摘 要 针对VoLTE核心网的特点以及其对可靠性和可扩展性的需求，提出了将NoSQL应用到VoLTE核心网的思想。介绍了4G发展遇到的问题和解决方案，VoLTE的基本功能以及其对数据存储的要求。介绍了NoSQL非关系型数据库的特点及发展现状，指出其特点能够满足VoLTE核心网的对数据存储的需求，最后给出了研究展望。

【关键词】VoLT NoSQL 核心网

1 什么是 VoLTE

电信技术的发展日新月异，如今4G已经取代了WCDMA，TD-SCDMA等3G通信技术，成为了移动通信网络的主流技术。4G网络的接入部分采用的是LTE技术，采用的都是分组交换技术，即全IP网络，不再提供专门的语音信道。4G时代的来临，高达百兆的带宽，让移动上网的速度进入了一个崭新的时代，但对移动通信最基本的业务，即语音通话却没有提供足够的支持，在4G部署的初期甚至出现用户换了4G卡以后只能上网不能打电话的现象。为了解决这个问题，目前各运营商给出的临时解决方案大部分都是双待机或CSFB（Circuit Switched Fallback，电路域回落）。无论采用哪种方式，当拨打或者接听电话时，都需要切换并接入2G网络，此时4G网络会断开，待通话结束后再切换回4G网络。这种方式的缺点显而易见：

（1）终端需要拥有两套射频发射系统，成本高，功耗大，影响手机的待机时间；

（2）在2G/4G直接切换需要耗时，导致电话接通慢；

（3）對运营商来说，必须同时维护2G和4G两张网络，成本太高。

长远来看，2G/3G网络必然会被4G所淘汰，因此在4G网络内部实现语音通话的功能是必然的趋势。由于4G是纯IP网络，因此VoIP（Voice over IP）技术自然而然的成为了解决这一问题的首先方案，VoLTE（Voice over LTE）技术应运而生。VoLTE是基于IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）的语音业务。IMS由于支持多种接入和丰富的多媒体业务，成为全IP时代的核心网标准架构。经历了过去几年的发展成熟后，如今IMS已经跨越接入方式，成为固定话音领域VoBB、PSTN网改的主流选择，而且也被3GPP、GSMA确定为移动语音的标准架构。VoLTE无需2G/3G网，全部业务承载于4G网络上，可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。

2 VoLTE核心网数据的特点

VoLTE核心网的主要功能就是会话控制（Session Control），当一个主叫电话发起后，终端通过SIP协议向VoLTE核心网发起通话请求，核心网需要识别用户的身份、用户的注册状态、用户的漫游状态、用户所订购的应用服务（如呼叫转移等）以及被叫的类型（如报警电话、网内用户，网间用户等）做出不同的处理，将请求发给下一条。根据不同的情况，下一条可能是应用服务器（Application Server），被叫用户的核心网（网间及网内），PSTN网络，紧急呼叫中心（110，119等）。同时核心网还要负责计费等，功能十分复杂，涉及到的数据也非常多。

业务逻辑与数据的分离是大型软件的发展方向，包括核心网在内的通讯系统也是如此。通过逻辑与数据的分离，可以提高业务对象的可复用性及可扩展性。VoLTE核心网这类软件对实时性的要求非常高，通常数据都是放在内存中的，而且随着呼叫的发起和结束，数据的变化率非常高，通常的实现中并没有将写入到数据库中，而是和业务逻辑紧密耦合的。这种系统不便于扩展，比如当遇到一些节日或者活动期间（过年的拜年电话，娱乐节目的观众参与环节等）并不容易通过增加核心网服务器的数目来应对话务量突然的增加，因为数据都在其它服务器的内存中，即使通过增加核心网服务器的数目，这些新加入的服务器也不能快速地投入运作，分担话务量。而且如果某些服务器出现故障，其它服务器由于没有故障服务器内存中的数据，也无法接管它正在处理的话务。因此实现业务逻辑与数据的分离，并将数据存入数据库中是提高系统可靠性和可扩展性的有效方法。

VoLTE核心网，因为它固有的复杂性，其处理和存储的数据也是非常复杂的，这些数据在内存中通常都是用非常复杂的数据结构来储存的，这些数据并不是想关系型数据库那样结构化的，而是采用像链表，哈希表，指针数据这类非关系型数据结构来存储。采用关系型数据库来存储VoLTE核心网的数据并不适合。

3 什么是NoSQL数据库

NoSQL，顾名思义，与SQL数据库相对，指的是非关系型的数据库。随着互联网的兴起，传统的关系数据库在应付超大规模和高并发的SNS类型的动态网站已经显得力不从心，暴露了很多难以克服的问题，而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了非常迅速的发展。NoSQL数据库的产生就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑战，尤其是大数据应用难题。

4 将NoSQL数据库应用到VoLTE核心网中

NoSQL数据库由于其适合处理非结构化数据的特性，非常适合用于存储VoLTE核心网的数据。VoLTE核心网可以将内部数据通过序列化（Serialization）转换为键值对（pair）的形式进行存储。随着语音或视频电话的发起与终止，业务的应用，媒体信息的变化，接入的变化等，VoLTE核心网内存中的数据发生着动态的变化，当变化发生时将变化的数据进行序列化，并储存到NoSQL数据库中。这个NoSQL数据库被所有的核心网服务器共享，当其中一个服务器出现故障时，其它服务器可以从NoSQL数据库中读取到对应的数据，接替故障服务器的话务处理。同时在需要扩容时，新增加的服务器也可以从NoSQL数据库中读取数据，即刻投入到话务处理的工作中。因此将NoSQL数据库应用到VoLTE核心网是一种可行的提高VoLTE核心网的可靠性和可扩展性的方式，在业界具有广阔的应用前景。

作者简介

徐伶伶（1981-），女，江苏省太仓市人。硕士研究生。讲师。主要研究方向为数据库应用技术、数据挖掘与分析，云计算等。

作者单位

青岛工学院信息工程学院 山东省青岛市 266300