CN1741480A - 下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法和设备，利用连接在IP网络上的源主机发送一个信令注册报文给目的主机检测信令路径，或发送一个媒体报文，且媒体报文头里的目的端口设置为目的主机上没有被使用的端口号，检测媒体路径；如果源主机收到响应报文，则目的主机可达且工作正常；如果源主机接收不到目的主机的响应报文，则表示目的主机不可达。本发明利用信令自身的应答机制来检测信令路径和信令模块；利用媒体报文检测媒体路径的连通性，避开了防火墙过滤ICMP的回显请求报文导致的不能检测主机可达的问题，使定位网络的连通性和故障点变得可能和可靠。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法和设备。
背景技术
下一代网络(NGN)是近年来兴起的一种新技术，由于其低成本，高质量，可运营性和可管理性好而得到了广泛的应用。如图1所示是NGN网络应用于语音服务的一个简单的单域组网图，即只有一个软交换(SoftSwitch)，实际组网可能有多个。其中综合接入设备(IAD)、接入媒体网关(AMG)和中继媒体网关(TMG)等主要有两个作用：一是通过媒体网关控制协议MGCP或者H.248(ITU-T发布的媒体网关控制协议)上报用户的各种事件和接收软交换的管理；二是起媒体流转换的作用，即把用户的语音信号编码成G.711、G.726、G.729或G.723.1等格式的能在IP(因特网协议)网络上传输的语音帧，同时也把IP网络上的G.711、G.726、G.729或者G.723.1的语音帧解码成语音信号。
在NGN的实际使用中，时常会出现网关不能向软交换注册或者用户之间通话时出现单通或者双不通等现象，目前定位这类问题的方法时从反馈有故障的设备PING(检测网络主机是否可达的工具)或者TRACERT(探测从源主机到目的主机之间所经过的IP地址的工具)目的IP地址，看网络通不通，以此来查找故障点。
如图2所示为传统的故障定位方法组网示意图，图中，如果是IAD1不能向软交换注册，则操作者通过一台计算机PC远程登录(Telnet)或者是通过串口直接连接到IAD1上，PING软交换的IP地址，或者TRACERT软交换的IP地址，以此来检查网络路径的连通性或者定位故障节点；如果是IAD1和IAD2之间的用户反馈通话单通或者双不通，则操作者同样Telnet或者串口连接到IAD1或者IAD2上，执行PING或TRACERT操作，来定位连通性和故障节点。步骤如下：
(1)操作者通过计算机Telnet或者串口直接连接到IAD1上；
(2)操作者执行PING或TRACERT到软交换或者IAD2的IP地址；
(3)根据命令执行的结果判断网络的连通性或者故障节点。
如图3所示为PING程序的工作过程示意图，PING程序发送的报文格式如下：|以太网头|IP头|ICMP报文|
ICMP报文为互联网控制消息协议报文，由于ICMP报文的类型很多，所以在ICMP报文里有类型(type)和代码(code)两个域来区别不同的ICMP报文，PING程序里发送的ICMP报文类型为8，代码为0表示请求回显，对方收到这个报文后会回应类型为0，代码为0的ICMP报文，表示回显应答，这样发送方就能知道对方是否可达。
如图4所示为TRACERT程序的工作过程示意图，以微软的windows上的TRACERT实现为例(其他系统可能稍有差别)；TRACERT发送的报文也是ICMP报文，报文格式与PING的一样；它不仅仅用到了ICMP报文的类型和代码域，还用到了IP头里面的TTL(存活时间)域，在IP头中有一个域叫TTL，报文所经过的每个路由器都将其值减1，如果收到的报文的TTL值为0或者1，则路由器将该数据报丢弃(但如果是目的主机，则会把这个报文转给应用程序进行处理)，并给发送这个报文的信源机发送一个超时报文，即ICMP报文里的类型为11的报文。
具体过程如下(图中TTL表示IP头里的TTL域，TYPE和CODE分别表示ICMP报文里的TYPE和CODE域)：
(1)TRACERT发送一个报文的TTL为1的报文，以便于第一个收到这个报文的路由器产生ICMP超时报文，当收到应答或者是接收超时时，打印第一个路由器(即图中路由器1)的IP地址和环路时延(如果收到超时报文的话)，进入步骤(2)；
(2)发送TTL为2的ICMP请求回显报文，当这个报文经过第一个路由器(即图中路由器1)后，TTL减1，然后转发给下一个路由器(即图中路由器2)，下一个路由器收到的报文TTL为1，于是丢弃，并给信源机发送ICMP超时报文；信源机收到超时报文后同样打印第二个路由器的IP地址和环路时延，进入步骤(3)；
(3)TRACERT在发送一个TTL为3的ICMP请求回显报文，与前面的过程类似。
直到最后，当目的主机收到了这个报文，这时虽然TTL为1也不会发超时报文，因为已经到达了目的地，这时目的主机会回一个ICMP回显应答报文给信源机。
现有技术方案的主要缺点是：
1、无论是PING还是TRACERT，发送的都是ICMP报文，而现在很多路由器，交换机等，尤其是软交换等控制呼叫的重要设备为了防止黑客攻击，在防火墙上都过滤了来自外部主机的回显请求报文，导致PING和TRACERT得不到返回信息；
2、对于NGN网络中的信令，PING和TRACERT都只能检测到IP层，即主机是否可达，而实际使用中主机可达，并不表示信令模块在正常工作，即无法检测信令模块是否正常工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术检查网络路径的连通性或定位故障节点时，会由于网络设备设置防火墙而无法进行，并且无法检测信令模块正常工作的缺点，提供一种下一代网络中检测网络信令或媒体路径故障的方法和设备，从而不受防火墙的影响，并能检测信令模块的工作状况和定位NGN网络中的故障点。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
这种下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法，包括以下步骤：
A、利用连接在IP网络上的源主机发送一个信令注册报文给目的主机检测信令路径，或发送一个媒体报文，且媒体报文头里的目的端口设置为目的主机上没有被使用的端口号，检测媒体路径；
B、如果源主机收到响应报文，则目的主机可达且工作正常；如果源主机接收不到目的主机的响应报文，则表示目的主机不可达，中间的某个路由设备或目的主机故障。
如果源主机发送信令注册报文后，接收不到目的主机的响应报文，则还包括以下步骤来定位信令路径故障点：
C1、源主机将信令注册报文IP头的存活时间域设置为1，重新进行发送；
D1、若源主机没有收到互联网控制消息协议超时报文，则信令注册报文所经过的第一个路由设备故障；若源主机收到互联网控制消息协议超时报文，则将信令注册报文IP头的存活时间递增1，重新进行发送，直到接收不到互联网控制消息协议超时报文时为止，则最后一个有应答的路由设备后面的设备即为有故障的设备。
所述信令注册报文可采用MGCP或H.248媒体网关控制协议消息，或会话初始协议消息。
如果源主机发送媒体报文后，接收不到目的主机的响应报文，则还包括以下步骤来定位媒体路径故障点：
C2、源主机将媒体报文IP头的存活时间域设置为1，重新进行发送；
D2、若源主机没有收到目的端口不可达的互联网控制消息协议超时报文，则媒体报文所经过的第一个路由设备故障；若源主机收到互联网控制消息协议超时报文，则将媒体报文IP头的存活时间递增1，重新进行发送，直到接收不到互联网控制消息协议超时报文时为止，则最后一个有应答的路由设备后面的设备即为有故障的设备。
所述的媒体报文可采用用户数据报协议报文。
所述的目的主机可以为软交换、综合接入设备、接入媒体网关或中继媒体网关。所述的源主机可以为安装有信令路径检测或媒体路径检测软件的计算机，或为综合接入设备、接入媒体网关或中继媒体网关。
相应的一种下一代网络中检测信令或媒体路径故障的设备，包含用户接口模块、信令报文生成模块、媒体报文生成模块、报文分析模块和套接字模块；所述的用户接口模块与信令报文生成模块、媒体报文生成模块及报文分析模块连接，接收用户输入的配置信息发送给所述的信令报文生成模块或媒体报文生成模块，并接收所述报文分析模块的处理结果，进行显示；所述的信令报文生成模块还与报文分析模块和套接字模块连接，接收所述用户接口模块的配置信息，生成信令注册报文给所述的套接字模块发送，并检测所述报文分析模块的消息，修改报文的存活时间值，转发给套接字模块发送；所述的媒体报文生成模块还与报文分析模块和套接字模块连接，接收所述用户接口模块的配置信息，生成媒体报文给所述的套接字模块发送，并检测所述报文分析模块的消息，修改报文的存活时间值，转发给套接字模块发送；所述的报文分析模块还与所述的套接字模块连接，对套接字模块接收的报文进行分析，当收到目的主机的响应报文时，判断目的主机可达，结束检测；当接收不到报文时，指示所述的信令报文生成模块或媒体报文生成模块置存活时间值为1重发报文，如果收到超时报文，则指示信令报文生成模块或媒体报文生成模块将存活时间值递增1后继续发送；所述的套接字模块发送来自信令报文生成模块或媒体报文生成模块的报文，同时接收其它主机发送来的报文，发送给报文分析模块分析。所述的设备可以为单独的计算机，或为综合接入设备、接入媒体网关或中继媒体网关。
本发明的有益效果为：本发明通过发送NGN中的信令报文，利用信令自身的应答机制来检测信令路径的连通性；通过发送NGN中的信令报文，来检测对端设备的信令模块是否在正常工作；通过发送媒体报文，UDP目的端口号采用一未用的端口号，来检测媒体路径的连通性；通过发送存活时间递增的UDP报文来检测网络中的故障点。本发明避开了防火墙过滤ICMP的回显请求报文导致的不能检测主机可达的问题，使主机可达即网络的连通性检测变得可能和可靠。同样利用本发明使定位网路路径上的故障点变得可能和可靠；并能检测软交换上的MGCP等信令模块是否可靠工作，使定位信令和媒体路径故障的效率提高。
附图说明
图1为NGN网络的简单组网图；
图2为传统的故障定位组网图；
图3为现有技术PING程序的工作过程示意图；
图4为现有技术TRACERT程序的工作过程示意图；
图5为本发明路径检测的基本软件框图；
图6为本发明信令路径检测工作过程示意图；
图7为本发明媒体路径检测工作过程示意图；
图8为本发明的测试组网图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
本发明提供一种下一代网络中检测网络信令或媒体路径故障的方法，以具体的协议和工具为例进行说明，信令以MGCP协议为例，媒体网关以IAD为例。如图5所示为本发明系统软件框图，本发明的软件模块包含用户接口模块、媒体报文生成模块、信令报文生成模块、报文分析模块和Socket(套接字)模块，下面对各个模块进行具体的说明：
(1)用户接口模块：接收用户输入的源IP地址、目的IP地址、源端口号和目的端口号，当进行MGCP信令路径检测时，还需要用于发送MGCP注册报文，把这些配置信息发送给媒体报文生成模块或者信令报文生成模块；同时还接收报文分析模块的处理结果，进行显示。
(2)媒体报文生成模块，接收用户接口模块转发的源IP地址、目的IP地址、源端口号和目的端口号，生成承载在UDP(用户数据报协议)之上的RTP(实时传输协议)报文，给Socket(套接字)模块进行发送；同时检测报文分析模块的消息，当收到报文分析模块的TTL值时，修改刚才报文的TTL值，转发给Socket模块发送；
(3)信令报文生成模块，接收用户接口模块转发的源IP地址、目的IP地址、源端口号和目的端口号，还有要发送的MGCP注册报文，生成相应的报文给Socket模块发送；同时检测报文分析模块的消息，当收到报文分析模块的TTL值时，修改刚才报文的TTL，转发给Socket模块发送；
(4)报文分析模块，对Socket模块接收的报文进行分析，一种情况是当接收报文超时时(即接收不到报文)，指示相应的模块置TTL为1重发报文，如果收到超时报文，指示相应模块TTL加1后继续发送，当TTL达到30时，停止检测；另一种情况是收到了目的地的响应报文，对于信令路径检测即为MGCP的响应报文，表示到软交换的路径是连通的，对于媒体路径，应该是收到对端回应的端口不可达报文，据此判断目的地可达，从而结束检测。
(5)Socket模块，发送来自媒体报文生成模块或信令报文生成模块的报文，同时接收其他主机发送来的报文。
如图6所示为本发明信令路径检测工作过程示意图，下面对信令路径检测进行说明：
(1)源主机，即安装PathCheck(PathCheck是进行NGN网络信令和媒体路径故障诊断的工具，实现本发明的软件)的主机发送一个MGCP的注册报文给目的主机(SoftSwitch)，这个报文的格式为：
|以太网头|IP头|UDP头|MGCP报文|
图中给出的只是MGCP报文部分。
(2)如果目的主机及MGCP模块正常工作，则会应答一个MGCP的响应报文，源主机收到这个响应报文后，PathCheck的报文分析模块进行判断，认为目的主机可达并且MGCP模块正常工作，于是显示目的主机可达，结束；如果是中间的某个路由设备(如路由器、网关、交换机等，本实施例以路由器为例)或目的主机故障，接收不到报文导致接收超时，显示目的主机不可达，进入步骤(3)；
(3)信令报文生成模块收到报文分析模块的TTL为1的消息，于是修改步骤(1)中的报文IP头的TTL为1，进行发送；
(4)当第一个路由器收到这个TTL为1的报文后，丢弃该报文，并回应一个超时的ICMP报文，其中的类型(TYPE)和代码(CODE)分别为11和0；
(5)报文分析模块收到这个ICMP超时报文后分析，一方面指示信令报文生成模块发送TTL为2的报文，于是发送了TTL为2的报文；另一方面显示路由器1可达；
(6)接下来的操作与上面相同。TTL不断递增，最大为30；
如果当中间的某个路由器或目的主机出现故障时不回应任何报文，于是PathCheck接收超时，显示当TTL为当前值时接收超时；TTL加1后，继续，直到TTL为30；当30次不同TTL的报文发送完毕后，操作者找到最后一个有应答的路由器，那么这个路由器后面的设备就是有故障的设备。
如图7所示为本发明媒体路径检测工作过程示意图，下面对媒体路径检测进行说明：
(1)源主机，即安装PathCheck的主机发送一个UDP报文给目的主机(IAD)，这个报文的格式为
|以太网头|IP头|UDP头|UDP净荷|
为了能让正常工作的目的主机应答一个报文，这里的UDP头里的UDP目的端口号必须是目的主机上一个没有被使用的端口好，一般选30000以上。这个参数PathCheck上是可以指定的；
(2)如果目的主机正常，则会应答一个目的端口不可达的ICMP报文，类型(TYPE)为3，代码(CODE)为3，源主机收到这个响应报文后，PathCheck的报文分析模块进行判断，认为目的主机可达，于是显示目的主机可达，结束；如果是中间的某个路由器或者目的主机故障，接收不到报文导致接收超时，显示目的主机不可达，进入步骤(3)；
(3)媒体报文生成模块收到报文分析模块的TTL为1的消息，于是修改步骤(1)中的报文IP头的TTL为1，进行发送；
(4)当第一个路由器收到这个TTL为1的报文后，丢弃该报文，并回应一个超时的ICMP报文，其中的类型和代码分别为11和0；
(5)报文分析模块收到这个ICMP超时报文后分析，一方面指示媒体报文生成模块发送TTL为2的报文，于是发送了TTL为2的报文；另一方面显示路由器1可达；
(6)接下来的操作与上面相同。TTL不断递增，最大为30；
如果当中间的某个路由器或目的主机出现故障时不回应任何报文，于是PathCheck接收超时，显示当TTL为当前值时接收超时；TTL加1后，继续，直到TTL为30；当30次不通TTL的报文发送完毕后，操作者找到最后一个有应答的路由器，那么这个路由器后面的设备就是有故障的设备。
下面对本发明的具体应用举例说明：
1、信令路径检测
测试组网图如图8所示，图中PathCheck指安装了PathCheck的计算机，本例中以检测IAD1与软交换(SoftSwitch)之间信令路径为例，测试步骤：
(1)使IAD1停止工作，保证安装有PathCheck的计算机与IAD1处于同一网段；
(2)操作者启动PathCheck后，配置本端为IAD1的IP地址，本端MGCP协议的端口号为2427(根据实际情况而定)，远端SoftSwitch的IP地址和MGCP协议的端口号2727(根据实际情况而定)，还有MGCP协议的注册报文；
(3)配置完成后，进行信令路径的检测；
(4)根据打印的结果判断SoftSwitch可达或不可达；如果不可达，从打印的结果中找到最后一个有应答的路由器，这个路由器的下一个设备就是故障设备。
媒体路径检测以检测IAD1与IAD2之间媒体路径为例，测试步骤如下：
(1)保证安装有PathCheck的计算机与IAD1处于同一网段；
(2)操作者启动PathCheck后，配置本端IP地址，本端媒体端口号(可以任意)，远端IAD2的IP地址和端口号60000(根据实际情况选取未被IAD2使用的端口号)；
(3)配置完成后，进行媒体路径的检测；
(4)根据打印的结果判断IAD2可达或不可达；如果不可达，从打印的结果中找到最后一个有应答的路由器，这个路由器的下一个设备就是故障设备。
本发明能避开防火墙过滤ICMP的回显请求报文导致的不能检测主机可达的问题，使主机可达即网络的连通性检测变得可能和可靠。同样利用本发明使定位网路路径上的故障点变得可能和可靠；并能检测软交换上的MGCP等信令模块是否可靠工作，使定位信令方面的问题的效率提高。
当然，除支持MGCP协议的信令路径检测外，本发明还支持H.248和会话初始协议SIP等信令的路径检测；媒体网关设备除IAD以外，还可以是AMG和TMG；本实施例中是把信令路径检测和媒体路径检测集成在PathCheck(即一台单独的计算机)上进行实现，该方案也可以在实际的IAD、AMG和TMG等设备中实现，可以完成同样的功能和目的。本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (9)
1、一种下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、利用连接在IP网络上的源主机发送一个信令注册报文给目的主机检测信令路径，或发送一个媒体报文，且媒体报文头里的目的端口设置为目的主机上没有被使用的端口号，检测媒体路径；
B、如果源主机收到响应报文，则目的主机可达且工作正常；如果源主机接收不到目的主机的响应报文，则表示目的主机不可达，中间的某个路由设备或目的主机故障。
2、根据权利要求1所述的下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法，其特征在于：如果源主机发送信令注册报文后，接收不到目的主机的响应报文，则还包括以下步骤来定位信令路径故障点：
C1、源主机将信令注册报文IP头的存活时间域设置为1，重新进行发送；
D1、若源主机没有收到互联网控制消息协议超时报文，则信令注册报文所经过的第一个路由设备故障；若源主机收到互联网控制消息协议超时报文，则将信令注册报文IP头的存活时间递增1，重新进行发送，直到接收不到互联网控制消息协议超时报文时为止，则最后一个有应答的路由设备后面的设备即为有故障的设备。
3、根据权利要求1或2所述的下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法，其特征在于：所述信令注册报文采用MGCP或H.248媒体网关控制协议消息，或会话初始协议消息。
4、根据权利要求1所述的下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法，其特征在于：如果源主机发送媒体报文后，接收不到目的主机的响应报文，则还包括以下步骤来定位媒体路径故障点：
C2、源主机将媒体报文IP头的存活时间域设置为1，重新进行发送；
D2、若源主机没有收到目的端口不可达的互联网控制消息协议超时报文，则媒体报文所经过的第一个路由设备故障；若源主机收到互联网控制消息协议超时报文，则将媒体报文IP头的存活时间递增1，重新进行发送，直到接收不到互联网控制消息协议超时报文时为止，则最后一个有应答的路由设备后面的设备即为有故障的设备。
5、根据权利要求1或4所述的下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法，其特征在于：所述的媒体报文采用用户数据报协议报文。
6、根据权利要求1、2或4所述的下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法，其特征在于：所述的目的主机为软交换、综合接入设备、接入媒体网关或中继媒体网关。
7、根据权利要求1、2或4所述的下一代网络中检测信令或媒体路径故障的方法，其特征在于：所述的源主机为安装有信令路径检测或媒体路径检测软件的计算机，或为综合接入设备、接入媒体网关或中继媒体网关。
8、一种下一代网络中检测信令或媒体路径故障的设备，其特征在于：包含用户接口模块、信令报文生成模块、媒体报文生成模块、报文分析模块和套接字模块；
所述的用户接口模块与信令报文生成模块、媒体报文生成模块及报文分析模块连接，接收用户输入的配置信息发送给所述的信令报文生成模块或媒体报文生成模块，并接收所述报文分析模块的处理结果，进行显示；
所述的信令报文生成模块还与报文分析模块和套接字模块连接，接收所述用户接口模块的配置信息，生成信令注册报文给所述的套接字模块发送，并检测所述报文分析模块的消息，修改报文的存活时间值，转发给套接字模块发送；
所述的媒体报文生成模块还与报文分析模块和套接字模块连接，接收所述用户接口模块的配置信息，生成媒体报文给所述的套接字模块发送，并检测所述报文分析模块的消息，修改报文的存活时间值，转发给套接字模块发送；
所述的报文分析模块还与所述的套接字模块连接，对套接字模块接收的报文进行分析，当收到目的主机的响应报文时，判断目的主机可达，结束检测；当接收不到报文时，指示所述的信令报文生成模块或媒体报文生成模块置存活时间值为1重发报文，如果收到超时报文，则指示信令报文生成模块或媒体报文生成模块将存活时间值递增1后继续发送；
所述的套接字模块发送来自信令报文生成模块或媒体报文生成模块的报文，同时接收其它主机发送来的报文，发送给报文分析模块分析。
9、根据权利要求8所述的下一代网络中检测信令或媒体路径故障的设备，其特征在于：所述的设备为单独的计算机，或为综合接入设备、接入媒体网关或中继媒体网关。
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- 2004-08-29 CN CNB2004100767151A patent/CN100438452C/zh not_active Expired - Fee Related
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