软交换容灾技术Word格式文档下载.doc
- 文档编号:4612768
- 上传时间:2023-05-03
- 格式:DOC
- 页数:34
- 大小:188.50KB
软交换容灾技术Word格式文档下载.doc
《软交换容灾技术Word格式文档下载.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《软交换容灾技术Word格式文档下载.doc(34页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
2、Appliedanalysisofsoft一switchdisasterrecoverytechnologyinmobilecommunicationnetwork.
Keywords:
Soft一SwitchDisasterrecoveryBackup
目录
1绪论 1
2容灾技术简介 3
2.1容灾的定义 3
2.2容灾的评价指标 3
2.3常见的几种容灾技术 3
2.3.1数据备份技术 3
2.3.2数据复制技术 5
2.3.3灾难检测技术 5
2.3.4系统迁移技术 6
3软交换容灾中的关键问题 7
3.1主备软交换系统的数据同步问题 7
3.2异地容灾软交换系统间的切换机制 7
3.3切换和切回过程 7
3.4信令点和移动交换中心身份识别号码(MSCID)的选择 8
3.5媒体网关的容灾 8
3.6信令网关的容灾 8
3.7CE容灾及技术原理 9
4软交换的冗余备份 20
4.1软交换容灾技术简介 20
4.2MSSPOOL技术 20
4.3双归属和双链路 23
4.4MGW负荷分担技术 24
4.5各种技术比较 24
5软交换网络容灾备份组网方式 26
5.1无信令网关的软交换容灾方式 26
5.2有信令网关的软交换容灾方式 26
5.3话务网组网方式 26
5.4信令网组织方案 26
5.5信令点编码 27
6结束语 28
致谢 29
参考文献 30
30
1绪论
随着全球通信用户数和通信业务量的飞速增长,电信业务的种类也从传统单一的语音业务发展到语音、数据、视频等多种业务。
为了更好地适应未来通信和业务发展的需求,传统电信网向以软交换为核心的下一代网络(NGN)演进和转变势在必行。
当前,移动通信技术正从2G向3G系统转型,并将逐渐形成以码分多址(CDMA)为主,全球移动通信系统(GSM)为辅的通信市场格局。
在这个转型过程中,对TDM和IP承载均支持的软交换设备正在逐渐发挥越来越大的作用。
由于软交换产品可以使现有的2G网平滑地过渡至3G,而且其可以使交换网建设和运维成本大幅度降低,所以软交换设备正在被越来越多的运营商所接受并使用。
软交换是3G网络的控制核心设备,因此对其在网络上的可靠性要求很高。
对于通用的传统交换网络来说,由于多采用TDM传输,且承载与信令面都由交换侧来控制,其容灾主要是增加中继群以及中继电路,多个路由互为主备份或者负荷分担方式来进行容灾备份。
从结构上看,控制和承载分离的软交换架构,将传统2G网络中的MSC分离成MSCServer和媒体网关(MGW),其中MSCServer负责信令处理、路由和业务;
MGW负责媒体流处理。
由于MSCServer和MGW之间只是IP上承载的信令,占用的带宽非常少,因此,两者之间可以经济地拉远放置。
MSCServer可集中设置在中心城市;
MGW由于容量及处理能力的大幅提高,按照集中化原则,也可集中设置。
这样,核心网的建设思路是“大容量,少局所”。
一个MSCServer控制多个MGW,组成一个“大本地网”。
图1-1是中国移动初期的软交换网络体系结构,图中SS是移动交换子系统;
SG是信令网关;
TMG是中继媒体网关。
从容量上看,2G网中的MSC的容量通常为20~40万,而在3G网络中的MSCServer、MGW的最大容量达200~1000万甚至更大。
从以上两个方面可以看出,我们必须保障集中设置的MSCServer的设备安全,预防MSC核心网Server设备单点故障,而引起大面积网络瘫痪的情况发生。
TMG
SG
软交换
信令
SS
软交换信令
七号
话路中继
IP
TDM交换机
话路
中继
图1-1中国移动的软交换网络体系结构
2容灾技术简介
2.1容灾的定义
在给出容灾的概念之前,有必要先给出灾难的定义。
从一个计算机系统的角度讲,一切引起系统非正常停机的事件都可以称为灾难。
大致可以分成以下三个类型:
自然灾害,包括地震、火灾、洪水、雷电等,这种灾难破坏性大,影响面广;
设备故障,包括主机的CPU、硬盘等损坏,电源中断以及网络故障等,这类灾难影响范围比较小,破坏性小。
人为操作破坏,包括误操作、人为蓄意破坏等等。
容灾(DisasterTolerance),就是在上述的灾难发生时,在保证生产系统的数据尽量少丢失的情况下,保持生存系统的业务不间断地运行。
2.2容灾的评价指标
现在工业界都以数据丢失量和系统恢复时间作为标准,对某个容灾系统进行评价,公认的评价标准是RPO和RTO。
RPO(RecoveryPointObjective):
恢复点目标,以时间为单位,即在灾难发生时,系统和数据必须恢复到的时间点要求。
RPO标志系统能够容忍的最大数据丢失量。
系统容忍丢失的数据量越小,RPO的值越小。
RTO(RecoveryTimeObjective):
恢复时间目标,以时间为单位,即在灾难发生后,信息系统或业务功能从停止到必须恢复的时间要求。
RTO标志系统能够容忍的服务停止的最长时间。
系统服务的紧迫性要求越高,RTO的值越小。
RPO针对的是数据丢失,RTO针对的是服务丢失,两者没有必然的联系,并且两者的确定必须在进行风险分析和业务影响分析之后根据业务的需求来确定
2.3常见的几种容灾技术
传统的容灾技术通常指针对生产系统的灾难采用的远程备份系统技术。
但是,随着对容灾系统要求的不断提高,现在的容灾技术包括了可能引起生产系统服务停止的所有防范和保护技术。
一般来讲,一个容灾系统中实现数据容灾和应用容灾采取不同的实现技术,数据容灾的技术包括数据备份技术、数据复制技术和数据管理技术等,而应用容灾包括灾难检测技术、系统迁移技术和系统恢复技术等等。
2.3.1数据备份技术
数据备份就是把数据从生产系统备份到备份系统中的介质中的过程。
主机备份
这种备份就是传统意义上的基于主机(Host-based)的备份。
主机负责将数据备份到和主机直接相连的存储介质上(一般是磁带)。
虽然这种备份的速度快,管理简单,但是仅能适应于单台服务器备份,并且在灾难恢复过程中,系统恢复的时间长。
网络备份
随着网络的发展,传统的主机备份渐渐地转向了网络备份,即系统中备份数据的传输以网络为基础。
根据备份系统中备份服务器、介质服务器是否在同一个局域网(LAN)中,可以将网络备份分为基于局域网的备份和远程网络备份。
基于局域网的备份特点是应用服务器、备份服务器和介质服务器共用一个局域网络,备份服务器统一管理备份的过程,多个应用服务器可以将各自的数据备份到介质服务器上。
这种备份方式可以共享介质资源,实现集中的备份管理。
缺点是对网络带宽和备份时间的压力比较大,并且不具备远程的容灾能力。
当然通过将介质(磁盘、磁带或光盘)运输到远程保存,可以具备一定的容灾能力。
远程网络备份
则是介质服务器与应用服务器不属于同一个局域网,备份服务器依然统一管理备份的过程,备份数据则是通过广域网(WAN),异步传输模式(ATM)或者英特网(Internet)等公共网络传送到远程的介质服务器上。
这种备份方式基本上构成了一个异地的备份容灾方案。
由于备份数据在公共网络上传输,备份的速度、备份数据的完整性和安全性等方面都需要考虑。
专有存储网络备份
当存储系统成为一个独立于备份系统的系统之后,特别是存储局域网(SAN)的发展,使得备份过程可以在存储局域网中实现,根据备份过程中对应用服务器的影响,专有存储网络备份可以分为LAN-Free备份和Server-Free备份。
LAN-Free备份,是在存储网络(StorageNetwork)之上建立的一种备份系统。
在该备份系统中,生产系统的存储和介质服务器的存储直接通过专用存储网络进行连接,在备份过程中,庞大的备份数据不经过主机系统所在的网络,而是通过专用的存储网络传输到介质上。
这种备份方式的优点是共享介质资源,实现集中管理,不会对主机系统网络有影响。
缺点是实现比较复杂,成本相对较高。
Server-Free备份,则是建立在存储区域网(SAN)的基础上,备份过程无需应用服务器参与数据传输的备份系统。
这种备份方式可以保证生产系统及其网络不受影响。
目前这种备份技术还不太成熟,对硬件的性能和兼容性的要求都很高。
专用存储网络备份更多关注的是存储系统的扩展性、可用性以及性能等方面的因素,可以讲存储局域网的发展将会在更大程度上提高系统的数据容灾能力。
2.3.2数据复制技术
和数据备份相比,数据复制技术则是通过不断将生产系统的数据复制到另外一个不同的备份系统中,以保证在灾难发生时,生产系统的数据丢失量最少。
按照备份系统中数据是否与生产系统同步,数据复制可以分成同步数据复制和异步数据复制。
同步数据复制就是将本地生产系统的数据以完全同步的方式复制到备份系统中。
由于发生在生产系统的每一次输入/输出(I/O)操作都需要等待远程复制完成才能返回,这种复制方式虽然可能做得数据的零丢失,但是对系统的性能有很大的影响。
异步数据复制则是将本地生产系统中的数据在后台异步的复制到备份系统中。
这种复制方式会有少量的数据丢失,但是对生产系统的性能影响较小。
根据数据复制的层次,数据复制技术的实现可以分成以下四种:
(1)存储系统数据复制:
数据的复制过程通过本地的存储系统和远端的存储系统之间的通信完成。
这种方式的复制对应用来讲时透明的,可以直接实现数据容灾功能,也可以提供很高的性能,可是,对存储系统的要求比较高。
(2)数据交换层数据复制:
这种方式的复制技术是伴随着存储局域网的出现引入的,即在存储局域网的交换层上实现数据复制。
实现方式可以通过专有的复制服务器实现,也可以通过存储局域网(SAN)交换机,将数据同步的复制到远端存储系统中。
(3)操作系统层数据复制:
主要通过操作系统或者数据卷管理器来实现对数据的远程复制。
这种复制技术往往要求本地系统和远端系统是同构的,并且由于数据复制由主
机系统完成,其效率和管理上也存在不少问题。
(4)应用程序层数据复制:
例如数据库的异地复制技术,通常采用日志复制功能,依靠本地和远程主机间的日志归档与传递来实现两端的数据一致。
这种复制技术对系统的依赖性小,有很好的兼容性。
缺点是本地应用程序向远端复制的是日志文件,这需要远端应用程序重新执行和应用才能生产可用的备份数据。
另外,由于各个应用程序采取的复制技术不同,无法以一种技术实现多种应用的数据复制。
2.3.3灾难检测技术
对于一个容灾系统来讲,在灾难发生时,尽早地发现生产系统端的灾难,尽快地恢复生产系统的正常运行或者尽快地将业务迁移到备用系统上,都可以将灾难造成的损失降低到最低。
除了依靠人力来对灾难进行确定之外,对于系统意外停机等灾难还需要容灾系统能够自动地检测灾难的发生,目前容灾系统的检测技术一般采用心跳技术。
心跳技术,其中一个实现是:
生产系统在空闲时每隔一段时间向外广播一下自身的状态。
检测系统在收到这些“心跳信号”之后,便认为生产系统是正常的,否则,在给定的一段时间内没有收到“心跳信号”,检测系统便认为生产系统出现了非正常的灾难。
心跳技术的另外一个实现是:
每隔一段时间,检测系统就对生产系统进行一次检测,如果在给定的时间内,被检测的系统没有响应,则认为被检测的系统出现了非正常的灾难。
心跳技术中的关键点是心跳检测的时间和时间间隔周期。
如果间隔周期短,会对系统带来很大的开销。
如果间隔周期长,则无法及时地发现故障。
2.3.4系统迁移技术
灾难发生后,为了保持生产系统地业务连续性,需要实现系统的透明性迁移,利用备用系统透明地代替生产系统进行运作。
一般对实时性要求不高的容灾系统,例如Web服务,邮件服务器等,可以通过修改域名服务器(DNS)或者IP来实现,对实时性要求高的容灾系统,则需要将生产系统的应用透明地迁移到备用系统上。
目前基于本地机群的进程迁移的算法可以应用在远程容灾系统中,但是需要对迁移算法进行改进,使之适应复杂的网络环境。
3软交换容灾中的关键问题
3.1主备软交换系统的数据同步问题
主备软交换系统之间必须要保证字冠、路由、信令、媒体网关等数据相同,或备用软交换系统必须有主用系统上的数据,当主用发生故障时,切换至备用,保证用户能在备用系统上登记并正常使用。
实现软交换系统的数据的同步可采用以下三种方式:
方式一,备用软交换系统静态配置主用软交换系统的数据,并且通过主备用软交换系统之间的“心跳”来实现数据的同步。
当主用软交换系统发生故障时,主用软交换系统下的网关设备直接向备用软交换系统注册。
方式二,由网管系统定时将主备用软交换系统中的数据同步,网管系统的数据库中不存放软交换系统的用户数据和路由数据。
当主用软交换系统发生故障时,备用软交换系统激活备份的数据。
方式三,由用户集中数据库统一存放主备用软交换系统的用户数据和路由数据,并定时更新主备用软交换系统中的数据,达到数据同步。
当某一个软交换系统发生故障后,另一个软交换系统将备份的数据激活。
此种方式可以将用户集中数据库和网管综合放置,并有利于向软交换容灾的N+l方式过渡。
3.2异地容灾软交换系统间的切换机制
异地容灾软交换系统间的检测主要采用“心跳”方法,裁决的方法有两种:
方式一,由网管主动发起检测,并由网管系统裁决主备软交换系统的好坏,并发出切换命令;
方式二,SS和网关间的“心跳”也可与SS间的“心跳”配合使用来决定切换机制。
为了保障检测的可靠性,对于“心跳”的链路要采用专用双重物理通道,即“双链路”。
3.3切换和切回过程
双归属方案实际上有两种动作:
当故障发生时,发生故障软交换下的用户需要注册到归属软交换机,此过程称为切换过程;
当发生故障的软交换恢复正常时,其所属用户需要切回到本软交换,此过程称为切回过程。
软交换目前支持的切换方式包括自动切换、人工切换、全切换、策略切回、人工切回、策略全切回等方式。
软交换应支持切换的策略控制和配置,如软交换可以配置策略,在容灾软交换之介小自跳检测正常的情况下,选择不允许或允许媒体网关设备的切换。
业务切换机制包括以下两种方式:
1)自动切换实现方式:
媒体网关自动检测到当前注册的软交换出现故障,自动向软交换列表中的下一个软交换注册。
2)人工切换方式:
根据需要,通过人机命令方式,由软交换主动向媒体网关发送ServiceChange命令,强制其向另一个软交换注册。
业务切回机制:
包括人工切回和自动切回两种方式。
异地的软交换恢复正常后,可以在备用软交换采取人工命令或者定时启动的方法命令其所属媒体网关等设备切回,在此之前先判断软交换之间的心跳是否正常,其中:
1)人工切回方式:
通过人机命令方式,向在本地注册的异地媒体网关发送向另一个软交换注册的命令。
2)自动切回方式:
可以设定定时方式或在某个时刻,系统向在本地注册的异地媒体网关发送向另一个软交换注册的命令。
3.4信令点和移动交换中心身份识别号码(MSCID)的选择
为了不改变现网计费习惯和计费中心格式,建议MSCServer配置单个信令点多个MSC号。
虚拟多个MSC号码的方法,实现物理实体只有一个但是逻辑实体为多个,对外来说为多个真实不同的MSC,但是信令点目的信令点编码(DPC)只有一个。
这个方案需要占用多个移动交换中心/拜访用户位置寄存器(MSC/VLR)号码资源,好处是计费中心不需做任何修改。
3.5媒体网关的容灾
对于媒体网关来说,一般都是采用“双归属”的方式来实现容灾。
在正常情况下,媒体网关仅接受主归属软交换系统的控制,备用软交换系统通过数据同步也会存放该媒体网关的相关数据。
一旦主归属软交换系统出现故障,媒体网关就根据预先配置好的地址信息向从归属软交换系统注册,备用归属软交换系统就接替主用归属软交换系统进行控制,从而保证系统工作不中断。
只有主用软交换系统本身发生故障,它才允许其下的设备注册到备用的软交换系统上。
也就是说,当软交换系统间的“心跳”出现故障时,网关和软交换系统间的“心跳”也同时出现故障才允许切换。
只有网关和软交换系统之间链路发生故障时,备用软交换系统并不接受该网关的注册消息,针对这种情况,必须在网关和主用软交换系统之间同时采用“双链路”的方式。
3.6信令网关的容灾
对于SS来说,信令网关是服务器端,因此它与媒体网关的容灾方式不同。
信令网关上的一个应用服务器(AS)有多个应用程序服务(ASP),相当于信令网关与每个软交换系统之间建立耦联,而这些ASP正常的工作方式有主备、负荷分担等多种方式。
如果与信令网关相联的一个软交换系统出现问题,信令网关内的AS可以激活(主备)与另外一个软交换系统的耦联或将所有的信令集中到工作正常的耦联上(负荷分担方式)。
3.7CE容灾及技术原理
CE为软交换设备介入IP承载网的路由设备,如果还设备宕机,将造成软交换MSS与MGW的通信全阻,业务将全部阻断,从而引起大面积网络瘫痪的情况。
因此CE容灾也是软交换网络中冗灾的重要组成部分。
IP网上传输七号信令使用的是用户数据包协议(UDP)、传输控制协议(TCP)。
UDP是一种无连接的传输协议,无法满足七号信令对传输质量的要求。
TCP协议是一种有连接的传输协议,可以信令的可靠传输。
因此,互联网工程任务组(IETF)制定了面向连接的基于分
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 交换 技术