IMS HSS設(shè)計優(yōu)化

于國勝

摘 要：IMS HSS或用戶歸屬服務(wù)器是IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）中使用的主要用戶數(shù)據(jù)庫。IMS HSS向IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他實體提供用戶的詳細(xì)信息，并且還提供對呼叫控制服務(wù)器的支持，以解決認(rèn)證、授權(quán)、命名/尋址解析、位置依賴等功能來完成路由/漫游過程。IMS歸屬網(wǎng)絡(luò)可以包含一個或多個HSS，它取決于網(wǎng)絡(luò)中移動用戶的數(shù)量、設(shè)備的容量和組織方式。用戶檔案信息是電信運營商越來越重要的資產(chǎn)。傳統(tǒng)上，網(wǎng)絡(luò)信息是簡單的，用于身份認(rèn)證、服務(wù)訪問授權(quán)和基本服務(wù)配置。然而，隨著應(yīng)用變得更加先進和專注于個人的客戶體驗，用戶信息在應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯中扮演越來越重要的角色，應(yīng)用程序需要訪問并能夠操縱數(shù)據(jù)。此外，電信運營商或電信網(wǎng)絡(luò)顯然不太可能成為用戶配置文件信息的唯一來源。此外，還有需要被訪問的增值用戶信息，它超越了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)邊界，帶來來自不同來源的信息，例如因特網(wǎng)存儲庫、OSS和BSS系統(tǒng)和獨立的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲。

關(guān)鍵詞：IMS；HSS；分布式緩存

中圖分類號：TN915.02 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0104-03

Abstract： The IMS HSS or user home server is the primary user database used in the IMS （IP multimedia subsystem）. IMS HSS provides user details to other entities in the IMS network， and also provides support for call control servers to address authentication， authorization， naming / addressing resolution， location dependency， and other functions to complete the routing / roaming process. The IMS home network can contain one or more HSS， depending on the number of mobile users in the network， the capacity of the device， and the way it is organized. User file information is an increasingly important asset for telecom operators. Traditionally， network information is simple， used for authentication， service access authorization， and basic service configuration. However， as applications become more sophisticated and focused on personal customer experiences， user information plays an increasingly important role in the application's business logic， and applications need to access and be able to manipulate data. In addition， it is clear that a telecommunications operator or telecommunications network is unlikely to be the only source of user profile information. In addition， there is value-added user information that needs to be accessed that transcends traditional network boundaries and brings information from different sources， such as Internet repositories， OSS and BSS systems， and stand-alone application data stores.

Keywords： IMS； HSS； distributed cache

1 介紹

考慮到嚴(yán)格的業(yè)務(wù)需求和電信環(huán)境中的巨量用戶，HSS的性能和可擴展性在開發(fā)過程中將是至關(guān)重要的。因此，利用分布式緩存得到HSS的性能指標(biāo)是非常重要的。同時，在電信運營商呼叫模型的背景下對系統(tǒng)進行評估。

HSS服務(wù)器由SIP容器實現(xiàn)，包括以下模塊：Diameter協(xié)議棧、SIP協(xié)議棧、線程池和分布式緩存。

該測試的主要目標(biāo)是獲得HSS系統(tǒng)的性能基準(zhǔn)（僅實現(xiàn)和驗證該性能測試所需的HSS操作）。并選擇典型的Diameter消息進行測試。

2 性能基準(zhǔn)和分析

2.1 測試設(shè)置

測試將基于“雙節(jié)點”設(shè)置（如圖2所示的“一對”）來執(zhí)行。測試客戶端的所有流量將被發(fā)送到一個節(jié)點，其分布式緩存被配置為“l(fā)ocalstorage=false”，而另一個節(jié)點被配置為“true”，但不接受測試流量。該結(jié)構(gòu)可以消除本地緩存命中的性能影響，并保證被測試的性能圖反映出最佳的線性度。毫無疑問，在HSS業(yè)務(wù)節(jié)點中的本地緩存存儲有助于提高性能；然而，隨著分布式緩存的節(jié)點數(shù)目增加，本地緩存命中的總體比例將降低，這使得難以從性能圖預(yù)測系統(tǒng)可擴展性。這里的解決方案是使所有緩存訪問都是遠(yuǎn)程訪問。

該測試將分別用一對、兩對、三對節(jié)點執(zhí)行，以評估具有分布式緩存的HSS的可擴展性。

測試消息：Sh-UDR（獲取用戶狀態(tài)），Sh-UDR獲取存儲數(shù)據(jù)（長度1k字節(jié)）），Cx-UAR

Test client：Seagull （HP開源多協(xié)議客戶端）

HSS：HSS服務(wù)器，“l(fā)ocalstorage”設(shè)置為“false”

符號： H-n （HSS節(jié)點）

Dummy app.：（只安裝HSS但沒有流量輸入，“l(fā)ocalstorage”設(shè)置為“true”）

符號：C-n（Cache節(jié)點）

DB：數(shù)據(jù)庫（預(yù)裝1，000，000用戶數(shù)據(jù)）

選擇UDR和UAR作為測試消息的原因是它們是IMS網(wǎng)絡(luò)中最大量使用的消息（參考：3GPP TS 29.228）。

存儲庫數(shù)據(jù)是透明地存儲在HSS中的特定于應(yīng)用程序的用戶數(shù)據(jù)。應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)在HSS中存儲和檢索（UDR）數(shù)據(jù)。

2.2 測試數(shù)據(jù)

測試是模擬HSS消息到250000個公共標(biāo)識符（IMPU，可以被視為訂閱者）。每個公共標(biāo)識符與2個私有標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)，并且這兩個私有標(biāo)識符與同一組公共標(biāo)識符交叉關(guān)聯(lián)。公共標(biāo)識符和私有標(biāo)識符都以規(guī)范化的方式命名，以模擬實際用例。每個公共標(biāo)識符與長度為1K字節(jié)的存儲庫數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，這是用于UDR（GET存儲庫數(shù)據(jù)）測試的。

在Dummy應(yīng)用服務(wù)器啟動后，測試數(shù)據(jù)被預(yù)加載100%到緩存存儲器中。測試數(shù)據(jù)的數(shù)量如下：

2.3 方案與結(jié)果

方案：壓力測試

驗證：具有一對、兩對、三對HSS節(jié)點的完整性能和可擴展性。

結(jié)果：測試數(shù)據(jù)總結(jié)

3 結(jié)束語

根據(jù)呼叫模型（見附錄A），用戶號碼的系統(tǒng)容量：

Capsub=，其中TPtotal=

假設(shè)如下：

-假定Cx-UAR的呼叫率是Cx呼叫速率TPCx（實際情況還應(yīng)該包括Cx-MAR和 Cx-SAR）；

-假設(shè)Sh-UDR（獲取用戶狀態(tài)）的呼叫速率是Sh呼叫速率TPSh；

我們得到以下性能估計（見表6）：

表6

附錄A-映射到調(diào)用模型

根據(jù)電信運營商定義的流量模型，對于5000000個用戶，總的Cx和Sh消息速率將是29067MSG/SEC。

與上面例子中的5M用戶的總消息容量（29067 TPS）一樣，假設(shè)TPtotal是系統(tǒng)的總呼叫容量，包括Cx的呼叫容量TPCx、Sh的呼叫率容量TPSh，然后：

2.假設(shè)不同的Cx消息和不同的Sh消息沒有區(qū)別，然后，用戶的等效系統(tǒng)容量應(yīng)該是

參考文獻：

[1]IETF RFC3588-2003，Diameter Protocol[Z].

[2]IETF RFC3589-2003，Diameter Command Codes for Third Generation Partnership Project（3GPP）Release 5[Z].

[3]3GPP TS 29.228-2006，IP Multimedia（IM） Subsystem Cx and Dx Interface， Signalling flows and message contents[Z].

[4]3GPP TS 29.229-2004，Cx Interface based on the Diameter Protocol： Protocol details[Z].