[發明專利]一種實現負載均衡的方法、設備及系統

有效

• 申請號: 201110425135.9
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102497437A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 雙鍇;臺璇;徐鵬;王玉龍;蘇森
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 張穎玲;王黎延

技術領域

本發明涉及對等互聯網協議電話(Peer?to?Peer?Voice?over?Internet?Protocol，P2P?VoIP)系統性能提升技術，尤其涉及一種實現P2P?VoIP系統負載均衡的方法、設備及系統。

背景技術

互聯網協議電話(Voice?over?Internet?Protocol，VoIP)是一種以互聯網協議(Internet?Protocol，IP)電話為主，并推出相應增值業務的技術。VoIP通過IP包發送實現的話音業務，是建立在IP技術上的分組化、數字化傳輸技術，其基本原理是：發送端通過語音壓縮算法對話音信號進行壓縮、編碼處理，然后將這些語音數據按IP相關協議進行打包，經過IP網絡將數據包傳輸到目的接收端，目的接收端再將收到的語音數據包組裝起來，經過解碼、解壓縮處理后，恢復成原來的話音信號，從而達到由IP網絡傳送話音的目的。

隨著網絡技術的日益發展和普及，VoIP應用增長迅速，出現了很多新的應用技術，其中最具有代表性的是對等(Peer?to?Peer，P2P)覆蓋(Overlay)網絡的應用。以P2P網絡技術作為基礎的P2P覆蓋網絡，分布式協同組織各種資源，其資源管理技術，如Chord、Pastry、CAN、Tapestry、Bamboo等，利用分布式哈希表(Distributed?Hash?Table，DHT)實現了完全分布式的資源注冊、查找和刪除，因而可以和SIP結合用于實現無中心的會話業務發現功能；通過P2P覆蓋網絡對資源的分布式操作，與會話初始協議(Session?Initiation?Protocol，SIP)結合實現無中心會話控制。

圖1示出了現有技術中P2P?VoIP系統的典型架構，其中，

超級節點(Super?Node，SN)，是P2P覆蓋網絡會話控制層的核心網節點，支持Reload、SIP協議，用于負責用戶和業務數據的存取、會話路由、以及VoIP業務處理等，實現用戶認證、會話授權、號碼分析、會話管理、計費等核心網功能。每個SN同時具備Bootstrap的功能，為新加入的SN或者UE提供合適的信息。實際應用中，連接用戶設備(如計算機、電話等)的網絡節點稱為SN。

入口登記服務器(Enrolment?Server，ES)，集中式部署，支持HTTP協議，主要用于：為SN下載配置文件信息，分配SN的節點ID，為UE提供bootstrap的列表。

用戶注冊服務器(Register?Server，RS)，支持SIP協議，用于完成用戶賬號的申請、用戶數據的存儲、以及用戶登錄時的注冊鑒權認證。

管理服務器，也稱為OAM，是操作、管理和維護P2P覆蓋網絡的節點。同時負責用戶的開戶等操作。

用戶設備(User?Equipment，UE)，是具備P2P能力的終端，支持SIP協議和RELOAD協議；UE通過向ES查詢到P2P覆蓋網絡的bootstrap?SN列表，再通過聯系bootstrap?SN找到自己的服務SN，向自己的服務SN發起注冊和后續的會話消息。

在上述P2P?VoIP系統中，當用戶要使用VoIP業務時，首先需要通過SN節點完成上線注冊流程：用戶設備向擔任代理角色的SN發送SIP注冊消息，代理SN將消息轉發給RS，RS完成用戶鑒權后返回響應，該響應中攜帶有用戶設備的基本信息；此后用戶設備通過P2P消息路由找到自身的服務節點SN，并發送P2P存儲消息將自身ID和網絡地址信息存儲在該服務節點SN中。

完成上線注冊之后，需要建立會話連接才能進行通話：主叫用戶通過自身的服務節點SN向P2P覆蓋網絡發送P2P消息，該P2P消息被路由到被叫用戶的服務節點，完成被叫用戶地址信息的查詢，此后，主叫用戶可根據獲得的被叫用戶地址與被叫用戶建立P2P應用層連接，使用該連接完成SIP消息的收發，從而建立會話連接進行通話。

然而，上述P2P?VoIP系統存在以下兩方面的不足：

(1)負載不均衡。目前的P2P?VoIP系統雖然解決了傳統集中式網絡中的服務器瓶頸問題，并提高了系統可靠性和可擴展性，但是，由于P2P算法的不均勻性和用戶使用業務時間的不確定性，同一時刻不同SN的負載可能相差較大，造成某些SN負載過大，需要處理的用戶請求隊列過長，導致這些SN提供服務的用戶的業務體驗下降。