Diameter信令網(wǎng)組網(wǎng)方案研究

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

Diameter信令網(wǎng)組網(wǎng)方案研究

牛芳，卜忠貴，李雪芳

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

4G、VoLTE以及后續(xù)融合通信等業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，對(duì)Diameter信令網(wǎng)提出更高的要求。為滿(mǎn)足信令轉(zhuǎn)接需求，省內(nèi)引入多對(duì)LDRA。多LDRA組網(wǎng)應(yīng)劃分信令匯接區(qū)，要求核心網(wǎng)網(wǎng)元按照LDRA分區(qū)方式進(jìn)行分區(qū)，各網(wǎng)元Pool覆蓋區(qū)域應(yīng)小于LDRA信令匯接區(qū)，避免跨信令匯接區(qū)組Pool造成的信令迂回。

Diameter；組網(wǎng)方案；分區(qū)

1 背景

為滿(mǎn)足移動(dòng)用戶(hù)高速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，支持EPC核心網(wǎng)架構(gòu)中Diameter信令的轉(zhuǎn)接，中國(guó)移動(dòng)于2013年開(kāi)始建設(shè)Diameter信令網(wǎng)，網(wǎng)中設(shè)置HDRA和LDRA，其中HDRA在大區(qū)設(shè)置，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接省際信令，LDRA在省內(nèi)設(shè)置，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接省內(nèi)所有SP點(diǎn)的省內(nèi)信令消息，并將省際消息轉(zhuǎn)接至HDRA。

隨著4G業(yè)務(wù)的高速增長(zhǎng)，VoLTE業(yè)務(wù)的開(kāi)展，以及4G PCC功能的部署，EPC核心網(wǎng)對(duì)Diameter信令消息的疏通在容量和功能上都提出了更高的要求。綜合業(yè)務(wù)量、設(shè)備能力、信令轉(zhuǎn)接需求等因素，當(dāng)一對(duì)LDRA無(wú)法滿(mǎn)足信令轉(zhuǎn)接需求時(shí)，省內(nèi)將按需設(shè)置多對(duì)LDRA。本文將針對(duì)省內(nèi)設(shè)置多對(duì)LDRA的場(chǎng)景，對(duì)各網(wǎng)元、接口組網(wǎng)方案的研究進(jìn)行介紹。

2 Diameter信令應(yīng)用場(chǎng)景

Diameter信令協(xié)議是新一代AAA協(xié)議，具有AVPs傳送、能力協(xié)商、錯(cuò)誤通知、通過(guò)附加新的命令和AVP進(jìn)行擴(kuò)展、基本的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求等能力[1，3]。Diameter信令主要應(yīng)用于演進(jìn)的分組域核心網(wǎng)EPC系統(tǒng)、策略及計(jì)費(fèi)控制PCC系統(tǒng)和IMS域，主要用于用戶(hù)鑒權(quán)、數(shù)據(jù)、策略、計(jì)費(fèi)管理等[2]。EPC、PCC、IMS網(wǎng)絡(luò)中使用Diameter信令的網(wǎng)元及接口如圖1所示。

圖1 EPC、PCC、IMS系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)元及接口示意圖

S6a：HSS與MME間的接口，完成用戶(hù)接入認(rèn)證、插入用戶(hù)簽約數(shù)據(jù)等。Gx：PCRF與PCEF間的接口，為PCRF和PCEF提供QoS準(zhǔn)則和計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的傳輸。Rx：PCRF與AF (Application Function)之間的接口。Cx：I/S-CSCF與HSS之間的接口。Sh：IMS AS與HSS之間的接口。Zh：BSF與HSS之間的接口。SLh：定位平臺(tái)與HSS之間的接口。SLg：定位平臺(tái)與MME之間的接口。

3 Diameter信令網(wǎng)目標(biāo)架構(gòu)

目前，中國(guó)移動(dòng)Diameter信令網(wǎng)采用二三級(jí)混合架構(gòu)組網(wǎng)：9大區(qū)建設(shè)HDRA，31省建設(shè)LDRA，省內(nèi)、省際S6a接口消息由HDRA轉(zhuǎn)接，除S6a接口外的信令消息由LDRA轉(zhuǎn)接（其中省際消息由LDRA送至所屬大區(qū)HDRA）。

隨著4G、VoLTE以及融合通信等業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，現(xiàn)有的二三級(jí)混合架構(gòu)的Diameter信令網(wǎng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。遵循安全可靠、架構(gòu)清晰、長(zhǎng)期穩(wěn)定的原則，Diameter信令網(wǎng)采用純?nèi)?jí)結(jié)構(gòu)作為目標(biāo)架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 Diameter信令網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

HDRA：根據(jù)業(yè)務(wù)量按大區(qū)或/和省劃分省際信令匯接區(qū)，每省最多設(shè)一對(duì)，區(qū)內(nèi)設(shè)備異廠家成對(duì)部署，分平面網(wǎng)狀相連。負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接省際信令消息和全網(wǎng)集中設(shè)置網(wǎng)元的信令消息。

LDRA：根據(jù)業(yè)務(wù)量，結(jié)合網(wǎng)元能力，在省內(nèi)按需設(shè)置一對(duì)或多對(duì)，同一信令匯接區(qū)內(nèi)的設(shè)備同廠家成對(duì)部署，不同信令匯接區(qū)間網(wǎng)狀相連。負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接網(wǎng)元的省內(nèi)信令消息，并將省際消息轉(zhuǎn)接至歸屬大區(qū)HDRA。

4 Diameter信令網(wǎng)組網(wǎng)方案

隨著Diameter信令轉(zhuǎn)接需求的迅速增長(zhǎng)，受限于DRA的設(shè)備能力，省內(nèi)需按需設(shè)置一對(duì)或多對(duì)LDRA。多LDRA組網(wǎng)存在以下問(wèn)題：

(1) 目前部分SP網(wǎng)元（如IMS域網(wǎng)元）為全省負(fù)荷分擔(dān)部署，沒(méi)有分區(qū)概念，省內(nèi)引入多對(duì)LDRA將使網(wǎng)元接入方式變得復(fù)雜。

(2) 現(xiàn)網(wǎng)部分SP網(wǎng)元（如MME）為組Pool建設(shè)，要求引入多對(duì)LDRA時(shí)，Pool的覆蓋區(qū)域應(yīng)盡量位于同一信令匯接區(qū)內(nèi)，否則會(huì)導(dǎo)致選擇同一Pool內(nèi)不同網(wǎng)元時(shí)跨信令匯接區(qū)的路由迂回。

(3) 設(shè)置多對(duì)LDRA時(shí)需劃分信令匯接區(qū)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)組織，要求負(fù)責(zé)同一信令匯接區(qū)業(yè)務(wù)的P-GW、VoLTE SBC、PCRF必須接入同一對(duì)LDRA，否則可能造成Gx和Rx接口消息分別保存在不同LDRA上，從而導(dǎo)致會(huì)話綁定的失敗。

下面將結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際情況對(duì)使用Diameter信令的各網(wǎng)元、接口組網(wǎng)方案進(jìn)行介紹。

4.1 MME、HSS組網(wǎng)

現(xiàn)網(wǎng)MME、HSS已組Pool建設(shè)，為了避免跨信令匯接區(qū)組Pool造成的信令迂回，MME、HSS Pool的覆蓋區(qū)域應(yīng)位于同一信令匯接區(qū)內(nèi)。同時(shí)，要求HDRA配置省內(nèi)號(hào)段的分區(qū)數(shù)據(jù)，確保HDRA能將省內(nèi)消息路由至歸屬匯接區(qū)LDRA。

4.2 S-CSCF、VoLTE AS組網(wǎng)

結(jié)合省內(nèi)VoLTE建設(shè)情況，S-CSCF、VoLTE AS常采用全省1個(gè)Pool或全省2個(gè)Pool的方式進(jìn)行組網(wǎng)，省內(nèi)引入多LDRA后，S-CSCF、VoLTE AS的組網(wǎng)可考慮如下方案：

（1）SP網(wǎng)元（S-CSCF或VoLTE AS）全省組1個(gè)Pool。

采用全連接組網(wǎng)方案，該方案對(duì)網(wǎng)元功能有新增需求，需要SP網(wǎng)元支持接入多對(duì)LDRA。

（2）SP網(wǎng)元（S-CSCF或VoLTE AS）全省組1個(gè)Pool。

采用部分連接組網(wǎng)方案，POOL內(nèi)的SP網(wǎng)元分別接入多對(duì)LDRA，該方案存在選擇同一Pool內(nèi)不同網(wǎng)元時(shí)的跨信令匯接區(qū)路由迂回。

(3) SP網(wǎng)元（S-CSCF或VoLTE AS）全省組2個(gè)Pool。

采用分區(qū)組網(wǎng)方案，為避免跨信令匯接區(qū)組Pool造成的信令迂回，該方案下S-CSCF或VoLTE AS Pool應(yīng)與信令匯接區(qū)的覆蓋區(qū)域保持一致，接入所屬匯接區(qū)LDRA。

因此，計(jì)劃引入多對(duì)LDRA的省份可以?xún)?yōu)先選擇分區(qū)組網(wǎng)，即考慮進(jìn)行S-CSCF、VoLTE AS的分區(qū)組網(wǎng)，分區(qū)與信令匯接區(qū)保持一致，區(qū)內(nèi)網(wǎng)元接入所屬匯接區(qū)LDRA。如果S-CSCF或VoLTE AS采用全省設(shè)置1個(gè)Pool的組網(wǎng)方案，則需要結(jié)合網(wǎng)元能力，優(yōu)選全連接組網(wǎng)。

4.3 I-CSCF組網(wǎng)

現(xiàn)網(wǎng)I-CSCF與S-CSCF合設(shè)，單域組網(wǎng)，全省組1個(gè)Pool。根據(jù)省內(nèi)部署特點(diǎn)，多LDRA場(chǎng)景下I-CSCF組網(wǎng)可考慮以下兩種方案：

(1) 全連接：對(duì)網(wǎng)元功能有新增需求，需要I-CSCF支持接入多對(duì)LDRA。

(2) 部分連接：I-CSCF隨合設(shè)的S-CSCF接入歸屬匯接區(qū)LDRA，存在信令路由迂回。

參考網(wǎng)元實(shí)際能力，如果I-CSCF支持接入多對(duì)LDRA，可采用全連接方案，否則建議采用部分連接方案。

4.4 VoLTE業(yè)務(wù)Gx/Rx接口組網(wǎng)

多對(duì)LDRA組網(wǎng)場(chǎng)景下，要求負(fù)責(zé)同一信令匯接區(qū)業(yè)務(wù)的Gx/Rx接口相關(guān)網(wǎng)元P-GW、VoLTE SBC、PCRF必須接入同一對(duì)LDRA，從而實(shí)現(xiàn)VoLTE業(yè)務(wù)Gx/Rx接口的會(huì)話綁定。VoLTE業(yè)務(wù)Gx/Rx接口組網(wǎng)可采用如圖3所示的3種方案。

(1) 分匯接區(qū)組網(wǎng)：Gx/Rx接口相關(guān)網(wǎng)元與信令網(wǎng)同期分區(qū)，同一分區(qū)內(nèi)的網(wǎng)元Pool僅接入一對(duì)LDRA。

(2) 分業(yè)務(wù)接口組網(wǎng)：全省設(shè)置1對(duì)會(huì)話綁定LDRA，接入Gx/Rx接口相關(guān)網(wǎng)元。

(3) 分區(qū)與全連接混合組網(wǎng)：P-GW根據(jù)分區(qū)僅接入1對(duì)LDRA，VoLTE SBC、PCRF同時(shí)接入多對(duì)LDRA（全連接）。

圖3 多LDRA場(chǎng)景下VoLTE業(yè)務(wù)Gx/Rx接口組網(wǎng)

3種VoLTE業(yè)務(wù)Gx/Rx接口組網(wǎng)方案對(duì)比如表1所示。

表1 多LDRA場(chǎng)景下VoLTE業(yè)務(wù)Gx/Rx接口組網(wǎng)方案對(duì)比

綜上，方案1可保證Gx/Rx接口由同一對(duì)LDRA轉(zhuǎn)接，減少信令迂回，相比其他方案，該方案網(wǎng)元接入簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)清晰，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)改動(dòng)較小，便于規(guī)劃維護(hù)，建議省內(nèi)多LDRA時(shí)Gx/Rx接口組網(wǎng)采用方案1。

4.5 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)AF Gx/Rx接口組網(wǎng)

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)AF集中部署時(shí)，應(yīng)與所有LDRA相連，網(wǎng)元不具備多連接能力的，可選擇接入其中一對(duì)LDRA，但存在路由迂回。

5 結(jié)論

為滿(mǎn)足LTE用戶(hù)漫游、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)策略管控及VoLTE業(yè)務(wù)信令轉(zhuǎn)接需求，在一對(duì)LDRA無(wú)法滿(mǎn)足省內(nèi)信令轉(zhuǎn)接需求時(shí)，按需設(shè)置多對(duì)LDRA：要求采用劃分信令匯接區(qū)的方式轉(zhuǎn)接省內(nèi)信令消息，同時(shí)要求相關(guān)網(wǎng)元按照LDRA分區(qū)方式進(jìn)行分區(qū)組網(wǎng)，各網(wǎng)元Pool分區(qū)應(yīng)小于LDRA信令匯接區(qū)，從而避免跨信令匯接區(qū)組Pool造成的信令迂回。

[1] 孔力，韋廣林，王題. Diameter信令組網(wǎng)策略研究[J]. 數(shù)據(jù)通信，2013(2)：01-04.

[2] 尚楠，李學(xué)東，余銀鳳. 基于Diameter的下一代信令網(wǎng)研究[J].電信交換，2013(5)：84-87.

Research on networking scheme of Diameter signaling

NIU Fang, BU Zhong-gui, LI Xue-fang
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

With the emergence of new business, such as 4G, VoLTE and unified communications, higher requirements have been put forward for Diameter signaling network. To meet the needs of signal transfer, more than one LDRA should be introduced in one province. It requires that signaling and core network nodes partition at the same time. The nodes subareashould be less than LDRA to avoid signaling roundabout.

Diameter; networking scheme; partition

TN929.5

A

1008-5599（2017）03-0061-04

2016-01-27