分布式軟交換網絡淺析計算機論文
[摘要]當前，網絡通信技術正朝著IP化、寬帶化、移動化和多媒體化得方向發展，推動行業走向融合。在電信網絡和互聯網融合的大趨勢下，電信網正在向NGN方向發展。分布式業務網絡(DistributedServiceNetwork，DSN)是中國移動提出的面向互聯網并促進電信網和互聯網相融合的一整套網絡體系架構和解決方案。對于電信核心網來說，分布式軟交換網絡是其今后演進的方向。
[關鍵詞]分布式;軟交換網絡
1分布式網絡DSN的理念
DSN是針對電信業務和互聯網業務的新一代可運營、可管理的分布式核心網體系和功能架構，主要用于應對目前電信網和互聯網在業務和運營上所面臨的一些挑戰，吸取電信網可運營、可管理的特性和互聯網在業務提供上的快速、靈活、低成本和可擴展等特點，采用互聯網技術(如P2P等分布式技術)來驅動網絡架構的演進發展。
DSN一方面以P2P的方式實現傳統電信核心網的各種功能;另一方面，還為移動互聯網的內容分發、流媒體等各種業務提供有異于傳統電信核心網的增強網絡能力，如分布式存儲能力、動態資源調度能力等。
在以新的互聯網技術驅動電信網的發展，并以電信網和互聯網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、虛擬化技術、平臺的演進等構建IT化、高可擴展性、高可靠性、自組織的電信核心網。自組織指的在核心網節點的加入和退出過程中，核心網數據、負載的分布可以自動完成，而不需要人工配置。
在電信核心網演進方面，相比于軟交換和IMS等核心網系統，DSN的特點是徹底使用了IT化的平臺和虛擬化的技術，并盡量將每個節點的功能均質化。DSN將電信核心網平臺(含架構和設備)后續演進目標定位為建立像Google的數據中心那樣高性價比、高可靠、容量可彈性伸縮的“云化”的“綠色”電信核心網，具體包含核心網架構演進(也可稱為架構的IT化)和設備資源虛擬化兩方面的內容。
2 DSN核心網———分布式軟交換的思想
傳統的電信核心網采用電信級硬件設備實現系統的高可靠性，這也就需要付出高額的系統維護開銷。核心網設備采用集中控制的架構，依賴于大容量、高可靠性的電信設備來提供服務。隨著電信網絡建設和改造的深化，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，會極大影響到網絡的擴展性及網絡運營商的收益。
在新型的DSN核心網中，網絡節點能夠適應網絡的動態變化，快速檢測其他節點的存在和探測其他節點的能量級，通過分布式算法來檢測彼此的行為;在無需人工干預和其他預置的網絡設施的情況下，可以任何時刻任何地點快速展開并自動組網。這種新型網絡呈現出分布式、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
在整個本地網可以劃分為一個大區，區域中配置一個超級節點維護功能(SuperPeer-Maintenance，SPM)，負責本區域內網絡的維護管理，包括網絡數據修改下發、節點變動信息管理、網絡資源管理以及網絡關鍵數據存儲等，但不負責用戶業務處理。用戶業務由每個交換單元SU負責，每個交換單元具有會話控制模塊、數據存儲模塊、P2P-SIP通信模塊和協議適配模塊構成。其中，會話控制模塊基本功能為建立、維持、終止應用層的端到端的會話;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，用戶數據存儲，副本一致性與數據恢復等功能;RELOAD模塊實現提供P2P-SIP網絡的節點間消息的路由、數據的存儲與查找;協議適配模塊實現不同接入協議與P2P-SIP協議之間的轉化。
在接入網方面，打破以往MGW與BSC一對一直連方式，接入設備與多個SU進行邏輯連接，一方面保證單臺SU故障不會影響業務開展，另一方面有利于實現SU之間的負載均衡。
2.2 DSN分布式軟交換的優勢
2.2.1提高了核心網的網絡利用率及抗沖擊能力傳統的核心網組網，每個MSC由于服務區地理位置不同、服務的用戶行為也不同，話務高峰通常出現在不同時間、不同地點。因此，經常會造成在話務高峰某些MSC因負荷過高而限呼，而某些MSC負荷卻很低的情況。在DSN分布式軟交換網絡中，實現話務在整個本地網內所有交換單元中的合理分配，并能把某個區域突發的高峰話務分配給多個SU分擔處理，避免對整個網絡造成沖擊。對單個SU來說沒有負荷高峰，充分利用已有網絡資源，降低單個SU擁塞的風險，提高網絡利用率。
2.2.2大大增強了核心網的穩定性及可擴展性在傳統核心網，如果單臺MSC宕機，其所覆蓋的服務區通信將全部中斷，雖然有相關通信保障及應急預案，對正常通信業務的開展仍有著嚴重的影響。而DSN核心網中，所有的交換單元相互之間平等獨立，單個SU退網其業務仍然可以由其他單元接管，對整個網絡沒有明顯的影響，這是傳統核心網所無法比擬的。另外，由于SIP-P2P協議的自組織性，如有新的交換單元入網，只需其自行與網絡中其他節點進行認證，相關認證通過后即可加入本DSN網絡，提高了網絡擴容的便利性。
2.2.3有效節約能源，減少設備投資傳統的電信核心網為了提高網絡可靠性，通常采用高可靠的硬件設備，通過單板、站點等的冷備或者熱備來實現，但由此帶來相當昂貴的資源、投資的浪費。由于DSN網絡實現了資源的共享，在同一服務器中不同的業務應用對物理資源的需求是不同的，通過對物力資源進行合理分配，實現資源利用方面的“消峰錯谷”。在普通語音業務方面，由于話務特有的“潮汐效應”，平日交換機的負載在上午及傍晚話務量高峰時一般為20%~40%，在午夜或凌晨話務量低谷只有5%甚至更低。分布式軟交換網絡可以統籌全網業務量的變化即時分配物理資源，在業務閑時暫時休眠或關閉某些節點提高資源利用率，業務忙時啟動更多節點避免網絡擁塞，由此實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元的集中化設置和管理是降低運營成本的一個方向。DSN核心網中所有節點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單，網管人員可以統一管理網絡內的網元，能夠有效提高效率，降低運維成本。
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