邱巍，馮征，吳倩

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100080）

1 引言

隨著4G牌照的發(fā)放，各運(yùn)營商在加快4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時(shí)，開始考慮部署4G語音業(yè)務(wù)的目標(biāo)解決方案——VoLTE，VoLTE商用網(wǎng)絡(luò)的部署也提上了日程。VoLTE方案的部署涉及網(wǎng)絡(luò)各層面，復(fù)雜度較高，其中IMS核心網(wǎng)的建設(shè)至關(guān)重要，本文對(duì)部署VoLTE后，省內(nèi)IMS核心網(wǎng)異廠商組網(wǎng)方案進(jìn)行了研究，并分析了多種組網(wǎng)方案，為VoLTE實(shí)際部署提供了參考。

2 VoLTE部署后IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

由于VoLTE與IMS固網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)于IMS核心網(wǎng)I/S/E-CSCF/BGCF功能基本相同，因此本文將以IMS核心網(wǎng)控制面采用融合組網(wǎng)方式建設(shè)的場(chǎng)景進(jìn)行分析，以某運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)為例，其組網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。

VoLTE商用后，該運(yùn)營商4G網(wǎng)絡(luò)將由無線網(wǎng)絡(luò)（E-UTRAN）、分組域核心網(wǎng)、IMS核心網(wǎng)、電路域核心網(wǎng)（eMSC）、業(yè)務(wù)平臺(tái)等組成。其中IMS核心網(wǎng)負(fù)責(zé)VoLTE會(huì)話路由、業(yè)務(wù)觸發(fā)，IMS業(yè)務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)為VoLTE用戶提供基礎(chǔ)業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)?？傮w設(shè)置原則為：

·控制層實(shí)現(xiàn)融合組網(wǎng)，同時(shí)滿足VoLTE用戶和固網(wǎng)用戶需求；

·功能差別較大的業(yè)務(wù)層和接入層，獨(dú)立建設(shè)VoLTE AS和VoLTE SBC滿足VoLTE用戶需求，現(xiàn)有固網(wǎng)SBC和業(yè)務(wù)平臺(tái)滿足固定用戶需求；

圖1 某運(yùn)營商VoLTE部署后IMS組網(wǎng)架構(gòu)

·由于存儲(chǔ)的用戶數(shù)據(jù)有所不同，為避免支撐系統(tǒng)額外改造，現(xiàn)階段三融合HLR/HSS與固網(wǎng)IMS HSS分設(shè)。

3 組網(wǎng)方案

3.1 總體原則

為便于全網(wǎng)統(tǒng)一管理，建議各省采用單域組網(wǎng)，以某運(yùn)營商為例，VoLTE用戶呼叫時(shí)的用戶域名為省名縮寫.ims.mnc.mcc.3gppnetwork.org。本文方案分析基于上述原則。

3.2 VoLTE AS組網(wǎng)方案

VoLTE AS采用全省集中設(shè)置的方式，同時(shí)考慮到該網(wǎng)元的重要性及網(wǎng)元特性，建議VoLTE AS采用組pool的方式實(shí)現(xiàn)容災(zāi)。由于異廠商透明數(shù)據(jù)格式有差異，當(dāng)省內(nèi)有多廠商VoLTE AS時(shí)，pool內(nèi)VoLTE AS應(yīng)為同廠商設(shè)備。用戶開通時(shí)，需要在用戶簽約數(shù)據(jù)中標(biāo)識(shí)用戶歸屬VoLTE AS pool的信息。

3.3 I/S-CSCF多廠商組網(wǎng)方案

VoLTE用戶基本注冊(cè)流程中，VoLTE SBC/P-CSCF以通用域名（ims.mnc.mcc.3gppnetwork.org）查詢DNS尋址到本省I-CSCF。I-CSCF根據(jù)用戶歸屬HSS返回的“能力集”，選擇用戶歸屬域（?。㏒-CSCF。

VoLTE用戶基本呼叫流程中，主叫S-CSCF根據(jù)被叫SIP URI的Realm尋址被叫域I-CSCF（對(duì)于Tel URI，S-CSCF需請(qǐng)求ENUM解析）。I-CSCF向HSS查詢，獲得被叫“注冊(cè)”的S-CSCF。

3.3.1 I-CSCF組網(wǎng)方案

在省內(nèi)有多廠商I-CSCF時(shí)，可有以下兩個(gè)方案：方案一，全省I-CSCF組成一個(gè)pool；方案二，I-CSCF按照片區(qū)組成不同的pool，如圖2所示。

圖2 I-CSCF組網(wǎng)方案

根據(jù)業(yè)務(wù)流程，注冊(cè)和呼叫流程中尋址I-CSCF均是根據(jù)I-CSCF的域名進(jìn)行的，在目前省內(nèi)單域組網(wǎng)情況下，根據(jù)域名無法區(qū)分不同廠商片區(qū)的I-CSCF。因此在采用方案二時(shí)，需要在IMS DNS開啟視圖功能，注冊(cè)過程中IMS DNS根據(jù)發(fā)起請(qǐng)求的P-CSCF的地址選擇同片區(qū)的I-CSCF，省內(nèi)用戶間呼叫時(shí)也可以根據(jù)主叫S-CSCF的地址選擇同片區(qū)的I-CSCF，省間呼叫時(shí)則由主叫S-CSCF根據(jù)被叫的統(tǒng)一歸屬省域名輪選被叫歸屬省內(nèi)任意I-CSCF。由于I-CSCF選擇用戶歸屬S-CSCF時(shí)，是根據(jù)用戶簽約的能力集進(jìn)行選擇，因此在用戶發(fā)生跨片區(qū)漫游時(shí)，仍會(huì)出現(xiàn)I-CSCF訪問另一片區(qū)的S-CSCF的場(chǎng)景。如圖3所示，用戶1為片區(qū)1用戶，用戶2從片區(qū)1漫游到片區(qū)2，此時(shí)用戶2會(huì)從片區(qū)1的I-CSCF路由至用戶歸屬的片區(qū)2的S-CSCF。

考慮開啟視圖功能會(huì)對(duì)DNS設(shè)備性能有一定影響，省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整或增加網(wǎng)元時(shí)均需要調(diào)整相應(yīng)配置數(shù)據(jù)，增加了局?jǐn)?shù)據(jù)的復(fù)雜度。因此建議無論省內(nèi)I-CSCF為幾個(gè)廠商設(shè)備，全省多套I-CSCF組成一個(gè)I-CSCF pool。

3.3.2 S-CSCF組網(wǎng)方案

S-CSCF組網(wǎng)有以下兩個(gè)方案。

（1）方案一

I/S-CSCF均以省為單位組pool，pool內(nèi)可為不同廠商的設(shè)備，如圖4所示。

I/S-CSCF為全省統(tǒng)一規(guī)劃，有利于提高設(shè)備利用率和簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)配置復(fù)雜度。ISC接口需要異廠商交互。

圖3 跨片區(qū)漫游時(shí)路由

圖4 S-CSCF組網(wǎng)方案一

具體實(shí)現(xiàn)機(jī)制：省內(nèi)多套S-CSCF組成一個(gè)pool，劃分一個(gè)能力集。用戶注冊(cè)時(shí)I-CSCF根據(jù)本地配置的S-CSCF能力集與S-CSCF pool的對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇用戶歸屬的S-CSCF pool，再通過查詢IMS ENUM/DNS實(shí)現(xiàn)用戶負(fù)荷分擔(dān)，選擇pool內(nèi)的S-CSCF。省內(nèi)多套I-CSCF（與S-CSCF合設(shè)）組成一個(gè)pool，IMS DNS分擔(dān)負(fù)荷，選擇pool內(nèi)任意I-CSCF。

數(shù)據(jù)配置要求：全省應(yīng)僅存在一個(gè)S-CSCF能力集信息。用戶簽約時(shí)配置此S-CSCF能力集，由S-CSCF pool內(nèi)各S-CSCF分擔(dān)疏通業(yè)務(wù)。

（2）方案二

同一省內(nèi)按片區(qū)組S-CSCF pool，如圖5所示。根據(jù)用戶規(guī)模、維護(hù)管理、ISC接口調(diào)測(cè)復(fù)雜度等因素，將同廠商S-CSCF放 在 同 一pool中，即 廠 商1的S-CSCF組 成S-CSCF pool1，負(fù)責(zé)區(qū)域1；廠商2的S-CSCF組成S-CSCF pool2，負(fù)責(zé)區(qū)域2。省內(nèi)多套I-CSCF（與S-CSCF合設(shè)）以省為單位組pool。

圖5 S-CSCF組網(wǎng)方案二

此方案將同廠商的VoLTE AS和S-CSCF劃分在同一區(qū)域，以減少異廠商ISC接口的兼容性風(fēng)險(xiǎn)。

方案二的數(shù)據(jù)配置：在IMS HSS配置用戶數(shù)據(jù)時(shí)，VoLTE AS pool1片區(qū)的用戶簽約S-CSCF pool1對(duì)應(yīng)的S-CSCF能力集，VoLTE AS pool2片區(qū)的用戶簽約S-CSCF pool2對(duì)應(yīng)的S-CSCF能力集?？蓪?shí)現(xiàn)S-CSCF pool1僅訪問VoLTE AS pool1，S-CSCF pool2僅訪問VoLTE AS pool2，即可實(shí)現(xiàn)僅存在同廠商S-CSCF與AS間ISC接口互通的需求。方案比較和分析見表1。

上述兩個(gè)方案廠商均支持，考慮目前異廠商ISC接口的兼容性較差，建議在VoLTE建設(shè)初期引入多廠商時(shí)，可按照方案二進(jìn)行組網(wǎng)。

3.4 VoLTE SBC組網(wǎng)方案

IMS APN在國內(nèi)漫游時(shí)，采用漫游地SAE-GW接入方式，即根據(jù)用戶漫游地，就近接入漫游地的SAE-GW。由PGW根據(jù)本地預(yù)先配置的本省VoLTE SBC/P-CSCF的IP地址列表，向終端返回VoLTE SBC/P-CSCF的IP地址。終端根據(jù)獲得的VoLTE SBC/P-CSCF的IP地址，接入VoLTE SBC/P-CSCF。VoLTE SBC/P-CSCF以通用域名查詢DNS尋址到本省I-CSCF，后續(xù)同核心網(wǎng)路由。對(duì)于省內(nèi)設(shè)置的多套VoLTE SBC/P-CSCF設(shè)備，組網(wǎng)方案見表2。

表1 方案比較和分析

表2 VoLTE SBC組網(wǎng)方案

按照表2中的場(chǎng)景劃分，方案分析如下。

（1）方案一

全省VoLTE SBC/P-CSCF組一個(gè)pool，采用負(fù)荷分擔(dān)方式疏通本省業(yè)務(wù)。在此方案中，根據(jù)SAE-GW組pool方案，有SAE-GW組一個(gè)pool和SAE-GW分片區(qū)組pool兩種場(chǎng)景，如圖6所示。

此方案無論場(chǎng)景一還是場(chǎng)景二，所有PGW均配置VoLTE SBC pool內(nèi)所有SBC的地址信息，PGW與VoLTE SBC pool內(nèi)所有VoLTE SBC均有可能交互。當(dāng)PGW、VoLTE SBC不在一個(gè)城市時(shí)，會(huì)涉及省內(nèi)長(zhǎng)途。

（2）方案二

全省VoLTE SBC/P-CSCF分區(qū)域組pool。同樣根據(jù)SAE-GW組pool的方案，本方案中SAE-GW與VoLTE SBC的互通有以下兩個(gè)場(chǎng)景。

場(chǎng) 景 一：SAE-GW組 一 個(gè)pool。根 據(jù)SAE-GW設(shè) 置局址和接口要求，PGW設(shè)置其中某個(gè)VoLTE SBC pool內(nèi)SBC的地址信息。此方案在PGW與其接入的VoLTE SBC為同廠商時(shí)，可實(shí)現(xiàn)同廠商SGi接口互通，如圖7所示。

圖7 VoLTE SBC組網(wǎng)方案二（場(chǎng)景一）

場(chǎng)景二：SAE-GW分區(qū)域組pool。根據(jù)SAE-GW設(shè)置局址和接口要求，PGW配置其中某個(gè)VoLTE SBC pool內(nèi)SBC的地址信息。為避免路由迂回，建議SAE-GW就近接入本地VoLTE SBC pool，如圖8所示。

對(duì)于用戶漫游的場(chǎng)景，如圖9所示，用戶1漫游至片區(qū)2開機(jī)注冊(cè)，將經(jīng)由漫游地的SAE-GW和VoLTE SBC接入核心網(wǎng)。

對(duì)于用戶開機(jī)漫游到片區(qū)2的場(chǎng)景，按照目前各省分組域的路由要求，將仍由用戶初始注冊(cè)的PGW接入IMS網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)上述分析，按照注冊(cè)和呼叫流程，VoLTE SBC的分區(qū)與CSCF的分區(qū)無直接相關(guān)性。由于SBC負(fù)責(zé)媒體面的連接，為減少媒體面路由迂回和長(zhǎng)途傳輸?shù)恼加?，建議VoLTE SBC靠近SAE-GW設(shè)置，SAE-GW就近接入本地VoLTE SBC pool。

3.5 VoLTE PCRF組網(wǎng)方案

在用戶IMS APN承載建立過程中，LDRA將PGW的Gx接口信令消息負(fù)荷分擔(dān)地路由至省內(nèi)支持VoLTE功能的PCRF pool內(nèi)的任意PCRF。LDRA記錄并保存用戶IP地址與PCRF地址的綁定關(guān)系，并將此信息同步到配對(duì)的另一個(gè)LDRA。VoLTE呼叫時(shí)，P-CSCF通過Rx接口指示PCRF（通過1對(duì)DRA負(fù)荷分擔(dān)）為VoLTE用戶建立“專用承載”，LDRA收 到VoLTE SBC/P-CSCF發(fā)送的Rx接 口 信令消息，根據(jù)Rx接口信令消息中的用戶IP地址，查詢自身所保存的用戶IP地址與PCRF的綁定關(guān)系記錄，將Rx接口信令消息轉(zhuǎn)發(fā)至對(duì)應(yīng)的PCRF。

方案一：全省組一個(gè)VoLTE PCRF pool，如圖10所示。

方案二：全省分區(qū)域組VoLTE PCRF pool。LDRA對(duì)于IMS APN應(yīng)首先根據(jù)源（PGW）主機(jī)名尋址到對(duì)應(yīng)的VoLTE PCRF pool，再在VoLTE PCRF pool內(nèi)進(jìn)行負(fù)荷分擔(dān)地選擇PCRF，如圖11所示。

方案二要求LDRA對(duì)于IMS APN首先根據(jù)源主機(jī)名尋址到對(duì)應(yīng)的VoLTE PCRF pool，再在VoLTE PCRF pool內(nèi)進(jìn)行負(fù)荷分擔(dān)地選擇PCRF，LDRA數(shù)據(jù)配置復(fù)雜，建議慎重啟用。

圖8 VoLTE SBC組網(wǎng)方案二（場(chǎng)景二）

圖9 VoLTE SBC組網(wǎng)方案二（漫游路由）

圖10 VoLTE PCRF組網(wǎng)方案一

圖11 VoLTE PCRF組網(wǎng)方案二

4 結(jié)束語

在VoLTE網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署中，需要根據(jù)各個(gè)網(wǎng)元的設(shè)置以及路由原則確定具體的部署方式。根據(jù)本文分析，在VoLTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，多廠商組網(wǎng)方案的總體編制原則如下。

·遵循運(yùn)營商統(tǒng)一制定的網(wǎng)絡(luò)路由組織及碼號(hào)等局?jǐn)?shù)據(jù)原則。

·網(wǎng)絡(luò)組織應(yīng)兼顧遠(yuǎn)期發(fā)展和演進(jìn)需求，盡量避免后續(xù)擴(kuò)容時(shí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的大規(guī)模調(diào)整。

·由于IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的復(fù)雜度和與周邊網(wǎng)元交互較多，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)應(yīng)綜合分析評(píng)估與所有網(wǎng)元的互通方案、路由組織、對(duì)周邊網(wǎng)元的影響等，合理編制組網(wǎng)方案。

·簡(jiǎn)化各網(wǎng)元的局?jǐn)?shù)據(jù)配置，使網(wǎng)元的選路原則盡量簡(jiǎn)單和高效。

·對(duì)于省內(nèi)接口，可通過同廠商設(shè)備同覆蓋區(qū)的方式實(shí)現(xiàn)同廠商接口，以降低異廠商IOT的風(fēng)險(xiǎn)。

[1]IP Multimedia Subsystem(IMS):3GPP TS 23.228 V13.0.0:2014[S/OL].[2014-09-22].http://www.3gpp.org/DynaReport/23228.htm.