IMS HSS设计优化

于国胜

摘 要：IMS HSS或用户归属服务器是IMS（IP多媒体子系统）中使用的主要用户数据库。IMS HSS向IMS网络内的其他实体提供用户的详细信息，并且还提供对呼叫控制服务器的支持，以解决认证、授权、命名/寻址解析、位置依赖等功能来完成路由/漫游过程。IMS归属网络可以包含一个或多个HSS，它取决于网络中移动用户的数量、设备的容量和组织方式。用户档案信息是电信运营商越来越重要的资产。传统上，网络信息是简单的，用于身份认证、服务访问授权和基本服务配置。然而，随着应用变得更加先进和专注于个人的客户体验，用户信息在应用业务逻辑中扮演越来越重要的角色，应用程序需要访问并能够操纵数据。此外，电信运营商或电信网络显然不太可能成为用户配置文件信息的唯一来源。此外，还有需要被访问的增值用户信息，它超越了传统的网络边界，带来来自不同来源的信息，例如因特网存储库、OSS和BSS系统和独立的应用数据存储。

关键词：IMS；HSS；分布式缓存

中图分类号：TN915.02 文献标志码：A 文章编号：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

考虑到严格的业务需求和电信环境中的巨量用户，HSS的性能和可扩展性在开发过程中将是至关重要的。因此，利用分布式缓存得到HSS的性能指标是非常重要的。同时，在电信运营商呼叫模型的背景下对系统进行评估。

HSS服务器由SIP容器实现，包括以下模块：Diameter协议栈、SIP协议栈、线程池和分布式缓存。

该测试的主要目标是获得HSS系统的性能基准（仅实现和验证该性能测试所需的HSS操作）。并选择典型的Diameter消息进行测试。

2 性能基准和分析

2.1 测试设置

测试将基于“双节点”设置（如图2所示的“一对”）来执行。测试客户端的所有流量将被发送到一个节点，其分布式缓存被配置为“localstorage=false”，而另一个节点被配置为“true”，但不接受测试流量。该结构可以消除本地缓存命中的性能影响，并保证被测试的性能图反映出最佳的线性度。毫无疑问，在HSS业务节点中的本地缓存存储有助于提高性能；然而，随着分布式缓存的节点数目增加，本地缓存命中的总体比例将降低，这使得难以从性能图预测系统可扩展性。这里的解决方案是使所有缓存访问都是远程访问。

该测试将分别用一对、两对、三对节点执行，以评估具有分布式缓存的HSS的可扩展性。

测试消息：Sh-UDR（获取用户状态），Sh-UDR获取存储数据（长度1k字节）），Cx-UAR

Test client：Seagull （HP开源多协议客户端）

HSS：HSS服务器，“localstorage”设置为“false”

符号： H-n （HSS节点）

Dummy app.：（只安裝HSS但没有流量输入，“localstorage”设置为“true”）

符号：C-n（Cache节点）

DB：数据库（预装1，000，000用户数据）

选择UDR和UAR作为测试消息的原因是它们是IMS网络中最大量使用的消息（参考：3GPP TS 29.228）。

存储库数据是透明地存储在HSS中的特定于应用程序的用户数据。应用服务器负责在HSS中存储和检索（UDR）数据。

2.2 测试数据

测试是模拟HSS消息到250000个公共标识符（IMPU，可以被视为订阅者）。每个公共标识符与2个私有标识符相关联，并且这两个私有标识符与同一组公共标识符交叉关联。公共标识符和私有标识符都以规范化的方式命名，以模拟实际用例。每个公共标识符与长度为1K字节的存储库数据相关联，这是用于UDR（GET存储库数据）测试的。

在Dummy应用服务器启动后，测试数据被预加载100%到缓存存储器中。测试数据的数量如下：

2.3 方案与结果

方案：压力测试

验证：具有一对、两对、三对HSS节点的完整性能和可扩展性。

结果：测试数据总结

3 结束语

根据呼叫模型（见附录A），用户号码的系统容量：

Capsub=，其中TPtotal=

假设如下：

-假定Cx-UAR的呼叫率是Cx呼叫速率TPCx（实际情况还应该包括Cx-MAR和 Cx-SAR）；

-假设Sh-UDR（获取用户状态）的呼叫速率是Sh呼叫速率TPSh；

我们得到以下性能估计（见表6）：

表6

附录A-映射到调用模型

根据电信运营商定义的流量模型，对于5000000个用户，总的Cx和Sh消息速率将是29067MSG/SEC。

与上面例子中的5M用户的总消息容量（29067 TPS）一样，假设TPtotal是系统的总呼叫容量，包括Cx的呼叫容量TPCx、Sh的呼叫率容量TPSh，然后：

2.假设不同的Cx消息和不同的Sh消息没有区别，然后，用户的等效系统容量应该是

参考文献：

[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].