一种用于IMS网络的数据通道服务系统及实现方法技术方案

一种用于IMS网络的数据通道服务系统及实现方法，方法包括：步骤一、每个移动终端UE和数据通道服务器建立基于SCTP协议的数据通道；步骤二、数据通道服务器接收每个UE发来的网络信息反馈包，然后同时采用基于延迟的拥塞控制算法和基于损失的拥塞控制算法计算相应的发送速率，并从中选择小的发送速率向UE发送SCTP数据流。本发明专利技术涉及通信领域，能基于IMS网络实现基于SCTP的数据通道，并有效优化数据通道在传输效率、利用率、传输延迟等方面的性能。传输延迟等方面的性能。传输延迟等方面的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于IMS网络的数据通道服务系统及实现方法


[0001]本专利技术涉及一种用于IMS网络的数据通道服务系统及实现方法，涉及通信领域。

技术介绍

[0002]过去，运营商基于IMS的原生视频通话业务并没有得到普及，主要因为支持视频通话的终端普及程度低、资费较高、网络覆盖度不足、无法跨网互通等问题。5G时代，这些障碍已经或正在消除，基于IMS的视频通话已经具备了大规模商用的基础。
[0003]WebRTC是由Internet工程任务组(IETF)和万维网联盟(W3C)定义的一种新标准，用于在Web浏览器中实现实时通信。它包括使用安全实时传输协议(SRTP)在所谓的媒体通道上传输音频和视频的能力，以及基于流控制传输协议(SCTP)的数据通道上传输任意数据的能力。
[0004]但是，在IMS网络中使用SCTP over DTLS的方式来实现数据通道服务器却存在着一系列的性能问题。DTLS的作用是给数据通道数据加密来保证数据安全性、增加链路证书校验机制来防止网络攻击。与TLS over TCP不同，UDP层没有对数据报文的乱序、丢包做处理，会导致链路证书校验协商无法保证。所以DTLS在创建连接时的握手消息里面，需要增加可靠性传输机制。由于UDP对数据的实时性要求比较高，所以链路建立稳定后，传输应用数据时，没有提供数据可靠性传输机制，需要SCTP协议或者应用层保证。但由于SCTP使用类似TCP的拥塞控制算法，使用丢包作为拥塞信号，当链路的丢包率较大时，算法的性能就会变差。
[0005]现有的研究提出了RTP流的解决方案称为"流状态交换"(FSE)，结合了共享同一瓶颈的拥塞控制，FSE利用流量的拥塞控制器，让它们互相分享信息。FSE
‑
NG结合了主动FSE和ROSIEEE算法，以支持流量的优先级，同时仍然能够耦合和管理基于损失和延迟的流量。但目前国内外现有的研究只关注两个对等体之间运行的耦合流，而DCS可能存在一个给定的对等体发送到一个或多个目的地的所有流量可能共享同一网络瓶颈。
[0006]因此，如何基于IMS网络实现基于SCTP的数据通道，并有效优化数据通道在传输效率、利用率、传输延迟等方面的性能，已成为技术人员重点关注的技术问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种用于IMS网络的数据通道服务系统及实现方法，能基于IMS网络实现基于SCTP的数据通道，并有效优化数据通道在传输效率、利用率、传输延迟等方面的性能。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于IMS网络的数据通道服务系统，包括数据通道服务器和多个移动终端UE，其中：
[0009]数据通道服务器，和每个UE建立基于SCTP协议的数据通道，然后接收每个UE发来的网络信息反馈包，同时采用基于延迟的拥塞控制算法和基于损失的拥塞控制算法计算相应的发送速率，并从中选择小的发送速率向对应的UE发送SCTP数据流。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种用于IMS网络的数据通道服务实现方法，包括有：
[0011]步骤一、每个移动终端UE和数据通道服务器建立基于SCTP协议的数据通道；
[0012]步骤二、数据通道服务器接收每个UE发来的网络信息反馈包，然后同时采用基于延迟的拥塞控制算法和基于损失的拥塞控制算法计算相应的发送速率，并从中选择小的发送速率向UE发送SCTP数据流。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于IMS专有承载来构建一个可用的数据通道服务器，在现有的音视频能力之上，创建新的通话数据通道，并将拥塞控制算法引入到数据通道服务中，从而在原有的音视频通道的基础上，在呼叫前、中、后引入文字图片表情位置动作甚至共享手机桌面等更丰富的交互信息，将通话从单一媒体升级为多媒体，实现多维交互，支持一系列新兴的多媒体通话应用；本专利技术将FPM扩展到数据通道服务中，共享同一路径的多个SCTP流，根据不同业务类型赋予不同的优先级，FPM对不同优先级的流动态调整速率，对于优先级高的业务类型，分配更多的带宽，从而公平分配可用带宽，减少整体延迟和损失，解决引入数据通道服务后相关的性能问题。
附图说明
[0014]图1是本专利技术一种用于IMS网络的数据通道服务系统的组成结构示意图。
[0015]图2是本专利技术一种用于IMS网络的数据通道服务实现方法的流程图。
[0016]图3是当优先级控制装置发现有多个SCTP数据流通过同一网络路径时，FPM对不同优先级的流动态分配拥塞窗口大小的具体步骤流程图。
[0017]图4是当流量集中的任一个SCTP数据流的拥塞窗口大小CWND发生变化时，FPM动态调整流量集中所有数据流的拥塞窗口大小的具体步骤流程图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。
[0019]如图1所示，本专利技术一种用于IMS网络的数据通道服务系统，包括数据通道服务器和多个移动终端UE，其中：
[0020]数据通道服务器，和每个UE建立基于SCTP协议的数据通道，然后接收每个UE发来的网络信息反馈包，同时采用基于延迟的拥塞控制算法和基于损失的拥塞控制算法计算相应的发送速率，并从中选择小的发送速率向对应的UE发送SCTP数据流。
[0021]数据通道服务器进一步包括有：
[0022]数据通道构建装置，先和UE完成媒体描述信息SDP协商交换，然后和UE交换候选地址Candidate以建立起一个PeerConnection连接，最后和UE建立DataChannel连接。
[0023]数据通道构建装置进一步包括有：
[0024]SDP协商单元，接收到UE的Offer SDP时，通过设置远端SDP描述信息方法SetRemoteDescription设置到本地，然后通过远端创建应答Answer方法CreateAnswer创建Answer SDP，并通过设置本地SDP描述信息方法setLocalDescription设置answer到本地，向UE发送Answer SDP；
[0025]Candidate交换单元，监听OnICECandidate，设置完本地SDP描述信息后会触发该方法，当ice candidate可用时，将candidate发送给UE，并当收到UE发来的candidate时，执行添加对方网络信息方法AddICECandidate添加candidate到本地，
[0026]UE进一步包括有：
[0027]UE
‑
SDP协商装置，向数据通道服务器通过创建Offer方法CreateOffer创建Offer SDP，设置LocalDescription并发给数据通道服务器，然后接收数据通道服务器发来的Answer SDP，并通过SetRemoteDescription设置到本地；
[0028]UE
‑
Candidate交换装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于IMS网络的数据通道服务系统，其特征在于，包括数据通道服务器和多个移动终端UE，其中：数据通道服务器，和每个UE建立基于SCTP协议的数据通道，然后接收每个UE发来的网络信息反馈包，同时采用基于延迟的拥塞控制算法和基于损失的拥塞控制算法计算相应的发送速率，并从中选择小的发送速率向UE发送SCTP数据流。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，数据通道服务器进一步包括有：数据通道构建装置，先和UE完成媒体描述信息SDP协商交换，然后和UE交换候选地址Candidate以建立起一个PeerConnection连接，最后和UE建立DataChannel连接。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，数据通道构建装置进一步包括有：SDP协商单元，接收到UE的Offer SDP时，通过设置远端SDP描述信息方法SetRemoteDescription设置到本地，然后通过远端创建应答Answer方法CreateAnswer创建Answer SDP，并通过设置本地SDP描述信息方法setLocalDescription设置answer到本地，向UE发送Answer SDP；Candidate交换单元，监听OnICECandidate，当ice candidate可用时，将candidate发送给UE，并当收到UE发来的candidate时，执行添加对方网络信息方法AddICECandidate添加candidate到本地，UE进一步包括有：UE
‑
SDP协商装置，向数据通道服务器通过创建Offer方法CreateOffer创建Offer SDP，设置LocalDescription并发给数据通道服务器，然后接收数据通道服务器发来的Answer SDP，并通过SetRemoteDescription设置到本地；UE
‑
Candidate交换装置，监听OnICECandidate，当ice candidate可用时，将candidate发送给数据通道服务器，并当收到数据通道服务器发来的candidate时，执行AddICECandidate添加candidate到本地。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，数据通道服务器还包括有：强化学习优化装置，构建强化学习模型GCC，输入是状态空间其中，T
t
表示t时刻的吞吐量向量，D
t
表示t时刻的包间延迟抖动向量，R
t
表示t时刻的RTT向量，L
t
表示t时刻的丢包率向量，输出是预测的发送速率，奖励函数reward将吞吐量作为正反馈、延迟和丢包率作为负反馈：reward＝α*吞吐量+β*延迟+γ*丢包率，其中，α、β、γ分别是吞吐量、延迟、丢包率的权重系数，代表吞吐量、延迟、丢包率对reward的影响，且α＞0，β＜0，γ＜0，并使用全连接网络进行特征提取，全连接的层数为2层，每一层神经元个数设为64。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，数据通道服务器还包括有优先级控制装置和优先级管理装置FPM，其中：优先级控制装置，将通过同一网络路径的多个SCTP数据流注册至FPM，并输入每个SCTP数据流的拥塞窗口大小和网络往返时延：CC_CWND(f
i
)和last_rtt(f
i
)，其中，f
i
表示第i个SCTP数据流，CC_CWND(f
i
)是f
i
的拥塞窗口大小，last_rtt(f
i
)是f
i
的网络往返时延，FPM进一步包括有：拥塞窗口分配单元，将通过同一网络路径的所有SCTP数据流构成一个流量集，保存每个SCTP数据流的网络往返时延：last_rtt(f
i
)，然后计算流量集中每个SCTP数据流的输出
速率：CC_R(f
i
)是f
i
的输出速率，从而计算获得流量集的当前输出总速率S_CR：N是流量集中的SCTP数据流总数，再设置流量集中每个SCTP数据流的优先级，计算每个数据流传输成功的收益：Q(f
i
)是f
i
传输成功的收益，time
now
是当前时间，time
create
(f
i
)是f
i
对应数据块的创建时间，blcok
remainsize
(f
i
)是f
i
对应数据块的剩余大小，P(fi)是fi的优先级，计算流量集中所有数据流传输成功的收益总和S_Q：最后按照每个数据流传输成功的收益，计算流量集中每个SCTP数据流的拥塞窗口大小：FPM_CWND(f
i
)＝FPM_R(f
i
)
×
last_rtt(f
i
)，FPM_R(f
i
)是f
i
的优先级算法输出速率，FPM_CWND(f
i
)是f
i
的优先级算法输出的拥塞窗口大小，L_R是流量集的当前剩余分配总速率，将其值设置为S_CR，并将计算得到的优先级算法输出的拥塞窗口大小分配给流量集中对应的SCTP数据流。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，优先级控制装置当监测发现流量集中的一个SCTP数据流f
a
的拥塞窗口大小CWND发生变化时，将f
a
当前的CC_CWND(f
a
)和last_rtt(f
a
)发送给FPM，FPM还包括有：拥塞窗口调整单元，更新本地保存的f
a
的last_rtt(f
a
)，计算f
a
的输出速率CC_R(f
a
)：然后查询f
a
所属流量集，调整f
a
所属流量集的当前输出总速率S_CR
′
：S_CR
′
＝S_CR+CC_R(f
a
)
‑
FPM_R(f
a
)，FPM_R(f
a
)是FPM为f
a
上一次分配的优先级算法输出速率，再将f
a
所属流量集的当前剩余分配总速率L_R的值更新为S_CR
′
，并重新计算f
a
所属流量集中每个SCTP数据流的优先级算法输出的拥塞窗口大小：FPM_CWND(f
j
)＝FPM_R(f
j
)
×
last_rtt(f
j
)，f
j
是f
a
所属流量集的第j个SCTP数据流，然后将计算得到的优先级算法输出的拥塞窗口大小分配给f
a
所属流量集中对应的SCTP数据流。7.一种用于IM...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖建新，朱小琳，张乾，
申请(专利权)人：新讯数字科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：