CN101895447B - Sip中继网关故障监控方法以及sip中继网关 - Google Patents
Sip中继网关故障监控方法以及sip中继网关 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种能检测SIP中继网关中除SIP模块之外故障的SIP中继网关故障监控方法以及实现该方法的系统。SIP模块将来自IP侧的呼叫处理完成后，启动一个故障监控定时器；当故障监控定时器超时，SIP模块未收到对应该呼叫的响应回复，SIP模块向SIP服务器发送请求超时消息，SIP服务器确认SIP中继网关出现故障，切换该呼叫路由；当故障监控定时器超时前，SIP模块收到对应该呼叫的响应回复，SIP模块停止该呼叫对应的故障监控定时器。本发明在SIP中继网关上利用SIP模块对其它模块以及PSTN侧的呼叫协议模块进行监控，及时发送错误应答给SIP服务器，使得SIP服务端能够及时切换到备份路由。
Description
技术领域
本技术方案涉及一种SIP中继网关故障监控的方法，具体涉及一种基于SIP(SessionInitiation Protocol，会话初始协议)的SIP中继网关故障监控系统的实现。
背景技术
随着NGN(Next Generation Network，下一代网络)软交换网络，IMS(IP MultimediaSubsystem，IP多媒体子系统)网络的逐步应用和普及，IP承载话音和相关应用业务已是大势所趋，但是传统的PSTN(Public Switched Telephone Network，公共交换电话网络)和现有移动电话网络还不能完全被NGN替代，那么在很长时间内两个网络需要并存，两个网络的互通就是一个很重要的问题了，因此SIP中继网关应运而生，它能实现传统PSTN网络和VOIP(Voice over IP，IP语音)网络互通，实现信令和媒体的转换。
由于SIP中继网关的重要性，通常会对SIP中继网关进行备份，比如使用SIP服务器(SIPSERVER)路由备份策略，当发现一个SIP中继网关出现故障时，切换到另外一条备份的中继线路。在这种应用模式下，SIP服务器需要能够及时、准确的检测到SIP中继网关故障，而SIP协议标准(IETF标准草案RFC3261)中对于信令的监控有定时机制，这种机制能够检测到网络不通或SIP中继网关关机或SIP中继网关能够马上回复错误响应的情况，而对于SIP中继网关上除SIP模块外还要进行其它模块处理，如果其它模块或者对应PSTN侧的呼叫协议模块故障时，SIP协议机制就无能为力了。
SIP中继网关上SIP模块运行正常，当呼叫从SIP服务器侧呼入时，SIP中继网关收到呼叫请求(invite)消息，能够向SIP服务器回应100trying消息，但是当SIP模块将呼叫处理完成并交由其它呼叫协议模块，比如SS7(7号信令系统协议)、DSS1(数字用户信令系统1号协议)、中国一号等PSTN协议模块处理时，当这些呼叫协议模块出现故障，如挂起、死循环、异常退出等，不能给出响应，导致SIP模块也无法给出响应，那么SIP服务器就不能及时感知到SIP中继网关故障，而不能及时切换到备份路由。影响用户感观和业务应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能检测SIP中继网关中除SIP模块之外故障的SIP中继网关故障监控方法以及实现该方法的系统。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，SIP中继网关故障监控方法，包括步骤：
SIP模块将来自IP侧的呼叫处理完成后，启动一个故障监控定时器；
当故障监控定时器超时，SIP模块未收到对应该呼叫的响应回复，SIP模块向SIP服务器发送请求超时消息，SIP服务器确认SIP中继网关出现故障，切换该呼叫路由；
当故障监控定时器超时前，SIP模块收到对应该呼叫的响应回复，SIP模块停止该呼叫对应的故障监控定时器。
本发明在SIP中继网关上利用SIP模块对其它模块以及PSTN侧的呼叫协议模块进行监控，当发现其它呼叫协议模块处理异常后，及时发送错误应答给SIP服务器，使得SIP服务端能够及时切换到备份路由，从而使呼叫能够顺利接通。
一方面，为避免SIP中继网关故障时对用户呼叫产生影响，SIP服务器应尽快切换会话对应的SIP中继网关路由，将故障监控定时器的超时时间设置得越小越好，从而对用户造成的影响就越小；但是，另一方面，为了避免偶然的网络抖动，或者其它呼叫协议侧设备偶尔出现故障，或者某个电话存在问题时，从而错误得认为SIP中继网关故障进行频繁切换SIP中继网关路由，不宜将故障监控定时器的超时时间设置得过小，应考虑网络暂时出现问题、其它呼叫协议侧设备偶尔故障等适当的恢复时间。进一步的，本发明为兼顾上面两种情况，引入了计数器，通过故障计数来辅助SIP模块来判断SIP中继网关是否确实出现故障，针对不同情况对故障监控定时器设置不同的超时时间，具体如下：
当有一个呼叫对应的故障监控定时器超时，SIP模块控制计数器进行加1操作；
如计数器的当前值为0，说明当前SIP中继网关状态正常；故障监控定时器的超时时间设置为预设最大超时值；
如计数器已开始计数，但当计数器的当前值小于预设计数最大值，SIP模块将之后启动的故障监控定时器的超时时间仍设置为预设最大超时值；即，此时为一个初步认为SIP中继网关出现故障的时段，但为了防止网络抖动等因素造成的误判，超时时间设置得较长；
当计数器的当前值大于或等于预设计数最大值后，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间设置为预设最小超时值；由于在一段时间内，多个会话同时出现了故障，此时，判定SIP中继网关出现故障的可靠性较高，超时时间就可设置得较短，以使得SIP服务器可以尽快切换路由，减小对用户的影响。
为了使得故障监控定时器中超时时间在预设最大超时值到预设最小超时值之间的变化更为平滑，更进一步的：
正常期与防抖期：当计数器的当前值小于预设计数最小值，SIP模块将之后启动的故障监控定时器的超时时间设置为预设最大超时值；
平滑期：当计数器的当前值大于或等于预设计数最小值，且小于预设计数最大值时，计数器每进行一次加1操作，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间的设置减少N秒；其中N为正整数；
故障期：当计数器的当前值大于或等于预设计数最大值后，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间设置为预设最小超时值；
其中，(预设计数最大值-预设计数最小值之差)≤(预设最大超时值-预设最小超时值)/N，即平滑期的超时时间的递减后的值不能小于预设最小超时值。
进一步的，当计数器进行加1操作后，当SIP模块收到有对应该呼叫的响应回复，则说明之前故障监控定时器的超时原因并非SIP中继网关的故障，而是网络抖动，或者其它呼叫协议侧设备偶尔出现故障，或者某个电话存在问题而造成，此时，则清零计数器，并设置之后启动的故障监控定时器中的超时时间为预设最大值，恢复为正常状态的监控。
同时，本发明还提供一种实现上述方法的SIP中继网关，包括SIP模块，其特征在于，还包括故障监控定时器；
SIP模块用于，用于对每一个来自IP侧的呼叫进行处理，并在处理完成后启动一个对应的故障监控定时器；当故障监控定时器超时，SIP模块未收到对应该呼叫的响应回复，SIP模块向SIP服务器发送请求超时消息；当故障监控定时器超时前，SIP模块收到对应该呼叫的响应回复，SIP模块停止该呼叫对应的故障监控定时器；
故障监控定时器用于，根据SIP模块设置的超时时间，在SIP模块的控制下进行超时计时。
进一步的，还包括计数器；
计数器用于，在SIP模块的控制下进行计数操作；
SIP模块还用于，当有一个呼叫对应的故障监控定时器超时，SIP模块控制计数器进行加1操作；当计数器的当前值小于预设计数最大值，SIP模块将之后启动的故障监控定时器的超时时间设置为预设最大超时值；当计数器的当前值大于或等于预设计数最大值后，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间设置为预设最小超时值。
更进一步的，SIP模块还用于，当计数器的当前值小于预设计数最小值，SIP模块将之后启动的故障监控定时器的超时时间设置为预设最大超时值；当计数器的当前值大于或等于预设计数最小值，且小于预设计数最大值时，计数器每进行一次加1操作，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间的设置减少N秒；其中N为正整数；当计数器的当前值大于或等于预设计数最大值后，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间设置为预设最小超时值；
其中，(预设计数最大值-预设计数最小值之差)≤(预设最大超时值-预设最小超时值)/N。
进一步的，SIP模块还用于，计数器进行加1操作后，当SIP模块收到有对应该呼叫的响应回复，则清零计数器，并设置之后启动的故障监控定时器中的超时时间为预设最大值。
具体的，预设最大超时值为国内长途或国际长途最长接通时间，预设最小超时值为市内电话最小接通时间。
本发明的有益效果是，在SIP中继网关中能及时发现除SIP模块之外的其他呼叫协议模块的异常，并通知SIP服务器切换到备份路由，使得呼叫顺利接通；进一步的，在路由切换时间上，一方面能给予临时性故障的合理的恢复时间，另一方面又尽量缩短了SIP模块向SIP服务器发送错误应答的时间。
附图说明
图1为本发明实施例应用的网络环境示意图；
图2为本发明实施例中SIP中继网关的示意图；
图3为本发明实施例中根据计数器值来设置故障定时器的超时时间的示意图。
具体实施方式
图1是本发明实施例应用的网络环境图，IP网络中的电话(终端网关上可接电话)等需要和PSTN网络中的电话或手机用户通话，则需要通过SIP中继网关进行网络互联；通过在SIP服务器上设置路由备份，来实现中继线路的冗余备份，当主路由不通的时候，呼叫自动切换到备份中继线路上，所以SIP服务器如何准确、及时的确定中继线路的好坏非常关键；而对于SIP中继网关来说，如果其自身出现故障，是不能向SIP服务器报告的，而此时，SIP服务器只能根据SIP协议超时机制来判断SIP中继网关是否故障，但这个超时时间可能比较长，导致主叫方长时间无应答而挂机。
图2是本发明实施例SIP中继网关结构框图，这里列出的是呼叫路径上的协议模块，不包括应用业务和驱动模块。呼叫从SIP协议模块呼入时，SIP协议模块将收到的呼叫送到控制模块，控制模块将呼叫送到对应的PSTN协议模块，如DSS1，SS7，R2(中国一号)。
其中，SIP中继网关指实现PSTN协议(DSS1、SS7等)与SIP协议互通，中继语音、传真等业务的网关设备。
SIP中继网关常见的故障形式可以归结为以下几类：1、PSTN线路故障；2、PSTN侧对接设备协议无响应；3、PSTN协议模块死锁、死循环、任务挂起；4、SIP模块死锁、死循环、任务挂起；5、SIP中继网关上其它呼叫协议模块死锁、死循环、挂起；6、SIP中继网关上呼叫相关模块呼叫处理异常，导致呼叫无响应。
对于第1类故障，SIP中继网关通常能够从物理线路失步来检测到并通过SIP协议响应通知SIP服务器，也就是说SIP服务器能够识别到SIP中继网关故障。
对于第4类故障，尽管SIP模块无法给出任何响应，但是SIP服务器根据SIP协议规定，会进入超时处理，SIP服务器可以通过控制此超时时间来及时判断SIP中继网关是否故障。
对于第2、3、5、6类故障，SIP模块无法给出最终应答，但是由于SIP模块正常，临时响应会及时回应给SIP服务器，导致SIP服务器无法判断SIP中继网关故障。
此时我们通过在SIP模块中添加定时机制，当SIP模块收到IP侧呼叫时，在将呼叫交付给其它呼叫协议模块后，启动故障监控定时器，如果其它呼叫协议模块，比如PSTN协议层模块无响应，那么故障监控定时器就会超时，然后SIP模块发送请求超时消息(消息类型为408)给SIP服务器，SIP服务器收到后进行路由切换。
对于故障监控定时器的设置，平时正常运行时使用high定时器值，当确认SIP中继网关出现故障后，使用low定时器值，并发出报警，让管理人员及时处理。这里high定时器值一般设置较高，通常以长途或国际长途最长接通时间为准(大概20秒)，low定时器值一般设置较小，通常以能够拨通市内电话最小接通时间为准(大概6秒)。
对于故障判定，设置计数器，记录在这个SIP中继网关上的所有呼叫的超时次数，并设置两个计数器阈值，一个是low计数值，一个是high计数值，这是为了防止网络抖动，或者PSTN侧设备偶尔出现故障，或者某个电话存在问题时，错误判定SIP中继网关出现故障。这里计数器的设置根据具体网络状况来决定，如果网络状况良好，则设置较小数值(比如(low计数值，high计数值)为(2，5))，如果网络状况不好，则设置较大数值(比如(low计数值，high计数值)为(3，10))。
如图3所示，每个从IP侧呼入的呼叫，SIP模块处理后交付给其它模块处理时，启动故障监控定时器(超时时间认为high定时器值：20秒)，当有故障监控定时器发生超时后，进入消抖期，故障监控定时器每超时一次，计数器加1，当计数器的当前值达到low计数器值(3次)时，进入平滑期，开始操作定时器值，计数器每增加1，超时时间减少1秒，直到计数器的当前值达到high计数器值(10次)时，故障监控定时器的超时时间设置为low定时器值(6秒)，设备进入故障期。当SIP模块收到对应该呼叫的响应回复时，说明故障已经恢复，计数器清零，故障监控定时器恢复high定时器值。
这样，当故障监控定时器的超时时间降到low定时器值时由于low定时器值设置较小，SIP中继网关可以及时给出请求超时消息(消息类型为408)给SIP服务器，SIP服务器就可以及时进行路由切换，不会影响用户感观了。当SIP中继网关故障恢复后，SIP服务器就不进行路由切换了。
本方案根据SIP中继网关故障计数来判断SIP中继网关是否确实存在故障，通过动态调整定时器值来实现及时响应，并且消除网络抖动和个别电话特异故障，使得在正常情况下，不影响SIP中继网关本身业务，在异常情况下能够平滑的进入异常处理模式，短时间内给出响应给SIP服务器，能够尽量小的影响用户感观和电话接通时间。
Claims (10)
1.SIP中继网关故障监控方法，其特征在于，包括步骤：
SIP模块将每一个来自IP侧的呼叫处理完成后，启动一个对应的故障监控定时器；
当故障监控定时器超时，SIP模块未收到对应该呼叫的响应回复，SIP模块向SIP服务器发送请求超时消息，SIP服务器确认SIP中继网关出现故障，切换该呼叫路由；
当故障监控定时器超时前，SIP模块收到该对应该呼叫的响应回复，SIP模块停止该呼叫对应的故障监控定时器。
2.如权利要求1所述SIP中继网关故障监控方法，其特征在于，当有一个呼叫对应的故障监控定时器超时，SIP模块控制计数器进行加1操作；
当计数器的当前值小于预设计数最大值，SIP模块将之后启动的故障监控定时器的超时时间设置为预设最大超时值；
当计数器的当前值大于或等于预设计数最大值后，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间设置为预设最小超时值。
3.如权利要求1所述SIP中继网关故障监控方法，其特征在于，当有一个呼叫对应的故障监控定时器超时，SIP模块控制计数器进行加1操作；
当计数器的当前值小于预设计数最小值，SIP模块将之后启动的故障监控定时器的超时时间设置为预设最大超时值；
当计数器的当前值大于或等于预设计数最小值，且小于预设计数最大值时，计数器每进行一次加1操作，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间的设置减少N秒；其中N为正整数；
当计数器的当前值大于或等于预设计数最大值后，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间设置为预设最小超时值；
其中，(预设计数最大值-预设计数最小值之差)≤(预设最大超时值-预设最小超时值)/N。
4.如权利要求2所述SIP中继网关故障监控方法，其特征在于，计数器进行加1操作后，当SIP模块收到对应该呼叫的响应回复，则清零计数器，并设置之后启动的故障监控定时器中的超时时间为预设最大值。
5.如权利要求2、3或4所述SIP中继网关故障监控方法，其特征在于，所述预设最大超时值为国内长途或国际长途最长接通时间，所述预设最小超时值为市内电话最小接通时间。
6.SIP中继网关，包括SIP模块，其特征在于，还包括故障监控定时器；
所述SIP模块用于，对每一个来自IP侧的呼叫进行处理，并在处理完成后启动一个对应该呼叫的故障监控定时器；当故障监控定时器超时，SIP模块未收对应该呼叫的响应回复，SIP模块向SIP服务器发送错误应答；当故障监控定时器超时前，SIP模块收到对应该呼叫的响应回复，SIP模块停止该呼叫对应的故障监控定时器；
所述故障监控定时器用于，根据SIP模块设置的超时时间，在SIP模块的控制下进行超时计时。
7.如权利要求6所述SIP中继网关，其特征在于，还包括计数器；
所述计数器用于，在SIP模块的控制下进行计数操作；
所述SIP模块还用于，当有一个呼叫对应的故障监控定时器超时，SIP模块控制计数器进行加1操作；当计数器的当前值小于预设计数最大值，SIP模块将之后启动的故障监控定时器的超时时间设置为预设最大超时值；当计数器的当前值大于或等于预设计数最大值后，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间设置为预设最小超时值。
8.如权利要求6所述SIP中继网关，其特征在于，还包括计数器；
所述计数器用于，在SIP模块的控制下进行计数操作；
所述SIP模块还用于，当有一个呼叫对应的故障监控定时器超时，SIP模块控制计数器进行加1操作；当计数器的当前值小于预设计数最小值，SIP模块将之后启动的故障监控定时器的超时时间设置为预设最大超时值；当计数器的当前值大于或等于预设计数最小值，且小于预设计数最大值时，计数器每进行一次加1操作，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间的设置减少N秒；其中N为正整数；当计数器的当前值大于或等于预设计数最大值后，SIP模块将之后启动的故障监控定时器中的超时时间设置为预设最小超时值；
其中，(预设计数最大值-预设计数最小值之差)≤(预设最大超时值-预设最小超时值)/N。
9.如权利要求7所述SIP中继网关，其特征在于，所述SIP模块还用于，计数器进行加1操作后，当SIP模块收到有对应该呼叫的响应回复，则清零计数器，并设置之后启动的故障监控定时器中的超时时间为预设最大值。
10.如权利要求7、8或9所述SIP中继网关，其特征在于，所述预设最大超时值为国内长途或国际长途最长接通时间，所述预设最小超时值为市内电话最小接通时间。
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