IMS HSS設計優化

于國勝

摘 要：IMS HSS或用戶歸屬服務器是IMS（IP多媒體子系統）中使用的主要用戶數據庫。IMS HSS向IMS網絡內的其他實體提供用戶的詳細信息，并且還提供對呼叫控制服務器的支持，以解決認證、授權、命名/尋址解析、位置依賴等功能來完成路由/漫游過程。IMS歸屬網絡可以包含一個或多個HSS，它取決于網絡中移動用戶的數量、設備的容量和組織方式。用戶檔案信息是電信運營商越來越重要的資產。傳統上，網絡信息是簡單的，用于身份認證、服務訪問授權和基本服務配置。然而，隨著應用變得更加先進和專注于個人的客戶體驗，用戶信息在應用業務邏輯中扮演越來越重要的角色，應用程序需要訪問并能夠操縱數據。此外，電信運營商或電信網絡顯然不太可能成為用戶配置文件信息的唯一來源。此外，還有需要被訪問的增值用戶信息，它超越了傳統的網絡邊界，帶來來自不同來源的信息，例如因特網存儲庫、OSS和BSS系統和獨立的應用數據存儲。

關鍵詞：IMS；HSS；分布式緩存

中圖分類號：TN915.02 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0104-03

Abstract： The IMS HSS or user home server is the primary user database used in the IMS （IP multimedia subsystem）. IMS HSS provides user details to other entities in the IMS network， and also provides support for call control servers to address authentication， authorization， naming / addressing resolution， location dependency， and other functions to complete the routing / roaming process. The IMS home network can contain one or more HSS， depending on the number of mobile users in the network， the capacity of the device， and the way it is organized. User file information is an increasingly important asset for telecom operators. Traditionally， network information is simple， used for authentication， service access authorization， and basic service configuration. However， as applications become more sophisticated and focused on personal customer experiences， user information plays an increasingly important role in the application's business logic， and applications need to access and be able to manipulate data. In addition， it is clear that a telecommunications operator or telecommunications network is unlikely to be the only source of user profile information. In addition， there is value-added user information that needs to be accessed that transcends traditional network boundaries and brings information from different sources， such as Internet repositories， OSS and BSS systems， and stand-alone application data stores.

Keywords： IMS； HSS； distributed cache

1 介紹

考慮到嚴格的業務需求和電信環境中的巨量用戶，HSS的性能和可擴展性在開發過程中將是至關重要的。因此，利用分布式緩存得到HSS的性能指標是非常重要的。同時，在電信運營商呼叫模型的背景下對系統進行評估。

HSS服務器由SIP容器實現，包括以下模塊：Diameter協議棧、SIP協議棧、線程池和分布式緩存。

該測試的主要目標是獲得HSS系統的性能基準（僅實現和驗證該性能測試所需的HSS操作）。并選擇典型的Diameter消息進行測試。

2 性能基準和分析

2.1 測試設置

測試將基于“雙節點”設置（如圖2所示的“一對”）來執行。測試客戶端的所有流量將被發送到一個節點，其分布式緩存被配置為“localstorage=false”，而另一個節點被配置為“true”，但不接受測試流量。該結構可以消除本地緩存命中的性能影響，并保證被測試的性能圖反映出最佳的線性度。毫無疑問，在HSS業務節點中的本地緩存存儲有助于提高性能；然而，隨著分布式緩存的節點數目增加，本地緩存命中的總體比例將降低，這使得難以從性能圖預測系統可擴展性。這里的解決方案是使所有緩存訪問都是遠程訪問。

該測試將分別用一對、兩對、三對節點執行，以評估具有分布式緩存的HSS的可擴展性。

測試消息：Sh-UDR（獲取用戶狀態），Sh-UDR獲取存儲數據（長度1k字節）），Cx-UAR

Test client：Seagull （HP開源多協議客戶端）

HSS：HSS服務器，“localstorage”設置為“false”

符號： H-n （HSS節點）

Dummy app.：（只安裝HSS但沒有流量輸入，“localstorage”設置為“true”）

符號：C-n（Cache節點）

DB：數據庫（預裝1，000，000用戶數據）

選擇UDR和UAR作為測試消息的原因是它們是IMS網絡中最大量使用的消息（參考：3GPP TS 29.228）。

存儲庫數據是透明地存儲在HSS中的特定于應用程序的用戶數據。應用服務器負責在HSS中存儲和檢索（UDR）數據。

2.2 測試數據

測試是模擬HSS消息到250000個公共標識符（IMPU，可以被視為訂閱者）。每個公共標識符與2個私有標識符相關聯，并且這兩個私有標識符與同一組公共標識符交叉關聯。公共標識符和私有標識符都以規范化的方式命名，以模擬實際用例。每個公共標識符與長度為1K字節的存儲庫數據相關聯，這是用于UDR（GET存儲庫數據）測試的。

在Dummy應用服務器啟動后，測試數據被預加載100%到緩存存儲器中。測試數據的數量如下：

2.3 方案與結果

方案：壓力測試

驗證：具有一對、兩對、三對HSS節點的完整性能和可擴展性。

結果：測試數據總結

3 結束語

根據呼叫模型（見附錄A），用戶號碼的系統容量：

Capsub=，其中TPtotal=

假設如下：

-假定Cx-UAR的呼叫率是Cx呼叫速率TPCx（實際情況還應該包括Cx-MAR和 Cx-SAR）；

-假設Sh-UDR（獲取用戶狀態）的呼叫速率是Sh呼叫速率TPSh；

我們得到以下性能估計（見表6）：

表6

附錄A-映射到調用模型

根據電信運營商定義的流量模型，對于5000000個用戶，總的Cx和Sh消息速率將是29067MSG/SEC。

與上面例子中的5M用戶的總消息容量（29067 TPS）一樣，假設TPtotal是系統的總呼叫容量，包括Cx的呼叫容量TPCx、Sh的呼叫率容量TPSh，然后：

2.假設不同的Cx消息和不同的Sh消息沒有區別，然后，用戶的等效系統容量應該是

參考文獻：

[1]IETF RFC3588-2003，Diameter Protocol[Z].

[2]IETF RFC3589-2003，Diameter Command Codes for Third Generation Partnership Project（3GPP）Release 5[Z].

[3]3GPP TS 29.228-2006，IP Multimedia（IM） Subsystem Cx and Dx Interface， Signalling flows and message contents[Z].

[4]3GPP TS 29.229-2004，Cx Interface based on the Diameter Protocol： Protocol details[Z].