容灾方案的制定分为 IMS网络BAC高效可靠容灾方案探讨
【摘要】BAC作为IMS网络中的重要设备，其安全可靠运行将影响IMS业务的稳定提供。文章通过分析目前BAC方案存在的问题，提出了一种高效可靠容灾方案，并详细阐述该方案的实现思路、容灾备份、业务恢复以及应用需求，力求为运营商部署安全可靠的IMS网络提供有益的参考。
【关键词】IMS BAC 容灾方案
1 引言
随着光进铜退的快速推进、网络融合演进趋势的加快以及多媒体业务应用需求的不断增加，IMS网络正在逐步投入商用。在IMS网络中，用户终端类型、接入方式比较多，为了防止用户终端对核心设备的攻击，必须引入边缘接入控制设备BAC（Border Access Controller），将不可信用户接入网络与核心网络进行隔离，以提高核心网络中设备的安全可靠运行。
IMS网络将成为下一代融合网络，接入用户会大规模部署，目前单局点BAC设备最大容量已由原来的5万提高至60万，大容量BAC的安全运行将成为IMS业务稳定提供的重要基础。因此，有必要对IMS网络BAC设备的高效可靠容灾方案进行研究。
2 目前BAC容灾问题分析
BAC连接核心网络与外部接入用户终端，完成SIP和H.248用户的业务接入、实现不同网络环境下用户业务的互通、保障核心网络安全、支持服务质量管理和媒体管理、配合实现用户游牧管理等功能。
在IMS网络中，对于SIP用户，BAC与P-CSCF核心控制设备直接相连，P-CSCF是SIP用户接入IMS核心网络的初始入口点，将拜访地接入网络的SIP事务转接到其归属地的S-CSCF，主要完成用户注册、安全管理、漫游控制等方面的功能；对于H.248用户，BAC与AGCF核心控制设备直接相连，AGCF设备主要完成媒体网关控制、IMS代理及用户特征管理功能。BAC在IMS网络的位置如图1所示。
BAC是用户终端接入的控制设备，为了确保向用户提供的业务稳定性，必须部署BAC的容灾方案。BAC的容灾方案是指通过部署不同地点的两台BAC设备进行相互备份保护，当主用BAC出现故障无法正常处理业务后，备份BAC能有效接管主用BAC设备所控制的用户业务。由于IMS固定终端的紧急呼叫就近接入需根据紧急呼叫中心接入地对本地网进行分片区接入，不同的紧急呼叫区采用不同BAC域名，因此要求BAC采用1+1互助组网方式。在图1中，片区1用户主用的BAC为BAC1，备份的BAC为BAC2；片区2用户主用BAC为BAC2，备份的BAC为BAC1。在1+1互助组网方式中，目前BAC的容灾方案包括冷备份和热备份两种方案。
2.1 冷备份方案
冷备份方案为两台BAC设备之间不进行容灾数据同步，当主用BAC故障失效时，用户根据预先配置的备份BAC地址重新发起注册，备份BAC才接管用户的主叫和被叫业务。
对于冷备份方案，主用BAC与备份BAC之间没有进行用户注册信息的同步，当主用BAC故障时，备份BAC无法对用户的业务进行实时接管，主要存在的问题如下：
（1）被叫业务无法实时恢复
当主用BAC发生故障时，核心控制设备无法将呼叫送至备份BAC，必须等待用户从备份BAC注册到核心控制设备。只有用户终端通过链路检测消息发现当前BAC故障后才会向备份BAC发起注册，用户到备份BAC注册所需时间取决于链路检测周期。较短周期的链路检测将会严重影响BAC性能，目前链路检测消息周期配置时间推荐为30分钟，因此在30分钟的链路中断检测时间内，备份BAC无法恢复用户的被叫业务处理，严重影响了用户业务使用。
（2）主叫业务无法实时恢复
当主用BAC发生故障时，用户发起的呼叫将会无法进行接续，用户终端将会中断呼叫，待周期性链路检测消息发现当前BAC故障后向备份BAC发起重新注册，此后用户发起的呼叫才能通过备份BAC进行处理。
因此，在冷备份方案下，当主用BAC发生故障时，用户的业务无法实时得到接管，大大影响了业务提供的持续性。
2.2 热备份方案
热备份方案为两台BAC设备之间进行容灾数据同步，当主用BAC故障失效时，备份BAC存储用户相关信息，BAC实时接管用户被叫业务，主用和备份BAC对外呈现两个IP地址。
对于热备份方案，主用BAC与备份BAC之间进行用户注册信息的同步，当主用BAC故障时，备份BAC可以基于用户的注册信息对用户的被叫业务进行实时接管，但仍然存在如下问题：
（1）主叫业务无法实时恢复
当主用BAC发生故障时，用户发起的呼叫将会无法进行接续，用户终端将会中断呼叫，待周期性链路检测消息发现当前BAC故障后向备份BAC发起重新注册，此后用户发起的呼叫才能通过备份BAC进行处理。
（2）数据同步消耗设备性能
在主用BAC与备份BAC之间进行用户注册信息的实时同步、维护对设备额外开销很大，严重影响了BAC的工作性能，厂家曾评估过数据同步将会使设备最大处理能力下降20%。若为了达到原有的用户容量，就会增加运营商的设备投资成本。
（3）数据同步无法保证可靠性
在主用BAC与备份BAC之间实时同步大量的用户注册信息数据，难以确保同步数据的完整性与有效性，而数据实时同步的不可靠将可能导致主用BAC与备份BAC之间的容灾方案失败。
因此，目前的绝大多数厂家的BAC采用冷备份方案作为BAC的容灾方案。
3 高效可靠容灾方案总体思路
为了解决目前BAC的容灾方案所存在的问题，本文力求探讨一种高效可靠的BAC容灾方案，实现思路如下：
在IMS网络中，SIP用户的核心控制设备为P-CSCF设备，H.248用户的核心控制设备为AGCF。BAC在用户进行注册时将用户信息通过扩展参数送到核心控制设备，核心控制设备将这些信息进行保存；当用户注册的BAC设备出现瘫痪而用户尚未进行重新注册时，核心控制设备将到用户的呼叫消息增加用户的信息送到备份的BAC设备上，备份BAC设备根据用户的信息进行消息的封装，就可以将呼叫路由至用户终端，从而实现被叫业务的实时恢复；当终端发起主叫业务时，终端发现当前的BAC设备已经故障，就会保持当前呼叫，并自动触发用户重新注册，待用户注册成功后再将所保持的呼叫按照正常流程进行处理，从而实现了主叫业务的实时恢复。