基於分布式架構的軟交換應用伺服器系統的製作方法
2023-05-28 08:02:31 2
專利名稱：基於分布式架構的軟交換應用伺服器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及下一代通信領域中一種軟交換應用伺服器系統，尤其涉及一種基於分布式架構的軟交換應用伺服器系統；具體地說，涉及主控應用伺服器和專署業務伺服器。
背景技術：
基於統一分組技術的下一代網絡(簡稱NGN)是一個業務驅動的網絡。分層、開放和業務驅動的NGN擁有一個支持多媒體業務的體系架構。在這個體系架構中，軟交換設備可以從交換層面提供各種語音、視頻等多媒體的交換接續功能；但是對於各種電信業務、增值業務，支持得很有限。所以在NGN中，引入了應用伺服器(ApplicationServer)，並在應用層上提供增值業務的執行、管理和開發的平臺。
隨著網絡的融合以及信息技術的迅速更新，使得業務不斷向寬帶化、智能化、個性化方向發展；人們對業務也提出了越來越高的要求，應用伺服器不僅要能提供種類繁多的業務，還必須能夠動態加載新業務，並達到高可用性的要求，還能夠無中斷地擴充容量和增加服務類型。
業務種類的不斷增加和業務邏輯的不斷複雜化都為應用伺服器系統的穩定性帶來了更多的隱患。現行的應用伺服器多採用集中式的方式進行處理，不同的業務處理模塊表現為不同的處理函數，一個業務處理模塊執行的過程也就是一個函數調用的過程。這種集中式應用伺服器其主要的不足在於1)由於業務處理模塊都運行在一個進程中，當一個業務處理模塊出現故障而使該進程異常時，會導致在系統恢復前的一段時間內所有的業務處理都無法進行。
2)業務的處理能力是在編譯階段確定的，在運行的過程中難以實現無中斷地擴充和刪減應用伺服器的業務能力和服務類型。
3)系統部署方式單一，不能充分利用系統資源。
綜上所述，集中式應用伺服器難以滿足業務不斷發展的需要。在實際應用中迫切需要一種具有靈活體系架構的應用服務系統，以滿足人們對業務需求的不斷增長和變化，同時能充分利用系統資源，根據實際情況靈活地進行部署，並保證系統具有較高的穩定性。
發明內容
本發明的目的是克服集中式應用伺服器存在的缺點和不足，提供一種基於分布式架構的軟交換應用伺服器系統。該系統能夠方便地無中斷的擴充容量，增加、刪除業務，滿足人們對業務需求的不斷增長和變化；同時可根據業務使用和設備投資情況靈活地進行部署，並保證系統具有較高的穩定性；當一個業務處理模塊出現故障時，其影響僅是局部的，其他業務處理模塊仍能正常進行工作。
本發明的目的是這樣實現的本發明包括兩種邏輯部件主控應用伺服器和專署業務伺服器。
在本發明中，有且僅有一個主控應用伺服器，而專署業務伺服器則可能會有多個。兩種邏輯部件可以集中在一臺設備上運行，也可以根據需要分布在不同的設備上運行；設備的數量可根據需要靈活地削減和擴充。
具體地說，如圖1所示，本發明——應用服務系統1由1個主控應用伺服器1.1和n個專署業務伺服器1.2組成，n＝1、2、3……100；主控應用伺服器1.1用於業務路由和消息映射，並對資源進行統一管理，負責與媒體網關控制器2和媒體伺服器3的交互。
各個專署業務伺服器1.2負責業務邏輯的執行；一個專署業務伺服器1.2可執行一項或多項業務；同時，出於系統負荷分擔及高可用性方面的考慮，不同的專署業務伺服器1.2也可以執行相同的業務。
1、主控應用伺服器1.1如圖2所示，主控應用伺服器1.1由註冊管理模塊1.1.1、業務路由模塊1.1.2、消息映射模塊1.1.3、資源管理模塊1.1.4組成；1)註冊管理模塊1.1.1註冊管理模塊1.1.1負責收集業務註冊信息，主要包括可處理的業務類型、業務標識、業務優先級、業務觸發條件、業務伺服器的存活狀態等。
註冊管理模塊1.1.1是各個專署業務伺服器1.2與主控業務伺服器1.1信息交互的基礎，也是業務路由模塊1.1.2進行任務派分和業務路由的依據。
2)業務路由模塊1.1.2業務路由模塊1.1.2的主要功能是根據業務的類型找到相應的專署業務伺服器1.2；業務路由的依據主要是註冊管理模塊1.1.1中得到各個業務伺服器的業務處理類型、處理能力和當前的負荷情況等信息。
3)消息映射模塊1.1.3消息映射模塊1.1.3將來自媒體網關控制器2和媒體伺服器3的消息正確映射到各個業務伺服器，同時將各個專署業務伺服器1.2對它們的響應消息正確地映射到媒體網關控制器2和媒體伺服器3。
4)資源管理模塊1.1.4資源管理模塊1.1.4主要負責媒體資源的管理；為保證媒體資源的充分利用，多個專署業務伺服器1.2需共享一個或幾個媒體伺服器3，因此需要有一個模塊來對媒體資源進行統一管理。
2、專署業務伺服器1.2專署業務伺服器1.2接收主控應用伺服器1.1的消息，完成特殊或者普通業務的邏輯執行過程，是真正控制增值業務實現的實體，在系統中可部署多個專署業務伺服器1.2。儘管各個專署業務伺服器所處理的業務不盡相同，但其內部結構基本一致。
如圖3所示，每個專署業務伺服器1.2都由接入管理模塊1.2.1和業務處理模塊1.2.2兩部分組成。
1)接入管理模塊1.2.1接入管理模塊1.2.1提供消息傳送功能，保證專署業務伺服器1.2能夠通過消息與其他的功能實體安全、可靠地交換所需信息。它完成專署業務伺服器1.2向主控應用伺服器1.1的註冊，向其通告該業務伺服器可以處理的業務類型、業務標識、業務觸發條件、業務優先級及其業務的處理能力等信息；此外，它還負責接收主控應用伺服器傳遞的信息，並送至業務邏輯執行環境(簡稱SLEE)；並將SLEE內部產生的信息進行格式化、排隊、並發送給主控應用伺服器1.1。
2)業務處理模塊1.2.2業務處理模塊1.2.2負責業務的具體執行過程；在接收到主控應用伺服器1.1發來的消息後，根據傳遞的信息和該業務本身的特性，控制業務邏輯的實現。
一個典型的分布式應用服務系統由一個主控應用伺服器1.1和若干個專署業務伺服器1.2組網構成。它們對外均表現為獨立的進程。在系統部署時可根據業務的需求和設備的投資情況靈活部署。
在系統運行期間，允許動態地增刪專署業務伺服器1.2的數目。當用戶有新的業務需求或在業務量增加，現有應用服務系統的處理能力已接近極限時，可以通過增加專署業務伺服器1.2的數量來增強應用服務系統的業務處理能力。新增的專署業務伺服器1.2通過向主控應用伺服器1.1註冊的方式獲得主控應用伺服器1.1的認知，主控應用伺服器1.1在接收到了新的註冊信息後可據此來將新的滿足條件的業務請求派分到新增的專署業務伺服器1.2上。整個新增伺服器及新的業務派分過程不需要對現有系統運行產生影響，從而了實現動態的業務加/卸載。
本發明具有以下優點和積極效果1)系統部署方式靈活，具有良好的伸縮性和可擴展性，可有效地保護用戶投資。主控應用伺服器1.1和各個專署業務伺服器1.2的邏輯部件既可以部署在物理上多臺不同的伺服器上，也可以部署在一臺伺服器上。系統在初期實施時，不需要過多投資，可將多個伺服器進程部署在一臺物理的伺服器上，當其處理能力難以滿足實際需要時，可再增加伺服器的數目來提高整個系統的性能。
2)實現無間斷的容量和業務能力的擴充，業務的加/卸載不需要終止現有系統的運行。
3)明顯改善系統可用性。當一個專署業務伺服器1.2出現故障時，並不會影響其他專署業務伺服器的運行。同時，通過讓兩個或多個專署業務伺服器1.2處理相同的業務這種部署方式，可以方便地實現多個專署業務伺服器1.2之間的負荷分擔和互為備份，提高系統的高可用性。
4)業務的邏輯處理與協議處理隔離開來，可以方便地實現應用伺服器系統與支持不同協議的媒體網關控制器2和媒體伺服器3的互通。
總之，本發明具有良好的可伸縮性和可擴展性，可實現無間斷的容量和業務能力的擴充；同時能充分利用系統資源，根據實際情況靈活的進行部署，保證系統具有較高的穩定性。
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是主控應用伺服器的結構方框圖；圖3是專署業務伺服器的結構方框圖。
其中1-應用伺服器系統，1.1主控應用伺服器，1.1.1-註冊管理模塊，1.1.2-業務路由模塊，1.1.3-消息映射模塊，1.1.4-資源管理模塊；1.2-專署業務伺服器，1.2.1-接入管理模塊，1.2.2-業務處理模塊；2-媒體網關控制器(MGC)。
3-媒體伺服器(MS)。
主要英文縮略SIP-會話初始協議；AS-應用伺服器；SLEE-業務邏輯執行環境；TCP-傳輸控制協議。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例詳細說明。
根據《基於軟交換的應用伺服器設備技術要求》和系統實施等方面的考慮，在本發明中，媒體網關控制器2和媒體伺服器3之間的接口均採用SIP(SessionInitial Protocol)協議來實現。主控應用伺服器1.1和各個專署業務伺服器1.2之間的接口屬於內部接口，可採用私有協議，它們之間的通信建立在TCP連接上。
1、註冊管理模塊1.1.1各專署業務伺服器1.2需向主控應用伺服器1.1註冊，即向主控應用伺服器1.1報告其可處理的業務類型、業務標識、業務觸發條件、業務優先級及其業務的處理能力等信息。主控應用伺服器1.1和各專署業務伺服器1.2採用私有協議，它們之間的通信建立在TCP連接之上。註冊管理模塊1.1.1在接受到專署業務伺服器1.2的註冊請求後，將業務註冊信息添加到業務路由模塊1.1.2的路由表中，以用作業務路由的重要依據。
各專署業務伺服器1.2應定期地向註冊管理模塊1.1.1註冊，即說明其存活狀態以及當前的系統處理能力。專署業務伺服器1.2的存活狀態和當前處理能力也是業務路由模塊1.1.2進行業務路由和任務派分的重要依據。
在實際應用中，如果用戶有新的業務需求或系統容量已經接近極限需要擴充時，可以通過新增專署業務伺服器1.2的方式來實現。
新增的專署業務伺服器1.2在啟動時就向主控應用伺服器的註冊管理模塊1.1.1註冊，註冊管理模塊1.1.1在收到新的註冊信息後，會將其信息加入路由表中。一旦主控應用伺服器1.1檢測到需要執行新增的專署業務伺服器1.2負責實現的業務時，就有可能將來自媒體網關控制器2的請求轉移至新增的專署業務伺服器1.2令其執行相關的業務邏輯，這樣就可以在不影響和終止現有系統運行的情況下，較容易地實現業務的動態加載。
同樣，如果在系統運行的過程中，需要卸載某業務時，只需要停止對應的專署業務伺服器1.2的運行即可。該專署業務伺服器1.2的停止運行不會影響其他專署業務伺服器1.2的運行。該專署業務伺服器1.2在停止運行後，註冊管理模塊1.1.1再不能定期收到其註冊消息，一段時間後，路由表將清除該專署業務伺服器1.2的註冊消息，此後，主控應用伺服器1.1將不會再將業務處理的任務派分到該專署業務伺服器1.2。
兩個或多個不同的專署業務伺服器1.2可以執行某項相同的業務，即允許兩個或多個專署業務伺服器1.2在向主控應用伺服器1.1的註冊管理模塊1.1.1註冊時關於業務特徵的描述是完全相同的。這樣，當其中的某個專署業務伺服器1.2出現故障時，另一個專署業務伺服器1.2仍可以完成該項業務的處理。通過適當冗餘地部署專署業務伺服器1.2，可以有效地提高系統的可用性。
2、業務路由模塊1.1.2主控應用伺服器1.1本身不執行任何業務邏輯，它在收到媒體網關控制器2的消息後，業務路由模塊1.1.2首先對其信息進行初步的分析，根據主被叫號碼特徵，當前呼叫的狀態和觸發點類型，該觸發點執行業務的次序，主被叫號碼登記的業務等信息確定本次呼叫需要執行的業務。然後根據路由表的內容，業務路由模塊1.1.2選擇有能力執行該項業務的專署業務伺服器1.2。當有多個專署業務伺服器1.2都可以執行該項業務時，業務路由模塊1.1.2優先選擇當前系統負載輕、處理能力高的專署業務伺服器1.2，將來自媒體網關控制器2或媒體伺服器3的消息經消息映射模塊1.1.3傳遞給對應的專署業務伺服器1.2，並在路由表中登記該呼叫的路由信息。在某個呼叫和業務的執行過程中，可能涉及應用服務系統1與媒體網關控制器2、媒體伺服器3的多次交互。在業務路由階段，如果檢測到該呼叫已經在前面的交互過程中被分配到某個專署業務伺服器上處理1.2，在該呼叫的後續過程中，業務路由模塊1.1.2直接將媒體網關控制器2、媒體伺服器3送來的信息路由到該專署業務伺服器1.2中，以保證業務執行的完整性。
各專署業務伺服器1.2定期註冊的信息會更新路由表的內容。定期註冊信息主要會修改專署業務伺服器1.2的存活狀態和當前業務處理能力。當兩個或兩個以上的專署業務伺服器1.2都能處理某種業務時，當前業務處理能力高的較之當前業務處理能力低的獲得某呼叫的業務處理的機率要高。通過當前業務處理能力這一因素來調節業務路由策略，可以有效地實現負載均衡。
3、消息映射模塊1.1.3主控應用伺服器1.1在收到媒體網關控制器1的消息後，在經過初步的業務分析和路由選擇後，通過消息映射模塊1.1.3將接收到的消息傳遞給某個專署業務伺服器1.2。主控應用伺服器1.1和各個專署業務伺服器1.2的接口是統一的，它與具體的業務類型無關。同樣，媒體伺服器3和應用伺服器系統之間的信息交互也需要通過消息映射模塊1.1.3來傳遞。通過消息映射模塊1.1.3，本發明中的基於分布式架構的軟交換應用伺服器系統可以容易地實現對多個媒體網關控制器2和媒體伺服器3的支持。
消息映射模塊1.1.3實現標準SIP協議和私有協議之間的轉換，並記錄會話標識及相關資源和設備的映射關係。
通過消息映射模塊1.1.3後，主控應用伺服器1.1與專署業務伺服器1.2之間可採用私有消息進行通信，專署業務伺服器1.2上對業務邏輯的處理與具體的協議無關，從而可以更有利於開發新任務。此外，將業務邏輯處理與協議處理相隔離還可以有利於應用伺服器系統與其他廠商的媒體網關控制器1的互聯。在《基於軟交換的應用伺服器設備技術要求》中，應用伺服器與媒體網關控制器1和媒體伺服器2之間的協議有多個可選項，各個廠商在系統實現時可能會採取不同的協議，本發明中的基於分布式架構的軟交換應用伺服器系統需要與其他廠商支持其他協議(如H.248、MGCP)的設備互聯時，只需修改消息映射模塊1.1.3即可，各個專署業務伺服器1.2對業務的處理部分完全不必修改。
4、資源管理模塊1.1.4多個專署業務伺服器1.2需共享一個或幾個媒體伺服器3，資源管理模塊1.1.4用於對媒體資源進行統一管理。在專署業務伺服器1.2的業務邏輯執行過程中，常會遇到需要使用媒體資源的情況，典型的如播音、收號、發起呼叫等。專署業務伺服器不直接和媒體伺服器3交互，而是通過主控應用伺服器1.1來獲得邏輯上的媒體資源並對其操作。主控應用伺服器1.1的資源管理模塊1.1.4統一分配和管理媒體資源，並將邏輯上的媒體資源映射到真正的媒體資源上，和專署業務伺服器1.2一起，實現應用伺服器系統對媒體伺服器3的控制。
5、專署業務伺服器1.2
專署應用伺服器1.2是實際處理各項業務的實體，它接收主控應用伺服器1.1的消息，完成對特殊或者普通業務的業務邏輯執行，它不直接與媒體網關控制器2和媒體伺服器3交互，與它們的信息交換都需要通過主控應用伺服器1.1來完成。
如圖3所示，專署業務伺服器1.2由接入管理模塊1.2.1和業務處理模塊1.2.2兩部分構成。
1)接入管理模塊1.2.1提供消息傳送功能和接口，保證專署業務伺服器1.2能夠通過消息與其他的功能實體安全、可靠地交換所需信息。實體接入管理的主要功能包括■完成專署業務伺服器1.2向主控應用伺服器1.1的註冊，向其通告該業務伺服器可以處理的業務類型、業務標識、業務觸發條件、業務優先級及其業務的處理能力等信息。
■接收主控應用伺服器1.1傳遞的信息，並送至業務處理模塊1.2.2；■將業務處理模塊1.2.2內部產生的信息進行格式化、排隊、並發送給主控應用伺服器1.1；2)業務處理模塊1.2.2是專署業務伺服器1.2的關鍵模塊，它包括業務邏輯執行環境和業務邏輯庫管理兩部分內容。SLEE業務邏輯執行環境是各種業務在應用伺服器中觸發、執行、維護的支撐環境。在業務邏輯執行環境中，通過查詢業務邏輯庫，業務被劃分為多個業務邏輯的組合，並且創建一個業務邏輯程序實例負責這個業務邏輯組合的全部執行過程。
業務邏輯庫是一個業務描述的資料庫，記錄了每一項業務的業務邏輯，即每一項業務在各個觸發點上的業務執行過程描述。當業務管理實體需要增加、修改、刪除業務邏輯時，可以通過業務邏輯管理子模塊修改業務邏輯庫；在業務執行過程中，業務邏輯執行子模塊需要查詢業務邏輯庫。
權利要求
1.一種基於分布式架構的軟交換應用伺服器系統(1)，其特徵在於由1個主控應用伺服器(1.1)和n個專署業務伺服器(1.2)組成，n＝1、2、3……100；主控應用伺服器(1.1)用於業務路由和消息映射，並對資源進行統一管理，負責與媒體網關控制器(2)和媒體伺服器(3)的交互；各個專署業務伺服器(1.2)負責業務邏輯的執行。
2.按權利要求1所述的應用伺服器系統(1)，其特徵在於主控應用伺服器(1.1)由註冊管理模塊(1.1.1)、業務路由模塊(1.1.2)、消息映射模塊(1.1.3)、資源管理模塊(1.1.4)組成；註冊管理模塊(1.1.1)負責收集業務註冊信息；業務路由模塊(1.1.2)是根據業務的類型找到相應的專署業務伺服器(1.2)；消息映射模塊(1.1.3)將來自媒體網關控制器(2)和媒體伺服器(3)的消息正確映射到各個業務伺服器，同時將各個專署業務伺服器(1.2)對它們的響應消息正確地映射到媒體網關控制器(2)和媒體伺服器(3)；資源管理模塊(1.1.4)主要負責媒體資源的管理。
3.按權利要求1所述的應用伺服器系統(1)，其特徵在於每個專署業務伺服器(1.2)都由接入管理模塊(1.2.1)和業務處理模塊(1.2.2)兩部分組成；接入管理模塊(1.2.1)提供消息傳送功能，保證專署業務伺服器(1.2)能夠通過消息與其他的功能實體安全、可靠地交換所需信息；業務處理模塊(1.2.2)負責業務的具體執行過程。
全文摘要
本發明公開了一種基於分布式架構的軟交換應用伺服器系統。本發明包括兩種邏輯部件主控應用伺服器1.1和各專署業務伺服器1.2。主控應用伺服器1.1用於業務路由和消息映射，並負責對資源進行統一管理；各個專署業務伺服器1.2則用於對不同的具體業務進行處理。每個專署業務伺服器1.2處理一種或幾種業務，不同的專署業務伺服器1.2也可能處理相同的業務。在一個應用伺服器系統中，有且僅有一個主控應用伺服器1.1，而專署業務伺服器1.2則可能會有多個。本發明具有良好的可伸縮性和可擴展性，可實現無間斷的容量和業務能力的擴充；同時能充分利用系統資源，根據實際情況靈活的進行部署，保證系統具有較高的穩定性。
文檔編號H04L29/08GK1794735SQ200510120599
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者覃洪清, 王飛, 吳敏 申請人:武漢市中光通信公司