CN102239481A - 具有负载平衡的ims diameter路由器 - Google Patents

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Abstract

提供一种Diameter路由器(20)，用于在IMS网络中执行负载平衡和初始Diameter消息路由，其中网络元件(10)中的客户端提供有路由器的地址，并且向路由器发送针对给定会话的初始Diameter请求消息(41)。路由器至少部分地基于IMS消息会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息选择服务器(31)，并向所选服务器发送中继的初始Diameter请求消息(42)。所选服务器向所述路由器发送初始Diameter响应，所述路由器随后向所述客户端转发中继的初始响应(44)。随后，针对会话的剩余部分，所述客户端和所选服务器彼此直接发送消息。

Description

具有负载平衡的IMS DIAMETER路由器
技术领域
概括地说，本发明涉及电信系统领域，更具体地，涉及在IMS子系统中用于负载均衡的IMS路由器和方法。
背景技术
Diameter是在RFC 3588中描述的协议，并用在3GPP IMS(IP多媒体子系统)标准中，为例如网络接入或IP移动性的应用提供认证、授权和记帐(AAA)架构，并且由于IMS概念的引入在IP网络中发现了许多新应用。在IMS网络中，Diameter服务器(主机)可实现各种功能，包括但不限于，应用服务器(AS)、策略决定功能(PDF)、资源准入控制子系统(RACS)、AAA、本地订户服务器(HSS)、呼叫控制功能(CCF)、计费数据功能(CDF)、和在线计费系统(OCS)。此外，Diameter服务器可实现为单网络元件(NE)或多网络元件(例如服务器群)。另外，IMS网络或其他传统的或2G网络的任意网络元件可支持使用Diameter协议与Diameter服务器(多个)对接的Diameter客户端。期望在IMS网络中控制或调节Diameter消息业务流，以促进最佳系统性能和可靠性，包括NE可用性和地理冗余性。此外，期望平衡Diameter服务器和客户端之间的负载和业务。传统的IMS网络有时包括TCP/IP负载平衡交换器(LBS)，其监视在网络元件之间的业务和负载，基于当前网络元件负载状态以及消息数目和大小确定业务方向。然而，Diameter协议是建立在TCP/IP以上的网络层上的基于应用的应用程序接口(API)，因此使用传统TCP/IP负载平衡交换器不能够实现Diameter业务控制和负载平衡。例如，TCP/IP层LBS监视网络中的IP套接字的负载，但是Diameter负载平衡问题与各个套接字负载不相关，因为一个套接字可包含针对多个应用的多个Diameter协议对话。
在Li等的美国专利No.7,170,982中描述了关于AAA的有限Diameter路由方案，其全部内容通过引用合并于此。因为订户数据驻留在特定服务器中，所以这种路由器向服务于特定订户的呼叫的帐户服务器路由记帐请求和响应消息。当订户发起呼叫时，向Diameter路由器发送帐户请求，以确定哪个帐户服务器服务于该订户，并向所选帐户服务器转发帐户请求消息。然而，这种路由器没有解决IMS网络中的整体Diameter负载平衡和业务控制。其他软交换器方案(例如朗讯控制平台(LCP)/朗讯会话管理器(朗讯软交换器))操作为将用于IMS网络元件的Diameter消息指引至HSS或CCF Diameter服务器，但是这个负载平衡机制简单地选择目的主机的统一资源标识符(URI)来均匀地和随机地分发Diameter请求，因此没有执行有效的业务管理和负载平衡。因此，需要改进的方法和装置在IMS网络中均衡Diameter协议负载和管理业务。
发明内容
以下是便于本发明基本理解的其一个或多个方面的发明内容，其中该发明内容部分并非本发明的扩展性概括，并且既不识别本发明的某些元素，也不界定本发明的范围。相反，发明内容的主要目的在于在随后提供的具体实施方式之前以简化的形式提供本发明的某些概念。本发明的各个方面涉及一种具有网络负载平衡能力的Diameter路由器，其可基于IMS消息/会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息等有利地向Diameter服务器分发Diameter业务。在网络元件的客户端中提供Diameter路由器地址，并且客户端向路由器发送针对给定会话的初始Diameter请求消息。路由器至少部分地基于IMS消息会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息选择服务器，并向所选服务器发送中继的初始Diameter请求消息。随后，服务器向路由器发送回初始Diameter响应，路由器然后向客户端转发中继的初始响应。针对会话的剩余部分，在一个方案中的客户端和所选服务器彼此直接发送随后请求和响应消息。备选地，随后会话消息可通过Diameter路由器来发送。
根据本发明一个或多个方面，提供一种在IMS网络中从客户端和服务器接收和中继初始Diameter会话请求和响应消息的路由器。该路由器包括：负载平衡组件，其接收初始Diameter请求消息，并基于至少一个路由策略将初始Diameter请求消息中继至网络中的所选服务器；以及路由策略引擎或组件，其至少部分地基于IMS消息会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息选择用于路由给定初始Diameter请求消息的网络的服务器。
在本发明的其他方面，所述路由策略组件包括：Diameter参考点组件，被操作为区分Diameter Cx、Sh、Rf、Ro、Go、和Gq请求消息，以及识别网络中能够提供与所述初始Diameter请求消息相关的服务的适当主机服务器，以及其中所述路由策略组件从识别的适当主机服务器选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。根据本发明的其他方面，所述路由策略组件包括：业务和负载分析组件，其动态监视所述服务器的业务负载和活动状态，其中所述路由策略组件至少部分地基于所述服务器的业务负载和活动状态选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
在本发明的其他方面，所述路由策略组件包括：呼叫会话订户信息组件，被操作为至少部分地基于订户UE类型、电话簿号码、服务类型、或所述初始Diameter请求消息的计费帐户类型识别与相应于所述初始Diameter请求消息的订户关联的服务器，其中从识别的主机服务器选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
本发明的其他方面提供了所述路由策略组件包括：本地或访问网络组件，其确定新呼叫会话是来自于本地还是访问网络，其中所述路由策略组件至少部分地基于所述呼叫会话是来自于本地还是访问网络来选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。在另一方面，所述路由策略组件包括：记帐信息组件，其解析在接收的Diameter请求消息中的包括IMS计费ID的记帐信息，其中所述路由策略组件至少部分地基于所述记帐信息的情况选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
根据本发明的其他方面，所述路由策略组件包括：网络元件类型组件，其基于接收的Diameter请求消息识别请求客户端的网络元件类型，其中所述路由策略组件至少部分地基于识别的网络元件类型选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。另一方面提供了所述路由策略组件具有：应用服务类型组件，其操作为从接收的初始Diameter请求消息识别应用和服务类型，在这种情况下至少部分地基于识别的应用和服务类型选择会话服务器。
本发明的另一方面提供了所述负载平衡组件被操作为向中继的初始Diameter请求消息中插入与所选服务器相应的目的主机地址以及与所述路由器相应的目的域，以及向所选服务器发送中继的初始Diameter请求消息。此外，所述负载平衡组件被操作为从所选服务器接收初始Diameter响应消息，以及向所述请求客户端发送中继的初始Diameter响应消息。
此外，根据本发明的其他方面，所述路由器可被操作为访问，更新，和维护与所述网络中的第二路由器共享的存储器。
本发明的其他方面涉及一种通信系统，包括：多个网络元件，能够耦合至IMS网络，并且分别包括一个或多个Diameter客户端；以及多个Diameter服务器，能够操作地与所述网络耦合，其中所述服务器被操作为执行由客户端请求的一个或多个服务。该系统还包括：Diameter路由器，能够操作地与所述网络耦合，其包括：负载平衡组件和路由策略组件。所述负载平衡组件接收初始Diameter请求消息，并基于至少一个路由策略将其中继至所选服务器(31)；以及路由策略组件至少部分地基于IMS消息会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。在本发明的其他方面，该系统还包括：第二路由器，其与所述网络耦合，其中所述路由器访问，更新，和维护共享存储器，以及其中所述路由器之一可被配置为主要Diameter路由器，另一个被配置为次要Diameter路由器。
其他方面提供了所述负载平衡组件被操作为向中继的初始Diameter请求消息中插入与所选服务器相应的目的主机地址以及与所述路由器相应的目的域，以及向所选服务器发送中继的初始Diameter请求消息；以及所述服务器操作为接收中继的请求消息，将所述路由器的地址复制到初始Diameter响应消息的目的主机字段中，以及将所述Diameter响应消息发送至所述路由器。在这种情况下，所述路由器还操作为从所选服务器接收所述初始Diameter响应消息，以及将中继的初始Diameter响应消息发送至所述请求客户端；以及所述客户端操作为接收所述中继的初始Diameter响应消息，从所述中继的初始Diameter响应消息的目的主机字段复制所选服务器地址，以及将对于当前会话的随后Diameter消息直接发送至所选服务器。或者，客户端和所选服务器可通过Diameter路由器发送随后的会话消息。
本发明的其他方面提供了一种在IMS网络中路由针对Diameter会话的Diameter消息的方法。该方法包括：客户端向IMS网络中的Diameter路由器发送初始Diameter请求消息；以及路由器至少部分地基于IMS消息会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息选择服务器，以及向所选服务器发送中继的初始Diameter请求消息。该方法还包括：在所述Diameter路由器处，向中继的初始Diameter请求消息中插入与所选服务器相应的目的主机地址以及与所述路由器相应的目的域；以及在所选服务器处，接收中继的请求消息，将所述路由器的地址复制到初始Diameter响应消息的目的主机字段中，以及将所述Diameter响应消息发送至所述路由器。此外，该方法可包括：在所述路由器处，接收所述初始Diameter响应消息，将中继的初始Diameter响应消息发送至所述请求客户端；以及所述客户端接收所述中继的初始Diameter响应消息，从所述中继的初始Diameter响应消息的目的主机字段复制所选服务器地址，以及将对于当前会话的随后Diameter消息通过路由器或直接发送至所选服务器。
附图说明
在本发明的某些示例性方案中详细阐述了以下描述和附图，其表示了可执行本发明原理的若干示例性方式。根据结合附图考虑的以下具体实施方式，本发明的各个目的、优点和新颖性特征将变得清楚，其中：
图1是示出示例性IMS网络的示意性视图，所述示例性IMS网络具有在其中可执行本发明的一个或多个方面的Diameter路由器；
图2是示出图1的负载平衡Diameter路由器的进一步细节的示意性视图；以及
图3A和3B示出信号流程图，其示出当路由在IMS网络元件中的客户端发起的Diameter对话时示例性Diameter路由器的负载平衡操作。
具体实施方式
现在参照附图，在这里结合附图示出和描述本发明各个方面的若干实施例或实现方案，其中类似的标号用于表示类似的元素。
首先参照图1，示出用于支持各种电信服务的示例性IMS网络或系统2。网络2包括一个或多个IMS网络元件10，其中在图中仅示出2个这样的元件10a和10b，而不掩盖本发明各个方面，以及其中网络包括与IMS网络正常关联的各种其他元件。元件10可以通过硬件、软件、固件、逻辑、或其组合的任意适当形式实现，并且可作为例如服务器的一个组件构成，或者可通过分布方式跨越与根据本发明的IMS网络2可操作地关联的两个或更多个组件实现。如图1所示，此外，网络元件10可分别包括一个或多个Diameter客户端，例如在网络元件10中实现的应用或其他组件。在所示实例中，示出第一网络元件10a的示例性Diameter客户端11和12以及第二网络元件10b的客户端13和14，但是本发明的各个负载平衡和路由方面可关联于IMS网络2中的客户端和网络元件的任意数目和组合来实现。
网络2还包括一个或多个Diameter服务器群30，其中所示的服务器群包括3个示例性Diameter服务器(主机)31、32和33。实践中，群30的服务器实现与电信相关的服务，并因此提供各种硬件和/或软件网络元件，包括呼叫会话控制功能(CSCF)、本地订户服务器(HSS)、全局漫游应用服务器(GRAS)、媒体网关(MGW)和媒体网关控制功能(MGCF)、边界网关控制功能(BGCF)、多媒体资源功能处理器(MRFP)、媒体资源功能控制(MRFC)等，以管理呼叫会话和提供在网络2内用于多媒体通信(例如文本消息、封包的语音通信等)的分组交换和其他IMS网络功能，其中用户设备(未示出)可操作地经由提供订户或访客接入的无线电接入网络(RAN)(包括无线电基站和控制和集中节点(未示出))连接至IMS网络2。网络2中的数据或载体路径承载或中继从一个设备向另一设备发送的通信业务和/或用户信息，以及控制与到IMS网络2中的适当网络元件和/或实体以及其间的信令和/或控制命令或消息相关的路径传送，从而使用经由CSCF、BGCF、MGCF、MRFC、和GRAS的呼叫控制和信令功能以及经由MRFP和MGW干扰的载体路径适当管理和路由呼叫会话，以提供和支持对于可操作地与媒体网关耦合的外部网络和/或子系统(如分组数据子系统)、公共数据网络(PDN)和功能交换电话/功能陆地移动网络(PSTN/PLMN)的互连。
在操作中，CSCF支持和控制多媒体会话，其中邀请MGCF和/或MRFC进行呼叫会话，为呼叫会话提供所需的载体路径，从而CSCF提供了进入呼叫网关(ICGW)、呼叫控制功能(CCF)、服务概况数据库(SPD)和地址处理(AH)功能。ICGW功能作为会话进入点运行，并路由进入呼叫，CCF执行呼叫建立/终止和状态/事件管理，并与MGCF针对到达或来自PSTN/PLMN的呼叫进行交互，以及与BGCF针对到达PSTN/PLMN的呼叫进行交互，以确定要使用的适当MGCF。此外，CCF功能经由MRFC控制MRFP，其中MRFC解释来自CSCF的信息或信号并由此控制MFRP，以支持会议和其他多方服务。CCF实现订户登记，并且还向GRAS或其他应用服务器提供服务触发机制，以调用由此提供的服务。此外，CCF功能操作以报告用于帐单、审计、拦截或其他目的的呼叫事件，并且可查询地址处理功能，以确定假定当前定制是否允许被请求的输出通信。服务概况数据库功能与HSS交互，以接收和缓存用户概况信息，包括给定用户设备是否为多模设备的指示，其中地址处理功能包括地址分析、翻译、修改(当适当时)和/或映射。
MGW操作为用于网络2和其他网络(例如PSTN，未示出)之间的载体路径传送的接口，并且提供用于载体路径业务相关的翻译和解码、转码、压缩、封包、解包等的资源。MGW还与MGCF交互，后者随后解释来自CSCF的信号，并由此控制用于资源分配、载体路径控制、和有效载荷处理的MGW。MGCF与CSCF通信，以控制在一个或多个媒体网关上的媒体信道的呼叫状态，并且还执行遗留和3G UMTS/CDMA网络呼叫控制协议的转换。此外，当提供网关相关的会议、多方通信、或其他媒体服务时，MRFC管理MRFP中的媒体流资源，其还可用作网络2和外部网络和/或子系统之间的载体路径接口。除了存储器资源之外，HSS保持订户和系统相关的数据、用户概况、位置等，以通过编号和寻址信息为用户识别提供用户安全信息，包括用于认证和授权的网络接入控制信息、用于用户登记和定位的用户位置信息、以及包括双模功能的指示和所定制服务的识别的概况、以及其他服务特定信息。
现在参照图1和2，根据本发明，网络2包括一个或多个Diameter路由器20，其中为了图示的目的在图1中示出两个这样的路由器20a和20b，但是根据本发明可提供任意数目个这样的路由器20。Diameter路由器20操作为用于给定会话中的第一对Diameter消息的代理，剩余会话Diameter消息在请求Diameter客户端11、12、13、或14和所选主机服务器31、32、或33之间直接传送，而无需Diameter路由器的代理，使得Diameter路由器20中的业务阻塞多样化，或备选地，通过路由器20发送随后的Diameter会话消息。此外，路由器20通过处理给定会话的服务器的部分执行对于群30的服务器31-33的负载平衡，其中路由器20可选择任意数目个可用和适当配备的Diameter服务器，并且可根据本发明实现任意种类的负载均衡算法或方案。
对于客户端11-14之一需要群30的主机服务器31-34之一的服务的给定会话，由路由器20选择适当服务器，并且客户端和所选服务器初始与路由器20交换消息。如图2所示，示例性路由器20包括负载均衡组件21和路由策略组件22，其可以是软件、硬件、逻辑等、或其组合，路由器20由此确定哪个主机服务器31、32、和/或33能够提供被请求的服务，和选择服务器31-33之一用于会话。路由策略组件22包括Diameter参考点组件23、业务和负载分析组件24、呼叫会话订户信息组件25、本地或访问网络组件26、记帐信息组件27、IMS网络元件类型组件28、和应用服务类型组件29。
在操作中，Diameter路由器20选择将Diameter请求消息中继到的目的主机，并且路由器20基于平衡条件和其他策略23-29经由组件22执行策略管理功能，相比于传统TCP/IP和Diameter路由方案，本发明由此便于改进操作。图1示出示例性Diameter会话，其中图1中的第一IMS网络元件10a的第一客户端11需要可由Diameter服务器群30中的主机Diameter服务器31-33中任一个处理的服务。在第一实施例中的会话的第一对Diameter消息41-44中，客户端11发送第一Diameter请求消息41，其具有指示Diameter路由器20的目的域(例如“diameter.com”)，但是无目的主机地址。用作代理的Diameter路由器20执行策略管理，并选择目的主机服务器之一，在该实例中为主机服务器31。然后，路由器20将消息42路由至所选Diameter主机31，所述消息42包括指示所选服务器31的目的域(“diameter.com”)和主机地址(例如在该实例中“diameter1.com”)。Diameter主机服务器31接收中继的请求消息42，并将目的域和主机地址(“diameter.com”和“diameter1.com”)从消息42复制到相应Diameter响应消息43的原始域和主机地址字段中，并将该消息43发送至Diameter路由器20。随后，路由器20将响应消息44中继至第一网络元件10a中的请求客户端11。
一旦客户端11经由路由器20接收第一Diameter响应消息44，则客户端11将识别原始域和原始主机字段，并由此向所选Diameter主机服务器31直接发送与会话相关的随后Diameter消息45，从而对于剩余会话绕过Diameter路由器20。由此，客户端11将原始域和主机地址从接收的第一Diameter响应消息44复制到随后会话消息45的目的域和主机地址字段。随后，对于剩余会话，主机服务器通过消息46直接响应于客户端。此外，Diameter路由器20的负载平衡组件21动态监视到每个Diameter主机服务器31-33的业务流，并基于所监视的业务流和其他路由策略考虑调节对于每个会话的初始Diameter请求消息的目的地，便于在IMS网络2的节点之间的Diameter负载平衡。在备选实施例中，同样通过Diameter路由器20路由对于会话的随后会话消息45、46，所述Diameter路由器20仍然用作整个会话的代理，或除了初始请求和响应消息41-44以外的至少其一部分。
如上所述，Diameter路由器20经由组件23-29中的一个或多个根据多个策略考虑执行负载平衡和路由操作。如图2所示，主要路由策略22包括Diameter参考点组件23，其操作为，在选择将给定请求路由到的Diameter主机服务器31-33时，区分Diameter请求消息的特征及其适当主机服务器，包括但不限于Cx、Sh、Rf、Ro、Go、Gq等。例如，将Rf类型请求路由至提供CCF或CDF功能的服务器31-33，而将Ro消息路由器被配置为支持OCS功能的路由器31-33，以及可选地将Cx或Sh消息路由至HSS配置的服务器31-33。
经由业务和负载分析组件24实现另一路由策略，路由器20用其动态监视主机服务器31-33中每一个的业务负载(例如排队的消息)、以及在每个服务器31-33处的活动状态。通过这个分析，如果，给定主机31-33当前过载或故障，则路由器20能够有利地抑制向其发送新Diameter请求消息，尽管其被配置为支持与给定请求消息相关的被请求服务。
此外，路由策略组件20包括呼叫会话订户信息组件25，其优选地包括订户至主机映射表，或其可操作地耦合以接入，以及外部订户至主机映射表。路由器20将检查映射表，以识别与给定订户相关的路由目的主机，例如从而将具有与特定OCS相关的预付费帐户的订户的Diameter请求消息路由至实现该特定OCS的主机31-33。映射表还可指定主要和次要主机服务器名称和地址，如果主要主机服务器故障或不可用则提供备选主机选择和消息转发。这样，Diameter路由器20可考虑作为订户特定的服务请求支持智能路由和负载平衡，例如，其中订户信息可包括订户UE类型、电话簿号码、服务类型、计费帐户类型。
本地或访问网络组件26操作为确定新呼叫会话是来自本地还是访问网络，以及由此选择性确定路由目的主机服务器31-33。由此，根据基于呼叫类型和其他网络配置因素，来自访问网络的呼叫(并由此，初始请求消息)是应路由至本地网络服务器还是访问网络服务器，可存在不同的配置。例如，在呼叫者漫游至访问网络，并发起来访时，终止S-CSCF将经由Sh查询访问网络HSS，并经由Rf向本地CCF发送计费信息。
路由器20还包括记帐信息组件27，路由器20借此分析Diameter请求消息中的记帐信息，以确定任何计费相关的路由。因此，对于在线计费，可将发起请求消息中继至提供OCS功能的服务器31-33，而对于离线计费，可代替地将请求消息路由至提供CCF或CDF功能的主机服务器31-33。由此，给定IMS网络元件或节点可发送具有唯一IMS计费ID(ICID)的许多Diameter消息，所述ICID用于针对IMS呼叫关联在CCF-/CDF处生成的计费数据记录(CDR)。作为Diameter负载平衡特征的一部分，Diameter路由器20将检查来自Diameter请求消息的ICID属性值对(AVP)，并将具有相同ICID的所有消息路由至实现一个CCF或CDF的主机服务器31-33，从而所选主机可在相同位置中生成对于给定呼叫的CDR文件，或者甚至将具有相同ICID的所有CDR关联至一个合并的CDR。由此，通过公开的路由器20选择地路由至相同服务器31-33来便于将所有CDR合并至一个CDR中，否则，如果不将对此的计费消息全部路由至相同计费主机，则极难或不可能合并计费信息或CDR，从而本发明提供了相比于传统路由器和负载平衡方案的这样额外的优点。
IMS网络元件类型组件28操作为基于接收的请求Diameter消息区分NE类型，从而可基于网络元件类型选择路由。这样，如果主机31-33具有处理请求消息的足够网络元件数据，则Diameter路由器20可便于将请求消息从给定网络元件10路由至处理网络元件10的客户端的其他会话的相同目的主机服务器31-33。
Diameter路由器20还包括应用服务类型组件29，其在确定路由目的点时从接收的初始Diameter请求消息辨别应用和服务类型。例如，可因此将呼叫卡服务策略管理应用的Diameter请求消息路由至支持呼叫卡应用服务器(CCAS)的服务器，而并非实现策略决定功能(PDF)的服务器31-33。路由策略组件22还可包括基于其他标准(例如在呼叫期间的媒体或主机改变、地理分布、时/日/周考虑等)提供路由策略的其他组件。
因此，Diameter路由器20提供高级的负载均衡21和策略组件22，以在IMS网络2中实现通过传统技术所无法实现的业务管理和负载均衡，以及还便于先前未考虑的其他网络操作改进。此外，如图1所示，可在IMS网络2中提供一个或多个额外Diameter路由器20b，以提供这里所述的代理的冗余或负载共享和路由功能，以及还提供在第一或主要Diameter路由器20a过载、不可用、或无法操作时的备用。由此，网络元件10可配置有主要Diameter路由器地址和次要或备用Diameter路由器地址，从而路由器20可用作Diameter消息代理，即使在具有高业务负载的网络2中。
因此，Diameter路由器20提供路由策略引擎或组件22，其基于可在Diameter路由器20之内或之外的数据库中提供和存储的路由标准的高级集合的一个或多个组件23-29来执行Diameter目的主机选择，并且路由器20动态地进行业务分析，和每个Diameter主机31-33上的活动主机监视。在从客户端接收Diameter请求消息时，路由器20执行策略引擎22，以如上所述选择目的主机31-33，在请求消息中用所选主机31-33的地址填充“目的-主机”AVP，并向所选主机分发请求消息。如果主要的所选主机故障或不可用，则路由器20通过用下一所选主机地址更新“目的-主机”AVP来继续尝试次要(例如下一可用)主机31-33。一旦路由器20从所选主机31-33接收第一响应消息，路由器20将响应中继至客户端，而不必改变原始和目的主机信息。
与上述Diameter路由器20的提供相结合，在本发明中加强了网络元件10及其客户端11-14和IMS系统2的主机服务器31-33。因此，对于第一实施例，Diameter主机服务器31-33优选地被配置为在新会话的初始(第一)Diameter消息中的接收请求消息(例如在[start]或[event]中的请求消息)与呼叫期间具有媒体改变或主机改变的其他消息(例如在[interim]中的消息)之间区分。在第一实施例中，服务器31-33还被配置为向Diameter路由器20发送对初始消息的响应以及直接响应于非初始请求消息。响应于初始或第一Diameter请求消息，服务器31-33被配置为将“目的-域”和“目的-主机”AVP的地址从接收的请求消息复制到响应消息中的“原始-域”和“原始-主机”AVP，后者随后发送回Diameter路由器20。对于非初始消息，服务器31-33将请求消息中的“目的-域”和“目的-主机”AVP的地址复制到响应消息中的“原始-域”和“原始-主机”AVP，并向请求客户端11-14直接发送响应。在第二实施例中，服务器31-33被配置为继续向路由器20发送随后的Diameter响应消息，路由器20继续用作客户端的代理和给定会话的所选服务器。
此外，Diameter客户端11-14提供有Diameter路由器20a的地址(还可选地，提供有图1中的次要或备用Diameter路由器20b的地址)。当客户端11-14发送初始Diameter请求消息(例如图1的实例中的消息41)时，由于路由器20用作IMS网络2中的初始Diameter消息的智能路由的代理，所以构成该消息，将Diameter路由器的地址包括在消息41的“目的-域”AVP字段中。此外，在第一实施例中，当客户端11-14接收对于给定会话的第一响应消息时，客户端11-14被配置为向路由器20所选的主机服务器直接引导对于该会话的剩余Diameter请求消息，从而缓解路由器自身上的业务负载。由此，客户端11-14将“原始-域”和“原始-主机”AVP从第一响应消息复制到随后Diameter请求消息中的“目的-域”和“目的-主机”AVP中，然后将随后Diameter请求消息直接发送至所选主机服务器31-33。此外，IMS系统2中的其他IP路由器优选地被配置为，如果“目的-主机”AVP为空，则作为缺省向Diameter路由器20路由任意Diameter请求消息。在第二实施例中，网络元件10的客户端11-14继续向路由器20发送对于给定会话的剩余的全部或一部分的请求消息。
图3A和3B示出信号流程图100，其示出示例性负载平衡情形，其中当在IMS网络2中执行负载平衡和业务监视和管理时，Diameter路由器20的第一实施例操作为对于客户端11-14的初始请求消息的代理，并选择服务于客户端的适当主机服务器31-33。在这个实例中，第一网络元件10a(图1)的Diameter客户端11通过请求消息41发起Diameter会话，将其路由至Diameter路由器20，如图3A所示。在这种情况下，客户端11用“diameter.com”填充消息41的“目的-域”AVP，由此将消息41引导至Diameter路由器20。
在图3A中的41a，路由器20从客户端11接收请求消息41，并解析消息中的AVP。路由器20从AVP选择输入数据，并执行路由策略组件或引擎22，以确定目的主机31-33。路由策略组件22基于选择标准组件23-29(图2)中的一个、一些、或全部识别所选主机服务器(该实例中的服务器31)，用所选主机地址“diameter1.com”填充“目的-主机”AVP，以及将请求消息42中继至所选主机服务器31。
所选服务器31在42a接收中继的请求消息，将其识别为呼叫会话中的第一请求消息，将请求消息42中的“目标-域”中的“diameterhost.com”和“目的-主机”AVP中的“diameterhost1.com”复制到响应消息43的“原始-域”和“原始-主机”AVP字段中，以及向Diameter路由器20发送响应消息43。在43a，路由器20接收响应消息43，并将响应消息44中继至请求客户端11，而不改变成“原始-域”和“原始-主机”AVP。
如图3B所示，请求客户端11在44a接收第一响应，并且将响应消息44中的“原始-域”的“diameter1.com”以及“原始-主机”AVP字段的“diameter1.com”复制到下一和随后请求消息中的“目的-域”和“目的-主机”AVP字段，并随后将下一请求消息45直接发送至所选主机服务器31。服务器31接收下一请求消息45，并将请求消息中的“目的-域”中的“diameter1.com”以及“目的-主机”AVP中的“diameter1.com”复制到下一响应消息46中的“原始-域”和“原始-主机”AVP，并将其直接返回至客户端11。随后，如图3A所示，客户端11和服务器31作为会话的一部分直接交换进一步Diameter消息47、48等，而不再通过Diameter路由器20介入。如上所述，在第二实施例中，对于除了初始请求和响应消息41-44之外的剩余会话的全部或一部分，请求客户端11和所选服务器31继续经由路由器20发送和接收消息(例如图1中的消息45-48)。
为了进一步示出本发明的示例性路由和负载平衡方面，以下描述了在IMS网络中的Diameter Rf对话会话的示例性路由，其中第一网络元件中的客户端(例如在以上图1中的客户端11)期望来自网络中的CCF服务器的计费服务。这个客户端11通过用指示“charging.com”的“目的-域”AVP构成Diameter Rf ACR[start]请求消息41(记帐请求)来发起Diameter Rf对话。这允许网络将ACR消息指引至Diameter路由器(例如上述路由器20)。在接收ACR消息41时，Diameter路由器20解析消息中的AVP，从AVP选择输入数据，并执行策略引擎(例如在以上图2中的路由策略组件22)，以确定适当目的主机(在该实例中的服务器31)。通过所选的主机31，路由器20用对于所选主机服务器31的所选主机地址(在该实例中的“ccf1.charging.com”)填充请求消息42的“目的-主机”AVP，这可提供被请求的CCF功能，并且路由器20将ACR请求消息42[start]中继至所选主机CCF 1(服务器31)。
主机31(CCF 1)从路由器20接收中继的请求消息42，并将其识别为呼叫中的第一请求消息。由此，主机31将ACR消息42中的“目的-域”AVP字段中的“charging.com”和“目的-主机”AVP字段中的“ccf1.charging.com”复制到帐户应答(ACA)响应消息43[start]中的“原始-域”和“原始-主机”AVP字段中，并将ACA消息43返回至Diameter路由器20。然后，路由器20将ACA响应消息44中继回请求IMS网络元件客户端11，而不改变“原始-域”和“原始-主机”AVP。客户端11接收第一ACA响应消息44，并将接收的ACA消息44中的“原始-域”AVP中的“charging.com”和“原始-主机”AVP中的“ccf1.charging.com”复制到随后ACR消息45(例如ACR[interim]或[stop])中的“目的-域”和“目的-主机”AVP中，并将该消息45直接发送至CCF 1主机31。在从客户端11接收ACR消息45时，主机CCF 31将ACR消息45中的“目的-域”APV中的“charging.com”和“目的-主机”AVP中的“ccf1.charging.com”复制到响应ACA消息46中的“原始-域”和“原始-主机”AVP中，并将响应消息46直接返回至IMS网络元件10a中的客户端11。
此外，在该实例中，第二IMS网络元件10b(图1)的客户端13通过构成记帐请求(ACR)消息61[start]、用“charging.com”填充消息61的“目的-域”AVP以允许网络2将ACR消息61指引至Diameter路由器20，来发起不同的Diameter Rf对话。随后，路由器从客户端13接收ACR[start]消息61，从消息13中的AVP解析和选择输入数据，并执行路由策略组件以确定目的主机。在这种情况下，由于存在使用记帐信息组件27(图2)确定的从第一网络元件10a的客户端11发送的同一ICID，则路由策略组件22对于该第二会话选择相同CCF主机31。因此，路由器20用“ccf1.charging.com”填充“目的-主机”AVP，以指示已经为第二会话选择了服务器31，并将ACR 62消息[start]中继至CCF 1服务器31。服务器31接收请求消息62，将其识别为呼叫中的第一请求消息，将ACR消息62中的“目的-域”中的“charging.com”和“目的-主机”AVP中的“ccf1.charging.com”复制到相应ACA响应消息63[start]中的“原始-域”和“原始-主机”AVP，并将ACA消息63返回至Diameter路由器20。
路由器20将ACA消息64中继至第二网络元件10b中的客户端13，而不改变“原始-域”和“原始-主机”AVP。客户端13接收第一响应64，并将其“原始-域”AVP中的“charging.com”和“原始-主机”AVP中的“ccf1.charging.com”复制到会话的下一ACR消息65[interim]或[stop]的“目的-域”和“目的-主机”AVP，并将其直接发送至CCF 1服务器31。服务器31接收ACR消息65，并将接收的消息65中的“目的-域”APV中的“charging.com”和“目的-主机”AVP中的“ccf1.charging.com”复制到响应的ACA消息66中的“原始-域”和“原始-主机”AVP，并将响应消息66直接返回至第二网络元件10b的Diameter客户端13。因此，路由器20有利地通过根据Diameter请求消息检查ICID AVP并将具有相同ICID的所有消息路由至实现一个CCF或CDF的主机服务器31-33来便于在线计费。这样，所选主机服务器31可将具有相同ICID的所有CDR关联至一个合并的CDR。如在以上实例中，可将一个呼叫会话中的记帐消息路由至一个服务器31，从而服务器可将来自不同网络元件10a和10b的多个CDR聚集和关联至一个合并CDR，这比通过下游帐单系统进行转换和处理更加容易。因此，路由策略组件22可有利地确定期望即使从不同网络元件10或不同客户端11-14向相同服务器31路由一个呼叫或会话的所有Diameter消息的情形。
因此，本发明提出了具有网络负载平衡能力的加强的Diameter路由器20，其向基于IMS消息/会话的类型、应用服务、订户信息、帐单信息等所选的服务器分发Diameter业务。此外，Diameter负载平衡可应用于IMS网络2中的所有Diameter客户端和服务器，而先前的路由方案仅适用于某些服务(例如AAA服务路由器)。由此，针对路由器20的智能路由所支持的Diameter服务器(主机)可包括但不限于，应用服务器(AS)、策略决定功能(PDF)、资源准入控制子系统(RACS)、AAA、HSS、CCF、CDF、和OCS，他们自身可以是统一的网络元件10，或者可以分布式地跨多个网络元件(例如在图1中所示的群30中)实现。
此外，在确定是否将选择给定服务器来支持网络2中的给定新会话时，Diameter路由器20考虑到了所述服务器31-33的当前负载和状态。由此，如果主要目的主机31-33故障或不可用，则Diameter路由器20由此将路由目的地改变为次要或下一可用目的主机31-33。通过提供这个智能Diameter路由器20，IMS网络2提供有加强的Diameter负载平衡能力，以根据许多基于认证、记帐、和服务的标准分发Diameter消息业务，由此可基于IMS消息/会话的类型、应用服务、订户信息、帐单信息、当前服务器负载等进行负载平衡。
此外，可有利地采用额外的Diameter路由器20b，以提供代理的冗余或负载共享和路由器20的路由功能，如以上图1所示。因此，第二路由器20b可用作在第一或主要Diameter路由器20a过载、不可用、或无法操作时的备用，或者两个或更多个Diameter路由器20可同时运行在网络2中，向作为主要路由代理的任一路由器20提供客户端11-14，其中路由器20有利地共享存储器访问，以便于协调的路由决定(例如路由器20a和20b可协作地共享、更新、和维护具有记帐信息和其他数据的共享存储器)。在这个方面，网络元件10可提供有主要Diameter路由器地址和次要或备用Diameter路由器地址，从而路由器20可用作Diameter消息代理，即使网络2具有高业务负载。
尽管通过一个或多个示例性方案或实施例示出和描述了本发明，但是一旦阅读和理解了本说明书和附图，本领域普通技术人员可以进行等同的更改和修改。特别地对于由上述组件(部件、设备、系统、电路等)执行的各种功能，用于描述这些组件的术语(包括对“装置”的引用)旨在相应于(除非特别指定)执行所述组件的(即功能上等同的)指定功能的任一组件，尽管结构上不等同于执行本发明所示的示例性方案中的功能的公开的结构。此外，尽管仅通过几个方案中的一个描述了本发明的特定实施例，但是这个特征可以与其他方案的一个或多个其他特征组合，对于任意给定或特定应用这是期望的和有利的。此外，在具体实施方式中和/或权利要求书中使用了术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“带有”或其变型，这些术语具有类似于“包括”的方式的涵盖关系。
工业实用性
本发明适用于包括IMS网络的电信系统领域。

Claims (26)

1.一种在IMS网络(2)中分别从客户端(11，12，13，14)和服务器(31，32，33)接收和中继初始Diameter会话请求和响应消息(41-44)的路由器，该路由器包括：
负载平衡组件(21)，被操作为接收初始Diameter请求消息(41)，并基于至少一个路由策略将初始Diameter请求消息中继至网络中的所选服务器(31)；以及
路由策略组件(22)，被操作为至少部分地基于IMS消息会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息选择用于路由给定初始Diameter请求消息(41)的网络的服务器。
2.如权利要求1所述的路由器，其中所述路由策略组件包括：Diameter参考点组件(23)，被操作为区分Diameter Cx、Sh、Rf、Ro、Go、和Gq请求消息，以及识别网络中能够提供与所述初始Diameter请求消息相关的服务的适当主机服务器，以及其中所述路由策略组件从识别的适当主机服务器选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
3.如权利要求1所述的路由器，其中所述路由策略组件包括：业务和负载分析组件(24)，被操作为动态监视所述服务器的业务负载和活动状态，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于所述服务器的业务负载和活动状态选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
4.如权利要求1所述的路由器，其中所述路由策略组件包括：呼叫会话订户信息组件(25)，被操作为至少部分地基于订户UE类型、电话簿号码、服务类型、或所述初始Diameter请求消息的计费帐户类型识别与相应于所述初始Diameter请求消息的订户关联的服务器，以及其中所述路由策略组件从识别的主机服务器选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
5.如权利要求1所述的路由器，其中所述路由策略组件包括：本地或访问网络组件(26)，被操作为确定新呼叫会话是来自于本地还是访问网络，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于所述呼叫会话是来自于本地还是访问网络来选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
6.如权利要求1所述的路由器，其中所述路由策略组件包括：记帐信息组件(27)，被操作为解析在接收的Diameter请求消息中的包括IMS计费ID的记帐信息，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于所述记帐信息的情况选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
7.如权利要求1所述的路由器，其中所述路由策略组件包括：网络元件类型组件(28)，被操作为基于接收的Diameter请求消息识别请求客户端的网络元件类型，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于识别的网络元件类型选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
8.如权利要求1所述的路由器，其中所述路由策略组件包括：应用服务类型组件(29)，被操作为从接收的初始Diameter请求消息识别应用和服务类型，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于识别的应用和服务类型选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
9.如权利要求1所述的路由器，其中所述负载平衡组件(21)被操作为向中继的初始Diameter请求消息(42)中插入与所选服务器相应的目的主机地址以及与所述路由器相应的目的域，以及向所选服务器发送中继的初始Diameter请求消息。
10.如权利要求9所述的路由器，其中所述负载平衡组件(21)被操作为从所选服务器接收初始Diameter响应消息(43)，以及向所述请求客户端发送中继的初始Diameter响应消息(44)。
11.如权利要求1所述的路由器，其中所述路由器(20a)被操作为访问，更新，和维护与所述网络中的第二路由器(20b)共享的存储器。
12.一种通信系统，包括：
多个网络元件(10)，能够操作地耦合至IMS网络，所述网络元件分别包括一个或多个Diameter客户端(11，12，13，14)；
多个Diameter服务器(31，32，33)，能够操作地与所述网络耦合，所述服务器被操作为执行由客户端请求的一个或多个服务；以及Diameter路由器(20)，能够操作地与所述网络耦合，并且包括：负载平衡组件(21)，被操作为接收初始Diameter请求消息(41)，并基于至少一个路由策略将初始Diameter请求消息中继至网络中的所选服务器(31)；以及
路由策略组件(22)，被操作为至少部分地基于IMS消息会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息选择用于路由给定初始Diameter请求消息(41)的网络的服务器。
13.如权利要求12所述的系统，还包括：第二路由器(20b)，被操作为与所述网络耦合，其中所述路由器被操作为访问，更新，和维护共享存储器。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述路由器中的第一个(20a)被配置为主要Diameter路由器，以及其中所述路由器中的第二个(20b)被配置为次要Diameter路由器。
15.如权利要求12所述的系统，
其中所述负载平衡组件(21)被操作为向中继的初始Diameter请求消息(42)中插入与所选服务器(31)相应的目的主机地址以及与所述路由器(20)相应的目的域，以及向所选服务器(31)发送中继的初始Diameter请求消息；
其中所选服务器(31)被操作为接收中继的请求消息(42)，将所述路由器(20)的地址复制到初始Diameter响应消息(43)的目的主机字段中，以及将所述Diameter响应消息(43)发送至所述路由器(20)；
其中所述路由器还被操作为从所选服务器接收所述初始Diameter响应消息(43)，以及将中继的初始Diameter响应消息(44)发送至所述请求客户端；以及
其中所述请求客户端(11)被操作为接收所述中继的初始Diameter响应消息(44)，从所述中继的初始Diameter响应消息(44)的目的主机字段复制所选服务器地址，以及将对于当前会话的随后Diameter消息直接发送至所选服务器(31)。
16.如权利要求12所述的系统，其中所述路由策略组件包括：Diameter参考点组件(23)，被操作为区分Diameter Cx、Sh、Rf、Ro、Go、和Gq请求消息，以及识别网络中能够提供与所述初始Diameter请求消息相关的服务的适当主机服务器，以及其中所述路由策略组件从识别的适当主机服务器选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
17.如权利要求12所述的系统，其中所述路由策略组件包括：业务和负载分析组件(24)，被操作为动态监视所述服务器的业务负载和活动状态，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于所述服务器的业务负载和活动状态选择用于路由给定初始Diameter请求消息的路由器。
18.如权利要求12所述的系统，其中所述路由策略组件包括：呼叫会话订户信息组件(25)，被操作为至少部分地基于订户UE类型、电话簿号码、服务类型、或所述初始Diameter请求消息的计费帐户类型识别与相应于所述初始Diameter请求消息的订户关联的服务器，以及其中所述路由策略组件从识别的主机服务器选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
19.如权利要求12所述的系统，其中所述路由策略组件包括：本地或访问网络组件(26)，被操作为确定新呼叫会话是来自于本地还是访问网络，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于所述呼叫会话是来自于本地还是访问网络来选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
20.如权利要求12所述的系统，其中所述路由策略组件包括：记帐信息组件(27)，被操作为解析在接收的Diameter请求消息中的包括IMS计费ID的记帐信息，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于所述记帐信息的情况选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
21.如权利要求12所述的系统，其中所述路由策略组件包括：网络元件类型组件(28)，被操作为基于接收的Diameter请求消息识别请求客户端的网络元件类型，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于识别的网络元件类型选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
22.如权利要求12所述的系统，其中所述路由策略组件包括：应用服务类型组件(29)，被操作为从接收的初始Diameter请求消息识别应用和服务类型，以及其中所述路由策略组件至少部分地基于识别的应用和服务类型选择用于路由给定初始Diameter请求消息的服务器。
23.如权利要求12所述的系统：
其中所选服务器(31)被操作为接收中继的请求消息(42)，以及向路由器(20)发送初始Diameter响应消息(43)；
其中所述路由器还被操作为从所选服务器接收所述初始Diameter响应消息(43)，以及向请求客户端发送中继的初始Diameter响应消息(44)；
其中所述请求客户端(11)被操作为接收中继的初始Diameter响应消息(44)，以及向所述路由器发送针对当前会话的随后Diameter消息；以及
其中所选服务器(31)被操作为从所述路由器接收进一步中继的Diameter请求消息，以及向所述路由器发送针对当前会话的随后Diameter响应消息。
24.如权利要求12所述的系统，其中所述路由策略组件(22)被操作为选择地将一个呼叫或会话的所有Diameter消息路由至相同的所选服务器(31)。
25.一种在IMS网络中路由针对Diameter会话的Diameter消息的方法，该方法包括：
在Diameter客户端(11)处，向IMS网络(2)中的Diameter路由器(20)发送初始Diameter请求消息(41)；
在Diameter路由器处，至少部分地基于IMS消息会话的类型、应用服务、订户信息、或帐单信息选择用于所述初始Diameter请求消息(41)的网络的服务器(31)，以及向所选服务器(31)发送中继的初始Diameter请求消息(42)。
26.如权利要求25所述的方法，还包括：
在所述Diameter路由器处，向中继的初始Diameter请求消息(42)中插入与所选服务器(31)相应的目的主机地址以及与所述路由器(20)相应的目的域；
在所选服务器(31)处，接收中继的请求消息(42)，将所述路由器(20)的地址复制到初始Diameter响应消息(43)的目的主机字段中，以及将所述Diameter响应消息(43)发送至所述路由器(20)；
在所述路由器(20)处，接收所述初始Diameter响应消息(43)，以及将中继的初始Diameter响应消息(44)发送至所述请求客户端；以及
在所述客户端(11)处，接收所述中继的初始Diameter响应消息(44)，从所述中继的初始Diameter响应消息(44)的目的主机字段复制所选服务器地址，以及将对于当前会话的随后Diameter消息直接发送至所选服务器(31)。
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