专利名称：：学习用于sip信令服务器的地址转换设备内的地址绑定的失效时间的制作方法
技术领域：
：本发明涉及通过数据通信网络传送多媒体流。特别地，本发明应用于IP(互联网协议)电话、IP视频电话服务等。
背景技术：
：最常见的，这些应用要求在各方之间建立会话。最常见的，这些各方诸如电信终端(GSM或UMTS终端等)、个人数字助理(PDA)、计算机等的多媒体终端。该会话由"邀请"其它方加入会话的所谓的"主叫"方建立。这些邀请以及其它信令消息通常被诸如由IETF(互联网工程任务组)的RFC3261定义的SIP(会话初始化协议)协议的信令协议所传送。通过通信网络借助一般被称为"代理服务器"的信令服务器来传送这些SIP信令消息。这些信令服务器的主要目的是解释包含在信令消息内的地址以便将它们路由至接收方。为了使信令服务器对通信网络具有足够的了解，终端必须向它们的信令服务器注册。通过这种方式，每个信令服务器知道哪些终端连接到它，以及哪些信令消息(和呼叫)可以适于通过通信网络进行传送。这样的注册通常由SIP协i义的"Register(注册)，，注册消息进行实施。该协议还包括允许主叫方初始化与被叫方的会话的、被称为"邀请(Invite)"的消息。全球通信网络(一般被称为"互联网")可以净rt作专用通信网络之间的连接。这些专用网可以例如是企业通信网络。它们可以经由一个或多个被通信运营商管理的通信网络被连接到一起。通常，通过被称为NAT(网络地址转换)设备并在IETF的RFC3022中描述的地址转换设备来连接专用网和公共网。这样的设备的目的是要将仅在专用网中使用的公共地址绑定到在公共网中使用的公共地址。在这些NAT设备中，也存在网络地址和端口转换设备("NAPT设备")，除了IP地址外还考虑在IP包中指出的端口。在以下描述中，为了使阅读更容易，首字母缩写词NAT将被认为还包括NAPT设备或其它类似设备双向NAT设备、NAPT重定向/端口转发设备、两次-NAT设备，等等。同样为了清晰起见，我们将使用术语"坐标(coordinates)"来指所有包含在IP包内的被NAT设备用来标识一件设备或应用的信息(IP地址、端口等)。NAT地址转换设备有权访问公共地址池，所述公共地址通常在数量上比连接到专用网的终端要少的多。无论何时这些终端的一个希望访问公共网时，NAT地址转换i殳备向它分配乂^共地址-NAPT(网络地址和端口转换)设备可以对多个专用地址使用相同的公共地址。在这样的情况下，不仅基于IP地址也基于使用的端口或其它信息(协议等)来实施绑定。对专用和公共坐标的该绑定是临时创建的。从公共网的观点，该终端于是拥有由NAT(或NAPT等)地址转换设备分配的公共坐标，并且它的专用坐标于是对公共网是透明的。必要地，该绑定是临时的，以便不独占在公共地址的集合中找到的公共地址。另外，在经过一定非活动时期之后，该绑定被终止，并且所分配的公共地址再次变得可用于重新再分配。该非使用(non-usage)可以例如出现在双方之间的TCP(传送通信协议)连接在NAT地址转换设备的两侧被终止的时候。一旦已将它终止，并且已经过^皮称为失效时间(expirytime)的该段时间后，该绑定,皮终止，如果双方希望再次通信，它们将需要被重新绑定。地址转换i殳备的功能的该方面例如在2005年9月发表的"NATBehavioralRequirementsofUnicastUDP"中说明，该文章可在IETF网站上获得。关于SIP协议出现一个问题。SIP基于被称为UDP(用户数据报协议)的较低层协议，它不同于TCP，不涉及在双方之间建立端到端的连接。通过使用TCP协议，因此需要从双方的一个采取主动操作以中断TCP连接从而在NAT地址转换设备内终止绑定。然而，通过使用UDP协议，不采用任何主动操作，而是简单通过在等于或大于失效时间的时间段内不发送数据包就可以终止绑定。申请人已注意到对于日益增长的使用SIP协议建立多媒体会话，这将造成越来越多的问题。由于该SIP协议基于UDP,在多媒体会话期间信令业务的缺乏或不足都会通过终止NAT地址转换设备的绑定造成会话中断。目前，通过手动设置SIP协议的信令消息的有效期，以便客户端在小于NAT地址转换设备的失效时间的周期之后周期性地重新注册，部分地解决了该问题。实际上，SIP协议规定客户端仅临时向信令服务器注册。"Register"注册消息因此包括使得指定有效期成为可能的参数，超过该有效期信令服务器就关闭它与客户端的"连接"。另外，如果客户端希望不断保持连接到信令服务器并且可被整个通信网络访问，它必须周期性地重发"Register"注册消息。通常在客户端和信令服务器之间协商该有效期，但是它也可以由运营商手动设置。用于SIP信令消息的该有效期可以被设置为有意短的值，以便保证不终止NAT地址转换设备的绑定。运营商还可以依靠制造商对NAT地址转换设备的数据或可以进行统计研究，以便确定最佳对应于该设备的失效时间的有效期的最优值。然而，这些方法具有严重缺陷。首先，它们要求运营商手动干预。这对运营商来是高成本的任务，并且会引起配置错误。例如，如果改变地址转换设备，运营商必须记得相应改变有效期的值。此外，为SIP信令消息的有效期选择太低的值使通信网络由于发送太多的"Register"注册消息而超出负荷。这些问题在现今看来是相当小的，但是申请W目信当使用SIP协议建立多媒体会话增加时它们将变得更加严峻。由于移动性和漫游解决方案的发展，这些问题将被恶化单个移动终端取决于特别是它的地理位置可以连接到多个信令服务器。随着每次切换，在NAT地址转换设备内终止关联的问题重新发生。
发明内容本发明提出通过调整信令服务器来解决这些问题，以使得信令服务器自动确定地址转换设备的失效时间的最佳值，并且它将该值应用为SIP协议的"Register"注册消息的有效期。更具体地说，本发明的目的是一种信令服务器，包括经由地址转换设备与客户端传送SIP信令的装置，所述地址转换设备临时将公共地址绑定到所*户端的专用地址。该服务器包括用于接收来自所^户端的注册消息以及向所^Jl户端发送有效期的装置，在所述有效期的末端，所^户端必须向所述信令服务器传送新注册消息。根据本发明，所述服务器特征在于，具有-用于检测所述客户端是否位于地址转换i殳备之后、以及在是这样的情况下用于确定所述临时绑定的近似失效时间的装置，其中确定所述近似失效时间是通过在增加的等待时期之后连续发送测试消息直到所述绑定终止，-用于在完成该确定时将该近似失效时间作为有效期传送给所^户端的装置。采用这样的方式，自动确定使得它有可能避免使用操作人员，并且降低成本和错误源。它还能实现有效期的更加优化，实现地址转换设备的绑定的非终止和通信网络的之间的理想折衷。在本发明的一个实施例中，在学习阶段，对所述注册消息的应答消息包含比在发送下一条测试消息等待的时间稍长的有效期。在本发明的一个实施例中，当测试消息未收到应答时所述学习阶段结束。在一个实施例中，所述测试消息是"Options"消息。最后，所述应答消息可以是"200Ok"消息，所述有效期可以包含在"Expires"字段内，或包含在所述应答消息的"Contacts"字段的"Expires"参数内。本发明的另一个目的在于一种经由地址转换设备连接信令服务器与客户端的方法，所述地址转换设备临时将公共地址绑定到所ii^户端的专用地址，该方法包括所述客户端向所述信令服务器传送注册消息，以及向所述客户端发送有效期，在所述有效期的末端，所ii^户端必须向所述信令服务器传送新注册消息。该方法特征在于，进一步包括-所述信令服务器(SS)检测所述客户端是否位于地址转换设备之后的步骤，并且包括，-在是这样的情况下确定所述临时绑定的近似失效时间的学习步骤，其中确定所述近似失效时间是通过在增加的等待时期之后连续发送测试消息直到检测到所述绑定终止，还包括-在完成该确定时将该近似失效时间作为有效期传送给所^户端的使用步骤。本发明和其益处通过以下参考附图的描述将变得更加清晰明显图1图示出一般体系结构，在该一般体系结构中可以找到根据本发明的信令服务器。图2示出根据本发明的在通信的多方之间的交换的流程。具体实施例方式如以上指示的并且在图1中示出的，本发明在终端T和未示出的第二终端之间建立的多媒体M内工作。词语"终端"是指能够建立多媒体会话即IP语音、电视电话服务等的任何通信设备。它可以是与UMTS(通用移动通信系统)或GPRS(通用包无线系统)标准相适应的移动终端、或个人数字助理(PDA)、微机、诸如由BlackberryTM公司销售的设备，等等。用SIP协议的行话来说，这些终端被视为客户端。在以下描述中，术语"客户端"和"终端"将被视为是等同的。该第二终端(或客户端)典型地连接到另一个专用网，同样也未示出。在多方会汉呼叫中，多个其它终端可以是多i某体会话的各方。公共网PUB包括能够路由在各方之间交换的信令消息的信令服务器SS。图1主要示出连接该信令服务器SS和通信终端T的通信网络的体系结构的一部分。两个通信网PRI和PUB通过(至少)一个地址转换设备NAT互相连接。在终端T和信令服务器SS之间交换的信令消息因此经由该地址转换设备NAT传送。在专用网PRI内，终端和节点具有独立于全球网络分配的地址。换言之，没有可采取的保证来断定地址是否已被世界上别的地方分配。地址转换设备NAT的目的是通过确保专用地址绝不在与公共网PUB的通信中使用来隔离专用网PRI。NAT地址转换设备NAT具有可用的公共地址al5a2,as的池P。可以遍及整个公共网净皮使用的这些地址由IANA(互联网号码分配机构)提供，该组织负责创建地址映射和在公共网内唯一分配公共地址。无论何时终端T希望与专用网PRI的外部通信，信令服务器SS从公共地址池P中向它分配可用地址at的一个，以及用于NAPT设备的端口。该绑定被保存在查找表M(用于"映射")中。进一步地，地址转换设备具有转换装置TM，用于双向转换与终端T的坐标相关的IP地址的字段并相应调整校验和字段。通过这种方式，来自终端T的包，当从地址转换设备输出时，将具有源地址ai。相反，来自信令服务器SS且正被发往所述终端T的包将具有唯一对该服务器已知的目的地址ai。地址转换设备NAT的转换装置TM然后使用查找表M来编辑字段，以便包接着以专用地址ai作为它们的目的地址通过专用网PRI的接口被输出。这些包然后可以在专用网PRI内被正确地路由至目的终端T。地址转换设备进一步拥有定时器，使它能够测量绑定已有多长时间未^皮4吏用。在该失效时间期满后，绑定结束。图2示出通信各方之间的信令消息的流程。该图拥有向下方向的时间轴。每条垂直线代表网络单元最左边的线表示终端T，中间的线表示地址转换设备NAT，以及右边的线表示信令服务器SS。水平箭头表示信令消息。如我们稍后将看到的，这些信令消息可以是各种性质的"Register"注册消息、"Options(选项)"测试消息、"200Ok，，应答消息等，以及在本发明中未使用的其它类型。从词汇的观点来看，重要的是注意，"Options"信令消息通常不是测试消息，它仅在本发明内具有这个意义。第一消息是注册消息。在SIP协议中，它可以是"Register"消息，如以上提及的RFC3261的第10段中描述的。该消息使得终端T能够使信令服务器知道自己，以便所述服务器可以将它集成在自己的的信息库中，所述信息库组合对所述信令服务器SS已知的所有终端(更通常是"SIP客户端")。该消息包括包括强制字段的集合的报头。如RFC3261的第8.1段中指出的，SIP消息必须包括至少以下字段"To"、"From"、"CSeq"、"Call-ID"、"Max-Forwards"和"Via"。此外，"Contact"字段可以被并入到"Register"注册消息中。包含在与SIP协议的消息字段相关的RFC2361内的信息对本领域的普通技术人员来说是公知的。SIP协议规定应在该消息内指示用于"Register"注册消息的有效期。它提供两种方式来指定该信息-如RFC3261的第20.19段中描述的，可以在被称为"Expires"的附加字段内指示有效期；画如所述RFC3261的10.2和20.10节中指定的，可以在"Contact"字段中的"Express"参数内指示有效期。默认地，SIP客户端(即终端T)不提供有效期。在接收该"Register"注册消息时，信令服务器SS分析消息的字段，并且可以确定发送终端T是否位于地址转换设备NAT之后。该确定可以例如通过分析报头的"Via"字段的内容来作出。如RFC3261的第8.1丄7段中解释的，"Via"字段指示消息被传送通过的网络节点。通过分析"Via"字段，完全有可能确定注册消息是否已通过地址转换i殳备NAT并且甚至可以断定它的地址。如果信令服务器SS检测客户端T位于地址转换设备NAT之后，就启动学习最优有效期的阶段。为此，信令服务器通过在增加的等待时间之后连续发送测试消息直至检测到绑定的终止来确定用于绑定的近似失效时间。首先，信令服务器SS以在RFC3261的SIP协议中指定的"200Ok"应答消息来应答注册消息。该应答消息包括被设置为第一值的有效期。该第一值^通过这样的方式来设置以便低于地址转换设备NAT的绑定的失效时间。因此，该值有意地不会非常高，例如大约15秒。如"Register"注册消息一样，"200Ok"应答消息可以在(至少)两个不同位置包含值，从而为本发明的两个实施例提供了可能性■在第一实施例中，在"200Ok"应答消息的"Expires"字段中传送有效期。-在第二实施例中，在"Contact"字段的"Express"参数中指示有效期。该"200Ok"应答消息因此指示客户端T，它必须在一段时间di末重发"Register"注册消息。并行地，信令服务器SS在向客户端T发送测试消息之前等待比第一有效期d！稍短的d/时间段。更一般地，在任何学习阶段期间，对注册消息的应答消息包含比在发送下一测试消息之前等待的时间稍长的有效期。该测试消息旨在检查地址转换设备NAT内的地址绑定是否仍是激活的。它可以由SIP协议的允许一方请求另一方的容量的"Options"消息来实现。"Options"消息包括和"Register"注册消息相同的字段。它还具有"Contact"字段。如果客户端T的公共和专用地址之间的绑定在地址转换设备NAT内仍是激活的，就向客户端T传送测试消息。当接收到测试消息时，客户端T发回"200Ok"应答消息，所述"200Ok"应答消息在到达信令服务器SS之前依次通过地址转换设备NAT。信令服务器SS然后被通知绑定在地址转换设备NAT内仍是激活的。它然后可以从该信息推断绑定的失效时间是否大于等待时期d/。然后它可以对该时期测试更高的值。在对第二"Register"注册消息的答复中，信令服务器SS以包含被设置为高于第一值A的第二值d2的有效期的"200Ok"应答消息应答。并行地，信令服务器SS在向客户端T发送诸如"Options"消息的测试消息之前等待比第二有效期(12稍短的d2'时间段。和以前一样，如果绑定在地址转换设备NAT内仍是激活的，信令服务器接收对它的测试消息的"200Ok"应答消息。已知地址转换设备NAT的失效时间因此仍然大于等待时期的情况下，它可以再次增加该时间段的值。在接收第三"Register"注册消息时，信令服务器SS因而以包含被设置为第三值d3的有效期的"200Ok"应答消息应答，该第三值d3高于第二值d2。并行地，信令服务器SS在向客户端T发送诸如"Options"消息的测试消息之前，等待比第三有效期d3稍短的d3'时间段。在图2中示出的例子中，假定该第三时期大于地址转换设备NAT的失效时间。当这是真的时，设备不能向客户端T传送"Options"测试消息。相应地，信令服务器SS从不接收任何"200Ok，，应答消息。不过，在有效期d3末，终端T传送"Register"注册消息，该注册消息是在NAT地址转换设备内创建新的7>共地址/专用地址绑定。该"Register"注册消息然后被通过地址转换设备NAT传送到信令服务器SS。无论何时接收所述"Register"注册消息时，信令服务器确定，因为它没有接收到任何对它的"Options，，测试消息的"200Ok"应答消息，地址转换设备NAT的失效时间小于最新测试的值d3'。更准确地说，它可以确定对该失效时间的近似值在值d/和值(13'之间。数值示例使用的时间段可以是在下表中发现的那些:<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>在该例中，两个相邻值之间的增量是10秒。不过，这仅是例子，并且完全可能使用其它数值。在本发明的第一实施例中，当测试消息没有接收到应答时学习阶段结束。信令服务器SS然后可以假定以前的d2值是对于"Register"注册消息的有效期的最佳值，并且在随后使用它。它然后以值A应答"Register"注册消息。在使用步骤中，它将以该值应答来自相同终端T的任何新的"Register"消息。同样地，它可以对位于相同的地址转换设备NAT之后的任何新的终端使用该相同的值d2，而不触发学习失效时间阶段。在该实施例中，信令服务器ss因此具有使它能够将近似失效时间关联到任何地址管理设备NAT的表。该实施例使得绕过学习这些终止时间的阶段、直接it^使用步骤、并且因此通过减少在学习步骤期间交换的消息的数量而节省网络资源成为可能。在本发明的第二实施例中，信令服务器可以寻求进一步优化被用作"Register"注册消息的有效时间的近似值。然后它可以二分地(dichotomously)进行并测试等待时期和居间(intervening)有效时期，直至它获得地址转换设备NAT的失效时间的充分近似。当由此确定的值被用于它与客户端的交换中时，它才转至使用步骤。根据本发明，因此在一段时间内终端T通过通信网络不可访问。实际上，一旦测试消息包括大于地址转换设备的失效时间的值，终端T在下一个"Register"注册消息之前是不可访问的。通过这种方式，如果要发往终端T的"Invite"邀请消息到达信令服务器，它将甚至不要求应答，因为恰在此时，它不再连接到终端T。然而，如果两个相邻值di/dw之间的增量足够小，则该段时间是可以忽略的。然而，可以规定如果在该段时间期间发生对该终端T的呼叫，信令服务器向语音服务器重新路由该呼叫，通知呼叫者终端T将在数秒后可用。权利要求1.一种信令服务器(SS)，包括经由地址转换设备(NAT)与客户端(T)传送SIP信令的装置，所述地址转换设备临时将公共地址绑定到所述客户端的专用地址，并包括用于接收来自所述客户端的注册消息以及向所述客户端发送有效期的装置，在所述有效期的末端，所述客户端必须向所述信令服务器(SS)传送新注册消息，所述服务器特征在于，具有用于检测所述客户端是否位于地址转换设备之后、以及在是这样的情况下用于确定所述临时绑定的近似失效时间的装置，其中确定所述近似失效时间是通过在增加的等待时期之后连续发送测试消息直到所述绑定终止，所述服务器还具有用于在完成该确定时将该近似失效时间作为有效期传送给所述客户端的装置。2.根据权利要求l所述的信令服务器，其中，在学习阶段，对所述注册消息的应答消息包含比在发送下一条测试消息等待的时间稍长的有效期。3.根据权利要求2所述的信令服务器，其中，当测试消息未收到应答时所述学习阶段结束。4.根据前述权利要求任一项所述的信令服务器，其中，所述测试消息是"Options"消息。5.根据前面权利要求任一项所述的信令服务器，其中，对所述注册消息的所述应答消息是"200Ok"消息；所述有效期包含在"Expires"字段内，或包含在所述应答消息的"Contacts"字段的"Expires"参数内。6.根据前面权利要求任一项所述的信令服务器，进一步包括将近似失效时间关联到每个地址转换设备(NAT)的表，以便当它检测到给定客户端位于给定地址转换设备(NAT)之后时，直接使用所述表中与所述给定地址转换i殳备(NAT)相关的近似失效时间。7.—种经由地址转换设备(NAT)连接信令服务器(SS)与客户端(T)的方法，所述地址转换设备临时将^^共地址绑定到所W户端的专用地址，该方法包括所述客户端向所述信令服务器传送注册消息，以及向所^户端发送有效期，在所述有效期的末端，所i^户端必须向所述信令服务器(ss)传送新注册消息，所述方法特征在于，进一步包括所述信令服务器(SS)检测所ii^户端是否位于地址转换设备(NAT)之后的步骤，并且包括，在是这样的情况下确定所述临时绑定的近似失效时间的学习步骤，其中确定所述近似失效时间是通过在增加的等待时期之后连续发送测试消息直到检测到所述绑定终止，还包括在完成该确定时将该近似失效时间作为有效期传送给所i^户端的使用步骤。全文摘要本发明涉及一种信令服务器(SS)，包括经由地址转换设备(NAT)与客户端(T)传送SIP信令的装置，所述地址转换设备(NAT)临时将公共地址绑定到所述客户端的专用地址，并包括用于接收来自所述客户端的注册消息以及向所述客户端发送有效期的装置，在所述有效期的末端，所述客户端必须向所述信令服务器(SS)传送新注册消息。本发明特征在于，如果所述客户端位于地址转换设备之后，所述信令服务器确定所述临时关联的近似失效时间，其中确定所述近似失效时间是通过在增加的等待时期之后连续发送测试消息直到检测到所述绑定终止。所述近似失效时间接着作为SIP有效持续时间使用。文档编号H04L29/12GK101411162SQ200780011109公开日2009年4月15日申请日期2007年3月21日优先权日2006年3月30日发明者G·若皮特,T·莱维申请人:阿尔卡特朗讯公司