分布式軟交換網(wǎng)絡(luò )淺析計算機論文
[摘要]當前，網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)正朝著(zhù)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 )體系架構和解決方案。對于電信核心網(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是針對電信業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的新一代可運營(yíng)、可管理的分布式核心網(wǎng)體系和功能架構，主要用于應對目前電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)在業(yè)務(wù)和運營(yíng)上所面臨的一些挑戰，吸取電信網(wǎng)可運營(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)驅動(dòng)網(wǎng)絡(luò )架構的演進(jìn)發(fā)展。
DSN一方面以P2P的方式實(shí)現傳統電信核心網(wǎng)的各種功能;另一方面，還為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的內容分發(fā)、流媒體等各種業(yè)務(wù)提供有異于傳統電信核心網(wǎng)的增強網(wǎng)絡(luò )能力，如分布式存儲能力、動(dòng)態(tài)資源調度能力等。
在以新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)驅動(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的目標可以闡述為：利用分布式技術(shù)、虛擬化技術(shù)、平臺的演進(jìn)等構建IT化、高可擴展性、高可靠性、自組織的電信核心網(wǎng)。自組織指的在核心網(wǎng)節點(diǎn)的加入和退出過(guò)程中，核心網(wǎng)數據、負載的分布可以自動(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，DSN的特點(diǎn)是徹底使用了IT化的平臺和虛擬化的技術(shù)，并盡量將每個(gè)節點(diǎn)的功能均質(zhì)化。DSN將電信核心網(wǎng)平臺(含架構和設備)后續演進(jìn)目標定位為建立像Google的數據中心那樣高性?xún)r(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)架構演進(jìn)(也可稱(chēng)為架構的IT化)和設備資源虛擬化兩方面的內容。
2 DSN核心網(wǎng)———分布式軟交換的思想
傳統的電信核心網(wǎng)采用電信級硬件設備實(shí)現系統的高可靠性，這也就需要付出高額的系統維護開(kāi)銷(xiāo)。核心網(wǎng)設備采用集中控制的架構，依賴(lài)于大容量、高可靠性的電信設備來(lái)提供服務(wù)。隨著(zhù)電信網(wǎng)絡(luò )建設和改造的深化，這種集中式控制架構日趨復雜，維護工作涉及面廣，設備的靈活性降低，會(huì )極大影響到網(wǎng)絡(luò )的擴展性及網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的收益。
在新型的DSN核心網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)能夠適應網(wǎng)絡(luò )的動(dòng)態(tài)變化，快速檢測其他節點(diǎn)的存在和探測其他節點(diǎn)的能量級，通過(guò)分布式算法來(lái)檢測彼此的行為;在無(wú)需人工干預和其他預置的網(wǎng)絡(luò )設施的情況下，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 )呈現出分布式、自組織及多冗余特性使其具有很強的容災性、健壯性和可擴展性。
2.1 DSN分布式軟交換系統架構
在整個(gè)本地網(wǎng)可以劃分為一個(gè)大區，區域中配置一個(gè)超級節點(diǎn)維護功能(SuperPeer-Maintenance，SPM)，負責本區域內網(wǎng)絡(luò )的維護管理，包括網(wǎng)絡(luò )數據修改下發(fā)、節點(diǎn)變動(dòng)信息管理、網(wǎng)絡(luò )資源管理以及網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵數據存儲等，但不負責用戶(hù)業(yè)務(wù)處理。用戶(hù)業(yè)務(wù)由每個(gè)交換單元SU負責，每個(gè)交換單元具有會(huì )話(huà)控制模塊、數據存儲模塊、P2P-SIP通信模塊和協(xié)議適配模塊構成。其中，會(huì )話(huà)控制模塊基本功能為建立、維持、終止應用層的端到端的會(huì )話(huà);數據存儲模塊提供支持DHT(Dis tribute d Has h Table，分布式哈希表)索引，用戶(hù)數據存儲，副本一致性與數據恢復等功能;RELOAD模塊實(shí)現提供P2P-SIP網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)間消息的路由、數據的存儲與查找;協(xié)議適配模塊實(shí)現不同接入協(xié)議與P2P-SIP協(xié)議之間的轉化。
在接入網(wǎng)方面，打破以往MGW與BSC一對一直連方式，接入設備與多個(gè)SU進(jìn)行邏輯連接，一方面保證單臺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SU之間的負載均衡。
2.2 DSN分布式軟交換的優(yōu)勢
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的核心網(wǎng)組網(wǎng)，每個(gè)MSC由于服務(wù)區地理位置不同、服務(wù)的用戶(hù)行為也不同，話(huà)務(wù)高峰通常出現在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)。因此，經(jīng)常會(huì )造成在話(huà)務(wù)高峰某些MSC因負荷過(guò)高而限呼，而某些MSC負荷卻很低的情況。在DSN分布式軟交換網(wǎng)絡(luò )中，實(shí)現話(huà)務(wù)在整個(gè)本地網(wǎng)內所有交換單元中的合理分配，并能把某個(gè)區域突發(fā)的高峰話(huà)務(wù)分配給多個(gè)SU分擔處理，避免對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )造成沖擊。對單個(gè)SU來(lái)說(shuō)沒(méi)有負荷高峰，充分利用已有網(wǎng)絡(luò )資源，降低單個(gè)SU擁塞的風(fēng)險，提高網(wǎng)絡(luò )利用率。
2.2.2大大增強了核心網(wǎng)的穩定性及可擴展性在傳統核心網(wǎng)，如果單臺MSC宕機，其所覆蓋的服務(wù)區通信將全部中斷，雖然有相關(guān)通信保障及應急預案，對正常通信業(yè)務(wù)的開(kāi)展仍有著(zhù)嚴重的影響。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，對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有明顯的影響，這是傳統核心網(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 )中其他節點(diǎn)進(jìn)行認證，相關(guān)認證通過(guò)后即可加入本DSN網(wǎng)絡(luò )，提高了網(wǎng)絡(luò )擴容的便利性。
2.2.3有效節約能源，減少設備投資傳統的電信核心網(wǎng)為了提高網(wǎng)絡(luò )可靠性，通常采用高可靠的硬件設備，通過(guò)單板、站點(diǎn)等的冷備或者熱備來(lái)實(shí)現，但由此帶來(lái)相當昂貴的資源、投資的浪費。由于DSN網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了資源的共享，在同一服務(wù)器中不同的業(yè)務(wù)應用對物理資源的需求是不同的，通過(guò)對物力資源進(jìn)行合理分配，實(shí)現資源利用方面的“消峰錯谷”。在普通語(yǔ)音業(yè)務(wù)方面，由于話(huà)務(wù)特有的“潮汐效應”，平日交換機的負載在上午及傍晚話(huà)務(wù)量高峰時(shí)一般為20%~40%，在午夜或凌晨話(huà)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)閉某些節點(diǎn)提高資源利用率，業(yè)務(wù)忙時(shí)啟動(dòng)更多節點(diǎn)避免網(wǎng)絡(luò )擁塞，由此實(shí)現避免資源閑置和能源流失。
2.2.4有助于集中化管理，降低運維成本核心網(wǎng)元的集中化設置和管理是降低運營(yíng)成本的一個(gè)方向。DSN核心網(wǎng)中所有節點(diǎn)具有完全一致的局數據，包括位置區數據、小區數據、RNC/BSC數據等。數據制作和后期維護都比較簡(jiǎn)單，網(wǎng)管人員可以統一管理網(wǎng)絡(luò )內的網(wǎng)元，能夠有效提高效率，降低運維成本。
[參考文獻]
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