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CN101809961B - Ip多媒体子系统网络中的故障恢复 - Google Patents

Ip多媒体子系统网络中的故障恢复 Download PDF

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Abstract

提供一种用于促进从IP多媒体子系统(IMS)网络内的服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)的故障中恢复的方法。所述方法包括在代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)处接收由用户设备(UE)发送的SIP请求，所述用户设备拥有先前向IMS网络注册的标识，并且已为所述标识选择了给定的S-CSCF。在所述P-CSCF处确定所述给定的S-CSCF是否已发生故障或者因别的原因而不可达。如果所述S-CSCF已发生故障或者因别的原因而不可达，则从P-CSCF向所述UE发送再注册消息，在UE处接收到所述再注册消息来迫使所述UE执行向IMS网络的IMS注册过程。

Description

IP多媒体子系统网络中的故障恢复
技术领域
本发明涉及IP多媒体子系统网络中的故障恢复，并且特别涉及用于实现从服务呼叫会话控制功能的故障中恢复的方法和设备。
背景技术
IP多媒体服务提供在相同会话内话音、视频、消息传送、数据等等的动态组合。通过增大有可能组合的基本应用和媒体的数目，提供给最终用户的服务的数目将会增大，并且将会丰富个人间的通信体验。这将导致新一代的个人化丰富多媒体通信服务，其包括所谓的“组合IP多媒体”服务。
UMTS(通用移动电信系统)是一种被设计成向订户提供更高的数据速率和增强的服务的第三代无线系统。UMTS是全球移动通信系统(GSM)的后继者，其中GSM和UMTS之间的重要演进步骤是通用分组无线业务(GPRS)。GPRS将分组交换引入到GSM核心网中，并且允许直接接入分组数据网(PDN)。这通过GSM呼叫网络实现了远远超过ISDN的64kbps限制的高数据速率分组交换传输，这对于高达2Mbps的UMTS数据传输速率而言是必需的。UMTS由第三代合作伙伴项目(3GPP)来标准化，所述第三代合作伙伴项目(3GPP)是区域性标准团体(例如欧洲电信标准协会(ETSI)、无线电工商业协会(ARIB)以及其他协会)的联合。参见用于网络体系结构的规范的3GPP TS23.002。
UMTS体系结构包括被称为用于支持传统电话以及新的IP多媒体服务(3GPP TS 22.228、TS 23.228、TS 24.229、TS 29.228、TS 29.229、TS 29.328以及TS 29.329版本5到8)的IP多媒体子系统(IMS)的子系统。IMS提供密钥特征以便通过使用标准化的IMS服务引擎(enabler)来丰富最终用户的个人对个人的通信体验，所述标准化的IMS服务引擎促进新的丰富的个人对个人(客户端对客户端)通信服务以及通过基于IP的网络的个人对内容(客户端对服务器)服务。IMS能够连接到PSTN/ISDN(公共交换电话网/综合业务数字网)以及因特网这二者。
IMS利用会话初始协议(SIP)来建立和控制用户终端(或用户终端与应用服务器)之间的呼叫或会话。由SIP信令所携带的会话描述协议(SDP)被用来描述和协商会话的媒体部件。虽然SIP被创建为用户对用户协议，但是IMS允许运营商和服务提供商控制用户对服务的访问并相应地向用户收费。3GPP已选择了SIP来用于用户设备(UE)与IMS之间以及IMS内的各部件之间的信令(尽管其他协议(例如Diameter)也被用于网络信令)。
UMTS通信网络的操作和这样的网络内的各种部件的操作的特定细节可以从UMTS的技术规范中找到，所述UMTS的技术规范可从http://www.3gpp.org得到。关于UMTS内SIP的使用的更多细节可以从3GPP技术规范TS 24.229中找到。
附图的图1示意性地示出在GPRS/PS接入网的情况下(IMS当然可以在其他接入网上进行操作)IMS如何适应移动网络体系结构。呼叫/会话控制功能(CSCF)操作为IMS内的SIP代理。3GPP体系结构定义了三种类型的CSCF：代理CSCF(P-CSCF)，其是用于SIP终端的IMS内的第一接触点；服务CSCF(S-CSCF)，其向用户提供该用户所预订的服务；以及查询CSCF(I-CSCF)，它的任务是识别正确的S-CSCF并且向该S-CSCF转发从SIP终端经由P-CSCF接收的SIP请求。
用户使用规定的SIP REGISTER(注册)方法来向IMS注册。这是一种用于附着到IMS并且向该IMS通告可以得到SIP用户标识的地址的机制。在3GPP中，当SIP终端执行注册时，IMS对用户进行认证，并且将来自可用S-CSCF集的S-CSCF分配给该用户。虽然3GPP没有规定用于分配S-CSCF的准则，但是这些准则可以包括负荷分担和服务要求。注意，S-CSCF的分配是控制用户对基于IMS的服务的访问(以及针对用户对基于IMS的服务的访问而收费)的关键。
在注册过程期间，如果还没有选择S-CSCF，则选择S-CSCF是I-CSCF的责任。I-CSCF从归属网络的归属用户服务器(HSS)接收所需的S-CSCF能力，并且基于所接收的能力来选择适当的S-CSCF。SIPREGISTER(注册)消息被转发到所选择的S-CSCF，该S-CSCF将其标识添加到200OK响应中的SIP Service-Route报头中。当P-CSCF从S-CSCF接收到200OK响应时，P-CSCF从Service-Route报头中得知S-CSCF标识。当注册的用户随后将SIP请求发送到IMS时，P-CSCF能够将该请求转发到所选择的S-CSCF。注意，在用户被另一方呼叫并且当前没有在S-CSCF中分配该用户的情况下，I-CSCF也为该用户执行S-CSCF分配。这被称为“终接”呼叫情况。对于终接呼叫情况而言，S-CSCF分配是临时的，并且UE必须随后向IMS注册以便发起别的呼叫。
在IMS服务网络内，提供应用服务器(AS)来用于实施IMS服务功能。应用服务器向IMS系统中的最终用户提供服务，并且可以通过3GPP定义的Mr接口被连接为端点，或者通过3GPP定义的ISC接口由S-CSCF来“链入”。在后一种情况下，初始过滤准则(IFC)被S-CSCF用来确定在SIP会话建立期间哪些应用服务器应该被“链入”。不同的IFC可以被应用于不同的呼叫情况。S-CSCF在IMS注册过程期间从HSS接收IFC以作为用户的用户简档的一部分。一些应用服务器将根据订户标识(被叫订户或主叫订户，无论哪一个都为控制该应用服务器的网络“所拥有”)来执行动作。例如，在呼叫转移的情况下，适当的(终接)应用服务器将确定到给定订户的呼叫将被转移到的新的终接方。在IFC指示在S-CSCF处接收到的SIP消息应该被转发到特定SIP AS的情况下，该AS被添加到消息路径中。一旦该SIP消息被AS返回到S-CSCF，该SIP消息就被向着其最终目的地转发，或者被转发到另一个AS(如果这被指示在IFC中的话)。
当前IMS核心规范不包括用于在网络元件中的故障之后恢复到一致状态的过程。具体而言，仅在初始注册的情况下考虑S-CSCF故障(即如果I-CSCF不能联系到所选择的S-CSCF，则I-CSCF能够选择替代物)。虽然已经考虑到该问题(参见3GPP SA2、CT1和CT4)，但是所提出的解决方案通常具有针对相同IMS预订的潜在两次分配S-CSCF以及注册状态的丢失的问题。涵盖这一故障情况的工作项目已被创建，并且在3GPP TS 23.820 v0.1.0(C4-070890)中定义了研究要求。预期将在TS
29.329版本8中规定故障恢复。
S-CSCF的故障可以是短期的(临时的)，或者可以是长期的(永久的)。在永久故障的情况下，如果在达到再尝试的阈值次数之后仍没有从所选择的S-CSCF接收到响应，则P-CSCF将返回出错消息(408超时)到UE。这在图2中被示出，其中通过UE向P-CSCF发送SIP请求来发起该过程。当前没有规定UE应该如何对超时消息作出反应。一种可能性是，UE在某个预定义的时段(例如24个小时)之后将通过尝试另一个注册来作出反应。然而不能保证该行为。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在UE的IMS注册期间的S-CSCF的分配之后用于从该S-CSCF的故障中恢复的机制。这一目的通过从P-CSCF向UE发送再注册消息来实现，所述再注册消息迫使UE向IMS执行再注册。
根据本发明的第一方面，提供一种促进从IP多媒体子系统网络内的服务呼叫会话控制功能的故障中恢复的方法。该方法包括在代理呼叫会话控制功能处接收由用户设备发送的SIP请求，所述用户设备拥有先前向IP多媒体子系统网络注册的标识，并且已为所述标识选择了给定的服务呼叫会话控制功能。代理呼叫会话控制功能确定所述给定的服务呼叫会话控制功能已发生故障或者因别的原因而不可达，并且向所述用户设备发送再注册消息，在用户设备处接收到所述再注册消息来迫使用户设备执行向IP多媒体子系统网络的注册过程。
本发明的实施例保证S-CSCF的故障不会导致到用户设备的IMS服务的丢失，并且保证用户设备可以以可预测的方式来响应S-CSCF故障。
所述代理呼叫会话控制功能可以在再注册消息内包括延迟值，该延迟值使所述用户设备延迟发起再注册达规定的延迟。可替换地，所述代理呼叫会话控制功能可以在再注册消息内包括延迟值，该延迟值使所述用户设备在成功的IP多媒体子系统注册之后延迟再发送所述SIP请求达规定的延迟。这两种方法将往往会导致在IMS网络内的S-CSCF故障之后信令负荷随着时间的扩散。
根据本发明的一个实施例，该方法可以包括：在所述用户设备处接收所述再注册消息并且随后执行向IP多媒体子系统网络的注册过程。在所述用户设备处，先前分配的服务呼叫会话控制功能已发生故障的指示(以及可选的发生故障的服务呼叫会话控制功能的标识)可以被包括在发起所述注册过程的SIP注册消息内，因此允许所述IP多媒体子系统网络的查询呼叫会话控制功能向归属用户服务器发送对服务呼叫会话控制功能能力的请求，所述请求指示/识别所述发生故障的服务呼叫会话控制功能。
该实施例具有可以避免重复在I-CSCF与发生故障的S-CSCF之间的信令的优点。由UE发送到I-CSCF的注册请求立即导致对新的S-CSCF的选择。
根据本发明的第二方面，提供一种被配置成操作为IP多媒体子系统网络内的代理呼叫会话控制功能的设备。所述设备包括：
输入端，用于接收由用户设备发送的SIP请求；
用于识别已经被分配给与所述用户设备相关联的标识的服务呼叫会话控制功能以及用于确定所分配的服务呼叫会话控制功能已发生故障或者因别的原因而不可达的装置；以及
用于将再注册消息发送到所述用户设备的装置，所述再注册消息被规定为迫使所述用户设备执行向IP多媒体子系统网络的再注册。
根据本发明的第三方面，提供一种被配置成操作为IP多媒体子系统网络内的查询呼叫会话控制功能的设备。所述设备包括：
输入端，用于从用户设备接收SIP注册消息；
用于确定所述注册消息是否包含先前分配的服务呼叫会话控制功能已发生故障的指示的装置；以及
用于将对服务呼叫会话控制功能能力的请求发送到归属用户服务器的装置，如果所述注册消息包含先前分配的服务呼叫会话控制功能已发生故障的指示，则所述请求包括这样的指示。
根据本发明的第四方面，提供一种被配置成提供了通过IP多媒体子系统网络所促进的用户对服务的访问的用户设备。该用户设备在使用中被布置成：执行IP多媒体子系统网络注册，从而导致将服务呼叫会话控制功能分配给该用户设备；向所述IP多媒体子系统网络发送SIP请求；作为所分配的服务呼叫会话控制功能的故障的结果来从代理呼叫会话控制功能接收再注册消息；以及通过执行向所述IP多媒体子系统网络的再注册来响应所述再注册消息的接收。
附图说明
上文讨论的图1示意性地示出将IP多媒体子系统集成到3G移动通信系统中；
图2示出与S-CSCF故障相关联的IMS信令；
图3示出与S-CSCF故障的问题的可能解决方案相关联的IMS信令；
图4示出根据本发明一个实施例的与S-CSCF故障的问题的可能解决方案相关联的IMS信令；以及
图5是示出根据本发明一个实施例的代理呼叫会话控制功能的各功能部件的简化示意图。
具体实施方式
将会认识到，现有的机制提供在注册过程期间从S-CSCF故障的恢复。还将认识到，已经提供了在终接呼叫情况期间从故障的恢复，因为I-CSCF必定被包括在SIP请求路径内。在下文中，解决了在始发呼叫情况期间从S-CSCF故障中恢复的问题。
参考图3的信令图，假设UE 1已向IMS网络注册并且已被分配了S-CSCF 2。在步骤1，该UE向IMS网络发送SIP请求(例如SIP INVITE(邀请))。根据标准IMS路由策略，该请求首先被路由到P-CSCF 3。在注册过程期间，该P-CSCF将已被通知了S-CSCF地址以允许它将该请求转发到在该地址处的S-CSCF。还假设，在注册与SIP请求的发送之间的时段中，该S-CSCF已发生故障，并且从P-CSCF不再是可达的。这一状态必须由P-CSCF来检测。用于实现这一检测的许多不同的机制是可用的。例如：
a)作为网络管理系统的结果，P-CSCF先前可以知道S-CSCF当前不可用；
b)作为P-CSCF自身例如通过“心跳(heartbeat)”机制来监视S-CSCF的结果，P-CSCF先前可以知道S-CSCF当前不可用；
c)P-CSCF可以尝试通过可靠的传送(例如TCP或SCTP)来发送SIP请求，但是确定不可能建立传送连接；
d)P-CSCF可以尝试通过不可靠的传送(例如UDP)来发送请求并且从传送网络接收不可达指示，例如具有目的地不可达的出错指示的ICMP消息；
e)P-CSCF可以发送SIP请求，其中当P-CSCF等待响应时定时器超时。这是图3的步骤2)所示出的情况。
这里提出向相关的IMS标准(3GPP TS 24.229)添加新的SIP出错响应，其在这里被称为SIP“再注册”。P-CSCF[使用上面的机制a)到e)之一]一检测到S-CSCF不可用，该P-CSCF就将新的出错响应返回到UE(步骤3)。在UE处接收到出错响应使该UE发起重复注册过程。假设在I-CSCF处实施当前规定的过程，则再注册将几乎肯定使I-CSCF再一次选择相同的发生故障的S-CSCF。然而，在不存在来自该S-CSCF的响应的情况下，ICSCF将选择可替换的S-CSCF，并且注册将继续进行。新选择的S-CSCF可以恢复与UE相关联的并且由发生故障的S-CSCF所丢失的数据。
P-CSCF可以在再注册响应内可选地包括对UE以给定的延迟发起新注册的指示，所述给定的延迟可能定义延迟或延迟范围。这为P-CSCF提供了一种向网络扩散输入的SIP请求的负荷并且在主网络故障的情况下避免信令过载的机制。用于这里提出的类似情形的另一个选项是，使P-CSCF能够将指示添加到UE以便在再注册之后延迟SIP INVITE(邀请)(或其他请求)的再尝试。
图5以极其简化的形式示出体现本发明的P-CSCF 1。在输入端2处从UE接收SIP请求。例如作为缺乏来自所选择的S-CSCF的响应的结果，处理装置3确定S-CSCF已发生故障。另一处理装置4将再注册SIP消息返回到UE。
本领域技术人员将会认识到，可以在不偏离本发明的范围的情况下对上述实施例进行各种修改。例如，因为UE可以从再注册SIP消息的接收中隐含地得知先前分配的S-CSCF已发生故障，所以它可以在注册请求中包括该S-CSCF已发生故障的指示。I-CSCF可以使用该指示来直接再选择新的S-CSCF，从而避免了对第一实例中I-CSCF将该请求发送到发生故障的S-CSCF的需要。

Claims (10)

1.一种促进从IP多媒体子系统网络内的服务呼叫会话控制功能的故障中恢复的方法，所述方法包括：
在代理呼叫会话控制功能处接收由用户设备发送的SIP请求，所述用户设备拥有先前向所述IP多媒体子系统网络注册的标识，并且已为所述标识选择了给定的服务呼叫会话控制功能；
在所述代理呼叫会话控制功能处确定所述给定的服务呼叫会话控制功能已发生故障或者因别的原因而不可达；以及
从所述代理呼叫会话控制功能向所述用户设备发送再注册消息，所述再注册消息在所述用户设备处的接收迫使所述用户设备执行向所述IP多媒体子系统网络的注册过程。
2.根据权利要求1所述的方法，所述代理呼叫会话控制功能在所述再注册消息内包括延迟值，所述延迟值使所述用户设备延迟发起再注册达规定的延迟。
3.根据权利要求1所述的方法，所述代理呼叫会话控制功能在所述再注册消息内包括延迟值，所述延迟值使所述用户设备在成功的IP多媒体子系统注册之后延迟再发送所述SIP请求达规定的延迟。
4.根据在前权利要求中任何一项所述的方法，包括：在所述用户设备处接收所述再注册消息并且随后执行向所述IP多媒体子系统网络的注册过程。
5.根据权利要求4所述的方法，包括：在所述用户设备处，在发起所述注册过程的SIP注册消息内包括先前分配的服务呼叫会话控制功能已发生故障的指示。
6.根据权利要求5所述的方法，包括：在所述用户设备处，在所述SIP注册消息内包括所述发生故障的服务呼叫会话控制功能的标识。
7.根据权利要求5或6所述的方法，包括：在所述IP多媒体子系统网络的查询呼叫会话控制功能处一接收到所述SIP注册消息，就从所述查询呼叫会话控制功能向归属用户服务器发送对服务呼叫会话控制功能能力的请求，所述请求指示/识别所述发生故障的服务呼叫会话控制功能。
8.一种被配置成作为IP多媒体子系统网络内的代理呼叫会话控制功能操作的设备，所述设备包括：
输入端，用于接收由用户设备发送的SIP请求；
用于识别已经被分配给与所述用户设备相关联的标识的服务呼叫会话控制功能以及用于确定所分配的服务呼叫会话控制功能已发生故障或者因别的原因而不可达的装置；以及
用于将再注册消息发送到所述用户设备的装置，所述再注册消息被规定为迫使所述用户设备执行向所述IP多媒体子系统网络的再注册。
9.一种被配置成作为IP多媒体子系统网络内的查询呼叫会话控制功能操作的设备，所述设备包括：
输入端，用于从用户设备接收SIP注册消息；
用于确定所述注册消息是否包含先前分配的服务呼叫会话控制功能已发生故障的指示的装置；以及
用于将对服务呼叫会话控制功能能力的请求发送到归属用户服务器的装置，如果所述注册消息包含先前分配的服务呼叫会话控制功能已发生故障的指示，则所述请求包括这样的指示。
10.一种用于用户设备提供通过IP多媒体子系统网络所促进的用户对服务的访问的方法，所述方法包括：
执行IP多媒体子系统网络注册，从而导致将服务呼叫会话控制功能分配给所述用户设备；
向所述IP多媒体子系统网络发送SIP请求；
作为所分配的服务呼叫会话控制功能的故障的结果，从代理呼叫会话控制功能接收再注册消息；以及
通过执行向所述IP多媒体子系统网络的再注册来响应所述再注册消息的接收。
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