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时间:2019-01-09
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1、LTE网络PGW容灾实现方案探讨 PGW作为LTE网络核心控制设备,其安全可靠运行将影响LTE业务的稳定提供。针对目前PGW容灾问题进行了分析,通过对三种可行方案的研究而提出了可靠容灾解决方案,并阐述可靠容灾方案的具体实现,力求为运营商部署安全可靠的LTE网络提供有益的参考。 PGW实时恢复容灾 1引言 目前运营商加紧推进部署VoLTE业务,LTE网络是VoLTE业务核心,因此很有必要提升LTE网络组网的安全可靠性。在LTE网络中,PGW(PDNGateway,分组数据网网关)设备是作为用户数据业务和
2、VoLTE业务的承载通道,负责用户的IP地址分配、数据包的路由及前转和用户相关业务的计费;SGW(ServingGateway,服务网关)设备是负责基站和PGW之间的数据包的路由和前转;MME(MobilityManagementEntity,移动管理实体)设备是负责移动性管理、会话管理、用户鉴权、漫游控制以及PGW、SGW的选择等方面功能。因此,PGW是LTE网络核心控制设备,其安全可靠运行相当重要。 当主用PGW设备故障时,接管PGW无法实时恢复主叫和被叫业务,特别是当前的PGW设备都采用集中部署方式,
3、将会导致大面积业务长时间瘫痪,对VoLTE业务影响尤为严重。为了提升LTE业务质量服务水平,很有必要研究一种PGW可靠容灾解决方案。8 2目前PGW容灾存在的问题 由于主用和备用PGW设备同步相关容灾数据将会导致可用资源的额外消耗、同步数据的不完整等问题,所以目前主备PGW之间不采用相互同步。目前PGW设备容灾方案实现流程如图1所示: 对于主叫容灾恢复,当前服务的PGW设备瘫痪时,用户发起主叫业务请求将会发送到当前服务的MME上,由于MME发现用户当前服务的PGW已经故障,用户将无法找到可用承载通道,就
4、会向用户发送业务拒绝,指示终端发起重新附着,将会中断本次呼叫,待用户重新附着成功后,用户再次发起主叫才能恢复主叫业务。对于被叫容灾恢复,当用户服务的PGW故障时,AF(ApplicationFunction,应用服务器)检测到PGW故障后,AF将下行数据请求发送至接管PGW,由于接管PGW没有用户相关信息而无法处理下行数据请求,被叫业务无法正常建立,用户将一直无法得知被叫业务无法接入,待网络设定的TAU(TrackingAreaUpdate,跟踪区更新)更新周期到达后,用户就会发起TAU更新,此时才会发现当前
5、服务PGW故障而无法处理,然后用户主动发起重新附着请求,成功附着后业务才可恢复。目前现网配置TAU周期更新为1小时,那么此时被叫业务将会中断大约1小时。因此,目前PGW容灾方案无法实时恢复业务,也就无法保证LTE业务的稳定提供。 3可行解决方案分析 3.1方案一:基于PCRF存储 方案一采用基于PCRF(PolicyandChargingRules8Function,策略与计费规则功能)存储容灾数据的实现方法。在用户进行初始附着时,PCRF存储主用PGW传送的当前服务SGW信息。当用户服务的PGW故障时
6、,对于主叫业务的恢复,MME在成功建立SGW、PGW承载后而实时接管用户主叫业务,不会中断当前主叫业务请求;对于被叫业务的恢复,PCRF将之前保存的容灾数据通过信令传送到备份PGW,应用服务器(P-CSCF/SBC)通过承载备份路由选择接管PGW,实现实时恢复。 此方案需PGW增加容灾用户IP管理功能以及扩展相应信令流程参数。此方案可实现首次呼叫不会中断,实时恢复业务,不需要主备PGW设备之间相互同步,减少设备额外开销,但需已有信令的扩展参数,PGW改造较大。 3.2方案二:基于HSS+AS 方案二采用
7、基于MMTelAS查询融合HSS(HomeSubscriberServer,归属用户服务器)(IMS-HSS和EPC-HSS合设)获得相关设备状态实现容灾的方法。当用户服务的PGW故障时,对于主叫容灾恢复,通过SGW主动探测用户面报文,在用户报文中断时,触发重新附着、业务承载重新建立;对于被叫容灾恢复,通过HSS互通获取PGW为故障状态,HSS下发请求给MME,MME发送基于IMSI的寻呼消息触发重新附着、业务承载重新建立恢复。 此方案需要IMS和EPC的HSS之间增加接口或者新建融合HSS,IMS的MMT
8、elAS需要升级支持被叫域选择功能,MME需将PGW故障时的相关信息送至HSS。此方案不需要SGW之间同步,业务恢复较快,但首次呼叫会中断,需要IMS和EPC之间的HSS增加互通接口,同时用户作为被叫都需MMTelAs设备查询用户归属的HSS,必然导致信令开销和处理时延较大。8 3.3方案三:基于HSS+I-CSCF 方案三采用基于I-CSCF(Interrogating-CSCF,查询CSCF
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