IMS网络AGCF异地容灾机制

李 杨，王龙龙，李文策

（1.石家庄市轨道交通有限责任公司，河北石家庄050000；2.河北远东通信系统工程有限公司，河北石家庄050200）

0 引言

IMS是由朗讯提出的下一代通信网（NGN）实现大融合方案的网络架构，作为一种全新的多媒体业务形式，应能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化媒体业务的需求[1-2]。IMS网络与互联网相连，基于IP协议和开放的网络架构可以将语音、数据及多媒体等多种不同的业务，通过采用多种不同的接入方式来共享业务平台[3]。现在大部分用户采用H.248协议，无法直接使用IMS网络资源，必须通过AGCF接入到IMS网络中，AGCF实现H.248协议向SIP协议的转换。AGCF是H.248用户与IMS网络的第一个连接点，作为控制媒体网关（MGC）实体，为传统模拟用户或家庭用户提供PSTN/ISDN仿真业务，同时AGCF与IMS中的I/S/E-CSCF，PES AS等网元进行交互，完成H.248用户与IMS网络的互通[4]。

为了提高整个IMS网络的稳定性和可靠性，对AGCF异地容灾机制进行深入分析，尽量缩短业务恢复时间，确保接管过程稳定可靠，提高IMS网络提供的业务的稳定性[5]。

1 AGCF异地容灾机制分析

本文AGCF采用1+1互助方案，正常情况下，AG/IAD等网关支持双归属，所有网元的业务分担到2个AGCF设备。当主用AGCF1设备故障失效时，进行主用AGCF1与备用AGCF2的切换，其他网元将所有业务送至备用AGCF2，原来主用AGCF1设备下的终端用户也同时切换到备用AGCF2设备，由备用AGCF2设备接替工作[6]。现在H.248用户主要通过网关设备（AG/IAD）接入到AGCF，如图1所示，其中实线表示主归属，虚线表示从归属。

图1 AGCF在IMS网络的位置

1.1 容灾倒换流程

在IMS网络中配置主用AGCF1设备和备用AGCF2设备互为备份关系，能够为H.248节点提供双归属服务，通过网管同时下发数据，确保互为备份的AGCF具有故障设备相同的网关和用户数据[7]。

当主用AGCF1故障瘫痪后，备用AGCF2实时接管用户的业务，需要进行容灾倒换，其中容灾倒换流程主要包括注册流程和呼叫流程，呼叫流程分为主叫流程和被叫流程。

1.1.1 注册流程

对于用户发起的注册，网关AG1检测到主用AGCF1出现故障后，选择备用AGCF2转发注册请求，注册流程如图2所示。

图2 AGCF容灾接管的重注册流程

①～②网关AG1发现注册的主用AGCF1已出现故障，将网关注册消息ServiceChange转发给备用AGCF2；

③网关AG1注册成功，备用AGCF2将响应消息Reply发送给网关AG1；

④ 备用AGCF2代理网关AG1上所有用户发起注册，将注册消息Register发送给I-CSCF；

⑤I-CSCF向用户发送鉴权挑战响应401，其中包含鉴权所需参数；

⑥备用AGCF2从401响应中提取鉴权参数，并计算鉴权相应参数Response，再次发起二次注册消息Register发送给I-CSCF；

⑦I-CSCF发送200 OK消息通知备用AGCF2鉴权成功；

⑧备用AGCF2向网关AG1发送Modify消息，要求AG1检测所有用户的摘机；

⑨备用AGCF2收到网关AG1返回的Reply响应。

1.1.2 呼叫流程

（1）主叫流程

注册在主用AGCF1的用户发起呼叫，网关AG1检测到主用AGCF1出现故障，将收到的起始请求发给备用AGCF2以接通呼叫，但是备用AGCF2没有用户注册数据，应将呼叫转发到主叫用户归属的网络，以便于后续业务的处理，主叫流程如图3所示。

图3 AGCF容灾接管的主叫流程

①H.248用户摘机发起呼叫；

② 网关AG1检测到主用AGCF1出现故障，网关AG1将收到的摘机消息发给备用AGCF2以接通呼叫；

③备用AGCF2检查本地配置，确认用户可以发起呼叫，给网关AG1发送响应消息NTFY_REPLY；

④备用AGCF2发现没有用户注册数据，向I-CSCF发起用户SIP注册；

⑤I-CSCF向用户发送鉴权挑战响应401，其中包含鉴权所需参数；

⑥备用AGCF2从401响应中提取鉴权参数，并计算鉴权相应参数Response，再次发起二次注册消息Register发送给I-CSCF；

⑦ 注册成功后，I-CSCF给备用AGCF2发送200OK响应；

⑧备用AGCF2给用户发送放音收号消息；

⑨用户进行拨号，建立呼叫连接，后续的呼叫流程与标准呼叫流程相同。

（2）被叫流程

被叫S-CSCF收到初始请求后，S-CSCF检测被叫侧的主用AGCF1故障失效，将呼叫发送互为备份的备用AGCF2上，被叫流程如图4所示[8]。

① S-CSCF收到用户的呼叫请求，根据用户记录的主机名AGCF1进行DNS查询，DNS返回相应的AGCF优先级列表，S-CSCF检测到优先级最高的主用AGCF1故障失效后，S-CSCF选择优先级低的备用AGCF2；或者S-CSCF检测到主用AGCF1故障后，根据本地静态配置获取备用设备AGCF2[9]；

②根据SIP协议要求，S-CSCF将用户注册所保存的Contact封装为Request URI，应包含“AGaddr=AG网络侧地址；AGport=AG网络侧端口”的容灾信息；

③备用AGCF2发现本地没有用户注册的AG地址，根据AGaddr和AGport扩展参数放通呼叫，将呼叫路由到被叫用户注册的AG1；

④网关AG1返回ADD_REQ请求的响应；

⑤备用AGCF2代理用户向核心网络发起注册请求；

⑥核心网络向备用AGCF2回送成功响应，用户注册成功。如果存在鉴权要求，则要求正常鉴权注册流程[10]；

⑦备用AGCF2向容灾用户发送MOD_REQ请求消息，后续的呼叫流程与标准的呼叫流程相同。

图4 AGCF容灾接管的被叫流程

1.2 容灾倒回流程

当主用AGCF1恢复正常后，在备用AGCF2上向归属于主用AGCF1的网关发送切回命令，相应网关根据命令倒回主用AGCF1，后续的呼叫流程与标准的呼叫流程相同，容灾倒回流程如图5所示。

图5 AGCF容灾倒回实现流程

①备用AGCF2接收到容灾倒回命令，向原来注册到主用AGCF1的网关AG1下发Service Change消息，其中Service Change Termination ID 为“Root”，Service Change Method 为“Handoff”，Service Change Mgc ID为主用AGCF1地址，通知所有容灾用户重新注册[11]；

②网关AG1收到Service Change消息后，将Service Change Mgc ID的主用AGCF1地址替换为对应用户注册的网关AG1地址，网关AG1发送响应消息Reply转发给备用AGCF2；

③网关AG1发送注册消息Service Change给主用AGCF1；

④主用AGCF1对用户进行鉴权，注册成功后，向网关AG1发送响应消息Reply；

⑤主用AGCF1代理网关AG1下的用户向核心网络I-CSCF发起SIP注册；

⑥主用AGCF1注册成功后，I-CSCF发送200 OK消息到主用AGCF1。

2 结束语

通过对容灾倒换流程和倒回流程的分析设计，在用户当前服务的主用AGCF1发生故障时，备份AGCF2可实现用户业务的实时接管，极大地提升了AGCF容灾业务接管的及时性、有效性和可靠性，提高了IMS业务提供的持续性，有利于树立IMS业务品牌[12]。

[1]时新建,林俐,许盛宏.IMS网络接入控制设备容灾方案研究[J].电信技术,2014(5)：14-16.

[2]王翔,明月.固网软交换向IMS演进研究[J].计算机与网络,2016,42(13)：60-63.

[3]中国电信集团公司.中国电信IMS网络设备技术要求[S].中国电信集团公司,2011.

[4]付承彪,蔡昌许，陶燕林.H.248协议在NGN网络中的应用分析[J].曲靖师范学院学报,2013,32(6)：48-51.

[5]中国电信集团公司.中国电信AGCF设备技术要求[S].中国电信集团公司,2011.

[6]许盛宏,邓勇,李力卡.IMS网络AGCF高效可靠容灾方案探讨[J].电信技术,2014(S1)：208-211.

[7]中国电信集团公司.中国电信IMS网络容灾技术要求[S].中国电信集团公司,2011.

[8]范喜亮.IMS中基于CSCF的呼叫会话控制模型的研究与设计[D].武汉：华中科技大学,2006.

[9]朱爱华,符刚,高功应.IMS网络演进中的关键问题探讨[J].移动通信,2010(13)：5-10.

[10]王翔,沈广茂.基于固网软交换的AGCF设计与实现[J].计算机与网络,2016,42(14)：62-65.

[11]中华人民共和国工业和信息化部.统一IMS网络与软交换互通信令流程技术要求：YDT 2290-2011[S].北京：人民邮电出版社,2011.

[12]林爱武.IMS容灾应急探讨[J].电信技术,2015(3)：82-85.