更换ISIM卡，其号码即PUI(公有用户标识)不 变，PVI(私有用户标识)变更为C域分配的标识。随后，号码迁入域受理系统 即C域受理系统根据Ul的域名向其号码管理域(A域)发送号码携带签约更 改请求(步骤202)，它可以采用标准化的访问接口，也可以是邮件、传真等 形式。号码管理域接到该号码携带签约更改请求后，首先对其合法性进行检验， 如果合格，则修改本域NPDB即DNS-NPDB (A)的用户数据对照表，将Ul的号 码当前域设为C (步骤203)。号码管理域还向C域受理系统发送号码携带签 约更改应答信息(步骤204)，通知C域该用户号码当前域信息已变更。它可 以是一个标准协议接口，也可以是邮件、传真。应答信息中包括用户Ul在号 码管理域中保存的号码当前域的域名(C域)。C域受理系统接收到该应答信 息后，向号码当前域(B域)发起号码携带删除用户数据请求(步骤205) ， B 域在接收到该删除数据请求后，检验请求合法性，如果合法则删除HSS(B)中 Ul的用户数据，并对向C域受理系统发送号码携带删除用户数据应答信息(步 骤206)。 C域的受理系统接到该应答信息后，向本域HSS(C)发起插入号码迁
入域用户数据请求，并将U1的用户数据插入HSS(C)中(步骤207)， HSS(C)向 C域的受理系统发送插入号码迁入域用户数据应答信息(步骤208)，到此，号 码携带业务变更成功，C域由号码迁入域转换为号码当前域。
Ul迁入C域后，在注册过程中由于携带的路由信息(Request-URI)为号码 当前域，因此路由按照正常路由方法进行路由即可，不作任何变更。
以下参照图3，即实施号码携带呼叫过程的实现流程图。假设主叫用户U2 发起呼叫，被叫为U1。其中，U2处于一M域中，虽然呼叫过程并不关注主叫 用户U2是否实现号码携带，但U2也具有如图1所示的对应的号码管理域、号 码当前域，则M域为U2的号码当前域，与图1中B域的角色相同。Ul通过以 上所述的号码携带方法，在C域注册成功。
如图所示，IMS用户U2发起INVITE呼叫，被叫为U1 (步骤301)，呼叫 经M域中的P-CSCF (M)到达U2所归属的S-CSCF (M) 。 S-CSCF (M)向本域 的DNS-NPDB(M)发起DNS查询，査询关键字为Ul的SIP URI，查询类型为NAPTR
(步骤302) 。 DNS-NPDB(M)收到査询，根据Ul的SIP URI的后缀域名得到其 号码管理域A，并向号码管理域A的DNS-NPDB (A)发起递归査询，得到Ul 号码当前域的域名——C(步骤303)。随后，DNS-NPDB(M)向S-CSCF(M)返回U1 号码当前域的域名C (步骤304) 。 S-CSCF (M)发起迭代查询，DNS-NPDB(M) 执行RFC3263所规定的定位SIP服务器的过程，查询得到C域的入口主机 I-CSCF(C)(即入口节点)的地址(步骤305)，并将I-CSCF(C)的主机名及 IP地址返回给S-CSCF(M)。而S-CSCF(M)将1-CSCF(C)的主机名插入Top Route
(即第一个SIP Route头部)，同时插入一个参数指示是NP(Number Portability)号码携带呼叫，并将呼叫发往I-CSCF(C)(步骤306)，该插入 I-CSCF(C)的步骤可以避免路径中的网元重复发起NPDB过程。I-CSCF(C)收到 呼叫，根据Top Route指示，不再根据Request-URI进行路由，以Ul的SIP URI 作为关键字直接査询HSS(C)，得到Ul所归属的S-CSCF(C)(步骤307)。 I-CSCF(C)将呼叫转发给S-CSCF(C)(步骤308) ， S-CSCF(C)处理完用户的终 呼业务逻辑后将呼叫转发到Ul (步骤309) 。 Ul发送应答消息给S-CSCF(C)
(步骤310) ， S-CSCF(C)转发该应答消息给I-CSCF(C)(步骤311) ， I-CSCF (C) 继续转发该应答消息给S-CSCF(M)(步骤312)，而S-CSCF(M)则将该应答消 息转发给U2 (歩骤313)，呼叫建立。其中，步骤308中向号码管理域A的DNS-NPDB (A)发起递归査询，得到 Ul号码当前域名C的步骤，可以通过以下过程实现
A域的DNS-NPDB向S-CSCF (M)返回一至多条记录，通过NAPTR记录中的 flag字段指示当前数据库中的不同的记录，比如a表示数据库直接命中记录 返回的是IP地址。本发明中还提供一个扩展的、'标签表示进行号码携带用 户的査询以区别于普通主机地址査询。如果其中并不包括被叫用户号码当前域 名，S-CSCF (M)得到响应后根据响应中的regexp替换Ul的SIP URI，重新 发起NAPTR迭代査询，直至得到Ul号码当前域的域名。
其中，在各域中服务的DNS-NPDB集成有DNS服务器，或者该DNS服务器 独立设立，通过标准协议或私有协议接口访问该NPDB，从而组成该DNS-NPDB。 该接口可以是一种标准协议(如MAP、 Diameter、 LDAP等)或私有协议接口 。
上述各步骤描述的是采用本发明后的一次INVITE呼叫基本流程，若 INVITE换成其它任何初始SIP请求消息(包括即时消息、订阅/发布、能力査 询、REFER等)，呼叫流程完全相同。
在本发明中，号码携带中最复杂的路由过程是通过现有的DNS体系结构 加以扩展完成的，对IMS现有的标准过程影响最小，同时不需分配额外号码资 源，在发端就决定呼叫路径，呼叫流程中无信令迂回路径。同时，不需通过签 约识别号码携带，完全可以做到全网、全部用户号码可携带。
而且适应性好，如将S-CSCF(C)换成MGCF/IBCF等其它IMS呼叫控制网元， 过程也完全适用。
另外，本发明也适用于TELURI格式的编号方式，此时标识TELURI的号 码管理域的关键字由SIP URI的域名改为长途字冠、移动H码等具有其它区域 信息的字段。该实现号码携带的用户号码也可以是E. 164号码。由于DNS具备 递归查询能力，当本服务器的路由信息不完整时，可通过上级服务器査询得到 最终所需的路由信息，因此可扩展性、可管理性好。例如当号码携带采用E. 164 号码时，本地服务器信息不完整，可以通过NS査询得到E. 164号码号码管理 域服务器地址，进而完成查询功能。
采用本发明方法可以实现基于分布式DNS的IMS号码携带方案，它的优点 是对现网改动最小，又具备良好的可扩展性及可管理性，其基础体系是全分布 存储的，消息的路径长度较短，对网络引入的时延相对较小。
权利要求
1、一种IMS网中基于分布式DNS系统实现号码携带的网络结构，其特征在于，包括号码管理域、号码当前域和号码迁入域，所述号码管理域、号码当前域和号码迁入域均包括IMS呼叫处理网元，包括CSCF、BGCF、MGCF、IBCF或者标准组织定义的IMS网络呼叫处理节点；采用DNS访问接口的号码携带数据库，用于仅存放所述号码携带数据库的所在域中的活动用户数据及从所述所在域携带至非所述所在域的用户的迁出域对照表；IMS归属签约用户服务器，用于存放所述所在域的活动号码资源。
2、 如权利要求l所述的网络结构，其特征在于，所述的采用DNS访问接 口的号码携带数据库包括独立设立的DNS服务器以及号码携带数据库，所述 DNS服务器通过标准协议或私有协议接口访问所述号码携带数据库。
3、 如权利要求1所述的网络结构，其特征在于，用户号码采用SIP URI 格式、TEL URI格式或者是E. 164号码。
4、 如权利要求l所述的网络结构，其特征在于，主叫用户的号码当前域 的采用DNS访问接口的号码携带数据库，用于根据主叫用户的号码当前域的 IMS呼叫处理网元发起的查询请求中的关键字查询所述关键字对应的号码管 理域。
5、 如权利要求l所述的网络结构，其特征在于，被叫用户的号码管理域 的采用DNS访问接口的号码携带数据库，用于根据主叫用户的号码当前域的采 用DNS访问接口的号码携带数据库发起的递归查询请求，査询被叫用户的号码 当前域。
6、 如权利要求l所述的网络结构，其特征在于，主叫用户的号码当前域 的采用DNS访问接口的号码携带数据库，用于迭代查询被叫用户号码当前域的 IMS呼叫处理网元的入口节点的节点信息。
7、 一种頂S网中基于分布式DNS实现号码携带的方法，基于权利要求1 所述的网络结构，其特征在于，包括步骤l，主叫用户对被叫用户发起呼叫，主叫用户的号码当前域的IMS呼 叫处理网元接到所述呼叫，并向主叫用户的号码当前域的所述采用DNS访问接 口的号码携带数据库査询被叫用户的号码管理域，其中，所述被叫用户已成功 执行号码携带的签约步骤；步骤2，所述主叫用户号码当前域的采用DNS访问接口的号码携带数据库 向被叫用户的号码管理域的采用DNS访问接口的号码携带数据库发起递归查 询得到被叫用户的号码当前域；步骤3，查询确定被叫用户的号码当前域中被叫用户归属的IMS呼叫处理 网元，并通过所述被叫用户归属的IMS呼叫处理网元将呼叫转发给被叫用户；步骤4，被叫用户应答，并将应答消息转发至主叫用户，呼叫建立。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述被叫用户号码携带的签 约步骤，又包括所述被叫用户向号码迁入域的受理系统提出申请；所述受理系统受理所述申请并发出请求，使被叫用户的号码管理域的采用 DNS访问接口的号码携带数据库将被叫用户的号码当前域修改为所述号码迁 入域对应的域名；在被叫用户的号码当前域的IMS归属签约用户服务器中删除所述被叫用 户的数据；在被叫用户的号码迁入域的IMS归属签约用户服务器中增加所述被叫用 户的数据。
9、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，受理系统受理所述申请的步 骤还包括被叫用户的公有用户标识不变，私有用户标识变更为号码迁入域分 配的标识。
10、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤1中所述査询被叫用户 的号码管理域的步骤，进一步包括步骤10，所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元向主叫用户号码 当前域的采用DNS访问接口的号码携带数据库发起NAPTR査询，査询关键字为 被叫用户的SIPURI，以査询被叫用户的号码管理域。
11、 如权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤2的查询过程，进一 步包括步骤21,被叫用户号码管理域的采用DNS访问接口的号码携带数据库向 主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元返回一至多条记录，并通过NAPTR 记录中的flag字段对所述一至多条记录的属性进行标识；步骤22，如果所述一至多条记录中并不包括被叫用户号码当前域的域名， 则所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元根据所述记录中的regexp字 段替换所述被叫用户的SIP URI,重新发起NAPTR的査询，直至得到被叫用户号码当前域的域名。
12、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括 步骤31，所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元对所述主叫用户号码当前域的采用DNS访问接口的号码携带数据库发起迭代査询，得到被叫用 户号码当前域的IMS呼叫处理网元的入口节点的节点信息，并返回所述节点信 息给所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元；步骤32，所述主叫用户号码当前域的IMS呼叫处理网元将所述入口节点 的节点信息插入第一个SIP Route头部，并将呼叫发送给所述入口节点；步骤33，所述入口节点以被叫用户的SIP URI作为关键字，查询被叫用 户号码当前域的所述IMS归属签约用户服务器，得到被叫用户号码当前域的 IMS呼叫处理网元中所述被叫用户归属的IMS呼叫处理网元，并通过它将呼叫 转发给被叫用户。
13、 如权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤31中所述入口节点的 节点信息包括所述入口节点的主机名以及IP地址。
全文摘要
本发明提供了一种IMS网中基于分布式DNS系统实现号码携带的网络结构及方法，该网络结构包括号码管理域、号码当前域和号码迁入域，所述号码管理域、号码当前域和号码迁入域均又包括IMS呼叫处理网元，包括CSCF、BGCF、MGCF、IBCF或者标准组织将来定义的IMS网络呼叫处理节点；采用DNS访问接口的号码携带数据库，用于仅存放其所在域中的活动用户数据及从所述所在域携带至其他域的用户的迁出域对照表；IMS归属签约用户服务器，用于存放其所在域的活动号码资源。本发明对现网改动最小，又具备良好的可扩展性及可管理性，其基础体系是全分布存储的，消息的路径长度较短，对网络引入的时延相对较小。
文档编号G06F17/30GK101102205SQ20061011438
公开日2008年1月9日 申请日期2006年11月8日 优先权日2006年11月8日
发明者军 汪 申请人:中兴通讯股份有限公司