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LTE网络PGW容灾实现方案探讨 　　PGW作为LTE网络核心控制设备，其安全可靠运行将影响LTE业务的稳定提供。针对目前PGW容灾问题进行了分析，通过对三种可行方案的研究而提出了可靠容灾解决方案，并阐述可靠容灾方案的具体实现，力求为运营商部署安全可靠的LTE网络提供有益的参考。 　　PGW 实时恢复 容灾 　　1 引言 　　目前运营商加紧推进部署VoLTE业务，LTE网络是VoLTE业务核心，因此很有必要提升LTE网络组网的安全可靠性。在LTE网络中，PGW（PDN Gateway，分组数据网网关）设备是作为用户数据业务和VoLTE业务的承载通道，负责用户的IP地址分配、数据包的路由及前转和用户相关业务的计费；SGW（Serving Gateway，服务网关）设备是负责基站和PGW之间的数据包的路由和前转；MME（Mobility Management Entity，移动管理实体）设备是负责移动性管理、会话管理、用户鉴权、漫游控制以及PGW、SGW的选择等方面功能。因此，PGW是LTE网络核心控制设备，其安全可靠运行相当重要。 　　当主用PGW设备故障时，接管PGW无法实时恢复主叫和被叫业务，特别是当前的PGW设备都采用集中部署方式，将会导致大面积业务长时间瘫痪，对VoLTE业务影响尤为严重。为了提升LTE业务质量服务水平，很有必要研究一种PGW可靠容灾解决方案。 　　2 目前PGW容灾存在的问题 　　由于主用和备用PGW设备同步相关容灾数据将会导致可用资源的额外消耗、同步数据的不完整等问题，所以目前主备PGW之间不采用相互同步。目前PGW设备容灾方案实现流程如图1所示： 　　对于主叫容灾恢复，当前服务的PGW设备瘫痪时，用户发起主叫业务请求将会发送到当前服务的MME上，由于MME发现用户当前服务的PGW已经故障，用户将无法找到可用承载通道，就会向用户发送业务拒绝，指示终端发起重新附着，将会中断本次呼叫，待用户重新附着成功后，用户再次发起主叫才能恢复主叫业务。对于被叫容灾恢复，当用户服务的PGW故障时，AF（Application Function，应用服务器）检测到PGW故障后，AF将下行数据请求发送至接管PGW，由于接管PGW没有用户相关信息而无法处理下行数据请求，被叫业务无法正常建立，用户将一直无法得知被叫业务无法接入，待网络设定的TAU（Tracking Area Update，跟踪区更新）更新周期到达后，用户就会发起TAU更新，此时才会发现当前服务PGW故障而无法处理，然后用户主动发起重新附着请求，成功附着后业务才可恢复。目前现网配置TAU周期更新为1小时，那么此时被叫业务将会中断大约1小时。因此，目前PGW容灾方案无法实时恢复业务，也就无法保证LTE业务的稳定提供。 　　3 可行解决方案分析 　　3.1 方案一：基于PCRF存储 　　方案一采用基于PCRF（Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能）存储容灾数据的实现方法。在用户进行初始附着时，PCRF存储主用PGW传送的当前服务SGW信息。当用户服务的PGW故障时，对于主叫业务的恢复，MME在成功建立SGW、PGW承载后而实时接管用户主叫业务，不会中断当前主叫业务请求；对于被叫业务的恢复，PCRF将之前保存的容灾数据通过信令传送到备份PGW，应用服务器（P-CSCF/SBC）通过承载备份路由选择接管PGW，实现实时恢复。 　　此方案需PGW增加容灾用户IP管理功能以及扩展相应信令流程参数。此方案可实现首次呼叫不会中断，实时恢复业务，不需要主备PGW设备之间相互同步，减少设备额外开销，但需已有信令的扩展参数，PGW改造较大。 　　3.2 方案二：基于HSS+AS 　　方案二采用基于MMTelAS查询融合HSS（Home Subscriber Server，归属用户服务器）（IMS-HSS和EPC-HSS合设）获得相关设备状态实现容灾的方法。当用户服务的PGW故障时，对于主叫容灾恢复，通过SGW主动探测用户面报文，在用户报文中断时，触发重新附着、业务承载重新建立；对于被叫容灾恢复，通过HSS互通获取PGW为故障状态，HSS下发请求给MME，MME发送基于IMSI的寻呼消息触发重新附着、业务承载重新建立恢复。 　　此方案需要IMS和EPC的HSS之间增加接口或者新建融合HSS，IMS的MMTelAS需要升级支持被叫域选择功能，MME需将PGW故障时的相关信息送至HSS。此方案不需要SGW之间同步，业务恢复较快，但首次呼叫会中断，需要IMS和EPC之间的HSS增加互通接口，同时用户作为被叫都需MMTelAs设备查询用户归属的HSS，必然导致信令开销和处理时延较大。 　　3.3 方案三