Beschreibungdescription
Überlaststeuerung in einem IP-KommunikationsnetzOverload control in an IP communication network
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Signalisieren einer Änderung des Überlaststatus mindestens eines ersteren Netzelementes an mindestens ein weiteres Netz¬ element über mindestens ein IP-Kommunikationsnetz.The invention relates to a method and apparatus for signaling a change in the overload status of at least one former network element to at least one other network element via at least one ¬ IP communication network.
In SS7-Telekommunikationsnetzen wird durch die sogenannte au¬ tomatische Stau-Kontrolle (Automatic Congestion Control (ACC) ) eine automatische Überlaststeuerung realisiert, die es Netzelementen ermöglicht, den Verkehr zu anderen Netzelemen¬ ten lastabhängig zu verteilen. Dazu meldet jedes Netzelement mittels SS7-Nachrichten während des Auslösens einer Verbin¬ dung seine aktuelle Überlaststufe zum benachbarten Netzele¬ ment. Dieses kann dann bei künftigen Verbindungsversuchen die gespeicherte Überlaststufe bei der Wegeauswahl berücksichti¬ gen und damit die Verkehrslast gleichmäßig verteilen. Werden über einen gewissen Zeitraum keine weiteren Nachrichten emp¬ fangen, so wird die Überlaststufe automatisch nach Ablauf ei¬ nes entsprechenden Timers herabgesetzt. In IP- Kommunikationsnetzen, insbesondere in einem SIP-Netz wie dem 3GPP IMS (IP Multimedia Subsystem) mit verschiedenen Arten von SIP-Servern gibt es dagegen kein einheitliches und stan¬ dardisiertes Verfahren für eine automatische Überlaststeue¬ rung. Das IP Multimedia Subsystem (IMS) ist u. a. in den Spe¬ zifikationen 3GPP TS 23.228 und 3GPP TS 24.229 definiert. Das IP Multimedia Subsystem (IMS) führt eine neue Technologie zur Realisierung multimedialer, mobiler Dienste ein, wie zum Bei¬ spiel Daten-, Text-, Sprach- und/oder Videodienste. Für die Kommunikation wird dabei das sogenannte Session Initiation Protocol (SIP) verwendet. Das Session Initiation Protocol (Verbindungs-Initialisierungs-Protokoll) SIP ist ein textba- siertes Signalisierungsprotokoll für Internet-Konferenzen, Telefonie, Übermittlung von Präsenzinformationen eines Nut¬ zers, Ereignisbenachrichtigung, Instant-Messaging (Nachrich-
tendienste) und viele weitere Einsatzgebiete. Die Entwicklung von SIP wird durch die IESG, der Internet Engineering Stee- ring Group innerhalb von IETF geleitet. SIP hat eine zentrale Bedeutung im IP Multimedia Subsystem. Es wird überall dort benutzt, wo Nutzer eines Endgerätes lokalisiert und Sessions (Verbindungen) im System aufgebaut, kontrolliert, modifiziert und beendet werden müssen.In SS7 telecommunication networks, an automatic overload control is realized by the so-called automatic congestion control (ACC), which allows network elements to distribute the traffic to other Netzelemen¬ th load-dependent. These reports each network element via SS7 messages during firing a Verbin ¬ dung its current overload level for neighboring Netzele ¬ ment. This can then in future connection attempts the stored overload level in the path selection berücksichti ¬ gen and distribute the traffic load evenly. If no further messages begin emp¬ over time, the overload level is automatically reduced after ei ¬ nes the timer. In IP communication networks, particularly in a SIP network such as the 3GPP IMS (IP Multimedia Subsystem) with different types of SIP servers however, there is no uniform and stan¬ dardisiertes method for automatic Überlaststeue ¬ tion. The IP Multimedia Subsystem (IMS) is, among other things fications in the Spe ¬ 3GPP TS 23.228 and 3GPP TS 24229 defines. The IP Multimedia Subsystem (IMS) introduces a new technology for the realization of multimedia, mobile services, such as data, text, voice and / or video services. For communication, the so-called Session Initiation Protocol (SIP) is used. The Session Initiation Protocol SIP is a text-based signaling protocol for Internet conferences, telephony, transmission of presence information of a user, event notification, instant messaging (messaging). tenders) and many other uses. The development of SIP is managed by IESG, the Internet Engineering Steering Group within IETF. SIP plays a central role in the IP multimedia subsystem. It is used wherever users of a terminal need to be located and sessions (connections) in the system must be established, controlled, modified and terminated.
Häufig wird zur Lastverteilung zum Beispiel in IP-Kommuni- kationsnetzen die sogenannte „round-robin" Methode einge¬ setzt, bei der der Verkehr gleichmäßig auf alle bekannten Server verteilt wird. Diese Methode, eingesetzt im Zusammen¬ hang mit Server Farmen/Pools und in DNS-Servern (Domain Name System - Server) bei der Beantwortung einer DNS-Anfrage, ist einfach zu implementieren, berücksichtigt aber nicht die tat¬ sächliche Last der einzelnen Server und erzielt daher keine optimalen Ergebnisse.Often the so-called "round-robin" method is ¬ when the traffic is evenly distributed to all known servers is set to distribute the load, for example, cation networks IP communi-. This method, used in conjunction ¬ hang with server farms / pools and in DNS servers (Domain Name System - Server) in answering a DNS request, is easy to implement, but does not take into account the ¬ Actual load of each server and therefore does not achieve optimal results.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine effiziente Möglichkeit zur Überlaststeuerung in einem IP-Kommunikationsnetz vorzuschla¬ gen.The object of the invention is vorzuschla¬ an efficient way for overload control in an IP communication network conditions.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die Gegenstän¬ de der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved in each case by the Gegenstän ¬ de independent claims. Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Ein Kern der Erfindung ist darin zu sehen, dass über mindes¬ tens ein IP-Kommunikationsnetz von mindestens einem weiteren Netzelement mindestens eine Signalisierungsnachricht betref- fend eine erwünschte Benachrichtigung des weiteren Netzele¬ mentes bei einer Änderung des Überlast-Status des ersteren Netzelementes an das erstere Netzelement gesendet wird. Bei einer Änderung des Überlast-Status des ersteren Netzelementes sendet das erstere Netzelement eine Benachrichtigung an das mindestens eine Netzelement, das die Benachrichtigung wünscht. Erfindungsgemäß wird für die mindestens eine Signa-
lisierungsnachricht und/oder für die Benachrichtigung das SIP-Protokoll (Session Initiation Protocol) verwendet.A core of the invention is to be seen in that over at least one IP communication network of at least one further network element at least one signaling message concerning a desired notification of the other Netzele ¬ Mentes at a change of the overload status of the former network element to the former Network element is sent. Upon a change in the overload status of the former network element, the former network element sends a notification to the at least one network element that desires the notification. According to the invention, for the at least one signal lisierungsnachricht and / or for the notification, the SIP protocol (Session Initiation Protocol) used.
Zum Beispiel können zur Überlaststeuerung die vorhandenen SIP Nachrichten SUBSCRIBE und NOTIFY verwendet werden. MittelsFor example, the existing SIP messages SUBSCRIBE and NOTIFY can be used for overload control. through
SUBSCRIBE subskribiert sich dabei ein Netzelement bzw. Server (nicht notwendigerweise ein SIP Server) bei allen anderen Netzelementen bzw. Servern, zu denen er in einer Kommunikati¬ onsbeziehung steht. Diese Netzelemente bzw. Server können zum Beispiel in einer Liste vorkonfiguriert sein oder sich auto¬ matisch bekannt machen. Innerhalb der SUBSCRIBE-Nachricht muß das mindestens eine weitere Netzelement nun festlegen bei Eintreten welcher Ereignisse er eine Benachrichtigung des ersteren Netzelementes (eine NOTIFY Nachricht mit entspre- chenden Daten) erhalten möchte. In diesem Fall subskribiert sich der Server für zum Beispiel das neu zu definierende „o- verload State event package" Ereignis-Paket (event package) . Das erstere Netzelement, das eine solche SUBSCRIBE Nachricht erhält, merkt sich die Adresse des Senders und benachrichtigt dieses dann, falls sich an seinem Überlaststatus etwas än¬ dert.SUBSCRIBE subscribes to a network element or server (not necessarily a SIP server) in all other network elements or servers to which it is in a kommunikati¬ onsbeziehung. These network elements and servers can be configured, for example, in a list or make matically known auto ¬. Within the SUBSCRIBE message, the at least one further network element must now specify when it wishes to receive a notification of the former network element (a NOTIFY message with corresponding data). In this case, the server subscribes to, for example, the redefinable "overload state event package" event package The former network element receiving such a SUBSCRIBE message remembers the sender's address and notifies it then, if something is changed än ¬ at its overload status.
Die Benachrichtigung erfolgt dabei mittels einer NOTIFY Nach¬ richt, die im Nachrichten-Body den aktuellen Überlaststatus des Netzelementes codiert als XML Dokument enthält. Der Über¬ laststatus kann dabei nach verschiedenen Kriterien bestimmt werden wie zum Beispiel aus der CPU Last, der Auslastung des Speichers, der Zahl der offenen TCP/IP Sockets, usw. und wird zum Beispiel als Zahl zwischen 0 und n codiert (n könnte zum Beispiel 10 sein), wobei 0 keine Überlast bedeutet.The notification takes place by means of a NOTIFY message containing the current overload status of the network element encoded in the message body as an XML document. The over ¬ load status can be determined according to various criteria such as the CPU load, the memory load, the number of open TCP / IP sockets, etc. and is for example encoded as a number between 0 and n (n could Example 10), where 0 means no overload.
Um zu vermeiden dass zu oft NOTIFY Nachrichten ausgesendet werden, könnte bei der Berechnung des Überlaststatus ein Hysteresisfaktor berücksichtigt werden bzw. es könnten Regeln aufgestellt werden, die die Art und Weise und/oder den Zeit¬ punkt für eine Benachrichtigung festlegen. Dabei muß dann zum Beispiel die Überlast in mehreren aufeinanderfolgenden Zeit-
abschnitten einen gewissen Wert überschreiten, damit eine NOTIFY-Nachricht an alle Netzelemente geschickt wird, die sich zuvor für das „overload State event package" subskri¬ biert haben.To avoid that too often NOTIFY messages are sent when calculating the overload status could be a Hysteresisfaktor be taken into account or it could establish the rules that point the way and / or the time ¬ set for a notification. In this case, for example, the overload must then occur in several successive time periods. sections to exceed a certain value, so that a NOTIFY message is sent to all network elements that have subscribed before ¬ for the "overload state event package".
Erhält ein Server eine NOTIFY Nachricht mit einem bestimmten Überlaststatus des ersteren Netzelementes, kann er diesen beim Weiterleiten von Anfragen bzw. beim Versand von Daten berücksichtigen, wobei eine Anfrage über ein Netzelement mit dem aktuell niedrigsten Überlaststatus gesendet werden könn¬ te. Erhält ein Netzelement über einen längeren Zeitraum keine NOTIFY Nachricht von einem seiner Kommunikationspartner, kann er selbständig den Überlaststatus für diesen herabsetzen, damit sich das System nicht selbst blockiert. Auf diese Weise kann auch ein DNS-Server über den aktuellen Lastzustand sei¬ ner Kommunikationspartner informiert werden und bei einer DNS-Anfrage die IP-Adresse des Netzelementes mit der gerings¬ ten Last zurückgeben. Dazu muß nicht der vollständige SIP Stapel mit allen Nachrichten implementiert werden, sondern nur die einfach aufgebauten SUBSCRIBE und NOTIFY Nachrichten und die zugehörigen Antwortnachrichten.If a server a NOTIFY message with a certain overload status of the former network element, it can take account of this when forwarding requests or when sending data, a request is sent via a network element with the lowest current overload status te could ¬. If a network element does not receive a NOTIFY message from one of its communication partners for an extended period of time, it can independently reduce the overload status for it, so that the system does not block itself. In this way, a DNS server can about the current load condition sei¬ ner communication partners are informed and the IP address of the network element back when a DNS request to the Gering ¬ th load. This does not require the implementation of the full SIP stack of all messages, just the simple SUBSCRIBE and NOTIFY messages and the associated response messages.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Überlast¬ steuerung mit bereits bestehenden Signalisierungen bzw. Sig- nalisierungsprotokollen einfach und kosteneffektiv implemen¬ tiert werden kann.One advantage of the invention is to be that an overload ¬ control with existing signaling or Sig- nalisierungsprotokollen simple and cost effective implemen¬ advantage.
Die Erfindung wird anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in a figure. Show
Figur 1 ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren in zwei IP-Multimedia-Subsystemen,FIG. 1 shows an example of the method according to the invention in two IP multimedia subsystems,
Figur 2 eine vereinfachte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .2 shows a simplified device for carrying out the method according to the invention.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren in zwei IP Multimedia Subsystemen (IMS) . Zur Überlaststeue-
rung werden die vorhandenen SIP Nachrichten SUBSCRIBE und NOTIFY verwendet. Diese SIP-Nachrichten sind zum Beispiel im RFC3265 (Session Initiation Protocol (SIP) -Specific Event No- tification, June 2002) beschrieben. Ein SIP Server bzw. ein weiteres Netzelement I-CSCF eines IP Multimedia Subsystem IMS 1 subskribiert sich mittels der SUBSCRIBE-Nachricht (zum Bei¬ spiel eine I-CSCF (Interrogating - CaIl Session Control Func¬ tion) oder S-CSCF (Service - CaIl Session Control Function (Anruf-Verbindungs-Kontroll-Funktion) ) eines IP Multimedia Subsystems) für zum Beispiel ein „overload State event packa- ge" Ereignis-Paket (event package) bei ersteren Netzelementen bzw. SIP-Servern I-CSCF-2 aus einem anderen IP Multimedia Subsystem IMS 2, die sich innerhalb eines Server-Pools befin¬ den und wird von diesen ersteren Netzelementen I-CSCF-2 be- nachrichtigt sobald sich deren Überlaststatus ändert. Das mindestens eine erstere Netzelement kann selbstverständlich auch ein Proxy-Server, ein Applikationsserver oder Ähnliches sein. Diese ersteren Netzelemente bzw. Server I-CSCF-2 können zum Beispiel in einer Liste vorkonfiguriert sein oder sich automatisch bekannt machen. Innerhalb der SUBSCRIBE-Nachricht muß das mindestens eine weitere Netzelement I-CSCF nun fest¬ legen bei Eintreten welcher Ereignisse er eine Benachrichti¬ gung des ersteren Netzelementes I-CSCF-2 (eine NOTIFY Nach¬ richt mit entsprechenden Daten) erhalten möchte. Der Über- laststatus kann dabei nach verschiedenen Kriterien bestimmt werden wie zum Beispiel aus der CPU Last, der Auslastung des Speichers, der Zahl der offenen TCP/IP Sockets, usw. und wird zum Beispiel als Zahl zwischen 0 und n codiert (n könnte zum Beispiel 10 sein), wobei 0 keine Überlast bedeutet. Um zu vermeiden dass zu oft NOTIFY Nachrichten ausgesendet werden, könnte bei der Berechnung des Überlaststatus ein Hysteresis- faktor berücksichtigt werden bzw. es könnten Regeln aufge¬ stellt werden, die die Art und Weise und/oder den Zeitpunkt für eine Benachrichtigung festlegen. Dabei muß dann zum Bei- spiel die Überlast in mehreren aufeinanderfolgenden Zeitab¬ schnitten einen gewissen Wert überschreiten, damit eine NOTIFY-Nachricht an alle Netzelemente I-CSCF geschickt wird,
die sich zuvor für das „overload State event package" sub¬ skribiert haben.FIG. 1 shows an example of the method according to the invention in two IP Multimedia Subsystems (IMS). For overload control The existing SIP messages SUBSCRIBE and NOTIFY are used. These SIP messages are described, for example, in the RFC3265 (Session Initiation Protocol (SIP) Special Event Notification, June 2002). A SIP server or another network element I-CSCF of an IP Multimedia Subsystem IMS 1 subscribed to by the SUBSCRIBE message (for In ¬ play an I-CSCF (Interrogating - Call Session Control Func ¬ tion) or S-CSCF (Service - Call session control function) of an IP multimedia subsystem) for, for example, an "overload state event packaged" event package in the case of former network elements or SIP servers I-CSCF- 2 from a different IP multimedia subsystem IMS 2 that once nachrichtigt Working within a server pool befin ¬ and is by these former network elements I-CSCF 2, the overload status changes. the at least one former network element can of course also be a proxy For example, these former network elements or servers I-CSCF-2 may be preconfigured in a list or automatically known within the SUBSCRIBE-N achricht has at least one further network element I-CSCF will set up ¬ which upon the occurrence of events he a Notifications ¬ supply of the former network element I-CSCF-2 wants (a NOTIFY Nach¬ directing with corresponding data) are obtained. The overload status can be determined according to various criteria such as the CPU load, the memory load, the number of open TCP / IP sockets, etc. and is encoded as a number between 0 and n, for example Example 10), where 0 means no overload. In order to avoid that NOTIFY messages are sent out too often, a hysteresis factor could be taken into account in the calculation of the overload status or rules could be set up which specify the manner and / or the time for a notification. In this case, for example, the overload in several successive time intervals must exceed a certain value so that a NOTIFY message is sent to all network elements I-CSCF, who have previously skribiert for "overload state event package" sub ¬.
Daraufhin ist es dem SIP-Server bzw. dem weiteren Netzelement I-CSCF möglich, den Verkehr zu den überlasteten Servern I- CSCF-2 aus dem Server Pool zu drosseln und diese bei neuen Anfragen prozentual nicht mehr so häufig zu berücksichtigen. Damit wird die Last stärker auf andere Server I-CSCF-2 des Server Pools verteilt. Erhält ein Netzelement über einen län- geren Zeitraum keine NOTIFY Nachricht von einem seiner Kommu¬ nikationspartner, kann es selbständig den Überlaststatus für diesen herabsetzen, damit sich das System nicht selbst blo¬ ckiert. Auf diese Weise kann auch ein DNS-Server über den ak¬ tuellen Lastzustand seiner Kommunikationspartner informiert werden und bei einer DNS-Anfrage die IP-Adresse des Netzele¬ mentes mit der geringsten Last zurückgeben. Dazu muß nicht der vollständige SIP Stapel mit allen Nachrichten implemen¬ tiert werden, sondern nur die einfach aufgebauten SUBSCRIBE und NOTIFY Nachrichten und die zugehörigen Antwortnachrich- ten.Thereupon it is possible for the SIP server or the further network element I-CSCF to throttle the traffic to the overloaded servers I-CSCF-2 from the server pool and to no longer consider them as frequently with new requests. This distributes the load more heavily to other server I-CSCF-2 servers. If a network element does not receive a NOTIFY message from one of its communication partners over a longer period of time, it can independently reduce the overload status for it, so that the system does not block itself. In this way, a DNS server can be informed of the communication partners and Netzele ¬ mentes return at a DNS request the IP address of the least loaded over the ak¬ tual load condition. For this purpose, the complete SIP stack with all messages need not be implemented, but only the simply constructed SUBSCRIBE and NOTIFY messages and the associated reply messages.
Figur 2 zeigt eine vereinfachte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in Figur 1 beschrie¬ ben ist. Die Vorrichtung besitzt eine Sendeeinheit S und eine Empfangseinheit E zur Kommunikation mit mindestens einem wei¬ teren Netzelement I-CSCF. Eine Verarbeitungseinheit (V) des ersteren Netzelementes I-CSCF-2 empfängt mindestens eine Sig- nalisierungsnachricht, zum Beispiel eine SIP-SUBCRIBE- Nachricht von mindestens einem weiteren Netzelement I-CSCF betreffend eine erwünschte Benachrichtigung, zum Beispiel ei¬ ne SIP-NOTIFY-Nachricht, des ersteren Netzelementes I-CSCF-2 bei einer Änderung des Überlaststatus des ersteren Netzele¬ mentes. Bei einer Änderung des Überlaststatus sendet die Ver¬ arbeitungseinheit V an das weitere Netzelement I-CSCF eine entsprechende Benachrichtigung.
Figure 2 shows a simplified apparatus for performing the method according to the invention, as in Figure 1 ben beschrie ¬. The apparatus has a transmitting unit and a receiving unit S E for communication with at least one white ¬ direct network element I-CSCF. A processing unit (V) of the former network element I-CSCF-2 is at least receives a Sig- nalisierungsnachricht, for example, a SIP SUBCRIBE- message from at least one other network element I-CSCF on a desired alert, for example egg ¬ ne SIP NOTIFY Message, the former network element I-CSCF-2 in a change in the overload status of the former Netzele ¬ Mentes. When a change in the overload status of the Ver ¬ processing unit V sends a corresponding notification to the other network element I-CSCF.