CN107046545B - 一种利用电路交换实现ims网络省地用户本地自存活的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用电路交换实现IMS网络省地用户本地自存活的方法，包括每套核心网设备中的子设备通过组网交换机连接，每套核心网设备中还包括容灾媒体网关R‑IM‑MGW，容灾媒体网关R‑IM‑MGW连接容灾电路交换机，主用节点核心设备中的容灾媒体网关R‑IM‑MGW与主用节点核心设备中的组网交换机连接，备用节点核心设备中的容灾媒体网关R‑IM‑MGW与备用节点核心设备中的组网交换机连接；与核心网设备异地区的地市接入网中设有容灾板卡，容灾板卡与容灾电路交换机连接。本发明的有益效果是，本架构配置灵活，考虑了IMS接入节点中不同用户的重要等级，根据业务需要配置节点的级别，从而在IMS网络发生极端损毁的情况下，利有电路交换设备，对不同级别的用户实现不同级别的容灾。

Description

一种利用电路交换实现IMS网络省地用户本地自存活的方法

技术领域

本发明涉及一种利用电路交换实现IMS网络省地用户本地自存活的方法。

背景技术

IMS是电力系统下一代交换技术的演进方向。IMS网络采用核心设备集中部署的方式，随着技术的发展和设备集成度的提高，IMS网络的核心交换控制越来越集中，单套核心网设备的容量也越来越大，设备的利用率在不断提成；但这也给网络带来较多不利的影响和风险，核心网络设备一旦发生故障，受影响的用户和业务范围将非常广泛。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过对IMS网络架构的局部改造，利用现网中广泛存在的电路交换设备实现IMS行政交换网的本地自存活。

为达到上述目的，本发明提供一种利用电路交换实现IMS核心网本地自存活的方法，IMS网络包括核心网、数据网和接入网，其特征在于，该方法包括：

在省级的两个重要地市建设两套核心网设备,分别为主用节点核心设备和备用节点核心设备，两套核心网设备均包括媒体网关IM-MGW，所述媒体网关IM-MGW用于连接IMS网络和外部电路交换，在正常运行情况下实现IMS和外部电路交换的互通和协议转换；

两套核心设备之间容灾，当一套核心设备退服后核心网数据全部倒换到另一套核心网设备；

每套核心网设备中的子设备通过组网交换机互联，每套核心网设备中还包括容灾媒体网关R-IM-MGW，容灾媒体网关R-IM-MGW连接容灾电路交换机，主用节点核心设备中的容灾媒体网关R-IM-MGW与主用节点核心设备中的组网交换机连接，备用节点核心设备中的容灾媒体网关R-IM-MGW与备用节点核心设备中的组网交换机连接；与核心网设备异地区部署的地市接入网中设有容灾板卡，容灾板卡与容灾电路交换机互联；当两套核心网设备均退服时，对于与核心网设备同地区的用户，信令流和媒体流的具体信息路径为：第一单位用户—数据承载网—其中一套核心网设备的IMS组网交换机—其中一套核心网设备中的容灾媒体网关R-IM-MGW—省级容灾电路交换—另一套核心网设备中的容灾媒体网关R-IM-MGW—另一套核心网设备中的IMS组网交换机—数据承载网—第二单位用户；对于与核心网设备异地区的用户，信令流和媒体流的具体信息路径为：第一终端设备用户—地市接入网—地市IM-MGW容灾板卡—地市级容灾电路交换—容灾板卡—地市接入网—第二终端设备用户。

优选的，两套核心网设备之间通过主备或互备方式容灾。

优选的，两套核心网设备的服务器之间通过心跳链路相连。

优选的，核心网设备包括HSS、S/P/I-CSCF、MGCF、IM-MGW、DNS/ENUM、MMtel、OMC网管、计费系统、AS、SBC，核心网设备中各子设备通过组网交换机采用星型连接组网。

优选的，所述组网交换机与数据承载网通过IMS CE相互连接，两套核心网设备通过数据承载网交换状态。

优选的，在发生主用节点和备用节点核心设备均退服的情况下，其本地用户之间的互通经由容灾媒体网关R-IM-MGW与电路交换互通，实现本地用户的自存活。

优选的，容灾媒体网关R-IM-MGW与核心网设备部署在同一机房的不同物理区域。

优选的，采用容灾板卡用于非主用节点和备用节点本地用户与容灾电路交换的互联互通。

优选的，所述的容灾板卡安装在地市IMS接入设备中的媒体网关IM-MGW中。

优选的，IMS数据承载网用于传输IMS信号的专用网络，包括骨干路由器和在各单位部署的接入路由器。

一种基于电路交换实现自存活的IMS核心网架构，包括核心网模块、数据网模块和接入网模块，核心网模块内包括主用节点核心模块和备用节点核心模块，主用节点核心模块和备用节点核心模块连接；所述的主用节点核心模块与备用节点核心模块的组成单元相同，均包括媒体网关IM-MGW单元、容灾媒体网关R-IM-MGW单元和组网交换单元，媒体网关IM-MGW单元和容灾媒体网关R-IM-MGW单元均与组网交换单元连接，IM-MGW单元与外部电路交换单元连接，容灾媒体网关R-IM-MGW与容灾电路交换单元连接；接入网模块包括核心归属地接入网模块和地市接入网模块，所述地市接入网模块中的IM-MGW中设置有容灾板卡，容灾板卡与终端设备及容灾电路交换单元连接。

优选的，所述的组件单元包括HSS单元、S/P/I-CSCF单元、MGCF单元、DNS/ENUM单元、MMtel单元、OMC网管单元、计费系统单元、AS单元、SBC单元、容灾媒体网关R-IM-MGW，核心网设备中各子设备通过组网交换机采用星型连接组网。

在电力系统通讯网络中，IMS网络是从程控电路交换平滑演进的，IMS网络建成后，原电路交换设备逐步自然退服，在IMS网络上线后，尚有部分设备未达到其权寿命周期末期。现有演进方案中，这部分电路交换设备将作为资产拆除报废，不利于投资的高效性。本发明利用省级和地市级的电路交换与对应等级的媒体网关IM-MGW互联作为容灾电路交换，实现本地用户的自存活。

本发明的有益效果是，本架构配置灵活，考虑了IMS接入节点中不同用户的重要等级，根据业务需要配置节点的级别，从而在IMS网络发生极端损毁的情况下，利有电路交换设备，对不同级别的用户实现不同级别的容灾。相对于其他容灾方式，本架构投资少，对网络变动小，完全建立在已有网络的基础上，仅需要少数设备实现IMS域与电路域的互联，主用节点和备用节点配置1台容灾媒体网关、地市节点配置1块容灾板卡与电路交换设备互联即可实现的极端情况下的容灾，增强系统的可靠性。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施方式)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1是本发明本地自存活架构正常工况下的信令和媒体路由走向；

图2是本发明本地组存活架构容灾工况下的信令和媒体路由走向。

具体实施方式

术语解释

电路交换网：利用时分复用技术提供话音、传真等业务的通信网络；

IMS网络：IP多媒体子系统，利用IP多媒体子系统技术提供语音、视频、传真、即时消息等业务的通信网络，包括核心网、接入网、数据通信网、业务系统、网管和计费等功能实体。

IM-MGW：IP多媒体网关，用于连接异构通信网络的单元，执行全异网络之间的协议转换。

信令：允许程控交换、网络数据库、网络中其它“智能”节点交换下列有关信息：呼叫建立、监控、拆除、分布式应用进程所需的信息、网络管理信息。

本地自存活：本文指2套IMS核心网设备均故障退服后，IMS网络中指定用户的行政电话依然能够不中断，实现局部范围的通信。

AG：接入网关,位于IMS架构当中的边缘接入层，提供模拟用户线接口，用于直接将普通电话用户接入到软交换网中。

AGCF：接入网关控制，为各种传统网络用户提供基本呼叫和补充业务功能(传统网络用户包含H248用户、MGCP用户、NCS用户、V5用户、V5ISDN用户、ISDN用户、H323用户、原有软交换SIP用户、通过随路中继、ISUP中继、PRA中继接入的传统PBX用户)；同时它与网络中的CSCF、AS等网元交互，共同完成接入用户与IMS网络的互通。

AS：应用服务器，是IMS系统中位于最上层的应用层设备。AS网元与CSCF之间通过标准SIP协议进行交互，进而实现各种网络业务的触发和执行。

BGCF：中断出口网关控制功能，在IP多媒体子系统(IMS)中的一个组成部分，控制传输到公共交换电话网络或来自公共交换电话网络(PSTN)的呼叫。

S/I/P-CSCF：会话控制功能，主要负责处理多媒体呼叫会话过程中的信令控制。它管理IMS网络的用户鉴权、IMS承载面QoS、与其它网络实体配合进行SIP会话的控制，以及业务协商和资源分配等。

MRFC/MRFP：多媒体资源控制器/媒体资源处理功能，实现多方呼叫和多媒体业务提供和控制的逻辑功能实体。

CCF/CDR：计费采集功能及计费数据记录。

DNS：域名系统，因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过主节点服务器名，最终得到该主节点服务器名对应的IP地址的过程叫做域名解析(或主节点服务器名解析)。

ENUM：电话号码到URI映射。

HSS：归属用户服务器，支持用于处理调用/会话的IMS网络实体的主要用户数据库。它包含用户配置文件，执行用户的身份验证和授权，并可提供有关用户物理位置的信息。

心跳链路：心跳链路用于连接IMS网络的主用服务器和备用服务器，主备服务器之间会定时通过心跳链路发送心跳信号，告诉对方本机的运行状况。

IMS CE：用于连接IMS核心网设备与数据承载网设备的用户边缘路由器。

主用节点：主用核心网设备部署的节点。

备用节点：备用用核心网设备部署的节点。

省级节点：主用节点和备用节点统称省级节点。

地市节点：除主用节点和备用节点之外的节点统称地市节点。

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

IMS网络采用业务、控制、承载分离的架构，基本趋势是核心控制功能集中化，适合多媒体及增强类业务的部署。

在电力通讯系统中，IMS多采用分省部署的模式，按照一级平台、双核心、双机互备冗余的结构，以省为单位在2个不同地市各部署1套核心网设备或直辖市内在不同物理地址的机房各部署1套IMS核心网设备。

IMS容灾可采用主备方式或互备方式两种。主备方式又分为热备和冷备两种方式，热备是指业务运行于其中一套核心网主节点服务器，核心网容灾节点服务器监控主节点服务器，两极采用心跳链路相连，当主节点服务器出现问题，容灾节点服务器接管业务，该种方式属于实时备份；冷备则是周期性备份，发生倒换时容灾节点服务器的数据不是最新的，业务也会存在一定中断。互备方式一般是指主节点服务器和容灾节点服务器上都运行业务应用，平时同时工作，当单机出现故障时，业务自动倒换至另一套设备上，不影响业务的正常运行。

IMS通用架构可保证2套核心网设备中的1套发生设备故障的情况下，整个IMS交换系统的鲁棒性，整个系统仍然能够可靠运行。但在极端情况下，会发生2套核心网设备同时出现故障退服的情形，此时全省的IMS网络将整体瘫痪，所有电话通信都将中断。此外，在电路交换IMS交换平滑演进的过程中，面临大量电路交换设备及其板卡退服的情形，相当一部分设备尚在全寿命周期内，存在资源闲置和浪费的可能性。现有演进方案中，这部分电路交换设备将作为报废资产，不利于投资的高效性。

一种利用电路交换实现本地自存活的IMS核心网架构，包括核心网模块、数据网模块和接入网模块，其特征在于，核心网模块内包括主用节点核心模块和备用节点核心模块，主用节点核心模块和备用节点核心模块连接；所述的主用节点核心模块与备用节点核心模块的组成单元相同，均包括IM-MGW单元、容灾媒体网关R-IM-MGW单元和组网交换单元，IM-MGW单元和容灾媒体网关R-IM-MGW单元均与组网交换单元连接，IM-MGW单元与外部电路交换单元连接，容灾媒体网关R-IM-MGW与容灾电路交换单元连接；接入网模块包括核心归属地接入网模块和地市接入网模块，所述地市接入网模块内中的IM-MGW中设置有容灾板卡，容灾板卡与终端设备及容灾电路交换单元连接。

如图1、2所示的是一种利用电路交换实现IMS核心网本地自存活的方法。通用IMS网络包括核心网、数据承载网和接入网三大部分，在全省的2个地市各建设1套核心网设备，并通过心跳链路相连，其余下属各单位分别建设自己的接入网并通过数据承载网接入核心网中，完成注册、通信等功能，核心网与省级电路交换连接。

核心网设备主要包括HSS、S/P/I-CSCF、MGCF、IM-MGW、DNS/ENUM、MMtel、OMC网管、计费系统、AS、SBC等设备。如图1所示，IMS核心网设备通过组网交换机采用星型连接组网，组网交换机与数据承载网通过IMSCE相互连接。两套核心网设备通过数据承载网交换自己的状态。IMS的所有控制过程均由核心网设备完成。

IMS数据承载网即用于传输IMS信号的专用网络，一般由骨干路由器和在各单位部署的接入路由器组成。

接入网用于连接接入网设备，由接入交换机以及各类数字/模拟语音/数据终端设备构成。

针对电力通信领域的IMS架构，主用节点、备用节点(即省级节点)及各个地市节点会分别配置1台IM-MGW用于连接IMS网络和电路交换以实现IMS和外部电路交换的互通和协议转换。

从地理位置上说，接入网分为与核心网同地址的归属地单位以及分布在其他地区的外部单位。从重要性来说，IMS接入用户的级别也不同，如部分高级领导通信的优先性要优于普通员工的有限性，网络中断对前者的影响更大一些，传统IMS网络对所有用户一视同仁，没有优先级的划分。

本发明的网络架构在IMS通用网络架构的基础上，在主用节点和备用节点(即省级节点)各增加1台容灾媒体IM-MGW，本文将此容灾媒体IM-MGW称做R-IM-MGW，此时，主用节点和备用节点(即省级节点)各有2台IM-MGW，其中1台IM-MGW用于连接外部的电路交换，另1台为容灾媒体网关R-IM-MGW用于连接容灾用电路交换机，在地市节点的IM-MGW中增加1块容灾板板卡用于连接容灾用电路交换机。在本发明中，电路交换机均为利旧原电路交换的设备。

在该架构下，主用节点和备用节点(即省级节点)新配置的容灾媒体网关R-IM-MGW与核心网设备部署在同一机房的不同的物理区域，其分别与IMS核心网组网交换机、电路交换机相互连接；地市节点新配置的自存活板卡安装在IM-MGW中(地市接入网中的设备)，该IM-MGW分别与IMS核心网组网交换机、电路交换机相互连接。下面对新架构的3种运行工况进行分别说明。

1、正常工况下的运行

正常运行工况下，主用节点和备用节点的2套核心网设备中均正常运行。各类业务终端发起的IMS信令流和媒体流路由流向，如图1所示，其中实线箭头代表正常信令流路由，虚线箭头代表正常媒体流路由。信令流：信令流通过数据承载网送至2套核心网设备，经过核心网设备的分析，向业务流发送命令，控制业务流的路由走向并提供相关的业务控制，业务媒体流按照信令流的命令被送往接收端。媒体流：根据控制流的命令，媒体流通过路由协议选择合适的通道送往接收端。正常情形下，媒体流和信令流按照上述方式完成信息的交互，核心网设备充当全网络的控制中心。

如图1所示为省级节点和地市节点的接入用户在正常工况下信令流和媒体流的路由图。两类节点的所有用户进行交互的信令信息需要通过数据承载网送往核心网处理，而媒体流则不一定通过核心网设备而按照路由协议选择合适的路径。

省级节点媒体流的具体信息路径为：单位1用户—数据承载网—单位2用户。

省级节点信令流的具体信息路径为：单位1用户—数据承载网—核心网IMS CE—IMS核心网设备—核心网IMS CE—数据承载网—单位2用户。

地市节点媒体流的具体信息路径为：终端设备1用户—地市接入网—终端设备2用户。

地市节点信令流的具体信息路径为：终端设备1用户—数据承载网—核心网IMSCE—IMS核心网设备—核心网IMS CE—数据承载网—终端设备2用户。

2.一套核心网设备故障时的运行

由于2套核心网设备采用主备或者互备方式容灾，当2套核心网设备的1套出现故障退服后，整个系统的核心网数据全部倒换到另1套核心网设备上，保证网络的不中断运转。

所有接入节点的媒体流和信息流路由走向与正常工况下的一致。

3.两套核心网设备同时故障时的运行

当两套IMS核心网设备同时出现故障时，IMS网络失去控制中心，网络瘫痪，所有用户通信中断。此时IMS的核心设备退网，全区域交换功能失效，此时，分为以下两种情况启动电路域容灾机制。

对于省级节点用户，通信终端发起的业务的信令流和媒体流全部送往容灾媒体网关R-IM-MGW，并导入本地电路交换设备，由电路交换接管本地媒体信息流的交换。媒体流和信令流的具体信息路径为：单位1用户—数据承载网—IMS组网交换机—容灾媒体网关R-IM-MGW—省级电路交换—容灾媒体网关R-IM-MGW—IMS组网交换机—数据承载网—单位2用户。

对于地市节点一般节点(地市级)用户，由于地市公司接入网建设中会配置1台媒体网关IM-MGW，因此本发明在这台IM-MGW中增加1块容灾板卡，通信终端发起的业务的信令流和媒体流全部送往媒体网关IM-MGW的容灾板卡，并导入本地电路交换设备，由电路交换接管本地媒体信息的交换。

媒体流和信令流的具体信息路径为：终端设备1用户—地市接入网—地市IM-MGW容灾板卡—地市级电路交换—地市IM-MGW容灾板卡—地市接入网—终端设备2用户。

通过上述架构的优化，当IMS网络发生极端致命性损毁时，对于终端用户而言，其电话通信能够不受影响，即本地自存活功能。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了解本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种利用电路交换实现IMS网络省地用户本地自存活的方法，IMS网络包括核心网、数据网和接入网，其特征在于，该方法包括：

在省级的两个重要地市建设两套核心网设备,分别为主用节点核心设备和备用节点核心设备，两套核心网设备均包括媒体网关IM-MGW，所述媒体网关IM-MGW用于连接IMS网络和外部电路交换，在正常运行情况下实现IMS和外部电路交换的互通和协议转换；

两套核心设备之间容灾，当一套核心设备退服后核心网数据全部倒换到另一套核心网设备；

每套核心网设备中的子设备通过组网交换机互联，每套核心网设备中还包括容灾媒体网关R-IM-MGW，容灾媒体网关R-IM-MGW连接容灾电路交换机，主用节点核心设备中的容灾媒体网关R-IM-MGW与主用节点核心设备中的组网交换机连接，备用节点核心设备中的容灾媒体网关R-IM-MGW与备用节点核心设备中的组网交换机连接；与核心网设备异地区部署的地市接入网中设有容灾板卡，容灾板卡与地市级电路交换机互联；当两套核心网设备均退服时，对于与核心网设备同地区的用户，信令流和媒体流的具体信息路径为：第一单位用户—数据承载网—其中一套核心网设备的IMS组网交换机—其中一套核心网设备中的容灾媒体网关R-IM-MGW—省级容灾电路交换—另一套核心网设备中的容灾媒体网关R-IM-MGW—另一套核心网设备中的IMS组网交换机—数据承载网—第二单位用户；对于与核心网设备异地区的用户，信令流和媒体流的具体信息路径为：第一终端设备用户—地市接入网—地市IM-MGW容灾板卡—地市级容灾电路交换—容灾板卡—地市接入网—第二终端设备用户。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两套核心网设备之间通过主备或互备方式容灾。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，两套核心网设备的主用服务器与备用服务器之间通过心跳链路相连。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，核心网设备中的各设备：HSS、S/P/I-CSCF、MGCF、IM-MGW、DNS/ENUM、MMtel、OMC网管、计费系统、AS、SBC通过组网交换机采用星型连接组网。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发生主用节点和备用节点核心设备均退服的情况下，其本地用户之间的互通经由容灾媒体网关R-IM-MGW与电路交换互通，实现本地用户的自存活。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，容灾媒体网关R-IM-MGW与核心网设备部署在同一机房的不同物理区域。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用容灾板卡用于非主用节点和备用节点本地用户与容灾电路交换的互联互通。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的容灾板卡安装在地市IMS接入设备中的媒体网关IM-MGW中。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，IMS数据承载网用于传输IMS信号的专用网络，包括骨干路由器和在各单位部署的接入路由器。

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