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【摘 要】随着通信的发展。用户对通信的需求逐渐提高。当前的通信网络运营商为了向用户终端提供语音服务主要采用了双待机和CSFB方式。智能网V0LTE 的出现为运营商语音业务的发展提供了新的技术。智能网VOLTE优化可以改善传统网络存在的不足，实现增值业务，因此，智能网VoLTE建设已经成为运营商在提高客户感知、增加收入的重要手段之一。
【关键词】智能网;VoLTE;优化改造;容灾
Intelligent network VOLTE optimization construction plan
Xu Rui-qi，Li Gui-e
（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， Ltd Xi'an Shanxi 710000）
【Abstract】With the development of communication. The user's demand for communication is gradually increasing. In order to provide voice services to user terminals， current communication network operators mainly adopt dual standby and CSFB modes. The emergence of intelligent network V0LTE provides a new technology for the development of carrier voice services. Intelligent network VOLTE optimization can improve the shortcomings of traditional networks and realize value-added services. Therefore， the construction of intelligent network VoLTE has become one of the important means for operators to improve customer perception and increase revenue.
【Key words】Intelligent network;VoLTE;Optimization and transformation;Disaster tolerance
1. 引言
智能网业务是一种依附于基础话音的增值业务，业务种类复杂多样，总体区分为两大类，一为全网统一类业务，有V网、欠控、充值、400、一卡多号等业务;另一类为各省内特色业务，粗估约5大类共41种。目前智能网的发展主要面临三大困境：首先，智能网新业务提供难、上线难。智能网业务数量多且内部逻辑存在耦合，新业务需求往往涉及原有业务逻辑修改，导致现有设备需要改造，并影响现有业务运行;其次，智能网业务与厂家设备紧耦合，难以引入竞争，其业务特征类似但难以标准化，无法引入新合作伙伴来支撑智能网业务发展，投资难以降低，对于一点接入、全网服务的平台业务能力开放趋势有一定的限制;最后，智能网设备版本众多，维护难度大，统一管理困难。设备小版本甚至因省而异、因业务而异，维护复杂，难以全国进行统一管理。因此，新的智能网的未来架构，既要能够快速提供业务，具备灵活性，也要兼顾网络标准化和统一维护的管理需求。
2. 智能网VOLTE建设方案
2.1 HLR/SAE-HSS与IMS-HSS融合部署。
（1）HLR/SAE-HSS与IMS-HSS（三合一HSS）数据库融合部署可以避免HLR/SAE-HSS与IMS-HSS之间需要同步大量数据，如签权信息、eSRVCC信息等的问题。融合数据库统一的业务签约数据信息，可以保障补充业务在CS和VoLTE网络的一致性，使用户无论在CS活着VoLTE网络漫游均可以享受一致的业务体验。
（2）如果现网HLR数据库能升级部署SAE-HSS和IMS-HSS，这将是最优的融合部署方案，否则需要新建融合数据库，跟现有HLR数据库长期并存，或者直接替换现有HLR数据库。前者部署起来更平滑，但考虑到一般是以不换号方式迁移用户到4G，因此需要部署FNR區分到新老数据库的路由。后者则无需部署FNR，但直接替换HLR操作起来风险较大，需要充分验证各业务场景。
2.2 Diameter信令网部署。
（1）Diameter是EPC/PCC/IMS网络通信的基础协议，与PCRF/OCS/HSS互联的众多网络节点接口都基于Diameter协议。部署Diameter汇接设备可以简化Diameter信令网络部署、维护、快速开展新业务。
（2）伴随用户全面向4G逐步迁移，传统SS7信令网和Diameter信令网将会是此消彼长的关系。如果现网STP设备能直接升级支持Diameter，则建议直接利用现有STP设备，否则需新建Diameter/SS7融合汇接设备，伴随户迁移与SS7的IP化进程，逐步形成Diameter/SS7融合的信令网。
2.3 业务支撑和网管部署。
（1）VoLTE业务涉及众多网元，包括HLR/SAE HSS/IMS HSS（三合一HSS）、MMTel AS、IM-SSF、SCP及其它增值业务AS等，各运营商BOSS改造需支持相应的业务接口，以及MMTeL AS/PGW等网元话单处理及在线计费接口满足VoLTE用户业务开通和计费功能。
（2）VoLTE All IP架构和更复杂的业务流程对运营商的网络管理提出了更高的挑战，VoLTE核心网元超过了12个，基本业务流程需要经过较多的网元和接口，复杂性增加。需要考虑端到端快速故障解决方案及新业务开通效率，同时要考虑如何建设LTE环境下的业务质量KPI衡量体系，以及如何端到端管理All IP下的语音质量。 2.4IP承载网改造。
一般情况，通过VPN来合理区分电信网络的各类信令、媒体和维护管理分组数据，来保障业务安全。不同于2G/3G PS环境下的IP地址自动回收机制，VoLTE用户将永久在线，因此IPv6部署改造工作同样重要。包括终端、IP承载网设备、EPC、IMS、SBC等。
3. 某智能网VOLTE优化项目改造方案
3.1 智能网VOLTE改造配置计算。
（1）用户测算：至2018年中，智能网VoLTE用户将达到728万，SCP AS1/2仅用于承载彩印用户，需完成728万VoLTE用户承载能力建设。
（2）AS新增承载2/3G用户测算=（全网1500万智能网用户-满足期末智能网VoLTE用户728万）×50%（退网SCP容量/全网SCP容量）×（1+10%冗余）=425万2/3G用户。
（3）根据现网业务数据，取定V网业务的处理能力计算模型：每万智能网用户5 CAPS，硬件配置需求考虑75%的设备利用率（总建设能力计算表见表1）。
（4）将升级改造省内现有4套SCP为SCP AS，同时满足异地容灾需求。
3.2 IP承载网端口方案。
本次升级的SCP AS新增的Sh接口及ISC接口通过IP承载网进行承载。其中与HSS/HLR之间的Sh接口需要通过IP承载网信令VPN，与省内LDRA经Diameter信令网采用准直连方式疏通;与CSCF之间的ISC接口需要通过IP承载网IMS信令VPN，采用直连方式疏通。SCP AS放音设备的媒体流通过IP承载网IMS媒体VPN进行承载。
3.3 开销户方案。
3.3.1 系统开销户沿用现网BOSS和SMP开销户接口，BOSS侧无需进行接口改造适配。
3.3.2 SCP AS配套的开销户网元为BMP，现网开销户由SMP实现将数据同步到现网SCP以及本期建设的SCP AS，智能网侧开销户流程如下：
（1）BOSS将开销户数据发送到SMP，接口沿用现网接口;
（2）SMP进行开销户操作，将数据同步到SCP;
（3）SCP开销户命令执行成功后，由SMP将数据同步到BMP;
（4）BMP将数据同步到SCP AS（开销户示意图见图1）。
3.4 数据同步方案。
（1）目前现网VPN SCP业务通过SMP对BOSS提供统一的开销户接口，本次建设SCP AS配套的开销户业务处理单元为BMP。
（2）BMP配套的数据库是oracle，而SMP使用Informix数据库，数据需要在需要SMP和BMP之间同步。
3.5 业务签约以及触发方案。
（1）业务签约规则。
2/3G用户签约不变，无需调整。
VoLTE智能网用户在HSS上的O-CSI签约对应的SCP，T-CSI签约VoLTE AS（4G）。
VoLTE智能网用户在HSS上的IFC签约对应的SCP AS以及VoLTE AS。如果是CAS用户，则签约CAS AS，如果是VPN用户，则签约VPN。
（2）业务触发方案。
2/3G用户，业务触发方案保持不变，无需调整。
VoLTE 用户在CS下做被叫，MSC先通过CAP触发VoLTE AS（锚定），将呼叫锚定到IMS，IMS域的CSCF通过SIP根据IFC触发签约的被叫VPN AS。
VoLTE用户在LTE下，CSCF通过SIP根据IFC触发签约的主叫、被叫VPN AS。
3.6 容灾方案。
3.6.1 2/3G窄带用户容灾切换：
在灾难发生或者站点宕机时，通过人工或自动进行STP修改主用信令点为备用信令点，保证容灾SCP可以接管生产SCP业务;建议采用人工干预方式完成切回操作。
3.6.2 VoLTE用户容灾切换。
承载VoLTE用户的SCP AS如果出現故障，需要核心网S-CSCF配置支持实现容灾切换，具体原理如下：
（1）CSCF支持SCP AS的容灾，是通过查询DNS记录（可内置可外置）得到SCP AS容灾策略，然后根据DNS记录选择SCP AS，支持不同优先级方式（即主备）、支持相同优先级按权重方式（即负荷分担）。
（2）故障检测机制：当SCP AS对CSCF发出的INVITE呼叫请求或者OPTION请求无响应，CSCF认为改SCP AS故障，新的呼叫将发送到备份的SCP AS上。
（3）要支持SCP AS，在HSS为PSI邦定SCP AS地址时，AS地址不能是IP地址形式， 必须是域名形式，CSCF通过查询DNS （可内置）的域名解析实现一个域名到多个物理实体的对应关系。
说明：VoLTE核心网侧通过DNS优先级分发VoLTE用户业务触发呼叫，从而实现VoLTE用户容灾主备切换。
4. 总结
智能网VoLTE的改造建设除以上关键技术外，还有很多与网络运营及优化相关的问题，需要不断的实践来验证，通过各方的努力及配合，推进VoLTE相关产业的成熟，促进运营商VoLTE网络的规模部署，以更好体验回馈客户，形成新的业务增长点。
参考文献
[1] 孙德丰，薛锐。VOLTE网络技术要求与改造方案[J]。通信管理与技术，2016.04：30～34.
[2] 庞韶敏，李亚波。移动通信核心网。电子工业出版社[M]。2016.9.
【关键词】智能网;VoLTE;优化改造;容灾
Intelligent network VOLTE optimization construction plan
Xu Rui-qi，Li Gui-e
（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， Ltd Xi'an Shanxi 710000）
【Abstract】With the development of communication. The user's demand for communication is gradually increasing. In order to provide voice services to user terminals， current communication network operators mainly adopt dual standby and CSFB modes. The emergence of intelligent network V0LTE provides a new technology for the development of carrier voice services. Intelligent network VOLTE optimization can improve the shortcomings of traditional networks and realize value-added services. Therefore， the construction of intelligent network VoLTE has become one of the important means for operators to improve customer perception and increase revenue.
【Key words】Intelligent network;VoLTE;Optimization and transformation;Disaster tolerance
1. 引言
智能网业务是一种依附于基础话音的增值业务，业务种类复杂多样，总体区分为两大类，一为全网统一类业务，有V网、欠控、充值、400、一卡多号等业务;另一类为各省内特色业务，粗估约5大类共41种。目前智能网的发展主要面临三大困境：首先，智能网新业务提供难、上线难。智能网业务数量多且内部逻辑存在耦合，新业务需求往往涉及原有业务逻辑修改，导致现有设备需要改造，并影响现有业务运行;其次，智能网业务与厂家设备紧耦合，难以引入竞争，其业务特征类似但难以标准化，无法引入新合作伙伴来支撑智能网业务发展，投资难以降低，对于一点接入、全网服务的平台业务能力开放趋势有一定的限制;最后，智能网设备版本众多，维护难度大，统一管理困难。设备小版本甚至因省而异、因业务而异，维护复杂，难以全国进行统一管理。因此，新的智能网的未来架构，既要能够快速提供业务，具备灵活性，也要兼顾网络标准化和统一维护的管理需求。
2. 智能网VOLTE建设方案
2.1 HLR/SAE-HSS与IMS-HSS融合部署。
（1）HLR/SAE-HSS与IMS-HSS（三合一HSS）数据库融合部署可以避免HLR/SAE-HSS与IMS-HSS之间需要同步大量数据，如签权信息、eSRVCC信息等的问题。融合数据库统一的业务签约数据信息，可以保障补充业务在CS和VoLTE网络的一致性，使用户无论在CS活着VoLTE网络漫游均可以享受一致的业务体验。
（2）如果现网HLR数据库能升级部署SAE-HSS和IMS-HSS，这将是最优的融合部署方案，否则需要新建融合数据库，跟现有HLR数据库长期并存，或者直接替换现有HLR数据库。前者部署起来更平滑，但考虑到一般是以不换号方式迁移用户到4G，因此需要部署FNR區分到新老数据库的路由。后者则无需部署FNR，但直接替换HLR操作起来风险较大，需要充分验证各业务场景。
2.2 Diameter信令网部署。
（1）Diameter是EPC/PCC/IMS网络通信的基础协议，与PCRF/OCS/HSS互联的众多网络节点接口都基于Diameter协议。部署Diameter汇接设备可以简化Diameter信令网络部署、维护、快速开展新业务。
（2）伴随用户全面向4G逐步迁移，传统SS7信令网和Diameter信令网将会是此消彼长的关系。如果现网STP设备能直接升级支持Diameter，则建议直接利用现有STP设备，否则需新建Diameter/SS7融合汇接设备，伴随户迁移与SS7的IP化进程，逐步形成Diameter/SS7融合的信令网。
2.3 业务支撑和网管部署。
（1）VoLTE业务涉及众多网元，包括HLR/SAE HSS/IMS HSS（三合一HSS）、MMTel AS、IM-SSF、SCP及其它增值业务AS等，各运营商BOSS改造需支持相应的业务接口，以及MMTeL AS/PGW等网元话单处理及在线计费接口满足VoLTE用户业务开通和计费功能。
（2）VoLTE All IP架构和更复杂的业务流程对运营商的网络管理提出了更高的挑战，VoLTE核心网元超过了12个，基本业务流程需要经过较多的网元和接口，复杂性增加。需要考虑端到端快速故障解决方案及新业务开通效率，同时要考虑如何建设LTE环境下的业务质量KPI衡量体系，以及如何端到端管理All IP下的语音质量。 2.4IP承载网改造。
一般情况，通过VPN来合理区分电信网络的各类信令、媒体和维护管理分组数据，来保障业务安全。不同于2G/3G PS环境下的IP地址自动回收机制，VoLTE用户将永久在线，因此IPv6部署改造工作同样重要。包括终端、IP承载网设备、EPC、IMS、SBC等。
3. 某智能网VOLTE优化项目改造方案
3.1 智能网VOLTE改造配置计算。
（1）用户测算：至2018年中，智能网VoLTE用户将达到728万，SCP AS1/2仅用于承载彩印用户，需完成728万VoLTE用户承载能力建设。
（2）AS新增承载2/3G用户测算=（全网1500万智能网用户-满足期末智能网VoLTE用户728万）×50%（退网SCP容量/全网SCP容量）×（1+10%冗余）=425万2/3G用户。
（3）根据现网业务数据，取定V网业务的处理能力计算模型：每万智能网用户5 CAPS，硬件配置需求考虑75%的设备利用率（总建设能力计算表见表1）。
（4）将升级改造省内现有4套SCP为SCP AS，同时满足异地容灾需求。
3.2 IP承载网端口方案。
本次升级的SCP AS新增的Sh接口及ISC接口通过IP承载网进行承载。其中与HSS/HLR之间的Sh接口需要通过IP承载网信令VPN，与省内LDRA经Diameter信令网采用准直连方式疏通;与CSCF之间的ISC接口需要通过IP承载网IMS信令VPN，采用直连方式疏通。SCP AS放音设备的媒体流通过IP承载网IMS媒体VPN进行承载。
3.3 开销户方案。
3.3.1 系统开销户沿用现网BOSS和SMP开销户接口，BOSS侧无需进行接口改造适配。
3.3.2 SCP AS配套的开销户网元为BMP，现网开销户由SMP实现将数据同步到现网SCP以及本期建设的SCP AS，智能网侧开销户流程如下：
（1）BOSS将开销户数据发送到SMP，接口沿用现网接口;
（2）SMP进行开销户操作，将数据同步到SCP;
（3）SCP开销户命令执行成功后，由SMP将数据同步到BMP;
（4）BMP将数据同步到SCP AS（开销户示意图见图1）。
3.4 数据同步方案。
（1）目前现网VPN SCP业务通过SMP对BOSS提供统一的开销户接口，本次建设SCP AS配套的开销户业务处理单元为BMP。
（2）BMP配套的数据库是oracle，而SMP使用Informix数据库，数据需要在需要SMP和BMP之间同步。
3.5 业务签约以及触发方案。
（1）业务签约规则。
2/3G用户签约不变，无需调整。
VoLTE智能网用户在HSS上的O-CSI签约对应的SCP，T-CSI签约VoLTE AS（4G）。
VoLTE智能网用户在HSS上的IFC签约对应的SCP AS以及VoLTE AS。如果是CAS用户，则签约CAS AS，如果是VPN用户，则签约VPN。
（2）业务触发方案。
2/3G用户，业务触发方案保持不变，无需调整。
VoLTE 用户在CS下做被叫，MSC先通过CAP触发VoLTE AS（锚定），将呼叫锚定到IMS，IMS域的CSCF通过SIP根据IFC触发签约的被叫VPN AS。
VoLTE用户在LTE下，CSCF通过SIP根据IFC触发签约的主叫、被叫VPN AS。
3.6 容灾方案。
3.6.1 2/3G窄带用户容灾切换：
在灾难发生或者站点宕机时，通过人工或自动进行STP修改主用信令点为备用信令点，保证容灾SCP可以接管生产SCP业务;建议采用人工干预方式完成切回操作。
3.6.2 VoLTE用户容灾切换。
承载VoLTE用户的SCP AS如果出現故障，需要核心网S-CSCF配置支持实现容灾切换，具体原理如下：
（1）CSCF支持SCP AS的容灾，是通过查询DNS记录（可内置可外置）得到SCP AS容灾策略，然后根据DNS记录选择SCP AS，支持不同优先级方式（即主备）、支持相同优先级按权重方式（即负荷分担）。
（2）故障检测机制：当SCP AS对CSCF发出的INVITE呼叫请求或者OPTION请求无响应，CSCF认为改SCP AS故障，新的呼叫将发送到备份的SCP AS上。
（3）要支持SCP AS，在HSS为PSI邦定SCP AS地址时，AS地址不能是IP地址形式， 必须是域名形式，CSCF通过查询DNS （可内置）的域名解析实现一个域名到多个物理实体的对应关系。
说明：VoLTE核心网侧通过DNS优先级分发VoLTE用户业务触发呼叫，从而实现VoLTE用户容灾主备切换。
4. 总结
智能网VoLTE的改造建设除以上关键技术外，还有很多与网络运营及优化相关的问题，需要不断的实践来验证，通过各方的努力及配合，推进VoLTE相关产业的成熟，促进运营商VoLTE网络的规模部署，以更好体验回馈客户，形成新的业务增长点。
参考文献
[1] 孙德丰，薛锐。VOLTE网络技术要求与改造方案[J]。通信管理与技术，2016.04：30～34.
[2] 庞韶敏，李亚波。移动通信核心网。电子工业出版社[M]。2016.9.