分布式軟交換網(wǎng)絡(luò)淺析計(jì)算機(jī)論文
[摘要]當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)正朝著IP化、寬帶化、移動(dòng)化和多媒體化得方向發(fā)展，推動(dòng)行業(yè)走向融合。在電信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)融合的大趨勢(shì)下，電信網(wǎng)正在向NGN方向發(fā)展。分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(DistributedServiceNetwork，DSN)是中國(guó)移動(dòng)提出的面向互聯(lián)網(wǎng)并促進(jìn)電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相融合的一整套網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)和解決方案。對(duì)于電信核心網(wǎng)來(lái)說(shuō)，分布式軟交換網(wǎng)絡(luò)是其今后演進(jìn)的方向。
[關(guān)鍵詞]分布式;軟交換網(wǎng)絡(luò)
1分布式網(wǎng)絡(luò)DSN的理念
DSN是針對(duì)電信業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的新一代可運(yùn)營(yíng)、可管理的分布式核心網(wǎng)體系和功能架構(gòu)，主要用于應(yīng)對(duì)目前電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)在業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)上所面臨的一些挑戰(zhàn)，吸取電信網(wǎng)可運(yùn)營(yíng)、可管理的特性和互聯(lián)網(wǎng)在業(yè)務(wù)提供上的快速、靈活、低成本和可擴(kuò)展等特點(diǎn)，采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(如P2P等分布式技術(shù))來(lái)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)發(fā)展。
DSN一方面以P2P的方式實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電信核心網(wǎng)的各種功能;另一方面，還為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容分發(fā)、流媒體等各種業(yè)務(wù)提供有異于傳統(tǒng)電信核心網(wǎng)的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能力，如分布式存儲(chǔ)能力、動(dòng)態(tài)資源調(diào)度能力等。
在以新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)驅(qū)動(dòng)電信網(wǎng)的發(fā)展，并以電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的融合為大的方向的范疇中，DSN的目標(biāo)可以闡述為：利用分布式技術(shù)、虛擬化技術(shù)、平臺(tái)的演進(jìn)等構(gòu)建IT化、高可擴(kuò)展性、高可靠性、自組織的電信核心網(wǎng)。自組織指的在核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的加入和退出過(guò)程中，核心網(wǎng)數(shù)據(jù)、負(fù)載的分布可以自動(dòng)完成，而不需要人工配置。
在電信核心網(wǎng)演進(jìn)方面，相比于軟交換和IMS等核心網(wǎng)系統(tǒng)，DSN的特點(diǎn)是徹底使用了IT化的平臺(tái)和虛擬化的技術(shù)，并盡量將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能均質(zhì)化。DSN將電信核心網(wǎng)平臺(tái)(含架構(gòu)和設(shè)備)后續(xù)演進(jìn)目標(biāo)定位為建立像Google的數(shù)據(jù)中心那樣高性價(jià)比、高可靠、容量可彈性伸縮的“云化”的“綠色”電信核心網(wǎng)，具體包含核心網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)(也可稱為架構(gòu)的IT化)和設(shè)備資源虛擬化兩方面的內(nèi)容。
2 DSN核心網(wǎng)———分布式軟交換的思想
傳統(tǒng)的電信核心網(wǎng)采用電信級(jí)硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可靠性，這也就需要付出高額的系統(tǒng)維護(hù)開(kāi)銷。核心網(wǎng)設(shè)備采用集中控制的架構(gòu)，依賴于大容量、高可靠性的電信設(shè)備來(lái)提供服務(wù)。隨著電信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造的深化，這種集中式控制架構(gòu)日趨復(fù)雜，維護(hù)工作涉及面廣，設(shè)備的靈活性降低，會(huì)極大影響到網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的收益。
在新型的DSN核心網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，快速檢測(cè)其他節(jié)點(diǎn)的存在和探測(cè)其他節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)，通過(guò)分布式算法來(lái)檢測(cè)彼此的行為;在無(wú)需人工干預(yù)和其他預(yù)置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的情況下，可以任何時(shí)刻任何地點(diǎn)快速展開(kāi)并自動(dòng)組網(wǎng)。這種新型網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出分布式、自組織及多冗余特性使其具有很強(qiáng)的容災(zāi)性、健壯性和可擴(kuò)展性。
2.1 DSN分布式軟交換系統(tǒng)架構(gòu)
在整個(gè)本地網(wǎng)可以劃分為一個(gè)大區(qū)，區(qū)域中配置一個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)維護(hù)功能(SuperPeer-Maintenance，SPM)，負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理，包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)修改下發(fā)、節(jié)點(diǎn)變動(dòng)信息管理、網(wǎng)絡(luò)資源管理以及網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，但不負(fù)責(zé)用戶業(yè)務(wù)處理。用戶業(yè)務(wù)由每個(gè)交換單元SU負(fù)責(zé)，每個(gè)交換單元具有會(huì)話控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、P2P-SIP通信模塊和協(xié)議適配模塊構(gòu)成。其中，會(huì)話控制模塊基本功能為建立、維持、終止應(yīng)用層的端到端的會(huì)話;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊提供支持DHT(Dis tribute d Has h Table，分布式哈希表)索引，用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，副本一致性與數(shù)據(jù)恢復(fù)等功能;RELOAD模塊實(shí)現(xiàn)提供P2P-SIP網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間消息的路由、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與查找;協(xié)議適配模塊實(shí)現(xiàn)不同接入?yún)f(xié)議與P2P-SIP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)化。
在接入網(wǎng)方面，打破以往MGW與BSC一對(duì)一直連方式，接入設(shè)備與多個(gè)SU進(jìn)行邏輯連接，一方面保證單臺(tái)SU故障不會(huì)影響業(yè)務(wù)開(kāi)展，另一方面有利于實(shí)現(xiàn)SU之間的負(fù)載均衡。
2.2 DSN分布式軟交換的優(yōu)勢(shì)
2.2.1提高了核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)利用率及抗沖擊能力傳統(tǒng)的核心網(wǎng)組網(wǎng)，每個(gè)MSC由于服務(wù)區(qū)地理位置不同、服務(wù)的用戶行為也不同，話務(wù)高峰通常出現(xiàn)在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)。因此，經(jīng)常會(huì)造成在話務(wù)高峰某些MSC因負(fù)荷過(guò)高而限呼，而某些MSC負(fù)荷卻很低的情況。在DSN分布式軟交換網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)話務(wù)在整個(gè)本地網(wǎng)內(nèi)所有交換單元中的合理分配，并能把某個(gè)區(qū)域突發(fā)的高峰話務(wù)分配給多個(gè)SU分擔(dān)處理，避免對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)造成沖擊。對(duì)單個(gè)SU來(lái)說(shuō)沒(méi)有負(fù)荷高峰，充分利用已有網(wǎng)絡(luò)資源，降低單個(gè)SU擁塞的風(fēng)險(xiǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)利用率。
2.2.2大大增強(qiáng)了核心網(wǎng)的穩(wěn)定性及可擴(kuò)展性在傳統(tǒng)核心網(wǎng)，如果單臺(tái)MSC宕機(jī)，其所覆蓋的服務(wù)區(qū)通信將全部中斷，雖然有相關(guān)通信保障及應(yīng)急預(yù)案，對(duì)正常通信業(yè)務(wù)的開(kāi)展仍有著嚴(yán)重的影響。而DSN核心網(wǎng)中，所有的交換單元相互之間平等獨(dú)立，單個(gè)SU退網(wǎng)其業(yè)務(wù)仍然可以由其他單元接管，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有明顯的影響，這是傳統(tǒng)核心網(wǎng)所無(wú)法比擬的。另外，由于SIP-P2P協(xié)議的自組織性，如有新的交換單元入網(wǎng)，只需其自行與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)證，相關(guān)認(rèn)證通過(guò)后即可加入本DSN網(wǎng)絡(luò)，提高了網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的便利性。
2.2.3有效節(jié)約能源，減少設(shè)備投資傳統(tǒng)的電信核心網(wǎng)為了提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，通常采用高可靠的硬件設(shè)備，通過(guò)單板、站點(diǎn)等的冷備或者熱備來(lái)實(shí)現(xiàn)，但由此帶來(lái)相當(dāng)昂貴的資源、投資的浪費(fèi)。由于DSN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了資源的共享，在同一服務(wù)器中不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)物理資源的需求是不同的，通過(guò)對(duì)物力資源進(jìn)行合理分配，實(shí)現(xiàn)資源利用方面的“消峰錯(cuò)谷”。在普通語(yǔ)音業(yè)務(wù)方面，由于話務(wù)特有的“潮汐效應(yīng)”，平日交換機(jī)的負(fù)載在上午及傍晚話務(wù)量高峰時(shí)一般為20%~40%，在午夜或凌晨話務(wù)量低谷只有5%甚至更低。分布式軟交換網(wǎng)絡(luò)可以統(tǒng)籌全網(wǎng)業(yè)務(wù)量的變化即時(shí)分配物理資源，在業(yè)務(wù)閑時(shí)暫時(shí)休眠或關(guān)閉某些節(jié)點(diǎn)提高資源利用率，業(yè)務(wù)忙時(shí)啟動(dòng)更多節(jié)點(diǎn)避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，由此實(shí)現(xiàn)避免資源閑置和能源流失。
2.2.4有助于集中化管理，降低運(yùn)維成本核心網(wǎng)元的集中化設(shè)置和管理是降低運(yùn)營(yíng)成本的一個(gè)方向。DSN核心網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)具有完全一致的局?jǐn)?shù)據(jù)，包括位置區(qū)數(shù)據(jù)、小區(qū)數(shù)據(jù)、RNC/BSC數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)制作和后期維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，網(wǎng)管人員可以統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的網(wǎng)元，能夠有效提高效率，降低運(yùn)維成本。
[參考文獻(xiàn)]
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