IMS網(wǎng)絡AGCF異地容災機制

李 楊，王龍龍，李文策

（1.石家莊市軌道交通有限責任公司，河北石家莊050000；2.河北遠東通信系統(tǒng)工程有限公司，河北石家莊050200）

0 引言

IMS是由朗訊提出的下一代通信網(wǎng)（NGN）實現(xiàn)大融合方案的網(wǎng)絡架構(gòu)，作為一種全新的多媒體業(yè)務形式，應能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化媒體業(yè)務的需求[1-2]。IMS網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)相連，基于IP協(xié)議和開放的網(wǎng)絡架構(gòu)可以將語音、數(shù)據(jù)及多媒體等多種不同的業(yè)務，通過采用多種不同的接入方式來共享業(yè)務平臺[3]。現(xiàn)在大部分用戶采用H.248協(xié)議，無法直接使用IMS網(wǎng)絡資源，必須通過AGCF接入到IMS網(wǎng)絡中，AGCF實現(xiàn)H.248協(xié)議向SIP協(xié)議的轉(zhuǎn)換。AGCF是H.248用戶與IMS網(wǎng)絡的第一個連接點，作為控制媒體網(wǎng)關(guān)（MGC）實體，為傳統(tǒng)模擬用戶或家庭用戶提供PSTN/ISDN仿真業(yè)務，同時AGCF與IMS中的I/S/E-CSCF，PES AS等網(wǎng)元進行交互，完成H.248用戶與IMS網(wǎng)絡的互通[4]。

為了提高整個IMS網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性，對AGCF異地容災機制進行深入分析，盡量縮短業(yè)務恢復時間，確保接管過程穩(wěn)定可靠，提高IMS網(wǎng)絡提供的業(yè)務的穩(wěn)定性[5]。

1 AGCF異地容災機制分析

本文AGCF采用1+1互助方案，正常情況下，AG/IAD等網(wǎng)關(guān)支持雙歸屬，所有網(wǎng)元的業(yè)務分擔到2個AGCF設備。當主用AGCF1設備故障失效時，進行主用AGCF1與備用AGCF2的切換，其他網(wǎng)元將所有業(yè)務送至備用AGCF2，原來主用AGCF1設備下的終端用戶也同時切換到備用AGCF2設備，由備用AGCF2設備接替工作[6]。現(xiàn)在H.248用戶主要通過網(wǎng)關(guān)設備（AG/IAD）接入到AGCF，如圖1所示，其中實線表示主歸屬，虛線表示從歸屬。

圖1 AGCF在IMS網(wǎng)絡的位置

1.1 容災倒換流程

在IMS網(wǎng)絡中配置主用AGCF1設備和備用AGCF2設備互為備份關(guān)系，能夠為H.248節(jié)點提供雙歸屬服務，通過網(wǎng)管同時下發(fā)數(shù)據(jù)，確保互為備份的AGCF具有故障設備相同的網(wǎng)關(guān)和用戶數(shù)據(jù)[7]。

當主用AGCF1故障癱瘓后，備用AGCF2實時接管用戶的業(yè)務，需要進行容災倒換，其中容災倒換流程主要包括注冊流程和呼叫流程，呼叫流程分為主叫流程和被叫流程。

1.1.1 注冊流程

對于用戶發(fā)起的注冊，網(wǎng)關(guān)AG1檢測到主用AGCF1出現(xiàn)故障后，選擇備用AGCF2轉(zhuǎn)發(fā)注冊請求，注冊流程如圖2所示。

圖2 AGCF容災接管的重注冊流程

①～②網(wǎng)關(guān)AG1發(fā)現(xiàn)注冊的主用AGCF1已出現(xiàn)故障，將網(wǎng)關(guān)注冊消息ServiceChange轉(zhuǎn)發(fā)給備用AGCF2；

③網(wǎng)關(guān)AG1注冊成功，備用AGCF2將響應消息Reply發(fā)送給網(wǎng)關(guān)AG1；

④ 備用AGCF2代理網(wǎng)關(guān)AG1上所有用戶發(fā)起注冊，將注冊消息Register發(fā)送給I-CSCF；

⑤I-CSCF向用戶發(fā)送鑒權(quán)挑戰(zhàn)響應401，其中包含鑒權(quán)所需參數(shù)；

⑥備用AGCF2從401響應中提取鑒權(quán)參數(shù)，并計算鑒權(quán)相應參數(shù)Response，再次發(fā)起二次注冊消息Register發(fā)送給I-CSCF；

⑦I-CSCF發(fā)送200 OK消息通知備用AGCF2鑒權(quán)成功；

⑧備用AGCF2向網(wǎng)關(guān)AG1發(fā)送Modify消息，要求AG1檢測所有用戶的摘機；

⑨備用AGCF2收到網(wǎng)關(guān)AG1返回的Reply響應。

1.1.2 呼叫流程

（1）主叫流程

注冊在主用AGCF1的用戶發(fā)起呼叫，網(wǎng)關(guān)AG1檢測到主用AGCF1出現(xiàn)故障，將收到的起始請求發(fā)給備用AGCF2以接通呼叫，但是備用AGCF2沒有用戶注冊數(shù)據(jù)，應將呼叫轉(zhuǎn)發(fā)到主叫用戶歸屬的網(wǎng)絡，以便于后續(xù)業(yè)務的處理，主叫流程如圖3所示。

圖3 AGCF容災接管的主叫流程

①H.248用戶摘機發(fā)起呼叫；

② 網(wǎng)關(guān)AG1檢測到主用AGCF1出現(xiàn)故障，網(wǎng)關(guān)AG1將收到的摘機消息發(fā)給備用AGCF2以接通呼叫；

③備用AGCF2檢查本地配置，確認用戶可以發(fā)起呼叫，給網(wǎng)關(guān)AG1發(fā)送響應消息NTFY_REPLY；

④備用AGCF2發(fā)現(xiàn)沒有用戶注冊數(shù)據(jù)，向I-CSCF發(fā)起用戶SIP注冊；

⑤I-CSCF向用戶發(fā)送鑒權(quán)挑戰(zhàn)響應401，其中包含鑒權(quán)所需參數(shù)；

⑥備用AGCF2從401響應中提取鑒權(quán)參數(shù)，并計算鑒權(quán)相應參數(shù)Response，再次發(fā)起二次注冊消息Register發(fā)送給I-CSCF；

⑦ 注冊成功后，I-CSCF給備用AGCF2發(fā)送200OK響應；

⑧備用AGCF2給用戶發(fā)送放音收號消息；

⑨用戶進行撥號，建立呼叫連接，后續(xù)的呼叫流程與標準呼叫流程相同。

（2）被叫流程

被叫S-CSCF收到初始請求后，S-CSCF檢測被叫側(cè)的主用AGCF1故障失效，將呼叫發(fā)送互為備份的備用AGCF2上，被叫流程如圖4所示[8]。

① S-CSCF收到用戶的呼叫請求，根據(jù)用戶記錄的主機名AGCF1進行DNS查詢，DNS返回相應的AGCF優(yōu)先級列表，S-CSCF檢測到優(yōu)先級最高的主用AGCF1故障失效后，S-CSCF選擇優(yōu)先級低的備用AGCF2；或者S-CSCF檢測到主用AGCF1故障后，根據(jù)本地靜態(tài)配置獲取備用設備AGCF2[9]；

②根據(jù)SIP協(xié)議要求，S-CSCF將用戶注冊所保存的Contact封裝為Request URI，應包含“AGaddr=AG網(wǎng)絡側(cè)地址；AGport=AG網(wǎng)絡側(cè)端口”的容災信息；

③備用AGCF2發(fā)現(xiàn)本地沒有用戶注冊的AG地址，根據(jù)AGaddr和AGport擴展參數(shù)放通呼叫，將呼叫路由到被叫用戶注冊的AG1；

④網(wǎng)關(guān)AG1返回ADD_REQ請求的響應；

⑤備用AGCF2代理用戶向核心網(wǎng)絡發(fā)起注冊請求；

⑥核心網(wǎng)絡向備用AGCF2回送成功響應，用戶注冊成功。如果存在鑒權(quán)要求，則要求正常鑒權(quán)注冊流程[10]；

⑦備用AGCF2向容災用戶發(fā)送MOD_REQ請求消息，后續(xù)的呼叫流程與標準的呼叫流程相同。

圖4 AGCF容災接管的被叫流程

1.2 容災倒回流程

當主用AGCF1恢復正常后，在備用AGCF2上向歸屬于主用AGCF1的網(wǎng)關(guān)發(fā)送切回命令，相應網(wǎng)關(guān)根據(jù)命令倒回主用AGCF1，后續(xù)的呼叫流程與標準的呼叫流程相同，容災倒回流程如圖5所示。

圖5 AGCF容災倒回實現(xiàn)流程

①備用AGCF2接收到容災倒回命令，向原來注冊到主用AGCF1的網(wǎng)關(guān)AG1下發(fā)Service Change消息，其中Service Change Termination ID 為“Root”，Service Change Method 為“Handoff”，Service Change Mgc ID為主用AGCF1地址，通知所有容災用戶重新注冊[11]；

②網(wǎng)關(guān)AG1收到Service Change消息后，將Service Change Mgc ID的主用AGCF1地址替換為對應用戶注冊的網(wǎng)關(guān)AG1地址，網(wǎng)關(guān)AG1發(fā)送響應消息Reply轉(zhuǎn)發(fā)給備用AGCF2；

③網(wǎng)關(guān)AG1發(fā)送注冊消息Service Change給主用AGCF1；

④主用AGCF1對用戶進行鑒權(quán)，注冊成功后，向網(wǎng)關(guān)AG1發(fā)送響應消息Reply；

⑤主用AGCF1代理網(wǎng)關(guān)AG1下的用戶向核心網(wǎng)絡I-CSCF發(fā)起SIP注冊；

⑥主用AGCF1注冊成功后，I-CSCF發(fā)送200 OK消息到主用AGCF1。

2 結(jié)束語

通過對容災倒換流程和倒回流程的分析設計，在用戶當前服務的主用AGCF1發(fā)生故障時，備份AGCF2可實現(xiàn)用戶業(yè)務的實時接管，極大地提升了AGCF容災業(yè)務接管的及時性、有效性和可靠性，提高了IMS業(yè)務提供的持續(xù)性，有利于樹立IMS業(yè)務品牌[12]。

[1]時新建,林俐,許盛宏.IMS網(wǎng)絡接入控制設備容災方案研究[J].電信技術(shù),2014(5)：14-16.

[2]王翔,明月.固網(wǎng)軟交換向IMS演進研究[J].計算機與網(wǎng)絡,2016,42(13)：60-63.

[3]中國電信集團公司.中國電信IMS網(wǎng)絡設備技術(shù)要求[S].中國電信集團公司,2011.

[4]付承彪,蔡昌許，陶燕林.H.248協(xié)議在NGN網(wǎng)絡中的應用分析[J].曲靖師范學院學報,2013,32(6)：48-51.

[5]中國電信集團公司.中國電信AGCF設備技術(shù)要求[S].中國電信集團公司,2011.

[6]許盛宏,鄧勇,李力卡.IMS網(wǎng)絡AGCF高效可靠容災方案探討[J].電信技術(shù),2014(S1)：208-211.

[7]中國電信集團公司.中國電信IMS網(wǎng)絡容災技術(shù)要求[S].中國電信集團公司,2011.

[8]范喜亮.IMS中基于CSCF的呼叫會話控制模型的研究與設計[D].武漢：華中科技大學,2006.

[9]朱愛華,符剛,高功應.IMS網(wǎng)絡演進中的關(guān)鍵問題探討[J].移動通信,2010(13)：5-10.

[10]王翔,沈廣茂.基于固網(wǎng)軟交換的AGCF設計與實現(xiàn)[J].計算機與網(wǎng)絡,2016,42(14)：62-65.

[11]中華人民共和國工業(yè)和信息化部.統(tǒng)一IMS網(wǎng)絡與軟交換互通信令流程技術(shù)要求：YDT 2290-2011[S].北京：人民郵電出版社,2011.

[12]林愛武.IMS容災應急探討[J].電信技術(shù),2015(3)：82-85.