PoC会话中对发言权进行分布式队列控制的方法及系统

摘要

一种PoC会话中对发言权进行分布式队列控制的方法及系统，包括有参与PoC会话的若干个PoC用户终端以及PoC用户终端所属的PoC服务器，该方法包括：当参与本次会话的PoC用户分属于多个PoC服务器时，每个PoC用户的发言权请求被保存在所述PoC用户所属的PoC服务器的本地等待队列中，并由各个PoC服务器分别对各自的本地等待队列进行维护，同时按照发言权请求的全局位置标识依次向各个本地等待队列中发言权请求所对应的PoC用户授予发言权。本发明属于移动通信技术领域，既能满足PoC系统对发言权请求等待的要求、又能克服发言权集中式控制技术的缺点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种PoC会话中对发言权进行分布式队列控制的方法及系统，属于移动通信技术领域。

背景技术

随着第三代3G(3rd Generation)移动通信技术的快速发展，作为3G标志应用之一的PoC(Push to Talk over Cellular)业务也日益受到了人们的广泛关注。PoC是一种即时的双向集群通信业务，移动终端用户只需像使用对讲机一样按下一个键而无需进行拨号就可以快速地与网络覆盖范围内的多个用户快速建立起半双工多媒体会话，具有信号覆盖范围广、网络资源利用率高、计费方式灵活等特点，被视为继短消息业务之后的下一代杀手级业务。

参见图1，介绍现有技术中基于IMS系统的PoC会话网络架构示意图。由于PoC会话中用户移动终端数目以及地理位置的不确定性，PoC会话控制规则规定在1个会话中允许存在多个PoC服务器，其中一个PoC服务器负责完成对PoC会话的集中控制、信令转发等操作，其他PoC服务器负责转发各种控制信令和媒体流。每个子网的PoC用户终端都通过本子网唯一的1个PoC服务器同外界联系。如图1所示，该PoC会话涉及3个子网，共包含3个PoC服务器和6个PoC用户终端，其中每个子网的PoC服务器负责管理各自下属的2个PoC用户终端、并作为本子网同其它子网通信的唯一接口。

半双工是PoC的基本业务属性之一，在会话中任意时刻，最多只允许有1个用户发言，其它用户处于接听状态。有发言需求的用户通过按键来竞争会话中唯一的1个发言权。为了避免其他用户后续还得发送发言权请求消息对网络造成的负担，同时避免用户使用PoC业务的感受不好，OMA(Open Mobile Alliance)为PoC系统提出了集中式发言权控制技术TBCP(Talk Burst Control Protocol)。在TBCP中，中心控制节点(通常是某一PoC服务器)负责发言权请求的插入、取消、查询以及发言权分配等操作，不同子网的PoC用户终端发送过来的发言权请求都通过各自的PoC服务器汇总到中心控制节点处的全局请求队列中保存，所述全局请求队列是1个基于FCFS(first come first serve)策略的发言权请求队列。由于在整个会话过程中，全局请求队列所在位置保持不变，始终位于中心控制节点处。如果中心控制节点出现负载过重甚至故障，发言权相关控制消息的处理就会受其影响而导致等待时延变长，影响到用户的体验和满意度，因此TBCP具有集中式机制固有的缺点：中心控制节点维护成本高、容易产生控制瓶颈、健壮性不好、扩展性差等。

如何既能满足PoC系统对发言权请求等待的要求、又能克服发言权集中式控制技术的缺点？已经成为一个急需解决的重要技术问题，并已引起许多科技人员的关注。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种PoC会话中对发言权进行分布式队列控制的方法及系统，既能满足PoC系统对发言权请求等待的要求、又能克服发言权集中式控制技术的缺点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种PoC会话中对发言权进行分布式队列控制的方法，该方法包括：

当参与本次会话的PoC用户分属于多个PoC服务器时，每个PoC用户的发言权请求被保存在所述PoC用户所属的PoC服务器的本地等待队列中，并由各个PoC服务器分别对各自的本地等待队列进行维护，同时按照发言权请求的全局位置标识依次向各个本地等待队列中发言权请求所对应的PoC用户授予发言权。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种PoC会话中对发言权进行分布式队列控制的系统，包括有参与PoC会话的若干个PoC用户终端以及PoC用户终端所属的PoC服务器，其中：

PoC服务器，通过网络和其他PoC服务器、下属的PoC用户终端相连，将下属的PoC用户终端发出的发言权请求保存在本地等待队列中，并根据先来先服务的排队策略，对本地等待队列进行维护，通过和其他PoC服务器的协商来确定本地等待队列中每个发言权请求的全局位置标识，从而能按照发言权请求的全局位置标识依次向本地等待队列中发言权请求所对应的PoC用户终端授予发言权。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由各个PoC服务器分别保存各自子网范围内的PoC用户的发言权请求，并将各自子网内的PoC用户的发言权请求构成本地等待队列进行维护，改变了TBCP下由中心控制节点(某固定的PoC服务器)来对所有发言权请求进行维护的技术方案，从而既能满足PoC系统对发言权请求等待的要求、又能克服发言权集中式控制技术的缺点，消除局部负载瓶颈、满足可扩展性及健壮性的要求，并极大提升用户操作的便捷性和友好性，提高应用的服务水平及满意度。

附图说明

图1是基于IMS系统的PoC会话网络架构示意图。

图2是图1所示的实施例中，各个PoC服务器分别对各自的本地等待队列进行维护的示意图。

图3是当PoC用户请求发言权时，本发明的具体操作流程图。

图4是当前发言的PoC用户结束发言时，本发明的具体操作流程图。

图5是当已发出发言权请求消息的PoC用户撤销发言权请求时，本发明的具体操作流程图。

图6是PoC服务器的组成结构示意图。

图7是本发明应用的一个实施例的网络结构示意图。

图8是图7实施例中，PoC用户请求、释放、查询和撤销发言权的信令交互流程图。

图9是本发明实施例的仿真结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明中，由各个PoC服务器分别保存各自子网范围内的PoC用户的发言权请求，并将各自子网内的PoC用户的发言权请求构成本地等待队列进行维护，改变了TBCP下由中心控制节点(某固定的PoC服务器)来对所有发言权请求进行维护的技术方案，从而能当中心控制节点因负载过重而导致消息处理时延过长甚至当机的时候，仍然可以通过其他PoC服务器的协同操作来实现对发言权请求等待的支持，不对发言权控制流程产生影响，同时分担了中心控制节点处的负载。

本发明提供一种PoC会话中对发言权进行分布式队列控制的方法，该方法还包括：当参与本次会话的PoC用户分属于多个PoC服务器时，每个PoC用户的发言权请求被保存在所述PoC用户所属的PoC服务器的本地等待队列中，并由各个PoC服务器分别对各自的本地等待队列进行维护，同时按照发言权请求的全局位置标识依次向各个本地等待队列中发言权请求所对应的PoC用户授予发言权。

参见图2，是图1所示的实施例中，各个PoC服务器分别对各自的本地等待队列进行维护的示意图。当PoC用户-A1、PoC用户-A2、PoC用户-B1、PoC用户-B2、PoC用户-C1和PoC用户-C2都发起发言权请求后，PoC用户-A1和PoC用户-A2的发言权请求构成PoC服务器-A的本地等待队列，PoC用户-B1和PoC用户-B2的发言权请求构成PoC服务器-B的本地等待队列，PoC用户-C1和PoC用户-C2的发言权请求构成PoC服务器-C的本地等待队列。

所述本地等待队列中的每一项发言权请求可以包含有如下信息：PoC用户标识、时间戳、全局位置标识。其中，PoC用户标识是发出该发言权请求的PoC用户的唯一标识；时间戳是该发言权请求的发出时间信息；全局位置标识是该发言权请求在所有发言权请求中的排序位置信息，也即是在所有参与会话的PoC服务器的本地等待队列中的发言权请求的排序位置，所述全局位置标识可以是一个从0开始递增的非负整数S，当S＝0，则表示所述发言权请求对应的PoC用户正授予发言权，当S越大，则表示所述发言权请求在所有发言权请求中的排序位置越靠后，例如S＝1表示所述发言权请求对应的PoC用户是处于第1位的等待用户，S＝2表示所述发言权请求对应的PoC用户是处于第2位的等待用户。所述全局位置标识可以根据发言权请求的时间戳，并按照先来先服务的排队策略来确定。

当某个PoC用户向所属PoC服务器发起会话请求时，所述发起会话请求的PoC用户所属的PoC服务器将和其他参与会话的若干个PoC服务器协商建立本次会话。在本次会话建立过程中，本发明还包括有：

每个参与会话的PoC服务器在本地生成一个本地等待队列，并对所述本地等待队列初始化为空。

在本次会话过程中，参与会话的PoC用户可以通过请求、释放、查询或撤销等发言权控制消息，请求对发言权进行相关操作。本发明的发言权控制消息可以采用TBCP中的现有消息，并使用RTCP(实时传输控制协议)实现消息承载。

下面将进一步描述会话过程中，当PoC用户发出请求、释放、查询或撤销等发言权控制消息时，本发明的具体操作流程，为了方便描述，发出所述发言权控制消息的PoC用户所属的PoC服务器简称为PoC请求服务器。

如图3所示，当PoC用户请求发言权，向所属PoC服务器发送发言权请求消息时，本发明进一步包括有：

步骤A1、PoC请求服务器读取下属PoC用户发来的发言权请求消息，并向其他PoC服务器转发所述发言权请求消息。

步骤A2、当其他PoC服务器接收到PoC请求服务器转发来的发言权请求消息后，判断本地等待队列是否为空？如果不为空，则将所述发言权请求消息的发出时间和本地等待队列中所有发言权请求的时间戳逐一比较，按照先来先服务的排队策略确定所述本地等待队列中时间戳早于所述发言权请求消息的发出时间的发言权请求个数N，并将本地等待队列中时间戳不早于所述发言权请求消息的发出时间的发言权请求的全局位置标识加1，最后将N返回给PoC请求服务器；如果为空，则返回发言权请求个数N＝0给PoC请求服务器。

步骤A3、当PoC请求服务器收到所有其他PoC服务器返回的发言权请求个数N后，按照先来先服务的排队策略，将所述发言权请求消息所对应的发言权请求插入到本地等待队列中，并计算所述插入的发言权请求的全局位置标识：即本地等待队列中时间戳早于所述发言权请求消息的发出时间的发言权请求个数A和所有其他PoC服务器返回的发言权请求个数N之和，再将本地等待队列中排在所述插入的发言权请求后的所有发言权请求的全局位置标识加1。

步骤A4、PoC请求服务器判断所述插入的发言权请求的全局位置标识是否为0？如果是，则向所述插入的发言权请求对应的PoC用户授予发言权；如果否，则将所述插入的发言权请求的全局位置标识返回给发出发言权请求的PoC用户。

如图4所示，当前发言的PoC用户结束发言，向所属PoC服务器发送发言权释放消息时，本发明进一步包括有：

步骤B1、PoC请求服务器从本地等待队列中删除结束发言的PoC用户对应的发言权请求，并将本地等待队列中所有发言权请求的全局位置标识减1，然后向结束发言的PoC用户返回释放成功应答消息。

步骤B2、PoC请求服务器向其他PoC服务器转发所述发言权释放消息，并判断本地等待队列中是否存在有全局位置标识为0的发言权请求，若有发言权请求的全局位置标识为0，则向全局位置标识为0的发言权请求的PoC用户授予发言权。

步骤B3、当其他PoC服务器接收到PoC请求服务器发来的发言权释放消息时，其他PoC服务器将本地等待队列中所有发言权请求的全局位置标识减1，并判断本地等待队列中是否存在有全局位置标识为0的发言权请求，若有发言权请求的全局位置标识为0，则向全局位置标识为0的发言权请求的PoC用户授予发言权。

当PoC用户查询其排队等待位置，向所属PoC服务器发送发言权查询消息时，本发明进一步包括有：

步骤C1、PoC请求服务器在本地等待队列中查找所述PoC用户的发言权请求，并将所述发言权请求的全局位置标识返回给查询的PoC用户。

如图5所示，当已发出发言权请求消息的PoC用户撤销发言权请求，向所属PoC服务器发送发言权撤销消息时，本发明进一步包括有：

步骤D1、PoC请求服务器从本地等待队列中删除所述被撤销的发言权请求，并将所述被删除的发言权请求的全局位置标识逐一和本地等待队列中的其它发言权请求的全局位置标识进行比较，若所述被删除的发言权请求的全局位置标识小于本地等待队列中发言权请求的全局位置标识，则将本地等待队列中的发言权请求的全局位置标识减1，然后向撤销发言权请求的PoC用户返回撤销成功应答消息，同时向其他PoC服务器转发所述发言权撤销消息和所述被删除的发言权请求的全局位置标识。

步骤D2、当其他PoC服务器接收到PoC请求服务器发来的发言权撤销消息时，其他PoC服务器将所述被删除的发言权请求的全局位置标识逐一和本地等待队列中的所有发言权请求的全局位置标识进行比较，若所述被删除的发言权请求的全局位置标识小于本地等待队列中的发言权请求的全局位置标识，则将所述本地等待队列中的发言权请求的全局位置标识减1。

本发明还提供一种PoC会话中对发言权进行分布式队列控制的系统，包括有参与PoC会话的若干个PoC用户终端以及PoC用户终端所属的PoC服务器，其中：

PoC服务器，通过网络和其他PoC服务器、下属的PoC用户终端相连，将下属的PoC用户终端发出的发言权请求保存在本地等待队列中，并根据先来先服务的排队策略，对本地等待队列进行维护，通过和其他PoC服务器的协商来确定本地等待队列中每个发言权请求的全局位置标识，从而能按照发言权请求的全局位置标识依次向本地等待队列中发言权请求所对应的PoC用户终端授予发言权。

如图6所示，所述PoC服务器还可以进一步包括有：

消息管理装置，用于和下属的PoC用户终端、其他PoC服务器进行消息交互，并根据下属的PoC用户终端或其他PoC服务器发来的发言权控制消息，通知本地等待队列维护装置执行相应的操作。

本地等待队列维护装置，用于根据消息管理装置的操作指令，在本地构建一个本地等待队列，并对所述本地请求等待队列进行如发言权请求的插入、释放、查询、撤销等操作，还对本地等待队列中发言权请求的全局位置标识进行调整，若调整后监测到本地等待队列中存在有全局位置标识为0的发言权请求，则通过消息管理装置通知所述发言权请求对应的PoC用户终端开始发言。

下面将结合具体实施例对本发明作进一步阐述，如图7所示，该实施例的会话涉及3个子网，每个子网分别包含各自的PoC服务器和1个PoC用户终端，分别是：PoC服务器-1、PoC服务器-2、PoC服务器-3、PoC用户终端-1、PoC用户终端-2和PoC用户终端-3。图8(a)、(b)、(c)、(d)分别示出了实施例中PoC用户请求、释放、查询和撤销发言权的信令交互流程图。

如图8(a)所示，当PoC用户终端-2请求发言，发起发言权请求消息时，本发明实施例的信令交互流程如下：

步骤a1-a 3、PoC服务器-2将PoC用户终端-2的发言权请求消息转发给PoC服务器-1和PoC服务器-3；(对应于图3的步骤A1)

步骤a4-a5、PoC服务器-1、PoC服务器-3分别向PoC服务器-2返回发言权请求个数N；(对应于图3的步骤A2)

步骤a6、PoC服务器-2将发言权请求插入到本地等待队列中；(对应于图3的步骤A3)

步骤a7、PoC服务器-2向PoC用户终端-2返回所述插入的发言权请求的全局位置标识。(对应于图3的步骤A4)

如图8(b)所示，当PoC用户终端-1结束发言，发出发言权释放消息时，本发明实施例的信令交互流程如下：

步骤b1-b4、PoC服务器-1向PoC服务器-2、PoC服务器-3转发发言权释放消息，并向PoC用户终端-1返回释放成功应答消息；(对应于图4的步骤B1、B2)

步骤b5-b6、PoC服务器-3发现本地等待队列中，PoC用户终端-3所对应的发言权请求的全局位置标识为0，向PoC用户终端-3授予发言权。(对应于图4的步骤B3)

如图8(c)所示，当PoC用户终端-2查询发言权，发出发言权查询消息时，本发明实施例的信令交互流程如下：

步骤c1-c2、PoC服务器-2向PoC用户终端-2返回PoC用户终端-2所对应的发言权请求的全局位置标识。

如图8(d)所示，当PoC用户终端-2撤销已发出的发言权请求，发出发言权撤销消息时，本发明实施例的信令交互流程如下：

步骤d1-d5、PoC服务器-2从本地等待队列中删除PoC用户终端-2的发言权请求，向PoC用户终端-2返回撤销成功应答消息，同时向PoC服务器-1和PoC服务器-3转发所述发言权撤销消息；(对应于图5的步骤D1)

步骤d6-d7、PoC服务器-1和PoC服务器-3调整本地等待队列中的发言权请求的全局位置标识。(对应于图5的步骤D2)

值得注意的是，当参与会话的某一个PoC服务器由于负载过重导致消息处理时延严重超时甚至当机时，其他PoC服务器可以通过采用心跳机制来检测到发生故障的PoC服务器，然后通过同步消息来进行不同的本地等待队列的同步操作。同样，当发生故障的PoC服务器恢复后，也可通过同步消息来申请重新加入到本次会话中来。

申请人通过大量的仿真实施实验，并将本发明与TBCP的技术方案进行了比较，试验的结果表明：当中心控制节点出现过载情况时，本发明比TBCP具有更好的稳定性，并在网络规模较大情况下，本发明比TBCP的效率更高。

参见图9，介绍申请人对本发明进行仿真实验的结果图。图9的横坐标表示中心控制节点处RTP包的到达率，纵坐标表示1条发言权请求的1个平均竞争周期。可以明显看出，当中心控制节点负载没有超过特定阈值时，本发明(DQ)和TBCP的请求等待时延基本相同；当超过阈值后，TBCP下的时延急剧增大，而本发明基本不变。原因在于，TBCP的全局等待队列始终由中心控制节点来维护并处理，而本发明始终由多个PoC服务器协作处理。显然当中心控制节点超载产生控制瓶颈后，对中心控制节点的不同依赖程度将影响到效率。

下表1介绍了在本发明和TBCP下，会话中PoC服务器数目和请求的一个周期长度的关系表。如表1所示，当网络规模不大(PoC服务器数目小于20)时，本发明和TBCP的差别不大。但是当网络规模较大(如表1中PoC服务器数目为40)时，TBCP由于集中式的控制方式导致中心控制节点处负载超重，请求消息的平均等待时延急剧增大，而本发明由于分布式的队列维护机制，性能稳定性较TBCP有明显的优势。

表1请求的一个周期长度和会话中PoC服务器数目关系表

  服务器数目  本发明(秒)  TBCP(秒)  5  0.349  0.350

  10  0.348  0.353  20  0.352  0.354  40  0.392  0.797