基于IMS网络的CTD业务平台的设计

张美璟，李灵慧

(1.福建江夏学院，福建福州350108;2.广东省电信规划设计院有限公司福州分院，福建福州350003)

Internet技术的发展不断推动IP技术的应用，基于将IP技术与移动核心网技术进行结合以实现多媒体业务，3GPP提出IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem，IMS)为公众提供VoIP业务［1］;全业务运营商主要关注IMS核心网接入固网和移动用户。全球已部署100多个IMS运营网，已有60家以上电信运营商建立IMS业务平台［2］。中国移动提出CM－IMS，主要在网络端，IMS是一个基于SIP协议的分布式会话控制系统［3］。IMS在国际上的商用部署主要分3种情况，移动网络运营商通过整合现有移动网与IMS网络提供丰富多彩的多媒体业务;固定网络运营商针对企业用户需求提供IP Centrex，在架构和业务提供方面作了优化。中国移动、中国电信已完成试验网测试，目前正在建设商用网络;中国联通在全国多个省市启动IMS试点。关于IMS核心网的标准已经相对成熟，对于IMS业务需求的国际规范也比较成熟，但国内电信运营商对于IMS的业务应用基本处于空白时期，点击拨号(Click to Dial，CTD)业务作为IMS的业务之一，研究它的应用不但满足Internet用户便捷、廉价的通信费要求，也节约了电信运营商的成本。点击拨号这类业务在中国移动乃至中国其他电信运营商都是没有应用先例的。点击拨号业务是指由PC侧发起、以手机或固话终端作为主被叫听筒的通话业务［4］。CTD业务的过程:首先用户点击客户端，将主叫信息送到CTD平台，同时将被叫信息也发送到CTD平台，接着CTD平台先连接主叫再连接被叫，最后主被叫接通，各方用手机或座机应答接通后通话建立。

1 CTD业务平台的设计及实现

根据用户签约业务的范围可以分为全网业务和省内业务。

全网业务:全网用户签约的业务，管理是通过一级点击拨号平台实现的，点击拨号主叫所在省二级点击拨号平台，主要完成呼叫业务逻辑以及计费等功能。

省内业务:只有省用户可以签约的业务，本省二级点击拨号平台对其进行管理，同时也负责呼叫业务流程以及计费等。根据点击拨号业务的使用场景可以分为4类典型的业务:网上客服、企业呼叫、个人呼叫以及个人签名档。

1.1 总体系统架构设计

1.1.1 CTD 的网络架构

点击拨号具有两级架构，省级为二级，省级平台与IMS核心网、其他业务网、网管网、BOSS等的连接［5］。WIMS是API方式接入CTD业务的入口。CTD业务平台以SP的角色与短彩网关对接，实现短彩信收发的能力。CTD业务平台通过ISC接口与IMS核心网对接，实现发起呼叫的能力。点击拨号业务平台主要完成业务请求的接入、API开放管理、用户管理等。CID平台网络架构如图1所示。

图1 CTD平台的网络架构

一级平台为全国业务平台，负责全国业务的开通、接入以及日常管理，将全网业务的点击拨号请求路由到主叫对应的归属省份。二级平台为省平台，负责省级业务的开通、接入以及日常管理，负责路由到本省的全国应用的CTD请求的处理。

1.1.2 CTD 的功能架构

点击拨号平台主要包括短彩信模块、业务接入与逻辑控制模块、业务开通/管理模块、计费/网管及相关OAM模块、呼叫控制模块与媒体服务模块。CTD平台的功能架构见图2。

图2 CTD平台的功能架构

1.2 设备配置计算

本文所讨论的平台设计业务量按照15万用户数进行计算，其他规模的用户数类推。话务模型的取定:根据对中国移动A省分公司进行调研，得出CTD业务平台的各个应用场景所取的业务参数，详见表1和表2。

表1 话务模型参数1 %

表2 话务模型参数2

根据工程规范书中要求，本CTD项目的业务模型参数如表1、表2所示，其中各类消息大小中，呼叫消息平均大小 600 byte、短信 255 byte、彩信 51 200 byte、网管 50 byte。

各业务量计算如下:

1)同时在线用户数=注册用户数×同时在线比例。

同时在线比例=∑(业务注册用户占CTD总注册用户比例×活跃用户比例×在线比例)=∑(企业飞信CTD用户在线比例+集团办公网页CTD用户在线比例+自有业务内嵌CTD用户(139邮箱、PIM、MDA)在线比例+网上客服用户比例)=59.70% ×50% ×20%+20.90% ×50% ×20%+11.90% ×100% ×20%+7.50% ×100% ×100%=17.94%。

2)CAPS=用户数×平均话务量/平均占用时长=用户数 × (0.01 ×71.6%+0.3 ×7.5%)/(60/3 600 ×71.6%+120/3 600 ×7.5%)。

企业飞信/企业OA内嵌业务/自有业务内嵌和网上客服业务有产生话务量，按各种业务的比例进行计算。

3)每秒处理短信数=每呼叫短消息条数(0.3)×每秒呼叫数。

每秒处理彩信数 =每呼叫彩消息条数(0.1)×每秒呼叫数。

本文注册用户取15万，同时在线用户数为2.69万，对于处理能力的配置要求为每秒呼叫数为31，每秒处理短信数为9，每秒处理彩信为3，录音通知通道数为540。

本项目共分为CTD/短彩应用服务器、媒体资源服务器、OMC网络管理服务器、数据库/文件服务器等4个节点，各个节点的实际测算消耗TPMC(每分钟在线事务处理能力)结果如下:

每呼叫消耗1 853TPMC，每短信消耗277TPMC，每彩信消耗1 389TPMC，CTDGW每呼叫消耗1 389TPMC，CTDGW一二级CTD接口每呼叫消耗1 389TPMC，每业务开通消耗139TPMC，每计费消耗70TPMC，每网管消耗139TPMC。

各节点业务服务器计算如表3～表5所示。

表3 CTD AS应用服务器数量配置

表4 数据库服务器数量配置

表5 网管服务器数量配置

根据以上分析得:

1)MR媒体资源服务器，DL380G7 E5506×1(单台支持600线)，采用1+1备份共两台可以满足要求。

2)CTD AS应用服务器数量(1+1备份)，DL385G7 6128×1 TPCC(20万)可以满足要求，共两台。

3)数据库服务器(1+1备份)，DL385G7 6128×1 TPCC(20万)可以满足要求，共2台。

4)网管服务器，DL385G7 6128×1 TPCC(20万)可以满足要求，共1台。

5)CTD应用/短彩服务器、数据库服务器均采用HP DL385服务器可以满足要求，HP DL385主要有2种类型的TPCC值，分别为20万、65万，采用1+1冗余配置。服务器数量=用户规模TPCC/服务器TPCC+1。

6)媒体资源服务器采用HP DL380服务器可以满足要求，HPDL380支持600线和800线媒体资源，采用1+1冗余。服务器数量=CTD业务呼叫通道数/600(800)+1。

7)OMC网管服务器采用HPDL385服务器可以满足要求，每台DL385可以支持20万TPCC，本期配置1台。

具体存储计算需求如表6所示。

表6 各存储计算需求Gbyte

单台应用服务器能力中，呼叫应大于55CAPS+，短信应大于15CAPS+，彩信为6CAPS;单服媒体资源服务器600线;单台数据库文件服务器中，呼叫为60CAPS+，短信为15CAPS+，彩信为CAPS。

根据以上需求得出应用服务器、媒体资源服务器以及数据库服务器均采用1+1模式，各2台，网管服务器1台。具体配置为CTD/短彩应用服务器，单台配置1×2.4 GHz CPU;6 Gbyte内存;2×146 Gbyte HD;媒体资源服务器单台配置1×3.33 GHz CPU;4 Gbyte内存;2×146 Gbyte HD;数据库文件服务器，单台配置1×2.4 GHz CPU;6 Gbyte内存;2×146 Gbyte HD;OMC网管服务器，单台配置1×2.4 GHz CPU;6 Gbyte内存;2×146 Gbyte HD。

1.3 软件流程设计

CTD平台软件系统架构如图3所示。

图3 CTD平台分层软件体系架构

各软件功能模块分工协作，完成平台功能，具体软件工作流程分3种情况，呼叫、短信及彩信。

呼叫及短信软件流程如图4所示，彩信流程与短信流程类似。

1.4 组网设计

1.4.1 带宽计算

宽带计算的方法及其体数值见表7。

1.4.2 网络拓扑设计

二级站点方案的组网拓扑以中国移动A省分公司为例，CM－IMS点击拨号设备的主备/负载分担端口分别与对应CE相连。IP专网CE与IP专网的PE连接，CMNETCE经防火墙后与CMNET PE路由器连接(以移动A省分公司为例，新增一对路由器与现有IMSCE连接实现接入IP承载网，平台与CMNET、MDCN的连接是经防火墙后接入MDC机房网络，通过现有MDC网络接入相应网络)。CM－IMS点击拨号设备的对外接口REST信令和短彩和计费在相应VLAN内，通过CMNET CE、防火墙接入CMNET。CM－IMS点击拨号设备的SIP信令、媒体及F接口在相应的VLAN内，通过IP专网CE接入IP专网［6］。点击拨号业务平台配置OAM模块，通过OAM模块接入网管网络。CE应满足动/静态路由、多VRF功能。根据以上要求提出组网拓扑如图5所示。

图4 呼叫与短信软件流程

表7 带宽计算

2 结果分析

2.1 实施情况

2005年11月，中国移动研发中心进行第一阶段IMS实验室测试［2］，2006年1月对IMS业务体验环境进行测试，2009年初，中国移动在9个省份启动了IMS试点［7］，并在2010年逐步规划建设IMS商用网;中国电信始于2007年底，在四川启动了基于IMS技术的企业信息与通信技术(Information Communication Technology，ICT)融合应用探索，2009年4月10日，四川电信通过将IMS网络与原有CDMA移动互通，实现了中国电信移动终端视频电话零的突破，也是国内基于IMS的移动视频电话零的突破［8］，到2009年底，中国电信就进行大规模的IMS试点，2010年就逐步开始推进IMS的商用建设;中国联通2009年在华为、中兴等厂商的参与下，完成IMS的一阶段外场测试，包括会话的接续、多媒体业务控制以及业务平台的互通能力测试［8］，中国联通随后二阶段IMS测试对各种业务的可行性和业务平台的能力进行充分验证，截至2010年，中国联通已在全国5个省市启动IMS试点。

目前中国移动已在多个省份进行CM－IMS点击拨号业务的部署。本文提到的CTD业务平台的设计是以中国移动A省分公司为例的，目前已完成设备的部署及联调工作，完成初步验收，得到相关专家的高度认可，待系统初验试运行半年后将进行终验并正式上线使用。

2.2 网络运行数据分析

目前中国移动A省分公司CTD业务平台已进入试运行阶段。本CTD平台的运行除了本系统新建的设备提供平台运用处理能力外，还需要涉及到原有IMS网、IP专网、MDCN网以及CMNET网络提供的网络服务。

通过监控显示软件模块均正常运行，可以根据应用类型和站点号来查找模块，平台告警信息如图6所示。

图6 平台告警信息(截图)

告警平台设置有告警过滤功能，可以实时监控到平台告警信息，可以监控到每台服务器CPU使用率、内存使用率以及告警数，点击告警数可以列出详细告警信息。从图6显示所有设备均处在正常工作状态，没有告警信息。接口性能跟踪如图7所示。

设置跟踪条件为SIP(13809511232)，启动接口跟踪，发起呼叫。从图7跟踪显示可以正常跟踪且能够跟踪到正确的接口信令消息(SIP信令)，可以点击详细查看消息的原始内容，说明接口正常工作。

图7 平台接口性能情况(截图)

通过安装在服务器上的监控平台，全程监控一个呼叫的全部信息，其中包括呼叫产生、设备申请、连接请求与建立、流程启动、流程的执行直到呼叫完成的拆线、连接断开完成过程。此处的跟踪包含IVR跟踪。测试输入一个号码，点击跟踪，结果如图8所示。

图8 呼叫全程跟踪情况(截图)

测试结果:系统运行正常。呼叫成功率达到100%。其他测试包括短信、彩信、处理时延以及过负荷控制均达到目标要求。

3 结论

CTD业务平台可以以Internet用户为目标，通过免费分钟数试用促使用户主动体验，利用海量用户群带动IMS快速发展;也可以实现电信业务嵌入企业应用(OA，CRM等)。对于企业来说CTD业务平台可将通信方便地集成到企业信息系统，节省通信资费;对于客户来说不用手工拨号，只需点击网页即可接通电话，方便、简单;对于电信运营商来说，把IMS能力暴露给互联网，可借助互联网海量用户迅速发展IMS，大大简化企业信息系统集成，赢得更多企业客户。

本文设计的CTD业务平台已得到移运运营商的应用，现网测试表明呼叫成功率达到100%。短信、彩信成功率达到100%，平台接收到消息请求并回复消息的时间等于 0.3 s，小于要求的 0.5 s。

［1］文毅.浅析IMS的应用现状与发展［J］.沿海企业与科技，2010(5):38－39.

［2］刘彦杰.IMS的发展现状和应用综述［J］.中国新通信，2008(19):82－85.

［3］ 3GPP.TS23.228 v8.7.0，IP multimedia subsystem(IMS)stage 2［S］.2008.

［4］管晓培，王亚晨，俞承志，等.CM－IMS点击拨号技术研究［J］.电信工程技术与标准化，2010(8):6－10.

［5］李灵慧.基于IMS网络的CTD业务平台的研究与设计［D］.福州:福州大学，2013.

［6］张晓奕.IMS网络与现网业务融合探讨［J］.电信工程技术与标准化，2010，23(1):86－90.

［7］彭进.基于Symbian平台的IMS终端IPTV应用的研究与实现［D］.重庆:重庆邮电大学，2010.

［8］中兴通讯股份有限公司.IMS助中国电信深度提升综合信息服务［J］.通信世界，2009(35):2.