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分布式软交换网络浅析

时间:2011-12-29作者:李博辉杜旭来源:中国论文库
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  [摘要]当前,网络通信技术正朝着IP化、宽带化、移动化和多媒体化得方向发展,推动行业走向融合。在电信网络和互联网融合的大趋势下,电信网正在向NGN方向发展。分布式业务网络(DistributedS

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  [摘要]当前,网络通信技术正朝着IP化、宽带化、移动化和多媒体化得方向发展,推动行业走向融合。在电信网络和互联网融合的大趋势下,电信网正在向NGN方向发展。分布式业务网络(DistributedServiceNetwork,DSN)是中国移动提出的面向互联网并促进电信网和互联网相融合的一整套网络体系架构和解决方案。对于电信核心网来说,分布式软交换网络是其今后演进的方向。

  [关键词]分布式;软交换网络

  1分布式网络DSN的理念

  DSN是针对电信业务和互联网业务的新一代可运营、可管理的分布式核心网体系和功能架构,主要用于应对目前电信网和互联网在业务和运营上所面临的一些挑战,吸取电信网可运营、可管理的特性和互联网在业务提供上的快速、灵活、低成本和可扩展等特点,采用互联网技术(如P2P等分布式技术)来驱动网络架构的演进发展。

  DSN一方面以P2P的方式实现传统电信核心网的各种功能;另一方面,还为移动互联网的内容分发、流媒体等各种业务提供有异于传统电信核心网的增强网络能力,如分布式存储能力、动态资源调度能力等。

  在以新的互联网技术驱动电信网的发展,并以电信网和互联网的融合为大的方向的范畴中,DSN的目标可以阐述为:利用分布式技术、虚拟化技术、平台的演进等构建IT化、高可扩展性、高可靠性、自组织的电信核心网。自组织指的在核心网节点的加入和退出过程中,核心网数据、负载的分布可以自动完成,而不需要人工配置。

  在电信核心网演进方面,相比于软交换和IMS等核心网系统,DSN的特点是彻底使用了IT化的平台和虚拟化的技术,并尽量将每个节点的功能均质化。DSN将电信核心网平台(含架构和设备)后续演进目标定位为建立像Google的数据中心那样高性价比、高可靠、容量可弹性伸缩的“云化”的“绿色”电信核心网,具体包含核心网架构演进(也可称为架构的IT化)和设备资源虚拟化两方面的内容。

  2 DSN核心网———分布式软交换的思想

  传统的电信核心网采用电信级硬件设备实现系统的高可靠性,这也就需要付出高额的系统维护开销。核心网设备采用集中控制的架构,依赖于大容量、高可靠性的电信设备来提供服务。随着电信网络建设和改造的深化,这种集中式控制架构日趋复杂,维护工作涉及面广,设备的灵活性降低,会极大影响到网络的扩展性及网络运营商的收益。

  在新型的DSN核心网中,网络节点能够适应网络的动态变化,快速检测其他节点的存在和探测其他节点的能量级,通过分布式算法来检测彼此的行为;在无需人工干预和其他预置的网络设施的情况下,可以任何时刻任何地点快速展开并自动组网。这种新型网络呈现出分布式、自组织及多冗余特性使其具有很强的容灾性、健壮性和可扩展性。

  2.1 DSN分布式软交换系统架构

  在整个本地网可以划分为一个大区,区域中配置一个超级节点维护功能(SuperPeer-Maintenance,SPM),负责本区域内网络的维护管理,包括网络数据修改下发、节点变动信息管理、网络资源管理以及网络关键数据存储等,但不负责用户业务处理。用户业务由每个交换单元SU负责,每个交换单元具有会话控制模块、数据存储模块、P2P-SIP通信模块和协议适配模块构成。其中,会话控制模块基本功能为建立、维持、终止应用层的端到端的会话;数据存储模块提供支持DHT(Dis tribute d Has h Table,分布式哈希表)索引,用户数据存储,副本一致性与数据恢复等功能;RELOAD模块实现提供P2P-SIP网络的节点间消息的路由、数据的存储与查找;协议适配模块实现不同接入协议与P2P-SIP协议之间的转化。

  在接入网方面,打破以往MGW与BSC一对一直连方式,接入设备与多个SU进行逻辑连接,一方面保证单台SU故障不会影响业务开展,另一方面有利于实现SU之间的负载均衡。

  2.2 DSN分布式软交换的优势

  2.2.1提高了核心网的网络利用率及抗冲击能力传统的核心网组网,每个MSC由于服务区地理位置不同、服务的用户行为也不同,话务高峰通常出现在不同时间、不同地点。因此,经常会造成在话务高峰某些MSC因负荷过高而限呼,而某些MSC负荷却很低的情况。在DSN分布式软交换网络中,实现话务在整个本地网内所有交换单元中的合理分配,并能把某个区域突发的高峰话务分配给多个SU分担处理,避免对整个网络造成冲击。对单个SU来说没有负荷高峰,充分利用已有网络资源,降低单个SU拥塞的风险,提高网络利用率。

  2.2.2大大增强了核心网的稳定性及可扩展性在传统核心网,如果单台MSC宕机,其所覆盖的服务区通信将全部中断,虽然有相关通信保障及应急预案,对正常通信业务的开展仍有着严重的影响。而DSN核心网中,所有的交换单元相互之间平等独立,单个SU退网其业务仍然可以由其他单元接管,对整个网络没有明显的影响,这是传统核心网所无法比拟的。另外,由于SIP-P2P协议的自组织性,如有新的交换单元入网,只需其自行与网络中其他节点进行认证,相关认证通过后即可加入本DSN网络,提高了网络扩容的便利性。

  2.2.3有效节约能源,减少设备投资传统的电信核心网为了提高网络可靠性,通常采用高可靠的硬件设备,通过单板、站点等的冷备或者热备来实现,但由此带来相当昂贵的资源、投资的浪费。由于DSN网络实现了资源的共享,在同一服务器中不同的业务应用对物理资源的需求是不同的,通过对物力资源进行合理分配,实现资源利用方面的“消峰错谷”。在普通语音业务方面,由于话务特有的“潮汐效应”,平日交换机的负载在上午及傍晚话务量高峰时一般为20%~40%,在午夜或凌晨话务量低谷只有5%甚至更低。分布式软交换网络可以统筹全网业务量的变化即时分配物理资源,在业务闲时暂时休眠或关闭某些节点提高资源利用率,业务忙时启动更多节点避免网络拥塞,由此实现避免资源闲置和能源流失。

  2.2.4有助于集中化管理,降低运维成本核心网元的集中化设置和管理是降低运营成本的一个方向。DSN核心网中所有节点具有完全一致的局数据,包括位置区数据、小区数据、RNC/BSC数据等。数据制作和后期维护都比较简单,网管人员可以统一管理网络内的网元,能够有效提高效率,降低运维成本。

  [参考文献]

  [1]杨娅楠,王喆.基于P2P—SIP IM系统的研究:信息通信,2008.

  [2]职文超.基于P2P-SIP的嵌入式VoIP系统的研究与设计:上海交通大学硕士学问论文,2009.

  [3]刘华春.P2P网络的分类以及关键技术分析:微计算机信息,2008.

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