用于實時通信的冗余的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于實時通信的冗余的系統(tǒng)和方法。一種這樣的方法包括將媒體分組流的第一媒體分組與媒體分組流的第二媒體分組組合成幀。所述第二媒體分組是所述流中跟在所述第一媒體分組之后的媒體分組。將所述流中的所述第二媒體分組和第三媒體分組組合成另一幀。所述第三媒體分組是所述流中跟在所述第二媒體分組之后的一個媒體分組。向接收機發(fā)送所述幀和所述另一幀。
【專利說明】用于實時通信的冗余
[0001] 對相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求享有2012年4月18日提交的美國臨時申請No. 61/625838的權益，在 此通過引用并入本文。

【技術領域】
[0003] 本公開涉及因特網(wǎng)語音和數(shù)據(jù)服務。

【背景技術】
[0004] 很多企業(yè)已經(jīng)從傳統(tǒng)電話公司提供的使用公共交換電話網(wǎng)（PSTN)的電話服務轉 換成了由IP電話服務提供商提供的使用網(wǎng)際協(xié)議（IP)的電話服務。這樣的業(yè)務通常被稱 為IP語音（VoIP)或IP電話。
[0005] 既然IP網(wǎng)絡，例如公共因特網(wǎng)或私有IP網(wǎng)絡，能夠被用作主干網(wǎng)而非受限的 PSTN，僅舉幾個例子，IP電話就能夠提供高級特征，例如視頻會議、呼叫記錄和呼叫轉移。不 過，IP電話業(yè)務的主要用途仍是將IP電話呼叫者連接到PSTN呼叫者。
[0006] 因此，IP電話服務供應商利用的信令基礎設施（例如代理、應用服務器等）被設計 成允許很多不同類型的端點訪問由PSTN網(wǎng)關提供的更少的富特征業(yè)務。服務供應商常常 對流量進行操縱和/或正常化。這樣的操縱可以包括，例如，轉換成最小公分母編解碼器， 操縱/清除特定的SIP報頭等。這種操縱可能會干擾用于將IP電話與PSTN電話區(qū)分開的 高級IP電話業(yè)務。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 可以參考以下附圖更好地理解本公開的很多方面。附圖中的部件未必成比例，而 是將重點放在清晰地例示本公開的原理上。
[0008] 圖1是根據(jù)本文公開的一些實施例用于實時通信（RTC)服務的網(wǎng)絡環(huán)境系統(tǒng)圖。
[0009] 圖2是示出根據(jù)本文公開的一些實施例利用時間交錯冗余機制傳輸?shù)姆纸M的范 例序列的圖。
[0010] 圖3是消息流圖，示出了根據(jù)本文公開的一些實施例，利用時間交錯冗余機制的 設置和分組傳輸。
[0011] 圖4是示出根據(jù)本文公開的一些實施例利用循環(huán)冗余機制傳輸?shù)姆纸M的范例序 列的圖。
[0012] 圖5是消息流圖，示出了根據(jù)本文公開的一些實施例，利用循環(huán)冗余機制的設置 和分組傳輸。
[0013] 圖6是示出根據(jù)本文公開的一些實施例利用分條冗余機制傳輸?shù)姆纸M的范例序 列的圖。
[0014] 圖7是消息流圖，示出了根據(jù)本文公開的一些實施例，利用分條冗余機制的設置 和分組傳輸。
[0015] 圖8是根據(jù)本文公開的一些實施例，由冗余隧道系統(tǒng)使用的協(xié)議堆的方框圖。
[0016] 圖9是示出根據(jù)本文公開的一些實施例的冗余分組格式的圖。
[0017] 圖10是示出根據(jù)本文公開的一些實施例，在冗余和隧穿封裝之后的媒體分組的 圖。
[0018] 圖11是更詳細地示出根據(jù)本文公開的一些實施例，具有應用有效載荷的冗余分 組格式的圖。
[0019] 圖12是根據(jù)本文公開的一些實施例，冗余隧道連接狀態(tài)機的流程圖。
[0020] 圖13是根據(jù)本文公開的一些實施例，可用于實現(xiàn)圖1的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)部件的網(wǎng)絡計算 裝置的方框圖。

【具體實施方式】
[0021] 圖1是以安全方式提供實時通信（RTC)服務的網(wǎng)絡環(huán)境的系統(tǒng)圖。如這里使用的， 實時通信（RTC)是所有用戶都能夠瞬間或以可忽略的延遲交換信息的任何通信模式。于 是，在當前語境中，術語"實時"與"實況"同義。用于這種實時通信的應用可以包括，例如 語音呼叫、視頻呼叫、應用流媒體和遠程桌面應用?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡之內存在的防火墻、代理 和其他安全裝置提供針對最終用戶流量的安全。網(wǎng)絡還可以利用管理特權主張對最終用戶 流量的控制。本文描述的技術允許在最終用戶和遠程服務器之間安全地傳送指定的應用流 量，同時還穿越諸如防火墻的安全裝置。本文公開的技術進一步通過提供各種冗余機制解 決呼叫質量、延遲和/或抖動的問題。
[0022] 圖1中所示的網(wǎng)絡環(huán)境100包括冗余隧穿服務控制功能110 (RTSCF)和冗余隧穿 服務元件120(RTSE)。RTSCF 110位于網(wǎng)絡側，RTSE 120位于用戶側。更具體而言，RTSCF 110是用戶元件130(UE)的部分或位于其同一側，RTSCF 110是代理呼叫會話控制功能 140(P-CSCF)的部分或與其位于同一側。P-CSCF接著與一個或多個核心網(wǎng)絡元件150通信， 核心網(wǎng)絡元件可以是服務器，例如應用服務器150-A或遠程認證撥入用戶服務（RADIUS)服 務器150-R。這樣的核心網(wǎng)絡元件150構成服務供應商核心網(wǎng)絡155。在用戶元件側，RTSE 120可以與諸如SIP或富有通信業(yè)務應用的實時通信（RTC)應用160通信。
[0023] RTSCF 110和RTSE 120合作建立并維持冗余安全隧道165。RTSCF 110和RTSE 120之間的通信受到RTSCF控制協(xié)議的支配。接著利用一個或多個安全隧道實現(xiàn)每個冗余 安全隧道165。亦即，RTSCF 110和RTSE 120為特定安全隧道，例如傳輸層安全（TLS)隧 道或數(shù)據(jù)包傳輸層安全（DTLS)隧道，提供冗余。如這里使用的，術語"TLS"是指利用RFC 2246、RFC 4346或RFC 5246中指定的協(xié)議生成的連接，"DTLS"是指利用RFC 6347或RFC 5248中指定的協(xié)議生成的連接。
[0024] 冗余安全隧道165從UE 130延伸，通過因特網(wǎng)170,到達服務供應商網(wǎng)絡邊緣 175。RTSCF 110和RTSE 120通過這些冗余安全隧道165向UE 130傳輸各種媒體流180 或流媒體。更具體而言，RTSCF 110和RTSE 120傳輸這些媒體流180的有效負荷，其中這 些有效負荷包括實時業(yè)務量，例如IP多媒體子系統(tǒng)業(yè)務量、IP語音業(yè)務量或富有通信業(yè)務 (RCS)業(yè)務量。RTSCF 110和RTSE 120為實時業(yè)務量提供某種形式的冗余。RTSCF 110還 通過冗余安全隧道165中繼控制消息，其可以采取代理呼叫會話控制功能（P-CSCF)消息的 形式。
[0025] 在一些實施例中，可以在提供實時通信的多個應用（RTC0服務，例如使用會話啟 動協(xié)議（SIP)、實時傳輸協(xié)議（RTP)和消息系統(tǒng)中繼協(xié)議（MSRP)等的那些服務）間共享冗 余的安全隧道165。在其他實施例中，UE 130上的每種RTC應用160都利用其自己的冗余 安全隧道165。
[0026] 通過諸如因特網(wǎng)的盡力服務網(wǎng)絡傳輸實時通信可能因為分組丟失和抖動而導致 呼叫質量降低。一些VoIP編解碼器，例如G. 729a，具有內置的恢復機制，能夠在隱藏音頻或 語音流中一定程度的基于分組的誤差而不會顯著劣化音頻質量。不過，這些編解碼隱藏算 法可能不會消除抖動效應，大量剩余的抖動顯著降低了語音質量。此外，在使用TCP/TLS傳 輸穿越嚴格（即對IMS無意識）的防火墻時，傳輸機制的特性進一步加重了自然的突發(fā)或 抖動量。當這種抖動超過抖動緩存容限時，結果是分組丟失，話音質量進一步降低。
[0027] 本文描述的實施例通過提供冗余安全隧道165解決了話音質量和抖動問題，冗余 安全隧道使用選定的機制以冗余方式通過安全隧道傳送用戶的有效載荷。在這里描述了多 種機制，用于諸如TLS和DTLS的隧道傳輸。盡管在這里描述了 TLS和DTLS的實施方式，但 本文公開的技術適用于其他隧道傳輸機制。此外，本文描述的實施例不是任何特定實時協(xié) 議特有的，可以用于任何類型的實時通信（RTC)業(yè)務量。
[0028] RTSCF 110為安全隧道或在安全隧道上提供冗余服務。形成冗余安全隧道165基 礎的安全隧道可以被RTSCF 110指定為套接字。在一些實施例中，在生成套接字時請求安 全冗余服務。在其他實施例中，RTSCF 110通過在已經(jīng)生成的套接字上設置套接字選項來啟 用安全的冗余。在一些實施例中，RTSE 120能夠為套接字指定特定的冗余倍數(shù)或冗余度。 下文將更詳細地描述冗余倍數(shù)。
[0029] RTSE 120的一些實施例動態(tài)地，例如，在抖動緩存為空或即將空時，啟用套接字冗 余。RTSE 120的這種實施例然后可以在不需要該特征時禁用冗余能力。類似地，RTSE 120 的一些實施例響應于使用安全冗余隧道特征的實時通信應用所處的狀況，動態(tài)修改套接字 的冗余度。
[0030] 本文描述了各種冗余機制，包括單個隧道上分組的時間交錯副本、跨多個隧道的 分組循環(huán)傳輸以及跨多個隧道的時間交錯或分條。RTSCF 110的一些實施例支持多種冗余 機制，從而可以根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)和隧道傳輸類型選擇并提供適當?shù)臋C制。盡管這里參考安全 隧道進行描述，但本文公開的冗余技術也適用于沒有安全性的隧道。
[0031] 現(xiàn)在將提供對冗余隧穿的概述。一開始，客戶端應用（例如SIP或富有通信業(yè)務 應用）在RTSE 120上提供冗余機制。RTSE 120然后向RTSCF 110發(fā)起客戶端服務請求消 息?？蛻舳朔照埱笙⒅付ㄟB接信息（例如，應用分配的IP地址和端口）、特定冗余機 制和（任選地）特定冗余倍數(shù)。在一些實施例中，可以利用套接字標識符指定連接。RTSCF 110利用客戶端服務響應消息對服務請求做出響應，表示準備好提供和接受這一服務了。在 一些實施例中，可以由RTSCF 110基于TSE和TSCF之間當前建立的隧道的隧道類型（TLS或 DTLS)提供特定的RTC冗余機制。于是，在一些情形下，如果冗余機制不適合于當前隧道類 型，客戶端服務請求可能會失敗。在隧道的傳輸類型為TLS/TCP時，RTSCF 110可以為RTSE 120提供TSID (隧道會話標識符）列表，每個針對由請求生成的一個輔助（冗余）隧道。可 以提供標識符列表作為客戶端服務響應的一部分，或者可以在獨立的消息中提供標識符列 表。
[0032] 圖2是示出了一種冗余機制的圖，這種冗余機制使用單個隧道上分組的時間交錯 副本。在這種模式中，不需要或生成任何額外的冗余隧道，現(xiàn)有的安全隧道作為冗余隧道 165工作。例如，在底層隧道使用DTLS/UDP作為傳輸時，可以使用時間交錯的單隧道機制。 在這種冗余模式中，發(fā)送方（對應于RTSCF 110或RTSE 120)發(fā)送組合了多個RTC封裝的 分組220的幀210。每個幀210包括最新（并非前面發(fā)送）的封裝RTC分組220,連同N個 前面發(fā)送的封裝RTC分組220的副本。在這里，N是額外（時間交錯）副本的數(shù)目，由客戶 端指定為冗余倍數(shù)或冗余度。
[0033] 在圖2中所示的范例情形中，冗余倍數(shù)為2,因此發(fā)送方使用單個隧道165發(fā)送兩 個先前發(fā)送的分組220連同最新的分組220。在本范例中，5號分組（S卩，序號為5)是最新 的，3和4號分組已經(jīng)發(fā)送。于是，幀210-A包括分組220-3 (序號3)、分組220-4 (序號4) 和分組220-5 (序號5)。類似地，下一個發(fā)送的幀是210-B，其包括分組220-4、分組220-5 和分組220-6。下一個是幀210-C，其包括分組220-5、分組220-6和分組220-7。圖示序列 中的最后一個是幀210-D，其包括分組220-6、分組220-7和分組220-8。
[0034] 時間交錯的單隧道機制基于滑動時窗方法選擇冗余分組。接收機跟蹤其預期接收 的最后N個分組序列，其中N是預配置的參數(shù)。
[0035] 可以通過以下偽代碼描述滑動窗算法：
[0036] List = {} //empty Headsequence = 0; // Upon receiving RTC packet Sequence i (在收到 RTC 分組序 列i時） if (i > Head sequence) do Remove all sequences smaller than (i - n)(清除所有小于 (i-n )的序列） Populate all sequences in the range i-1 to (Head sequence + 1) in the List (在列表中填充i-1到（Head_sequence + 1 )范圍中的所
[0037] 有序列） Headsequence = i Forward packet to application (向應用轉發(fā)分組） else if (i > (Head sequence - n)) if (i is on the expected list) do Remove from the list;(從列表清除） Forward packet to application (向應用轉發(fā)分組） else (否則） do Drop packet (丟棄分組） else do Drop packet (丟棄分組）
[0038] 圖3是消息圖，示出了針對上文結合圖2所述的時間交錯單隧道機制的范例消息 流。該序列開始于在RTSCF 110或RTSE 120之間交換的一系列消息（305)，以建立安全隧 道。例如，對于使用TLS協(xié)議提供安全隧道的實施例，使用TLS握手生成并提供隧道。也可 以利用用于生成和維持安全隧道的其他機制，伴隨適當?shù)奈帐中盘?，如本領域普通技術人 員所理解的那樣。
[0039] 一旦建立了安全隧道，RTSCF 110和RTSE 120就通過代表其相應端點，RTC應用 160和P-CSCF 140的安全隧道傳輸實時業(yè)務量。RTSCF 110和RTSE 120可以交換配置請求 和響應消息310和315。在某個點，RTC應用160向RTSE 120發(fā)送消息320,從而請求安全 隧道上的冗余。RTSE 120將冗余請求傳遞到RTSCF 110上作為客戶端服務請求消息325， 其可以包括表示特定冗余機制和特定冗余倍數(shù)的參數(shù)。在本范例中，Time_Staggered被指 定為冗余機制，冗余倍數(shù)為1。如果不包括這樣的參數(shù)，RTSCF 110可以利用適當?shù)哪J值。
[0040] RTSCF 110利用客戶端服務響應消息330做出響應，該消息指明請求是否成功。這 一通知可以包括RTSE 120接著通過響應332通知RTC應用160冗余請求是否成功。此時， 已經(jīng)在RTSCF 110和RTSE 120之間建立起冗余安全隧道165。
[0041] 然后如下跨過冗余安全隧道165傳輸實時通信業(yè)務量。在本范例中，實時通信業(yè) 務量對應于RTP分組，但也支持其他類型的媒體分組。RTC應用160向RTSE 120提供第一 媒體分組335,以跨過冗余安全隧道165傳輸。RTSE 120利用包括序號的冗余報頭封裝這 一媒體分組335,以產生幀340。由于這是系列中的第一分組，所以跨過冗余安全隧道165 發(fā)送的幀340僅包括第一媒體分組335。RTSCF 110通過去除冗余報頭對幀340解封裝，并 向代理呼叫會話控制功能（P-CSCF)140提供所得的媒體分組335。P-CSCF 140接著向服務 器150-A (未示出）提供媒體分組335,服務器150-A充當RTC應用的對等物，例如SIP服務 器或RADIUS服務器。
[0042] 在RTC應用160提供第二媒體分組345時，RTSE 120利用包括下一序號的冗余報 頭封裝這一媒體分組。由于這不是系列中的第一分組，所以跨過冗余安全隧道165發(fā)送的 幀350包括前面N個媒體分組的副本以及新的媒體分組，其中N是隧道的冗余倍數(shù)。在本 范例中，N= 1，所以幀350包括（已經(jīng)發(fā)送的）第一媒體分組335的副本，還包括第二媒體 分組345。RTSCF 110對幀350解封裝并使用（上述）滑動時窗發(fā)現(xiàn)，第一媒體分組335的 副本是成功發(fā)送的媒體分組的復制品，因此丟棄第一媒體分組335的副本。滑動時窗還指 出，幀350中的另一媒體分組345不是復制品，而是這一特定媒體分組的第一次出現(xiàn)，因此 RTSCF 110向P-CSCF 140提供媒體分組3450P-CSCF 140接著向服務器150-A轉發(fā)媒體分 組 345。
[0043] RTSE 120從RTC應用160接收另一媒體分組355,并利用具有下一序號的冗余報 頭封裝媒體分組355?？邕^冗余安全隧道165發(fā)送的幀360包括前面N個媒體分組（即媒 體分組345)的副本以及尚未發(fā)送的媒體分組355。RTSCF 110對幀360解封裝并使用（上 述）滑動時窗發(fā)現(xiàn)，第二媒體分組345的副本是成功發(fā)送的媒體分組的復制品，因此丟棄第 二媒體分組345的副本?；瑒訒r窗還指出，幀350中的另一媒體分組355不是復制品，因此 RTSCF 110向P-CSCF 140提供媒體分組3550P-CSCF 140接著向服務器150-A轉發(fā)媒體分 組 355。
[0044] 繼續(xù)，RTSE 120從RTC應用160接收另一媒體分組365,并利用具有下一序號的冗 余報頭封裝媒體分組365。跨過冗余安全隧道165發(fā)送的幀370包括媒體分組355的副本 以及尚未發(fā)送的媒體分組365。在本范例情形中，媒體分組365丟失，S卩，未跨過冗余安全隧 道165成功發(fā)送，RTSCF 110不接收幀370。在替代情形中，RTSCF 110可以接收幀370,但 幀370之內的媒體分組365可能被破壞。
[0045] 繼續(xù)，RTSE 120從RTC應用160接收另一媒體分組375,并利用具有下一序號的 冗余報頭封裝媒體分組375?？邕^冗余安全隧道165發(fā)送的幀380包括媒體分組365的副 本以及尚未發(fā)送的媒體分組375。RTSCF 110對幀380解封裝，并通過滑動時窗了解到第四 媒體分組365的副本不是預期那樣的復制品，而是新發(fā)送的媒體分組。因此，并非將第四媒 體分組365的副本作為復制品丟棄，RTSCF 110將媒體分組365和媒體分組375都轉發(fā)到 P-CSCF 140。P-CSCF 140接著向服務器150-A轉發(fā)媒體分組355。
[0046] 圖2和3中描述的實施例通過在單個安全隧道上發(fā)送媒體分組的多個副本而通過 該隧道提供冗余。換言之，圖2和3的實施例在時間上交錯媒體分組?，F(xiàn)在將描述利用多 個安全隧道提供冗余的其他實施例。如下所述，一些實施例可以組合重復分組和多個隧道。
[0047] 圖4是示出另一冗余機制的方框圖，該冗余機制使用了跨多個隧道的分組循環(huán)發(fā) 送。在一些實施例中，在隧道使用TLS/TCP作為傳輸時，支持這種機制。在這種冗余模式中， RTSCF 110和RTSE 120合作建立額外的安全隧道。在此可以將這種額外隧道稱為"輔助隧 道"，冗余請求時存在的隧道稱為"主隧道"或"主要隧道"。主要隧道和輔助隧道然后合作 共同提供冗余。在這一實施例中，將隧道數(shù)目N指定為客戶端服務請求中的冗余倍數(shù)。
[0048] 發(fā)送方（對應于RTSCF 110或RTSE 120)以循環(huán)或巡回方式發(fā)送一系列幀410,每 個后續(xù)幀410都是在下一隧道（1到N+1)上發(fā)送的。在圖4中所示的范例情形中，冗余倍 數(shù)為2,表示總共有3個隧道，一個主要隧道，2個輔助隧道。在這一特定范例中，在主要隧 道165-P上發(fā)送第一巾貞410-A，其包括分組420-5 (即，序號為5)。然后在輔助隧道165-A1 上發(fā)送幀410-B，其包括下一分組420-6 (即，序號為6)。之后，在下一個隧道，即輔助隧道 165-A2上發(fā)送巾貞410-B (即，序號為8)。巾貞410-C包括下一分組420-7 (即序號為8)。然后 以循環(huán)方式重復通過N個隧道排序：具有分組420-8的幀410-D在主要隧道165-P上；具 有分組420-9的幀410-E在輔助隧道165-A1上；具有分組420-10的幀410-F在輔助隧道 165-A2 上。
[0049] 在圖4中所示的范例情形中，以嚴格的循環(huán)方式進行排序，使得隧道序列是固定 的。在其他實施例中，該序列可以變化，例如，1到N的遞增序列，繼之以N-1返回1的遞減 序列。有時將這樣的序列稱為"蛇形"或"之字形"。而且，在圖4所示的實施例中在每個幀 410之內僅承載單個RTC分組420,但其他實施例可以每幀410承載超過一個RTC分組420。
[0050] 圖5是消息圖，示出了針對上文結合圖4所述的循環(huán)多隧道機制的范例消息流。 該序列開始于在RTSCF 110和RTSE 120之間交換的一系列消息（505)，以建立第一安全隧 道，其作為主要隧道工作。使用TLS協(xié)議提供安全隧道的實施例可以使用TLS握手生成并 提供隧道。也可以利用用于生成和維持安全隧道的其他機制，伴隨適當?shù)奈帐中盘?，如本領 域普通技術人員所理解的那樣。
[0051] 一旦建立了安全隧道，RTSCF 110和RTSE 120就通過代表其相應端點，RTC應用 160和P-CSCF 140的安全隧道傳輸實時業(yè)務量。RTSCF 110和RTSE 120可以交換配置請求 和響應消息510和515。在某個點，RTC應用160向RTSE 120發(fā)送消息520,從而請求安全 隧道上的冗余。RTSE 120將冗余請求傳遞到RTSCF 110上作為客戶端服務請求消息525， 其可以包括表示特定冗余機制和特定冗余倍數(shù)的參數(shù)。在本范例中，R〇und_R 〇bin被指定 為冗余機制，冗余倍數(shù)為2。如果不包括這樣的參數(shù)，RTSCF 110可以利用適當?shù)哪J值。
[0052] RTSCF 110利用客戶端服務響應消息530做出響應，該消息指明請求是否成功?？?戶端服務響應530可以包括用于新生成的輔助隧道的隧道會話標識符列表。在接收客戶端 服務響應530之后，RTSE 120通知RTC應用160冗余請求是否成功。此時，已經(jīng)在RTSCF 110和RTSE 120之間建立起冗余安全隧道165,冗余安全隧道165包括主要隧道加若干由 冗余倍數(shù)提供的輔助隧道。最后，RTSCF 110和RTSE 120可以進行TLS握手540以配置輔 助隧道。
[0053] 然后如下跨過冗余安全隧道165傳輸實時通信業(yè)務量。在本范例中，實時通信業(yè) 務量對應于RTP分組，但也支持其他類型的媒體分組。RTC應用160向RTSE 120提供第一 媒體分組545,以跨過冗余安全隧道165傳輸。RTSE 120利用包括序號的冗余報頭封裝這一 媒體分組545,并跨越主要隧道165-P發(fā)送所得的幀550。RTSCF 110通過去除冗余報頭對 幀550解封裝，并向代理呼叫會話控制功能（P-CSCF) 140提供所得的媒體分組545。P-CSCF 140接著向服務器150-A(未示出）提供媒體分組545,服務器150-A充當RTC應用的對等 物，例如SIP服務器或RADIUS服務器。
[0054] 在稍后的時間點，RTC應用160提供第二媒體分組555, RTSE 120利用包括下一序 號的冗余報頭對這一媒體分組解封裝并跨過第一輔助隧道165-A1發(fā)送所得幀560。RTSCF 110對幀560解封裝以揭示555,其被傳遞到代理呼叫會話控制功能（P-CSCF) 140并然后傳 遞到服務器150-A(未示出）。在圖5中可以看出，以類似方式處理第三媒體分組565 :對媒 體分組565進行封裝，獲得幀570,通過第二輔助隧道165-A2發(fā)送幀570。RTSCF 110對幀 570解封裝以揭示565,其被傳遞到代理呼叫會話控制功能（P-CSCF) 140并然后傳遞到服務 器150-A(未示出）。在圖5中可以看出，相繼的分組不僅在不同隧道上發(fā)送，而且還在時間 上獨立，因為分組#2在分組#1之后發(fā)送，分組#3在分組#2之后開始發(fā)送，等等。這些區(qū) 別中的每個都減小了總誤差率。由于這種循環(huán)機制不會復制分組，所以可以在更高水平，例 如TCP或TLS上照看誤差檢測和/或校正。
[0055] 圖6是示出另一冗余機制的方框圖，該冗余機制使用了跨多個隧道的時間交錯或 分條。例如，在隧道使用TLS/TCP作為傳輸時，可以使用分條多隧道機制。在這種冗余模式 中，RTSCF 110和RTSE 120合作，除已經(jīng)有的主要隧道之外，還建立輔助安全隧道。在這一 實施例中，將隧道數(shù)目N指定為客戶端服務請求中的冗余倍數(shù)。在隧道間復制媒體分組，在 時間上交錯復制。在這種分條多隧道模式中，RTSCF 110和RTSE 120都跟蹤最后接收的RTC 序列（在封裝媒體分組期間增加的冗余報頭中提供）。接收機對冗余報頭分條并向對應應 用轉發(fā)有效載荷（初始分組）。如果接收的分組RTC序列小于或等于前面接收的，丟棄該分 組。
[0056] 圖6中示出了這種運行模式。發(fā)送方（對應于RTSCF 110或RTSE 120)發(fā)送一系 列幀610,每個后續(xù)幀610都在每個隧道上發(fā)送但在時間上交錯。在圖6中所示的范例情 形中，冗余倍數(shù)為2,表示總共有3個隧道：一個主要隧道，2個輔助隧道。在這一特定范例 中，首先在主要隧道165-P上發(fā)送第一巾貞610-A，其包括媒體分組620-5 (即，序號為5)，稍 后在輔助隧道165-A1上發(fā)送，再晚，在輔助隧道165-A2上發(fā)送。在主要隧道165-P上發(fā)送 中貞61〇-A(包括分組媒體620-5)之后，發(fā)送方然后在所有隧道上發(fā)送巾貞610-B，其包括下一 媒體分組620-6(即，序號為6) :主要隧道165-P ;繼之以輔助隧道165-A1 ;繼之以輔助隧道 165-A2。以類似方式處理幀610-C、610-D和610-E，在圖6中可以看出。
[0057] 圖7是消息圖，示出了針對分條多隧道機制的范例消息流。該序列開始于在RTSCF 110或RTSE 120之間交換的一系列消息（705)，以建立第一安全隧道，其作為主要隧道工 作。使用TLS協(xié)議提供安全隧道的實施例可以使用TLS握手生成并提供隧道。也可以利用 用于生成和維持安全隧道的其他機制，伴隨適當?shù)奈帐中盘?，如本領域普通技術人員所理 解的那樣。
[0058] -旦建立了安全隧道，RTSCF 110和RTSE 120就通過代表其相應端點，RTC應用 160和P-CSCF 140的安全隧道傳輸實時業(yè)務量。RTSCF 110和RTSE 120可以交換配置請 求和響應消息710和715。在某個點，RTC應用160向RTSE 120發(fā)送消息720,從而請求 安全隧道上的冗余。RTSE 120將冗余請求傳遞到RTSCF 110上作為客戶端服務請求消息 725,其可以包括表示特定冗余機制和特定冗余倍數(shù)的參數(shù)。在本范例中，Stripe_Across_ Multiple被指定為冗余機制，冗余倍數(shù)為1。如果不包括這樣的參數(shù)，RTSCF 110可以利用 適當?shù)哪J值。
[0059] RTSCF 110利用客戶端服務響應消息730做出響應，該消息指明請求是否成功?？?戶端服務響應730可以包括用于新生成的輔助隧道的隧道會話標識符列表。在接收客戶端 服務響應730之后，RTSE 120通知RTC應用160冗余請求是否成功。此時，已經(jīng)在RTSCF 110和RTSE 120之間建立起冗余安全隧道165,冗余安全隧道165包括主要隧道加若干由 冗余倍數(shù)提供的輔助隧道。最后，RTSCF 110和RTSE 120可以進行TLS握手740以配置輔 助隧道。
[0060] 然后如下跨過冗余安全隧道165傳輸實時通信業(yè)務量。在本范例中，實時通信業(yè) 務量對應于RTP分組，但也支持其他類型的媒體分組。RTC應用160向RTSE 120提供第一 媒體分組745,以跨過冗余安全隧道165傳輸。RTSE 120利用包括序號的冗余報頭封裝這 一媒體分組745,并跨越主要隧道165-P發(fā)送所得的幀750。RTSE 120還跨過輔助隧道發(fā)送 所得幀750,在這種情形中，輔助隧道是單個輔助隧道165-A1。在范例情形中，這種發(fā)送基 本同時發(fā)生，但在其他實施例中，可能發(fā)生延遲。
[0061] 在幀750的第一實例到達時，RTSCF 110通過去除冗余報頭接收解封裝的幀750， 并向代理呼叫會話控制功能（P-CSCF) 140提供所得的媒體分組745。在幀750的第二實例 到達時，RTSCF 110使用滑動時窗發(fā)現(xiàn)，后一次到達是成功發(fā)送的幀的復制品，因此丟棄后 一實例。更具體而言，RTSCF 110和RTSE 120都跟蹤最后收到的RTC序號（在冗余報頭中 找到）并在RTC序號小于或等于前面接收的RTC序號時，丟棄RTC分組。
[0062] 在這種情形中，下一媒體分組是由RTSCF 110而非RTSE 120發(fā)送的。P-CSCF 140 提供第二媒體分組755#2, RTSCF 110利用冗余報頭封裝這一媒體分組，以包括下一序號。 跨過兩個隧道：主要隧道165-P和輔助隧道165-A1發(fā)送所得的幀760#2。在幀760#2的第 一實例到達時，接收RTSE 120通過去除冗余報頭對幀760#2解封裝，并向代理呼叫會話控 制功能（P-CSCF) 140提供所得的媒體分組755#2。在幀760#2的第二實例到達時，RTSCF 110使用滑動時窗發(fā)現(xiàn)，后一次到達是成功發(fā)送的幀的復制品，因此丟棄后一實例。在本范 例情形中，幀750是第一個發(fā)送的幀，但由于主要隧道165-P中的延遲，比幀760#2接收更 晚。
[0063] 圖8示出了根據(jù)RTSCF 110和RTSE 120的一些實施例，媒體分組通過各種協(xié)議 棧和層的行進。媒體分組穿越用戶側棧810-U、RTSCF棧810-R、P-CSCF棧810-P和CNE棧 810-C。首先通過冗余安全隧道165將分組傳輸?shù)竭_P-CSCF 140,然后在P-CSCF 140到CNE 150的明文路徑上行進。
[0064] 在隧道建立和協(xié)商流程期間（更早結合圖3、5和7所述），RTSCF 110向UE 130 分配內部（遠程）IP地址。可以在RTSCF 110上本地配置內部地址，或者RTSCF 110能夠 通過3GPP認證、授權和計費（AAA)服務器，例如位于IP多媒體服務（MS)網(wǎng)絡中的AAA服 務器，獲得遠程IP地址。
[0065] 由實時通信（RTC)應用160植入的所有更高層協(xié)議使用RTSCF 110分配的遠程IP 地址與核心網(wǎng)絡元件150通信。由RTC應用160產生的媒體分組穿過用戶側棧810-U，首先 由層820-U提供內部IP地址。YSL隧穿層820-U然后為媒體分組提供隧穿封裝。外部傳輸 IP層830-U然后增加外部IP地址。最后，媒體分組穿過L2/L1層840-U，用于向鏈路上發(fā) 送。
[0066] 在RTSCF 110處發(fā)生這個過程的反過程。分組在鏈路上被RTSCF 110接收，并在 L2/L1層850-R處進入RTSCF棧810-R。分組被傳遞直到外部IP地址被剝離的外部傳輸層 840-R。分組繼續(xù)通過TLS隧穿層830-R，然后通過內部IP層820-R，在此剝離內部IP地址。
[0067] 穿越冗余安全隧道165之后，分組然后轉向，向回行進到P-CSCF棧810-P。解除隧 穿的媒體分組首先由RTC應用160-P處理，然后由遠程IP層820-P處理。此時，分組為明 文，由L2/L1層850-P處理，以向鏈路上發(fā)送。注意，由于P-CSCF 140和CNE 150之間不涉 及任何隧道，所以僅使用一個（遠程）IP層。在CNE 150處接收分組，并發(fā)生反向過程：首 先由L2/L1層850-C處理，然后由遠程IP層820-C處理。媒體分組最后被交付到實時通信 (RTC)應用 160-C。
[0068] 通過這種方式，RTSCF 110對MS分組進行隧穿和解除隧穿，并從冗余安全隧道 165 向 CNE 150 轉發(fā)內部分組。一旦 RTSCF 110 向 P-CSCF 140 轉發(fā) IMS 消息，P-CSCF 140 就像3GPP MS規(guī)范（3GPP TS 24. 229)中指定的那樣處理MS消息。
[0069] 圖9示出了根據(jù)本文所述各種實施例的冗余分組的格式。無論何時RTSCF 110啟 用并提供特定應用套接字上的冗余，都通過向原始媒體分組增加冗余報頭910來封裝該套 接字上發(fā)送的每個媒體分組，原始媒體分組又被視為有效載荷920。冗余報頭910包括序號 字段910和有效載荷長度字段920。冗余報頭910還可以包括一個或多個保留字段930。
[0070] 圖10是冗余和隧穿封裝之后出現(xiàn)于傳輸鏈路上的媒體分組的分解圖。在源自 UE 130的分組穿過用戶側棧810-U并針對傳輸鏈路準備好時，這樣的分組由TLS隧道報頭 1030分隔的內部報頭部分1010和外部報頭部分1020構成。外部報頭部分1020和有效載 荷920在冗余安全隧道165之內被加密，其中剩余部分不加密。
[0071] 首先"在線上"發(fā)送的外部報頭部分1020包含外部L2報頭1040,繼之以外部L3 報頭1050,繼之以外部L4報頭1060。TLS隧道報頭1030是下一個上線的。下一個要發(fā)送 的是內部報頭部分1010,其包含內部L3報頭1070和內部L4報頭1080。最后上線的是有 效載荷920。隧道的存在對于應用/P-CSCF層是透明的或正交的。換言之，不修改內部IP 地址以適應TLS隧道，其如同隧道不存在一樣工作。
[0072] 圖11是RTSCF 110和RTSE 120使用的控制分組的分解圖?？刂葡⒖梢杂糜趨f(xié) 商參數(shù)，例如保持活躍機制、協(xié)議版本、UE內部IP地址的分配、報頭壓縮和認證機制?？刂?分組由TLS隧道報頭1130分隔的控制信號1110和外部報頭部分1120構成。首先"經(jīng)線 路"發(fā)送的外部報頭部分1120包含外部L2報頭1140,繼之以外部L3報頭1150,繼之以外 部L4報頭1160。TLS隧道報頭1130是下一個上線的。最后上線的是控制消息1110。
[0073] 圖12是針對RTSE 120的一些實施例使用的連接狀態(tài)機的流程圖。這樣的狀態(tài)機 可以用于檢測非頂S意識防火墻的存在并穿越這一防火墻。一開始，在方框1210, MS應 用嘗試根據(jù)3GPP規(guī)范TS 24. 229中指定的常規(guī)程序進行注冊。在方框1210處檢查成功注 冊。如果注冊成功，處理在方框1220處繼續(xù)，其中RTSE 120進入維持隧道的狀態(tài)。在一些 實施例中，RTSE 120還可以嘗試利用用于NAT穿越的3GPP中指定的替代程序進行注冊。
[0074] 不過，如果注冊失敗，處理在方框1240處繼續(xù)，其中RTSE 120嘗試建立通往RTSCF 110上特定目的地端口的TLS隧道（例如，80/443)。方框1240檢查是否成功建立。如果 成功建立了 TLS隧道，處理在方框1230繼續(xù)，其中RTSE 120進入維持隧道的狀態(tài)。在建立 隧道時，RTSE 120還可以向MS控制平面和用戶平面協(xié)議指出，存在非MS意識（即嚴格） 防火墻。此時，所有的MS協(xié)議都通過建立的安全隧道發(fā)送其所有業(yè)務量。任選地，如果未 啟用端到端安全，MS協(xié)議可以在協(xié)議層次上禁用安全，因為TLS隧穿機制將提供分組層級 的加密和認證機制。
[0075] 如果TLS隧道建立不成功，處理在方框1260處繼續(xù)。這種失敗可能表示可能存 在明文（explicit)的HTTP代理。因此，RTSE 120向網(wǎng)絡中的默認HTTP代理（例如端口 80/443)發(fā)送 HTTP CONNECT 方法（RFC 2616)。在方框 1270, RTSE 120 獲得對 HTTP CONNECT 的響應。如果對HTTP CONNECT的響應是失敗，處理在方框1280處繼續(xù)，其中RTSE 120等 候延遲期，然后再次開始過程。預定數(shù)量的失敗表示網(wǎng)絡中的錯誤配置，結果，頂S服務將 不會貫穿這個網(wǎng)絡。
[0076] 如果在方框1270,對HTTP CONNECT的響應表示成功，RTSE 120在方框1290處繼 續(xù)，其中進行另一次嘗試，以建立通往RTSCF 110的TLS隧道。在方框1295檢查是否成功 建立，在成功時，處理在方框1230處繼續(xù)，其中RTSE 120進入維持隧道的狀態(tài)。如果在方 框1295判定未成功建立TLS隧道，處理在方框1280處繼續(xù)，RTSE 120等候延遲期，然后重 新開始過程。
[0077] 圖13是可用于實施本文公開的RTSCF 110和/或RTSE 120實施例的網(wǎng)絡裝置的 方框圖。網(wǎng)絡裝置包括處理器1310、存儲器1320、網(wǎng)絡接口 1330、存儲裝置1340(例如非易 失性存儲器或磁盤驅動器）以及一個或多個輸入輸出（I/O)接口 1350。這些硬件部件是經(jīng) 由總線1310耦合的。從圖13中省略的是解釋網(wǎng)絡裝置的運行不需要的若干部件。
[0078] 冗余機制可以實現(xiàn)于軟件（S卩，處理器上執(zhí)行的指令）中。圖13示出了軟件實現(xiàn)， 存儲器1320存儲冗余代碼1370和協(xié)議代碼1380。
[0079] 冗余機制也可以在專門硬件邏輯中實現(xiàn)。硬件實現(xiàn)包括（但不限于）可編程序邏 輯器件（PLD)、可編程門陣列（PGA)、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA)、專用集成電路（ASIC)、芯片 上系統(tǒng)（SoC)和封裝中系統(tǒng)（SiP)。普通技術人員還應認識到，可以利用硬件和軟件的組合 實現(xiàn)這些部件。
[0080] 在網(wǎng)絡裝置的一些實施例中，軟件實現(xiàn)的冗余機制存儲于計算機可讀介質上，在 本公開的語境中，計算機可讀介質是指能夠包含、存儲或體現(xiàn)處理器可執(zhí)行指令的任何結 構。計算機可讀介質例如可以，但不限于，基于電子、磁、光、電磁、紅外或半導體技術。使用 電子技術的計算機可讀介質的具體范例會包括（但不限于）以下：隨機存取存儲器（RAM)、 只讀存儲器（ROM);以及可擦除可編程只讀存儲器（EPROM或閃速存儲器）。使用磁技術的 具體范例包括（但不限于）磁盤驅動器；以及便攜式計算機軟盤。利用光學技術的具體范 例包括（但不限于）緊致盤只讀存儲器（CD-ROM)或數(shù)字視頻盤只讀存儲器（DVD-ROM)。
[0081] 流程圖中的任何過程描述或方框會被理解為表示模塊、段或代碼部分，其包括用 于實施該過程中特定功能或步驟的一個或多個可執(zhí)行指令。如軟件開發(fā)領域的普通技術人 員所理解的那樣，替代實施方式也包括在本公開的范圍之內。在這些替代實施方式中，根據(jù) 所涉及的功能，可以按照圖示或論述次序之外的次序執(zhí)行功能，包括基本同時或相反次序。
[0082] 給出前面的描述是為了例示和說明。并非意在窮舉或將公開限制到公開的精確形 式。根據(jù)以上教導，明顯的修改或變化也是可能的。不過，選擇并描述所述實施方式是為了 例示本公開的原理及其實際應用，由此使本領域技術人員能夠在各種實施方式中利用本公 開并做出適合所構思的特定用途的各種修改。在根據(jù)公平合法授予所附權利要求的寬度解 釋時，所有這種修改和變化都在所附權利要求確定的公開范圍之內。
【權利要求】
1. 一種方法，包括： 將媒體分組流的第一媒體分組與媒體分組流的第二媒體分組組合成幀，所述第二媒體 分組是所述流中跟在所述第一媒體分組之后的一媒體分組； 將所述流中的所述第二媒體分組和第三媒體分組組合成另一幀，所述第三媒體分組是 所述流中跟在所述第二媒體分組之后的媒體分組；以及 向接收機發(fā)送所述幀和所述另一幀。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括： 對于所述流媒體分組的選定部分的每個，通過通道向所述接收機發(fā)送選定流媒體分組 的有效載荷；以及 對于所述流媒體分組的剩余部分的每個，通過額外通道向所述接收機發(fā)送剩余流媒體 分組的有效載荷。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，還包括： 對于所述流媒體分組的選定部分的每個，通過所述額外通道向所述接收機發(fā)送選定流 媒體分組的有效載荷；以及 對于所述流媒體分組的剩余部分的每個，通過所述通道向所述接收機發(fā)送所述剩余流 媒體分組的有效載荷。
4. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中通過所述額外通道發(fā)送選定流媒體分組的每個的 有效載荷相對于通過所述通道發(fā)送選定流媒體分組的對應一個的有效載荷是延遲的。
5. -種方法，包括： 通過通道向接收機發(fā)送媒體分組流中第一媒體分組的有效載荷；以及 通過額外通道向所述接收機發(fā)送所述流中下一媒體分組的有效載荷。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括： 通過所述額外通道向所述接收機發(fā)送所述第一媒體分組的有效載荷；以及 通過所述通道向所述接收機發(fā)送所述下一媒體分組的有效載荷。
7. -種在發(fā)射機中執(zhí)行的方法，所述方法包括： 在所述發(fā)射機和接收機之間建立N個通道； 向從所述N個通道中的通道分配媒體分組流的每個；以及 通過所分配的通道向所述接收機發(fā)送每個流媒體分組的有效載荷。
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，還包括： 向所述通道的每個分配媒體分組流的1/N。
9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其中以循環(huán)方式向通道分配所述媒體分組。
10. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其中每個流媒體分組都被分配到單個通道，每個流媒 體分組的有效載荷僅在所分配的通道上發(fā)送。
11. 根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括： 向從所述N個通道中的另一個通道分配媒體分組流的每個；以及 通過所分配的另一通道向所述接收機發(fā)送每個流媒體分組的有效載荷。
【文檔編號】G06F15/16GK104272290SQ201380020749
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月18日 優(yōu)先權日:2012年4月18日
【發(fā)明者】H·卡茨, P·庫馬爾, R·赫雷羅 申請人:阿克米組件股份有限公司