摘  要：VoLTE即Voice over LTE，它是新一代的音视频通信技术，基于全IP数据传输，业务只承载于4G网络上，实现了数据与语音业务在同一网络下的统一。由于VoLTE网络下的呼叫时延更短、编码速率更高，能为用户带来更高质量、更加自然的音视频通话体验。本文基于中国移动首套诺基亚VoLTE核心网的成功运营经验，重点介绍了诺基亚VoLTE核心网的组网结构，并深入分析其网络容灾功能以及实际容灾效果和存在的不足。

关键词：VoLTE 核心网 诺基亚 容灾

一、引言

当前，全球已有数十个运营商实现了VoLTE业务商用，中国移动也于2015年底在全国实现VoLTE商用。VoLTE较之2/3G移动网络的核心网有了更本性的变革，它实现了全IP网络架构，呼叫时延更短、编码速率更高，用户的体验更好。目前国内VoLTE核心网主要有华为、中兴、爱立信、贝尔等几个厂商，2017年4月，诺基亚VoLTE核心网在国内首次实现商用部署。本文将依据诺基亚VoLTTE核心网的实际运营经验，重点讲述诺基亚VoLTE核心网的网络组网，以及重要网络单元的容灾功能分析和实施效果说明。

二、诺基亚VoLTE核心网组网介绍

诺基亚VoLTE核心网由SCSCF、TAS（T-ADS/SCC-AS/MRFC）、MRFP、TAS soapgw、TAS CG等功能实体组成。完整的VoLTE核心网包含接入IP承载网、计费、营帐及网管这四个网络，具体的组网结构如图1所示：

图1诺基亚VoLTE核心网组网

SCSCF1/2： VoLTE核心网呼叫会话控制功能，在网络中以POOL方式组网。

VoLTE TAS：包含TAS、T-ADS、SCCAS、SCP、MRFC等逻辑实体，在网络中以负荷分担方式组网。TAS主要用来为VOLTE用户提供补充、管理和控制等业务，功能类似2、3G网络的MSS；T-ADS用来作被叫域选；SCCAS用来完成eSRVCC切换；SCP用来实现被叫锚定；MRFC作为媒体放音控制器，控制MRFP。

MRFP：负责媒体放音。

TAS CG：计费服务器，与计费中心对接，将TAS产生的话单进行格式转换后上传到计费中心。

TAS soapgw：开通网关，与营帐系统对接，接收营帐指令，并转换成TAS能够识别的指令。

注：由于诺基亚SCSCF的每块板卡均需要单独的网管地址，所以为便于管控及安全需要，增加网管防火墙进行物理隔离。同时，计费网络要求接入方式走静态路由，为了保证在计费网络异常的情况下不影响营帐网络，增加营帐防火墙和计费防火墙。这样就将这三类网络在物理上进行隔离，保障网络的安全性。

三、诺基亚VoLTE核心网容灾分析

（一） TAS容灾功能分析：TAS的容灾功能由SCSCF实现。TAS故障后，SCSCF在66s后（Supervision Timer+Give-up Timer）将把故障TAS加入黑名单中，之后将消息送至新的TAS，保证业务不受影响。具体工作过程如下：

图2 TAS容灾实现过程

1.         每个SCSCF节点都有一个节点监控的进程（Node Monitor Process），用于检测相邻节点是否可用；

2.         Node Monitor Process针对每个需要监控的节点启动Supervision Timer，如果在该timer内，SCSCF节点的消息处理进程（SIP-TH）收到被监控节点的消息，消息处理进程会通知Node Monitor Process，Node Monitor Process会更新时间戳，重新启动Supervision Timer；

3.         如果Supervision Timer到期（意味着在该timer内没有收到任何来自被监控节点的消息），Node Monitor Process会启动Give-up Timer，在Give-up Timer内发送多次OPTIONS给被监控节点（发送次数由Timer F控制）；

4.         如果在Give-up Timer期间，Node Monitor Process没有收到任何OPTIONS的响应，该被监控节点就被认为处于不可用状态，会被加入黑名单；

5.         如果被监控节点在Give-up Timer期间响应了OPTIONS，则被监控节点仍旧认为激活状态，Node Monitor Process会对该节点重新启动Supervision Timer；

6.         在后续的消息处理中，如果下一跳已经在黑名单中，SCSCF将直接选择其它可用的节点，不再给黑名单中的节点发送消息；

7.         对于加入黑名单的节点，Node Monitor Process还会启动Supervision Auto Refresh Timer，用于检测黑名单中的节点是否恢复，当Supervision Auto Refresh Timer到期后，向该黑名单节点发送OPTIONS，如果能收到回复，Node Monitor Process将把该节点从黑名单中移出；如果没有回复，继续启动下一轮Supervision Auto Refresh Timer；

8.         如果Supervision Auto Refresh Timer未到期，并且收到了来自黑名单节点的消息，则Node Monitor Process将直接把该节点从黑名单中移出。

注：关于定时器的设置

（二） SCCAS容灾功能分析：SCCAS故障后，该SCCAS同样会被列入黑名单中，SCSCF会把后续的消息送至新的SCCAS，同时新SCCAS能够从HSS处获得用户数据，保证eSRVCC业务正常。具体如下：

1.  在用户注册阶段，SCC AS发送至HSS的PUR消息中，包含“g.3gpp.atcf-mgmt-uri”和“g.3gpp.atcf-path”，用于保存eSRVCC切换的相关信息，包括了PSBC的STN-SR。这些信息是保存在用户透明数据serviceindicator：TAS-REG-DATA中。

2.         当某台SCCAS故障，其上的用户进行通话时，呼叫会根据SCSCF的容灾功能送往另一台SCCAS，新的SCC-AS收到INVITE请求会发现用户并未存在于数据库中，则从HSS中获得用户相关的注册信息和eSRVCC的相关信息，包括用户所在PSBC的STN-SR。

图3 SCCAS容灾实现过程

四、诺基亚VoLTE核心网容灾实施效果

1、TAS故障后，SCSCF将在Supervision Timer+Give-up Timer 的时间后将该TAS加入黑名单中，之后新用户注册及通话均不受影响。

2、TAS故障后，正在通话的一方用户如正常释放，另一方用户将在15s后被拆线。但由于TAS到CG链路断链，话单未能正常关闭,需在15分钟后才能关闭话单。为避免该情况产生，需人为重启信令单元强行释放话单，现网测试存在部分话单丢失的问题。

3、SCCAS故障（诺基亚无法将SCCAS和TAS故障分开，故障时是SCCAS和TAS同时故障）时，未能按照规范要求发生eSRVCC，而是产生SRVCC。经分析发现SCCAS偶而出现发送给HSS的PUR消息中带的TAS-REG-DATA消息格式有错，所以HSS拒绝了相关请求，最终无法正确地将eSRVCC相关信息，包括PSBC的STN-SR更新到HSS上，导致了问题的发生。诺基亚将在新的补丁包中修复该问题。

五、小结

本文介绍了中国移动首套诺基亚VoLTE核心网的组网结构，包括IP承载网、计费网、营帐网及网管网，同时重点分析了诺基亚TAS（包括SCCAS）故障情况下的容灾功能实现原理，以及实际测试中的容灾效果和存在的问题。

参考文献

1、3GPP TS 23.380 V13.5.0 (2016-12)，3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Core Network and Terminals;IMS Restoration Procedures(Release 13)。