朱玉峰，黃耀軍，唐子民

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司廣東有限公司深圳分公司，深圳 518048）

VoLTE是基于LTE網(wǎng)絡(luò)為用戶提供高質(zhì)量語(yǔ)音業(yè)務(wù)的技術(shù)，作為國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)對(duì)OTT挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)運(yùn)營(yíng)商的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型有著不同尋常的意義。隨著各大運(yùn)營(yíng)商對(duì)VoLTE的快速部署，VoLTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)初具規(guī)模，但由于新技術(shù)的復(fù)雜性以及建設(shè)部署中的不確定性，當(dāng)前VoLTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中如何保障網(wǎng)絡(luò)的健壯性，快速定位故障原因、搶通業(yè)務(wù)依然是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工作中面臨的巨大挑戰(zhàn)，首先了解一下VoLTE現(xiàn)網(wǎng)組網(wǎng)方案及容災(zāi)機(jī)制原理。

1 組網(wǎng)方案及容災(zāi)情況

1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

VoLTE容災(zāi)范圍包括EPC、CS和IMS 3個(gè)網(wǎng)絡(luò)域。其中，EPC域包括MME、S/P-GW、PCRF；CS域包括MSS、MGCF；IMS域包括SBC、ISBG、VoLTE AS，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 VoLTE網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

1.2 容災(zāi)總體原則

當(dāng)IMS網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)網(wǎng)元故障后，通過采用容災(zāi)倒換機(jī)制，使網(wǎng)絡(luò)中其它同類網(wǎng)元接管故障網(wǎng)元的業(yè)務(wù)，在這個(gè)過程中可能會(huì)造成一定的業(yè)務(wù)損失，因此需要對(duì)容災(zāi)倒換產(chǎn)生的用戶體驗(yàn)提出要求。

當(dāng)IMS網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)網(wǎng)元故障恢復(fù)并承載業(yè)務(wù)后，通過采用容災(zāi)倒回機(jī)制，使網(wǎng)絡(luò)中一定范圍內(nèi)同類網(wǎng)元的部分業(yè)務(wù)快速遷移至這個(gè)網(wǎng)元上，因此需要對(duì)容災(zāi)倒回可遷移的業(yè)務(wù)量和所需時(shí)長(zhǎng)提出要求。

2 IMS的故障檢測(cè)

IMS域中使用SIP協(xié)議通信的網(wǎng)元的故障檢測(cè)基于SIP協(xié)議的OPTIONS消息，使用此故障檢測(cè)方式的IMS網(wǎng)元包括VoLTE SBC、I-CSCF、S-CSCF、MGCF、VoLTE AS（TAS、SCC AS）。IMS域 其 它網(wǎng)元采用各自原有故障檢測(cè)方式，此處不贅述。適用于Mw、ISC、Mg等接口網(wǎng)元。

IMS域故障檢測(cè)流程如圖2所示。

圖2 IMS域故障檢測(cè)流程

步驟1：源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元發(fā)送至目的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元的REGISTER、INVITE、MESSAGE等SIP消息。

步驟2：在t1時(shí)間內(nèi)未收到響應(yīng)，源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元啟動(dòng)向目的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元的OPTIONS檢測(cè)（檢測(cè)周期和次數(shù)可配置）。

步驟3：檢測(cè)后，未收到目的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元任何響應(yīng)，判斷目的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元故障，移入黑名單，在檢測(cè)到故障恢復(fù)之前，任何消息均不發(fā)送至此網(wǎng)元。

步驟4：源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元可選等待t3時(shí)間后，啟動(dòng)OPTIONS檢測(cè)（檢測(cè)周期和次數(shù)可配置），確定目的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元故障是否已恢復(fù)。

步驟5：源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元收到目的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元的200 OK響應(yīng)。

步驟6：源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元判斷目的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)元故障恢復(fù)，將其移出黑名單。

3 IMS容災(zāi)機(jī)制分析

目前的IMS容災(zāi)主要基于OPTIONS信息檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)網(wǎng)元級(jí)別的容災(zāi)備份，但是還存在如下不確定因素。

（1）檢測(cè)機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)故障網(wǎng)元的快速隔離，對(duì)于非注冊(cè)類網(wǎng)元，可以完美實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速容災(zāi)切換；對(duì)于保存用戶信息的注冊(cè)類網(wǎng)元，可以保證新注冊(cè)用戶業(yè)務(wù)正常，但是對(duì)于已注冊(cè)用戶，如無主動(dòng)操作，可能會(huì)影響用戶的被叫業(yè)務(wù)，如SBC類網(wǎng)元。

（2）假活場(chǎng)景的存在，導(dǎo)致網(wǎng)元可以正常響應(yīng)OPTIONS消息，但是無法正常提供業(yè)務(wù)，容災(zāi)檢測(cè)機(jī)制失效，需要通過人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)隔離。

（3）IMS網(wǎng)絡(luò)路由高度依賴ENS的地址解析翻譯，ENS故障可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)IMS網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，考慮到網(wǎng)元的重要性，需要增加ENS網(wǎng)元的容災(zāi)備份冗余度。

綜上，考慮到以上存在的問題和因素，容災(zāi)機(jī)制還存在缺陷和不足，一旦檢測(cè)機(jī)制無法生效，鑒于VoLTE網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，大大增加了故障定位的難度和業(yè)務(wù)搶通的時(shí)間，嚴(yán)重影響用戶業(yè)務(wù)感知?；谝陨显?，我們對(duì)VoLTE業(yè)務(wù)流程研究和梳理，提出了一種利用CS網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)層面實(shí)現(xiàn)VoLTE網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)的方案。

4 基于業(yè)務(wù)層面的VoLTE網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)方案

VoLTE注冊(cè)：VoLTE用戶使用VoLTE終端在EPC、IMS網(wǎng)絡(luò)完成附著和注冊(cè)，為后續(xù)呼叫等IMS多媒體業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)。VoLTE注冊(cè)完成后EPC網(wǎng)絡(luò)建立IMS信令缺省承載通道，用戶獲取IMS網(wǎng)絡(luò)P-CSCF地址，P-CSCF、S-CSCF 均保存用戶信息。

圖3 VoLTE呼叫及被叫錨定流程

錨定：為了保證用戶業(yè)務(wù)一致性，VoLTE用戶的業(yè)務(wù)處理需要錨定到IMS域處理。由于主叫補(bǔ)充業(yè)務(wù)相對(duì)較少，中國(guó)移動(dòng)采用“主叫不錨定，被叫錨定”的方案，即VoLTE用戶作為被叫一定要經(jīng)過IMS域處理，特別是主叫從CS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起呼叫時(shí)。具體業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

5 容災(zāi)原理

（1） VoLTE用戶正常主叫呼叫流程是通過EPC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入本地IMS網(wǎng)絡(luò)，通過在SAEGW上關(guān)閉IMS APN的方式，可以將主叫呼叫流通過CSFB方式流入本地CS網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)這部分用戶主叫業(yè)務(wù)的容災(zāi)。

（2） VoLTE用戶做被叫，主叫用戶起呼于CS網(wǎng)絡(luò)，被叫呼叫流進(jìn)入IMS網(wǎng)絡(luò)是通過被叫錨定進(jìn)入IMS網(wǎng)絡(luò)，通過關(guān)閉被叫錨定可以使被叫流程不再經(jīng)過IMS域處理，實(shí)現(xiàn)容災(zāi)。

（3） 通過以上兩種方式，關(guān)閉進(jìn)入IMS核心網(wǎng)的兩個(gè)入口，實(shí)現(xiàn)將VoLTE用戶切換回CS網(wǎng)絡(luò)，主被叫都不再經(jīng)過IMS域處理，具體如圖4所示。

6 實(shí)施效果驗(yàn)證

2017年3月，某地運(yùn)營(yíng)商部分客戶無法正常撥打接聽電話，提示“用戶正忙”，故障位置不集中，客服引導(dǎo)投訴用戶通過短信取消VoLTE功能后，用戶主被叫通話恢復(fù)正常；投訴量迅速增加，故障矛頭直指VoLTE網(wǎng)絡(luò)，由于故障位置不集中，且網(wǎng)元運(yùn)行無明顯異常，維護(hù)人員無法在短時(shí)間內(nèi)定位故障原因，此時(shí)為保障用戶正常通話，啟動(dòng)強(qiáng)制用戶CSFB方案，操作實(shí)施10min內(nèi)迅速恢復(fù)用戶語(yǔ)音業(yè)務(wù)，取得了很好的業(yè)務(wù)搶通效果。

圖4 容災(zāi)原理圖

7 總結(jié)

CSFB容災(zāi)方案實(shí)現(xiàn)了極端情況下通過CS網(wǎng)絡(luò)對(duì)IMS業(yè)務(wù)的快速容災(zāi)，能有效阻斷本地PS網(wǎng)絡(luò)和CS網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音呼叫流，達(dá)到了提升VoLTE業(yè)務(wù)運(yùn)維能力和用戶業(yè)務(wù)感知的目的。但是不可否認(rèn)的是，本方案也還存在一些不足，如無法實(shí)現(xiàn)異地VoLTE用戶呼叫本地VoLTE用戶的業(yè)務(wù)搶通。VoLTE 的建設(shè)還需要更多更深入的研究，各類用戶體驗(yàn)還需要不斷地提升和優(yōu)化，此文旨在拋磚引玉，借此問題的分析，希望能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)運(yùn)維能力的提升提供一種新的思考方式和角度。

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