5G消息中心容災的研究與實踐

張吉春 葛 良 劉 玲 秦 磊

中國移動通信集團江蘇有限公司

0 引言

中國移動有八大區虛擬化網絡云資源池，業務網元以NVF化承載在網絡云平臺上。中國移動5G消息與短信業務已全部上云，八個大區同廠商5G消息中心互備容災。

5G消息中心各大區間容災關系如下：華東南大區與華東北大區互備容災；西南大區與西北大區互備容災；華南大區與華中大區互備容災；華北大區與東北大區互備容災。各5G消息中心容災對應關系如圖1所示。

圖1 5G消息中心容災關系圖

大區之間做AA（active-active）互備容災，采用雙歸屬策略。正常狀態下各大區各自處理本大區業務，而在容災時，則能迅速接管對方大區的全部業務。

目前江蘇移動的5G短信一半承載在華東北資源池，一半承載在華東南資源池，如果華東南大區節點出現重大故障，其上承載的全部江蘇移動5G短信業務將遷移到華東北資源池，這需要維護人員人工登錄網絡后實施手工切換來開展容災，完成全部業務的切換預計需要1個小時，在切換期間會造成大量業務的丟失，造成公司收入的損失。

雙歸屬策略通過DNS查詢、options探測、內部心跳機制，實現主用路徑發送，并支持備用路徑，達到容災切換目的。而為避免大區內大量業務的同時聯動切換，將容災粒度設置為按短信處理模塊、消息處理模塊、SIP接入模塊、MaaP平臺模塊分別切換，最終實現業務跨大區資源池的自動和無損切換，對客戶的業務體驗無任何影響。

1 業務模塊容災方案

1.1 短信處理模塊容災方案

短信模塊目前包括點對點短信、夢網短信、行業短信、互通短信等業務場景。

1.1.1 點對點短信業務

華東北1短信中心承擔蘇北點對點短信、消息轉短信業務。與WXLSTP1/2/3/4各有4條IP高速信令，與NJLSTP1/2/3/4各有4條IP高速信令，與NJHSTP1/2各開8條IP鏈路。共48條IP高速信令。

華東南2短信中心承擔蘇南點對點短信業務。與WXLSTP1/2/3/4各有4條IP高速信令，與NJLSTP1/2/3/4各有4條IP高速信令，與NJHSTP1/2各開8條IP鏈路。共48條IP高速信令。華東南、華東北短信中心信令連接拓撲如圖2所示。

圖2 華東南、華東北短信中心信令連接拓撲圖

以蘇州點對點短信業務切換為例，蘇州短信中心的ID有：13800512500。如果華東南大區出現4-8級故障，需要干線維護人員手工修改南京HSTP1/2、南京LSTP1/2、南京LSTP3/4、無錫LSTP1/2、無錫LSTP3/4的路由數據，將蘇州短信中心的ID（13800512500）從華東南2短信中心的信令點編碼（9-247-141）指向華東北1短信中心的信令點編碼（9-247-133）。

為了支撐點對點短信業務的無損切換，技術人員通過制作SCCP層主備信令點的方案來實現GT路由的自動容災切換。如果華東南大區出現4-8級故障，無需維護人員人工接入，業務自動切換到華東北大區的短信中心，實現點對點短信業務的無損切換。

貝爾STP實施方案：創建SCCP層數據時將entityset定義主備兩條entity數據，對應優先級為1和2，將GT指向該entityset，當優先級為1的entity出現信令點不可達時，GT會自動路由送往優先級為2的entity的信令點進行翻譯。

華為STP實施方案：創建SCPP尋址策略，在尋址策略中定義主備兩個信令點數據，對應優先級為0和1。創建GT數據時，采用多點翻譯模式索引至該尋址策略，當優先級為0的信令點不可達時，GT會自動路由送往優先級為1的信令點進行翻譯。

1.1.2 網關短信業務

網關短信業務包括全網夢網短信、省內夢網短信、行業短信、互通短信業務。以全網夢網短信業務為例，該業務承載在華東北短信中心3。如果華東北大區出現4-8級故障，需要短信網關維護人員在全網夢網網關上手工修改路由指向，將原來需要指向華東北短信3的路由修改為指向華東南短信中心4。

為了支撐網關短信業務的無損切換，技術人員提出通過在網關設備下設置主備賬號的方式進行網關自動快速容災。當主用短信中心故障時（比如SNDS5GMC3），網關會自動將業務切換至備用短信中心賬號（比如SNDS5GMC4）下發。目前現網所有的網關（全網夢網網關、省內夢網網關、互通網關、行業網關）都通過版本升級實現了該功能，并且網關下面都要求下掛主用短信中心賬號和備用短信中心賬號。

1.2 消息處理模塊容災方案

當用戶歸屬大區消息模塊或文件服務器異常時，主用大區SIP接入模塊以90秒為間隔探測主用大區消息模塊的異常。當SIP接入模塊檢測到異常時，將使消息模塊的鏈路與信令媒體的路由自動切換到容災大區消息模塊。同時，域名解析系統將修改主用大區消息模塊域名與主用大區文件服務器域名指向容災大區消息模塊IP與容災大區文件服務器IP，并且在所有大區的MaaP模塊查詢域名解析結果時，路由均指向到容災大區的5G消息模塊，外部chatbot查詢域名解析則指向容災大區的文件服務器。消息處理模塊容災原理如圖3所示，消息處理模塊信令流程如圖4所示。

圖3 消息處理模塊容災原理

圖4 消息處理模塊信令流程圖

1.3 SIP接入模塊容災方案

當SIP接入池內其中一個SIP接入模塊故障時，終端會根據本地策略自動切換到接入池內其他可用的接入模塊上，后續當故障SIP接入模塊恢復正常后，待終端重新注冊時會再度切回到原來的SIP接入模塊上。SIP接入模塊容災原理如圖5所示。

圖5 SIP接入模塊容災原理圖

1.4 MaaP接入模塊容災方案

主用大區在MaaP平臺不可用情況下，將進行MaaP容災切換。承載網DNS將修改本大區MaaP域名指向對應容災大區的IP地址，同時文件服務器、用戶終端、chatbot與5G消息中心將根據DNS返回的地址指向容災大區MaaP平臺。公網DNS分別修改本大區MaaP平臺提供給文件服務器、用戶終端、chatbot與5G消息中心的域名所指向的IP為容災大區的MaaP平臺地址。MaaP平臺模塊容災原理如圖6所示，MaaP平臺模塊容災信令流程如圖7所示。

圖6 MaaP平臺模塊容災原理圖

圖7 MaaP平臺模塊容災信令流程圖

2 應用實踐與效果

華東南可信資源池1&2均位于金華數據中心D01號樓202機房，采用中興的服務器和虛擬層、華為的TOR/EOR配對路由器。兩個資源池承載了江蘇移動6套短信中心NFV網元，一套大區5G消息中心。

華東南短信中心、消息中心和華東北短信中心、消息中心一對一進行容災配置且互為主備。現以華東南短信中心與消息中心進行說明，其歸屬資源池、備用短信中心、業務屬性關系如表1所示。

表1 華東南短信中心與消息中心資源關系對應表

5月26日凌晨關閉華東南大區中興資源池1&2的EOR配對路由器上行業務端口，模擬資源池故障。檢查統計MO起呼業務量，容災前蘇南地市業務全部在2局承擔，容災開始后2局業務量降為0，容災局點華東北1局MO業務量開始增加；容災完成倒回后，1局業務量開始減少，2局業務量恢復至平時夜間正常水平。

檢查統計手機起呼MO成功率，容災前蘇南地市業務在2局承擔；容災開始后2局成功率降為0，容災局點1局MO成功率容災開始后指標顯示正常；容災完成倒回后，1局業務量開始減少，MO成功率也恢復到正常值；2局業務量增加恢復至平時夜間正常水平，成功率也恢復正常。

華東北5G消息中心在0：23分左右接管華東南用戶，華東南用戶業務撥測正常、計費正常，無異常告警，和預期一致。華東北5GMC統計的華東南四省NO業務量、NO成功率和同時段華東南指標基本一致。

3 結束語

本文研究了5G消息中心各模塊跨大區的容災方案，包括短信處理模塊、消息處理模塊、SIP接入模塊、MaaP接入模塊。通過華東南大區整體容災演練的實踐，驗證了容災方案的可行性，并對后續其他云化業務平臺的容災方案制定起到一定的借鑒作用。