CN114374673A - Pdt跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法。本发明的信令网关在处理呼叫建立时，基于参与呼叫的PDT***信息、本地的配置数据、媒体网关上报的配置信息和状态信息，为该路呼叫选出最合适的媒体网关，确保媒体能力相同的媒体网关的繁忙程度达到负载均衡的状态；当PDT跨***互联呼叫业务量增加时，可在不改变网络拓扑结构的前提下，仅增加媒体网关即可达到扩容的目的。

Description

PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法
技术领域
本发明属于通信领域，涉及一种PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法。
背景技术
PDT标准是具有中国自主知识产权的集群通信标准，PDT数字集群通信***是遵循PDT标准的数字集群通信***(简称PDT***)。PDT终端普遍使用的声码器为AMBE和NVOC，在单个PDT***内，可根据需要选择AMBE或NVOC作为***内唯一的用户面媒体格式。在PDT通信***互联规范中，跨***互联呼叫业务的语音编码格式支持多种，如：PCMU、PCMA、AMBE、ASELP、NVOC等。
在PDT跨***互联呼叫时，特别是组呼时，呼叫的参与者分布在不同的第三方PDT***下，呼叫发起方的PDT***需基于不同参与者所在***支持的用户面媒体类型的不同做语音数据的格式转换。不同的媒体网关的媒体能力和实时状态存在差异，因此需考虑为每路呼叫业务选择一个最优的媒体网关。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法的技术方案，基于PDT互联呼叫时参与方***所支持的语音编码格式的不同，以及媒体网关的媒体能力和当前状态，为每路呼叫选择一个最优的媒体网关，确保媒体能力相同的媒体网关以负载均衡的方式稳定运行。
所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于包括如下过程：
S1，在PDT***中设有信令网关和媒体网关，信令网关是PDT***与第三方PDT ***互联互通的桥梁，实现PDT跨***互联业务的控制面功能；媒体网关是用户面网元，负责媒体数据的收发和媒体数据类型的转换，信令网关管理多个媒体网关；
S2，信令网关中配置两部分信息，分别为PDT***的媒体格式、中继媒体配置，媒体格式是指本PDT***使用的媒体类型，能够选择AMBE或NVOC；中继媒体配置指示了每个第三方PDT***的媒体类型和打包时长；
S3，媒体网关需要向信令网关提供两类信息，分别为媒体能力和状态信息，媒体能力是静态数据指示媒体网关可以处理的媒体类型，状态信息包含指示媒体网关的RTP资源状态、负荷值和已使用的RTP通道数量；
S4，媒体网关启动时要向信令网关发起设备注册并携带媒体能力，信令网关首先执行设备的重复性和合法性检查，验证通过后将媒体网关加入到可用的媒体网关资源池中，作为候选之一；媒体网关的媒体能力包含：支持的音频格式集、 RTP通道的总量；
S5，媒体网关的状态信息随着业务的处理情况而发生变化，媒体网关需及时的将状态信息上报给信令网关；
S6，媒体网关通过周期上报和实时上报两种方式向信令网关上报状态信息；
S7，信令网关从PDT***的交换中心或第三方PDT***收到呼叫建立请求时，执行以下步骤做媒体网关的选择：
S7.1，根据呼叫类型以及被叫号码获取参与呼叫的PDT***列表，这里的PDT ***包含本端PDT***和第三方PDT***；
S7.2，根据步骤S7.1中生成的参与呼叫的PDT***列表为本次呼叫生成媒体格式列表，本端PDT***的媒体格式取自信令网关的媒体格式配置，第三方PDT ***的媒体格式取自信令网关的中继配置；
S7.3，根据步骤S7.1中生成的PDT***列表为本次呼叫生成所需的RTP通道数量；
S7.4，结合步骤S7.2中生成的媒体格式列表从媒体网关资源池中挑选出满足条件的媒体网关，形成候选媒体网关列表；
S7.5，结合步骤S7.3生成的本次呼叫所需的RTP通道数量和步骤S7.4中生成的候选媒体网关，根据媒体网关的状态信息，依次通过四层过滤，确保选出最优的媒体网关，确保媒体能力相同的媒体网关以负载均衡的方式稳定运行。
所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于所述媒体网关的数量设置为若干个。
所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于所述步骤S7.1中的呼叫类型包括个呼和组呼,当呼叫类型为个呼时只会存在一个第三方PDT***，当呼叫类型为组呼时会同时存在多个第三方PDT***。
所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于所述步骤S7.5中选出最优的媒体网关包含以下步骤：
S7.5.1，在候选媒体网关列表中删除RTP资源状态为“不可用”的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；
S7.5.2，在步骤S7.5.1基础上，遍历新的候选媒体网关列表，选择负荷值最小的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；
S7.5.3，在步骤S7.5.2基础上，遍历新的候选媒体网关列表，选择RTP通道占用比最小且满足本次呼叫所需通道个数的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；
S7.5.4，在步骤S7.5.3基础上，遍历新的候选媒体网关列表，首先计算媒体网关的个数num，然后生成1-num之间的随机数，根据随机数的取值从新的候选列表中选择对应的媒体网关。
所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于所述步骤S7.5.3中RTP通道占用比＝已使用的RTP通道数量/RTP通道总量。本发明的信令网关在处理呼叫建立时，基于参与呼叫的PDT***信息、本地的配置数据、媒体网关上报的配置信息和状态信息，为该路呼叫选出最合适的媒体网关，确保媒体能力相同的媒体网关的繁忙程度达到负载均衡的状态；当PDT 跨***互联呼叫业务量增加时，可在不改变网络拓扑结构的前提下，仅增加媒体网关即可达到扩容的目的。
附图说明
图1为PDT***的组网示意图；
图2为控制面的路径示意图；
图3为用户面的路径示意图；
图4为设备注册流程；
图5为状态信息处理流程；
图6生成媒体格式列表的流程；
图7选择媒体网关的流程。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明：
本发明关键技术的实现是在PDT***中的信令网关中，信令网关在PDT***中的位置如图1所示。
图1是PDT***的组网示意图，信令网关是PDT***与外部***互联互通的桥梁，实现PDT跨***互联业务的控制面功能；媒体网关是用户面网元，负责媒体数据的收发和媒体数据类型的转换。PDT***中可同时部署多个媒体网关。在PDT跨***互联中，控制面的路径如图2所示，用户面的路径如图3所示，其中，PDT基站与媒体网关之间采用组播媒体通道，媒体网关与第三方PDT***之间采用PDT互联规范中定义的单播通道。
在本发明中，信令网关本地需要配置两部分数据，分别为本***的媒体格式、中继媒体配置；如表1、表2所示。本***的媒体格式是指本PDT***使用的媒体格式，即表1(本***的媒体格式)中的“local pt”，取值可选择87或93， 87为ABME，93为NVOC。中继媒体配置包含第三方PDT***的标识、域名、媒体格式及打包时长，即表2(中继媒体配置)中的“mscindex”、“msc domain”、“preferred pt”、“ptime”。其中，“preferred pt”的取值与PDT通信***互联规范保持一致，这里仅取一部分，具体有：0为PCMU、1为PCMA、87为ABME、 89为ASELP、93为NVOC；“ptime”的取值包含三种，分别为0表示20毫秒、1 表示30毫秒、2表示60毫秒。
表1本***的媒体格式
Figure BDA0003412464790000051
表2中继媒体配置
Figure BDA0003412464790000061
本发明中，媒体网关需要向信令网关提供两类信息，分别为媒体能力和状态信息。媒体能力是静态数据指示媒体网关可以处理的媒体的格式，在媒体网关启动后不能动态的改变；状态信息包含指示媒体网关的资源使用状态、负荷值、已使用的RTP通道数量等，是信令网关实现选择机制的关键信息。状态信息随着业务的处理情况而发生变化，因此需要媒体网关及时的上报给信令网关。
媒体网关的媒体能力包含在配置信息中，如表3(配置信息)、表4(supportedaudio set取值及说明)所示，“supported audio set”表示支持的音频格式集，由一个4字节整型表示且每个比特位(bit)表示一种媒体格式(pt)，bit0 为PCMU、bit1为PCMA、bit2为AMR、bit3为telephone-event、bit4为AMBE、 bit5为NVOC、bit6为ENVOC、bit7为ASELP，bit7～bit31为保留项；“max rtp number”表示允许的RTP通道的总量。
媒体网关的状态信息如表5(状态信息)所示，“busy rtp number”表示已使用的RTP通道数量；“resource status”表示RTP的资源状态，取值为0为不可用，1为可用；“loadpercent”为媒体网关的负荷值，为0时表示零负荷，为100时表示满负荷，负荷值越小被选择的可能性越大且满负荷时不能被选择。
表3配置信息
名称 说明
signal ip 信令IP地址，用于与信令网关交互
port 与信令网关交互时媒体网关使用的端口号
media ip 媒体IP地址，用于与外部PDT互联***的承载传输
supported audio set 支持的音频格式集
maxrtp number RTP通道的总量
表4supported audio set取值及说明
Figure BDA0003412464790000071
表5状态信息
名称 说明
busy rtp number 已使用的RTP通道数量
resource status RTP资源状态：0--不可用，1--可用
load percent 负荷值：0--零负荷，100--满负荷
媒体网关启动时向信令网关发起设备注册并携带媒体能力。信令网关的处理如图4所示，首先执行设备的重复性和合法性检查，验证通过后将媒体网关加入可用的媒体网关资源池中，并将该媒体网关的已使用的RTP通道数量初始化为0，将支持音频格式集信息存入一个按pt值索引的数组中，之后向媒体网关回注册成功消息。否则，验证失败时信令网关直接向媒体网关回注册失败消息。
媒体网关在运行过程中要将状态信息的变化及时地通知给信令网关，从而确保信令网关可以做出实时的最优决策。媒体网关通过周期上报和实时上报两种方式向信令网关提供状态信息，信令网关的处理如图5所示，收到状态信息后，更新资源池中对应媒体网关的相关信息。
信令网关从PDT***的交换中心或第三方PDT***收到呼叫建立请求时，执行以下步骤做媒体网关的选择：
步骤1：根据呼叫类型(个呼、组呼)，以及被叫号码获取参与呼叫的PDT ***列表，这里的PDT***包含本端PDT***和第三方PDT***；当呼叫类型为个呼时只会存在一个第三方PDT***，当呼叫类型为组呼时会同时存在多个第三方PDT***。
步骤2：根据步骤1中生成的参与呼叫的PDT***列表，为本次呼叫生成所需的媒体格式列表，如图6所示，包含以下步骤：
步骤2.1：本端PDT***的媒体格式取自信令网关的配置中的“local pt”，每个第三方PDT***的媒体格式取自信令网关中对应的中继配置中的“preferred pt”；
步骤2.2：在步骤2.1的基础上，取“local pt”和“preferred pt”的合集作为本次呼叫的媒体格式列表。
步骤3：根据步骤1中生成的参与呼叫的PDT***列表，为本次呼叫生成所需的RTP通道数量，RTP通道数量为所有参与呼叫的PDT***的数量。
步骤4：信令网关根据步骤2中生成的媒体格式列表从媒体网关资源池中挑选出满足条件的媒体网关，形成候选媒体网关列表，包含以下步骤：
步骤4.1：遍历媒体网关资源池中的媒体网关；
步骤4.2：对每个媒体网关做媒体格式是否匹配的判断，判断依据为步骤2 中生成的媒体格式列表均出现在该媒体网关支持的音频格式集中，则该媒体网关作为候选网关之一；
步骤4.3：重复步骤4.2，直到遍历完所有的媒体网关，生成候选媒体网关列表。
步骤5：信令网关根据步骤3生成的本次呼叫所需的RTP通道数量和步骤4 中生成的候选媒体网关，根据媒体网关的状态信息，依次通过四层过滤，确保选出最优的媒体网关，确保媒体能力相同的媒体网关以负载均衡的方式稳定运行，如图7所示，包含以下步骤：
步骤5.1：在候选媒体网关列表中删除RTP资源状态(resource status)为“不可用”的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；
步骤5.2：在步骤5.1基础上，遍历新的候选媒体网关列表，选择负荷值(loadpercent)最小的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；
步骤5.3：在步骤5.2基础上，遍历新的候选媒体网关列表，选择RTP通道占用比最小且满足本次呼叫所需通道个数的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；其中，通道占用比＝已使用的RTP通道数量(busy rtp number)/RTP通道总量(max rtp number)；
步骤5.4：在步骤5.3基础上，遍历新的候选媒体网关列表，首先计算出媒体网关的个数(num)，然后生成1-num之间的随机数，根据随机数的取值从新的候选列表中选择对应的媒体网关。
通过上述步骤，信令网关为本次呼叫选择出了最优的媒体网关，另外，选择出的媒体网关的媒体IP地址(media ip)将用于后续语音包的收发过程。
术语解释
AMR：Adaptive Multi-Rate，自适应多速率
AMBE：Advanced Muiti-Band Excitation，改进的MBE算法
ASELP：高级正弦激励线性预测算法
PDT：Professional Digital Trunking，专业数字集群
PCMU：PCM U率
PCMA：PCM A率
RTP：Rea1-time Transport Protocol，实时传输协议
NVOC：Narrowband Voice Coder，窄带声码器。

Claims (5)

1. PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于包括如下过程：
S1，在PDT***中设有信令网关和媒体网关，信令网关是PDT***与第三方PDT***互联互通的桥梁，实现PDT跨***互联业务的控制面功能；媒体网关是用户面网元，负责媒体数据的收发和媒体数据类型的转换，信令网关管理多个媒体网关；
S2，信令网关中配置两部分信息，分别为PDT***的媒体格式、中继媒体配置，媒体格式是指本PDT***使用的媒体类型，能够选择AMBE或NVOC；中继媒体配置指示了每个第三方PDT***的媒体类型和打包时长；
S3，媒体网关需要向信令网关提供两类信息，分别为媒体能力和状态信息，媒体能力是静态数据指示媒体网关可以处理的媒体类型，状态信息包含指示媒体网关的RTP资源状态、负荷值和已使用的RTP通道数量；
S4，媒体网关启动时要向信令网关发起设备注册并携带媒体能力，信令网关首先执行设备的重复性和合法性检查，验证通过后将媒体网关加入到可用的媒体网关资源池中，作为候选之一；媒体网关的媒体能力包含：支持的音频格式集、RTP通道的总量；
S5，媒体网关的状态信息随着业务的处理情况而发生变化，媒体网关需及时的将状态信息上报给信令网关；
S6，媒体网关通过周期上报和实时上报两种方式向信令网关上报状态信息；
S7，信令网关从PDT***的交换中心或第三方PDT***收到呼叫建立请求时，执行以下步骤做媒体网关的选择：
S7.1，根据呼叫类型以及被叫号码获取参与呼叫的PDT***列表，这里的PDT***包含本端 PDT***和第三方PDT***；
S7.2，根据步骤S7.1中生成的参与呼叫的PDT***列表为本次呼叫生成媒体格式列表，本端PDT***的媒体格式取自信令网关的媒体格式配置，第三方PDT***的媒体格式取自信令网关的中继配置；
S7.3，根据步骤S7.1中生成的PDT***列表为本次呼叫生成所需的RTP通道数量；
S7.4，结合步骤S7.2中生成的媒体格式列表从媒体网关资源池中挑选出满足条件的媒体网关，形成候选媒体网关列表；
S7.5，结合步骤S7.3 生成的本次呼叫所需的RTP通道数量和步骤S7.4中生成的候选媒体网关，根据媒体网关的状态信息，依次通过四层过滤，确保选出最优的媒体网关，确保媒体能力相同的媒体网关以负载均衡的方式稳定运行。
2.根据权利要求1所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于所述媒体网关的数量设置为若干个。
3. 根据权利要求1所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于所述步骤S7.1中的呼叫类型包括个呼和组呼, 当呼叫类型为个呼时只会存在一个第三方PDT***，当呼叫类型为组呼时会同时存在多个第三方PDT***。
4.根据权利要求1所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于所述步骤S7.5中选出最优的媒体网关包含以下步骤：
S7.5.1，在候选媒体网关列表中删除RTP资源状态为“不可用”的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；
S7.5.2，在步骤S7.5.1基础上，遍历新的候选媒体网关列表，选择负荷值最小的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；
S7.5.3，在步骤S7.5.2基础上，遍历新的候选媒体网关列表，选择RTP通道占用比最小且满足本次呼叫所需通道个数的媒体网关，形成新的候选媒体网关列表；
S7.5.4，在步骤S7.5.3基础上，遍历新的候选媒体网关列表，首先计算媒体网关的个数num，然后生成1-num之间的随机数，根据随机数的取值从新的候选列表中选择对应的媒体网关。
5.根据权利要求4所述的PDT跨***互联中信令网关选择最优媒体网关的方法，其特征在于所述步骤S7.5.3中RTP通道占用比=已使用的RTP通道数量/ RTP通道总量。
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