VoLTE多厂商组网方案

2015-02-28邱巍冯征吴倩

电信科学 2015年1期

邱巍，冯征，吴倩

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京100080）

1 引言

随着4G牌照的发放，各运营商在加快4G网络建设的同时，开始考虑部署4G语音业务的目标解决方案——VoLTE，VoLTE商用网络的部署也提上了日程。VoLTE方案的部署涉及网络各层面，复杂度较高，其中IMS核心网的建设至关重要，本文对部署VoLTE后，省内IMS核心网异厂商组网方案进行了研究，并分析了多种组网方案，为VoLTE实际部署提供了参考。

2 VoLTE部署后IMS网络架构

由于VoLTE与IMS固网业务对于IMS核心网I/S/E-CSCF/BGCF功能基本相同，因此本文将以IMS核心网控制面采用融合组网方式建设的场景进行分析，以某运营商网络为例，其组网架构如图1所示。

VoLTE商用后，该运营商4G网络将由无线网络（E-UTRAN）、分组域核心网、IMS核心网、电路域核心网（eMSC）、业务平台等组成。其中IMS核心网负责VoLTE会话路由、业务触发，IMS业务平台负责为VoLTE用户提供基础业务和增值业务。总体设置原则为：

·控制层实现融合组网，同时满足VoLTE用户和固网用户需求；

·功能差别较大的业务层和接入层，独立建设VoLTE AS和VoLTE SBC满足VoLTE用户需求，现有固网SBC和业务平台满足固定用户需求；

图1 某运营商VoLTE部署后IMS组网架构

·由于存储的用户数据有所不同，为避免支撑系统额外改造，现阶段三融合HLR/HSS与固网IMS HSS分设。

3 组网方案

3.1 总体原则

为便于全网统一管理，建议各省采用单域组网，以某运营商为例，VoLTE用户呼叫时的用户域名为省名缩写.ims.mnc.mcc.3gppnetwork.org。本文方案分析基于上述原则。

3.2 VoLTE AS组网方案

VoLTE AS采用全省集中设置的方式，同时考虑到该网元的重要性及网元特性，建议VoLTE AS采用组pool的方式实现容灾。由于异厂商透明数据格式有差异，当省内有多厂商VoLTE AS时，pool内VoLTE AS应为同厂商设备。用户开通时，需要在用户签约数据中标识用户归属VoLTE AS pool的信息。

3.3 I/S-CSCF多厂商组网方案

VoLTE用户基本注册流程中，VoLTE SBC/P-CSCF以通用域名（ims.mnc.mcc.3gppnetwork.org）查询DNS寻址到本省I-CSCF。I-CSCF根据用户归属HSS返回的“能力集”，选择用户归属域（省）S-CSCF。

VoLTE用户基本呼叫流程中，主叫S-CSCF根据被叫SIP URI的Realm寻址被叫域I-CSCF（对于Tel URI，S-CSCF需请求ENUM解析）。I-CSCF向HSS查询，获得被叫“注册”的S-CSCF。

3.3.1 I-CSCF组网方案

在省内有多厂商I-CSCF时，可有以下两个方案：方案一，全省I-CSCF组成一个pool；方案二，I-CSCF按照片区组成不同的pool，如图2所示。

图2 I-CSCF组网方案

根据业务流程，注册和呼叫流程中寻址I-CSCF均是根据I-CSCF的域名进行的，在目前省内单域组网情况下，根据域名无法区分不同厂商片区的I-CSCF。因此在采用方案二时，需要在IMS DNS开启视图功能，注册过程中IMS DNS根据发起请求的P-CSCF的地址选择同片区的I-CSCF，省内用户间呼叫时也可以根据主叫S-CSCF的地址选择同片区的I-CSCF，省间呼叫时则由主叫S-CSCF根据被叫的统一归属省域名轮选被叫归属省内任意I-CSCF。由于I-CSCF选择用户归属S-CSCF时，是根据用户签约的能力集进行选择，因此在用户发生跨片区漫游时，仍会出现I-CSCF访问另一片区的S-CSCF的场景。如图3所示，用户1为片区1用户，用户2从片区1漫游到片区2，此时用户2会从片区1的I-CSCF路由至用户归属的片区2的S-CSCF。

考虑开启视图功能会对DNS设备性能有一定影响，省内网络调整或增加网元时均需要调整相应配置数据，增加了局数据的复杂度。因此建议无论省内I-CSCF为几个厂商设备，全省多套I-CSCF组成一个I-CSCF pool。

3.3.2 S-CSCF组网方案

S-CSCF组网有以下两个方案。

（1）方案一

I/S-CSCF均以省为单位组pool，pool内可为不同厂商的设备，如图4所示。

I/S-CSCF为全省统一规划，有利于提高设备利用率和简化数据配置复杂度。ISC接口需要异厂商交互。

图3 跨片区漫游时路由

图4 S-CSCF组网方案一

具体实现机制：省内多套S-CSCF组成一个pool，划分一个能力集。用户注册时I-CSCF根据本地配置的S-CSCF能力集与S-CSCF pool的对应关系选择用户归属的S-CSCF pool，再通过查询IMS ENUM/DNS实现用户负荷分担，选择pool内的S-CSCF。省内多套I-CSCF（与S-CSCF合设）组成一个pool，IMS DNS分担负荷，选择pool内任意I-CSCF。

数据配置要求：全省应仅存在一个S-CSCF能力集信息。用户签约时配置此S-CSCF能力集，由S-CSCF pool内各S-CSCF分担疏通业务。

（2）方案二

同一省内按片区组S-CSCF pool，如图5所示。根据用户规模、维护管理、ISC接口调测复杂度等因素，将同厂商S-CSCF放在同一pool中，即厂商1的S-CSCF组成S-CSCF pool1，负责区域1；厂商2的S-CSCF组成S-CSCF pool2，负责区域2。省内多套I-CSCF（与S-CSCF合设）以省为单位组pool。

图5 S-CSCF组网方案二

此方案将同厂商的VoLTE AS和S-CSCF划分在同一区域，以减少异厂商ISC接口的兼容性风险。

方案二的数据配置：在IMS HSS配置用户数据时，VoLTE AS pool1片区的用户签约S-CSCF pool1对应的S-CSCF能力集，VoLTE AS pool2片区的用户签约S-CSCF pool2对应的S-CSCF能力集。可实现S-CSCF pool1仅访问VoLTE AS pool1，S-CSCF pool2仅访问VoLTE AS pool2，即可实现仅存在同厂商S-CSCF与AS间ISC接口互通的需求。方案比较和分析见表1。

上述两个方案厂商均支持，考虑目前异厂商ISC接口的兼容性较差，建议在VoLTE建设初期引入多厂商时，可按照方案二进行组网。

3.4 VoLTE SBC组网方案

IMS APN在国内漫游时，采用漫游地SAE-GW接入方式，即根据用户漫游地，就近接入漫游地的SAE-GW。由PGW根据本地预先配置的本省VoLTE SBC/P-CSCF的IP地址列表，向终端返回VoLTE SBC/P-CSCF的IP地址。终端根据获得的VoLTE SBC/P-CSCF的IP地址，接入VoLTE SBC/P-CSCF。VoLTE SBC/P-CSCF以通用域名查询DNS寻址到本省I-CSCF，后续同核心网路由。对于省内设置的多套VoLTE SBC/P-CSCF设备，组网方案见表2。

表1 方案比较和分析

表2 VoLTE SBC组网方案

按照表2中的场景划分，方案分析如下。

（1）方案一

全省VoLTE SBC/P-CSCF组一个pool，采用负荷分担方式疏通本省业务。在此方案中，根据SAE-GW组pool方案，有SAE-GW组一个pool和SAE-GW分片区组pool两种场景，如图6所示。

此方案无论场景一还是场景二，所有PGW均配置VoLTE SBC pool内所有SBC的地址信息，PGW与VoLTE SBC pool内所有VoLTE SBC均有可能交互。当PGW、VoLTE SBC不在一个城市时，会涉及省内长途。

（2）方案二

全省VoLTE SBC/P-CSCF分区域组pool。同样根据SAE-GW组pool的方案，本方案中SAE-GW与VoLTE SBC的互通有以下两个场景。

场景一：SAE-GW组一个pool。根据SAE-GW设置局址和接口要求，PGW设置其中某个VoLTE SBC pool内SBC的地址信息。此方案在PGW与其接入的VoLTE SBC为同厂商时，可实现同厂商SGi接口互通，如图7所示。

图7 VoLTE SBC组网方案二（场景一）

场景二：SAE-GW分区域组pool。根据SAE-GW设置局址和接口要求，PGW配置其中某个VoLTE SBC pool内SBC的地址信息。为避免路由迂回，建议SAE-GW就近接入本地VoLTE SBC pool，如图8所示。

对于用户漫游的场景，如图9所示，用户1漫游至片区2开机注册，将经由漫游地的SAE-GW和VoLTE SBC接入核心网。

对于用户开机漫游到片区2的场景，按照目前各省分组域的路由要求，将仍由用户初始注册的PGW接入IMS网络。

根据上述分析，按照注册和呼叫流程，VoLTE SBC的分区与CSCF的分区无直接相关性。由于SBC负责媒体面的连接，为减少媒体面路由迂回和长途传输的占用，建议VoLTE SBC靠近SAE-GW设置，SAE-GW就近接入本地VoLTE SBC pool。

3.5 VoLTE PCRF组网方案

在用户IMS APN承载建立过程中，LDRA将PGW的Gx接口信令消息负荷分担地路由至省内支持VoLTE功能的PCRF pool内的任意PCRF。LDRA记录并保存用户IP地址与PCRF地址的绑定关系，并将此信息同步到配对的另一个LDRA。VoLTE呼叫时，P-CSCF通过Rx接口指示PCRF（通过1对DRA负荷分担）为VoLTE用户建立“专用承载”，LDRA收到VoLTE SBC/P-CSCF发送的Rx接口信令消息，根据Rx接口信令消息中的用户IP地址，查询自身所保存的用户IP地址与PCRF的绑定关系记录，将Rx接口信令消息转发至对应的PCRF。

方案一：全省组一个VoLTE PCRF pool，如图10所示。

方案二：全省分区域组VoLTE PCRF pool。LDRA对于IMS APN应首先根据源（PGW）主机名寻址到对应的VoLTE PCRF pool，再在VoLTE PCRF pool内进行负荷分担地选择PCRF，如图11所示。

方案二要求LDRA对于IMS APN首先根据源主机名寻址到对应的VoLTE PCRF pool，再在VoLTE PCRF pool内进行负荷分担地选择PCRF，LDRA数据配置复杂，建议慎重启用。