新型異構(gòu)通信系統(tǒng)中基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的會(huì)話管理機(jī)制

鄭慶霄++李偉岸+++李歡

摘 要：基于IP集成的無線多接入系統(tǒng)體現(xiàn)了傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、新興的多接入技術(shù)和開放的IP技術(shù)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)，是下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向。支持異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間不同協(xié)議的互聯(lián)互通是其中的重中之重，其中很重要的一部分就是整個(gè)通信會(huì)話在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的管理。但是目前的協(xié)議沒有從軟件設(shè)計(jì)的角度出發(fā)提供一種具有通用性的會(huì)話管理機(jī)制。本文引入了一套完整會(huì)話管理機(jī)制來進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)的管理，將以前的控制流驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)信息管理變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)信息管理，很好的支持現(xiàn)有的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)話管理協(xié)議。

關(guān)鍵詞：異構(gòu)通信系統(tǒng)；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)；會(huì)話管理；引用計(jì)數(shù)；垃圾回收

中圖分類號(hào)：TP392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.前言

新型的無線接入技術(shù)層出不窮。由不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的無線接入技術(shù)，通常在覆蓋范圍，接入速率、容量、移動(dòng)性和業(yè)務(wù)特性等方面有著很大差異，其適用的場(chǎng) 景各有側(cè)重，彼此之間很難相互替代。因而異種無線接入技術(shù)共存和融合的發(fā)展，必將成為未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要特征。

對(duì)這種網(wǎng)絡(luò)的展望如圖1所示。下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供在任何地點(diǎn)隨時(shí)隨地的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。

從3G版本的發(fā)展可以看到，數(shù)據(jù)傳輸IP化的趨勢(shì)正在逐漸從3G的核心承載網(wǎng)向接入網(wǎng)推進(jìn)，顯著標(biāo)志就是3GPP中對(duì)IP-RAN的定義。同時(shí)，3GPP和3GPP2提出了全I(xiàn)P的體系結(jié)構(gòu)，隨著IMS體系的引入和完善，3G分組域?qū)⒅鸩教峁╇娦偶?jí)的多媒體服務(wù)，傳統(tǒng)的電路域業(yè)務(wù)也會(huì)逐漸向分組域轉(zhuǎn)移。

本文引入一套完整的數(shù)據(jù)信息會(huì)話管理方案來對(duì)系統(tǒng)中所有的語音和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。并且該方案能被應(yīng)用于其他的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間的會(huì)話管理架構(gòu)設(shè)計(jì)中。該數(shù)據(jù)信息會(huì)話管理方案將傳統(tǒng)的控制流驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)信息管理變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)信息管理，可以被應(yīng)用到現(xiàn)有的各種異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間的會(huì)話管理中去。

1.會(huì)話管理機(jī)制設(shè)計(jì)思路

會(huì)話是語音和數(shù)據(jù)的容器，無論是從IP端或是從無線鏈路端收到一個(gè)新的語音呼叫或者數(shù)據(jù)短信，都會(huì)在基站系統(tǒng)上新建一個(gè)會(huì)話。下面將會(huì)詳細(xì)介紹會(huì)話管理機(jī)制的設(shè)計(jì)。

它的核心思想主要包含了3個(gè)方面：會(huì)話狀態(tài)同步機(jī)制（使用了發(fā)布訂閱設(shè)計(jì)模式），會(huì)話的引用計(jì)數(shù)器，會(huì)話的垃圾回收機(jī)制。

會(huì)話狀態(tài)同步機(jī)制：會(huì)話會(huì)被多個(gè)軟件模塊使用，例如流控模塊、收發(fā)模塊、呼叫管理模塊等。在每個(gè)模塊都可能會(huì)進(jìn)行會(huì)話的操作以及會(huì)話的刪除，必須引入一個(gè)統(tǒng)一的會(huì)話狀態(tài)同步機(jī)制，否則將會(huì)導(dǎo)致會(huì)話狀態(tài)不同步的錯(cuò)誤。

會(huì)話的引用計(jì)數(shù)器：為了保證在刪除某一個(gè)會(huì)話時(shí)所有該會(huì)話的使用者都解除了對(duì)該會(huì)話的使用，我們對(duì)每一個(gè)會(huì)話引入了一個(gè)引用計(jì)數(shù)器。當(dāng)某一個(gè)會(huì)話的引用計(jì)數(shù)被減到0時(shí)，就可以銷毀該會(huì)話了。

會(huì)話的垃圾回收機(jī)制：由于每一個(gè)會(huì)話的釋放都是一個(gè)隨機(jī)的事件，在通信系統(tǒng)當(dāng)中，我們應(yīng)該盡可能地避免這樣的隨機(jī)事件對(duì)系統(tǒng)性能帶來抖動(dòng)，將會(huì)話刪除的動(dòng)作統(tǒng)一到系統(tǒng)空閑時(shí)間進(jìn)行。

我們?cè)O(shè)計(jì)的會(huì)話管理機(jī)制采用了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，將語音和數(shù)據(jù)作為會(huì)話進(jìn)行統(tǒng)一的管理，避免了每個(gè)模塊單獨(dú)對(duì)語音和數(shù)據(jù)進(jìn)行分散處理，解決了多模塊處理語音和數(shù)據(jù)的同步和統(tǒng)一管理問題。

2.會(huì)話管理機(jī)制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1 會(huì)話的創(chuàng)建

為了跟蹤會(huì)話的使用情況，我們需要統(tǒng)計(jì)有哪些模塊使用了一個(gè)會(huì)話，所有使用了會(huì)話的模塊將會(huì)注冊(cè)一個(gè)會(huì)話結(jié)束的事件，每一個(gè)會(huì)話都會(huì)有一個(gè)引用計(jì)數(shù)來表明有多少個(gè)模塊使用了該會(huì)話。

2.2 引用計(jì)數(shù)

引用計(jì)數(shù)常被用作一種垃圾回收算法，每一個(gè)擁有引用計(jì)數(shù)的對(duì)象都會(huì)有一個(gè)引用計(jì)數(shù)來表明使用它的對(duì)象有多少。如果一個(gè)會(huì)話的引用計(jì)數(shù)變成0時(shí)，說明系統(tǒng)中再?zèng)]有其他模塊來使用它，我們將會(huì)把它放入一個(gè)垃圾回收隊(duì)列中。

2.3 訂閱發(fā)布設(shè)計(jì)模式

每一個(gè)接收到會(huì)話建立事件的模塊都會(huì)對(duì)引用計(jì)數(shù)加1，同時(shí)該模塊會(huì)注冊(cè)一個(gè)會(huì)話結(jié)束的事件。當(dāng)一個(gè)會(huì)話結(jié)束時(shí)，該會(huì)話所在的模塊不僅僅需要對(duì)該會(huì)話的引用計(jì)數(shù)減1，還需要發(fā)布一個(gè)會(huì)話結(jié)束的事件給所有會(huì)話結(jié)束事件的訂閱者。

圖2是一個(gè)典型的訂閱發(fā)布模式示意圖，訂閱者1和訂閱者2訂閱了主題A，訂閱者2和訂閱者3訂閱了主題B，當(dāng)發(fā)布者發(fā)布一個(gè)主題A時(shí)，只有訂閱者1和2會(huì)收到該主題A的事件，同理，當(dāng)發(fā)布者發(fā)布了一個(gè)主題B時(shí)，也只有訂閱者2和3會(huì)收到該主題B的事件。

通過使用訂閱發(fā)布者的設(shè)計(jì)模式，我們能保證當(dāng)一個(gè)會(huì)話結(jié)束時(shí)，該會(huì)話結(jié)束事件將會(huì)被所有的會(huì)話結(jié)束訂閱者所收到。

2.4 會(huì)話結(jié)束與垃圾回收

在通話過程當(dāng)中會(huì)話可能會(huì)在任意模塊被結(jié)束，垃圾回收者會(huì)把系統(tǒng)當(dāng)中不再被使用到的會(huì)話對(duì)象釋放掉，首先是避免了程序設(shè)計(jì)人員來在每個(gè)模塊進(jìn)行會(huì)話對(duì)象的釋放，其次在實(shí)時(shí)系統(tǒng)當(dāng)中減少了抖動(dòng)，由一個(gè)低優(yōu)先級(jí)任務(wù)在系統(tǒng)空閑時(shí)輪詢垃圾回收隊(duì)列，對(duì)需要處理的無用會(huì)話進(jìn)行統(tǒng)一刪除。

結(jié)論

在使用了新的會(huì)話管理機(jī)制以后，解決了以前多模塊會(huì)話狀態(tài)不同步問題。通過對(duì)新的會(huì)話管理機(jī)制的測(cè)試和分析，我們證明了該會(huì)話管理機(jī)制可以被很好地用于處理以下的情況：當(dāng)我們需要在多個(gè)模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，所有的軟件模塊都擁有該數(shù)據(jù)的對(duì)等權(quán)利時(shí)，如何進(jìn)行共享數(shù)據(jù)管理的情況。

該會(huì)話管理機(jī)制可被廣泛應(yīng)用于異構(gòu)通信系統(tǒng)的會(huì)話管理設(shè)計(jì)當(dāng)中，作為會(huì)話的管理，同樣，也可以用于一些類似的可以引入會(huì)話概念的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，會(huì)對(duì)我們的整個(gè)內(nèi)存管理、系統(tǒng)性能管理、垃圾回收等帶來極大的好處。甚至我們還可以基于該會(huì)話管理機(jī)制對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的通信協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化，使其更好地滿足未來面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)趨勢(shì)。

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