分布式核心網(wǎng)架構(gòu)及其標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建

劉友剛，周衛(wèi)寧

湖北電信股份有限公司網(wǎng)絡(luò)發(fā)展部，湖北武漢 430023

1 分布式核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

分布式核心網(wǎng)是建立在核心網(wǎng)基礎(chǔ)之上，其實(shí)質(zhì)是一張疊加網(wǎng)絡(luò)。分布式核心網(wǎng)的基本架構(gòu)主要分為兩個(gè)層面，即：控制層與業(yè)務(wù)層，其中核心為控制層?？刂茖邮怯杀姸嗫刂乒?jié)點(diǎn)組織的一種分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它主要負(fù)責(zé)將各種控制節(jié)點(diǎn)的功能相統(tǒng)一，綜合的為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供控制功能。系統(tǒng)的控制節(jié)點(diǎn)可以以可信賴(lài)的客戶(hù)終端為基礎(chǔ)，也可以以運(yùn)營(yíng)商所提供的部署設(shè)備為基礎(chǔ)。

控制層是用戶(hù)與業(yè)務(wù)服務(wù)器的連接中心，它能夠?yàn)椴煌?lèi)型的用戶(hù)提供接入網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，這些用戶(hù)可以是寬帶用戶(hù)，也可以是2G或者3G網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)。控制節(jié)點(diǎn)的作用有兩個(gè)，即：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的控制服務(wù)器與分布式網(wǎng)絡(luò)中的Peer節(jié)點(diǎn)。因此，控制節(jié)點(diǎn)的主要功能也可以分為以下兩點(diǎn)：一是作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的控制服務(wù)器，它能夠?qū)π帕钸M(jìn)行控制處理。傳統(tǒng)服務(wù)器主要采用的是集中式服務(wù)，而分布式核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中是不存在中心服務(wù)器的，每一位用戶(hù)都可以擁有特定的，為自己提供專(zhuān)業(yè)服務(wù)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)。二是作為Peer節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，同時(shí)對(duì)用戶(hù)的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行控制與管理，這一過(guò)程主要是采用分布式相關(guān)算法來(lái)完成的。每一位用戶(hù)通過(guò)該算法的分配原則，獲取專(zhuān)門(mén)為自己提供服務(wù)的節(jié)點(diǎn)，而用戶(hù)的數(shù)據(jù)資源則將會(huì)被儲(chǔ)存在相同的服務(wù)節(jié)點(diǎn)中，如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，那么Peer節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行維護(hù)，以確保路由能夠正常運(yùn)行。

分布式核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別就是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由集中式服務(wù)器來(lái)完成用戶(hù)的信令處理，而分布式核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則是通過(guò)分布于網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)來(lái)完成信令處理的。因此，節(jié)點(diǎn)在為分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供服務(wù)的同時(shí)，是主服務(wù)器，也是備用服務(wù)器。這就在很大程度上降低了對(duì)傳統(tǒng)C/S服務(wù)在計(jì)算與儲(chǔ)存方面的壓力。除此以外，由于數(shù)據(jù)資源是分布在眾多節(jié)點(diǎn)之中的，這就使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的負(fù)載更為均衡。在傳統(tǒng)的C/S服務(wù)系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)載不均衡的情況，這就需要增加系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的數(shù)量來(lái)解決超負(fù)荷運(yùn)行所帶來(lái)的諸多問(wèn)題，同時(shí)增加設(shè)備也會(huì)帶來(lái)成本增加、系統(tǒng)內(nèi)部紛亂、復(fù)雜的諸多問(wèn)題。而分布式核心網(wǎng)主要采用的是分布式計(jì)算與P2P技術(shù)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)所承擔(dān)的負(fù)載是均衡的，從而解決了上述超負(fù)荷運(yùn)載、成本增加、系統(tǒng)復(fù)雜的問(wèn)題，它在確保系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，也使成本大大降低。

2 分布式核心網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

分布式核心網(wǎng)內(nèi)部的各個(gè)節(jié)點(diǎn)以P2P的形式進(jìn)行組織，并且其狀態(tài)為分布式，它能夠均衡承擔(dān)負(fù)載，能夠有效解決傳統(tǒng)的集中式服務(wù)器所帶來(lái)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本增加的問(wèn)題，并且擁有高容錯(cuò)、抗攻擊的特性。因?yàn)榉植际胶诵木W(wǎng)，其服務(wù)主要是依靠分布于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)完成的，當(dāng)部分節(jié)點(diǎn)遭到攻擊，或者部分網(wǎng)絡(luò)被破壞時(shí)，其它的節(jié)點(diǎn)仍然可以正常工作。同時(shí)分布式核心網(wǎng)內(nèi)部的部分節(jié)點(diǎn)在被破壞或者失效時(shí)，可以自動(dòng)對(duì)整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而保證了其他節(jié)點(diǎn)的能夠保持連通，而實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。分布式核心網(wǎng)往往是以自組織的形式建立起來(lái)的，所以它允許各個(gè)節(jié)點(diǎn)自由的加入或者離開(kāi)，這就大大提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高效性與安全性。

分布式核心網(wǎng)所采用的物理平臺(tái)都是統(tǒng)一的架構(gòu)，這就使整個(gè)系統(tǒng)的通用性非常強(qiáng)，有利于系統(tǒng)的日常維護(hù)，同時(shí)能夠降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的成本?；谔摂M化技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，根據(jù)用戶(hù)的不同需求，可以對(duì)資源狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配，從而使資源管理成為可能。而且未來(lái)的分布式核心網(wǎng)能夠使業(yè)務(wù)類(lèi)型更加多元化，它不但能夠支持語(yǔ)音、內(nèi)容的交互，同時(shí)還能夠支持新業(yè)務(wù)的拓展，使新業(yè)務(wù)能夠快速、靈活的投入使用。

3 分布式核心網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建

3.1 國(guó)際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織（ITU-T）的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建

這一標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建起始于2008年，當(dāng)時(shí)在完成 “次世代網(wǎng)絡(luò)”標(biāo)準(zhǔn)化研究工作的ITU-T SG13，正在征集2009年～2012年之間的研究課題。中國(guó)移動(dòng)公司開(kāi)發(fā)出了分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)分布式核心網(wǎng)架構(gòu)的運(yùn)行，在被SG13所認(rèn)可之后，又于2008年10月被WTSA批準(zhǔn)。2009年1月，SG13又開(kāi)始了新課題研究，分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)又作為一個(gè)獨(dú)立的課題開(kāi)始進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究。在經(jīng)過(guò)一年的科學(xué)、系統(tǒng)的研發(fā)工作之后，完成了DSN多個(gè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)化工作。而到2011年4月為止，分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的需求與用例已經(jīng)開(kāi)始正式發(fā)布。分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展非常順利，到目前為止，已經(jīng)衍生出多個(gè)新的工作任務(wù)，比如分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的安全需求、分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)多媒體電話(huà)以及分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中繼等等。

3.2 互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建

互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組同時(shí)也在進(jìn)行分布式核心網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化研究，其工作的基本目標(biāo)就是推動(dòng)P2P協(xié)議族的標(biāo)準(zhǔn)化?；ヂ?lián)網(wǎng)工程任務(wù)組早在2007年就成立了P2P SIP工作組負(fù)責(zé)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”方式的模擬聲音訊號(hào)數(shù)字化系統(tǒng)研究，并且對(duì)資源定位以及發(fā)現(xiàn)協(xié)議進(jìn)行了有效規(guī)范。

3.3 其它標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建

1）PPSP工作組主要負(fù)責(zé)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”方式的流媒體控制標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的研究，并且完成了適用于各種類(lèi)型終端、內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間交互信息協(xié)商的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

2）DECADE工作組，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)、高速緩沖存儲(chǔ)器等節(jié)點(diǎn)之間的傳送控制協(xié)議進(jìn)行了研究，研究成果主要用于用戶(hù)節(jié)點(diǎn)與高速緩沖存儲(chǔ)器之間的內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)與儲(chǔ)存；

3）ALTO工作組，研究方向是應(yīng)用層的網(wǎng)絡(luò)流量?jī)?yōu)化，這一方法可以應(yīng)用于疏導(dǎo)現(xiàn)網(wǎng)中的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”流量的合理流向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”流量的本地化，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的整體提高。

4 結(jié)論

綜上所述，分布式核心網(wǎng)存在著巨大的優(yōu)勢(shì)，其內(nèi)部的眾多節(jié)點(diǎn)能夠有效分擔(dān)負(fù)載，并具有高容錯(cuò)性與高抗攻擊性。與傳統(tǒng)集中型服務(wù)器相比，分布式核心網(wǎng)效率更高、成本更低、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。因此，研究分布式核心網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化，加強(qiáng)分布式核心網(wǎng)建設(shè)有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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[3]彭明亮.關(guān)于移動(dòng)核心網(wǎng)的發(fā)展與演進(jìn)的探討研究[J].信息與電腦(理論版)，2011(10).

[4]趙慧玲，吳廣穎，梅承力.移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展探討[J].移動(dòng)通信，2010(7).