智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)容災(zāi)備份的組網(wǎng)方案研究

易傳美，劉世峰，孫啟昌

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河南有限公司，鄭州 450008）

目前移動(dòng)話音類增值業(yè)務(wù)需要核心網(wǎng)進(jìn)行智能觸發(fā)至智能網(wǎng)平臺(tái)，再通過智能網(wǎng)平臺(tái)為用戶提供各種豐富的話音增值服務(wù)。中國(guó)移動(dòng)自1999年開展智能網(wǎng)業(yè)務(wù)以來，業(yè)務(wù)種類不斷增多，智能用戶規(guī)模不斷擴(kuò)大，移動(dòng)智能網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地位越來越顯得重要。保持智能業(yè)務(wù)高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠的運(yùn)行是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作的重要目標(biāo)之一。

現(xiàn)在智能網(wǎng)系統(tǒng)核心設(shè)備業(yè)務(wù)控制點(diǎn)一直采用多點(diǎn)分區(qū)方式承載業(yè)務(wù)，每套業(yè)務(wù)控制點(diǎn)單點(diǎn)獨(dú)立運(yùn)行，對(duì)于大規(guī)模用戶的業(yè)務(wù)如虛擬專用移動(dòng)網(wǎng)（VPMN）業(yè)務(wù)，每套SCP各自承載某一個(gè)業(yè)務(wù)區(qū)或幾個(gè)業(yè)務(wù)區(qū)的虛擬專用移動(dòng)網(wǎng)用戶。這種單點(diǎn)SCP獨(dú)立運(yùn)行在一定程度上存在較大的災(zāi)難隱患，單點(diǎn)SCP軟件或硬件故障有可能導(dǎo)致所轄區(qū)域業(yè)務(wù)用戶不能進(jìn)行通話或者使用話音增值業(yè)務(wù)，有可能產(chǎn)生大量直接或間接的各種損失。因此，在中國(guó)移動(dòng)智能網(wǎng)中有必要針對(duì)智能網(wǎng)核心設(shè)備SCP建立容災(zāi)系統(tǒng)，以便進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)備份，并在生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生災(zāi)難時(shí)，快速接管智能業(yè)務(wù)。

1 現(xiàn)有業(yè)務(wù)控制點(diǎn)容災(zāi)備份組網(wǎng)方案分析

1.1 現(xiàn)有業(yè)務(wù)控制點(diǎn)的容災(zāi)備份組網(wǎng)方案

現(xiàn)階段對(duì)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)的容災(zāi)備份組網(wǎng)方案一般有以下3種。

（1）循環(huán)容災(zāi)備份方案，各生產(chǎn)設(shè)備之間互相容災(zāi)備份，每臺(tái)設(shè)備在容災(zāi)其它設(shè)備的同時(shí)又作為主用系統(tǒng)承擔(dān)部分智能業(yè)務(wù)。SCP上的相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可以依賴于業(yè)務(wù)管理點(diǎn)（SMP）實(shí)時(shí)分發(fā)或者后臺(tái)應(yīng)用進(jìn)行定時(shí)導(dǎo)入。從處理能力上考慮，各SCP需留被容災(zāi)SCP的業(yè)務(wù)處理能力，例如當(dāng)SCP2作為SCP1的容災(zāi)節(jié)點(diǎn)時(shí)，SCP2考慮的處理能力應(yīng)該為SCP2話務(wù)量+SCP1話務(wù)量。

（2）1+1容災(zāi)備份方案，對(duì)每一套生產(chǎn)系統(tǒng)均建設(shè)一套容災(zāi)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行容災(zāi)，采用專用路由完成生產(chǎn)系統(tǒng)與容災(zāi)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)同步，在正常情況下，只有生產(chǎn)系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)，容災(zāi)系統(tǒng)保持空轉(zhuǎn)，隨時(shí)準(zhǔn)備接管生產(chǎn)系統(tǒng)上的業(yè)務(wù)。該方案可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程容災(zāi)。

（3）N+1容災(zāi)備份方案，一套容災(zāi)系統(tǒng)對(duì)N臺(tái)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行容災(zāi)，采用專用路由完成生產(chǎn)系統(tǒng)與容災(zāi)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)同步，比較適合用于對(duì)多臺(tái)設(shè)備的容災(zāi)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程容災(zāi)。

1.2 現(xiàn)有業(yè)務(wù)控制點(diǎn)容災(zāi)備份組網(wǎng)方案存在問題

由于循環(huán)容災(zāi)備份方案存在以下缺點(diǎn)，在現(xiàn)網(wǎng)一般不采用：每個(gè)容災(zāi)節(jié)點(diǎn)SCP的處理能力需要考慮被容災(zāi)設(shè)備話務(wù)量+容災(zāi)設(shè)備本身話務(wù)量，要求SCP容量保持比較大的富余，設(shè)備資源浪費(fèi)較大，當(dāng)業(yè)務(wù)量增大時(shí)，也并不能節(jié)省投資；循環(huán)容災(zāi)備份方案的容災(zāi)鏈可能導(dǎo)致智能網(wǎng)系統(tǒng)的連環(huán)癱機(jī)，比較危險(xiǎn)。

現(xiàn)網(wǎng)一般采用1+1容災(zāi)備份方案或N+1容災(zāi)備份方案，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)網(wǎng)需要容災(zāi)的生產(chǎn)系統(tǒng)只有1套時(shí)，一般采用1+1容災(zāi)備份；現(xiàn)網(wǎng)需要容災(zāi)的生產(chǎn)系統(tǒng)套數(shù)較多時(shí)，一般采用N+1容災(zāi)備份?，F(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)采用的容災(zāi)備份方案，存在以下缺點(diǎn)。

（1）1+1容災(zāi)備份方案正常情況下業(yè)務(wù)全部有1套生產(chǎn)系統(tǒng)承擔(dān)，容災(zāi)系統(tǒng)完全處于空轉(zhuǎn)或輕載狀態(tài)，設(shè)備負(fù)荷十分不均，設(shè)備利用率非常低，投資大。因此該方案一般只限于需要容災(zāi)的生產(chǎn)系統(tǒng)只有1套且非常重要時(shí)采用。

（2）N+1（N>1）容災(zāi)備份方案，需要容災(zāi)的生產(chǎn)系統(tǒng)大于1套時(shí)，一般采用該方案。該方案要求容災(zāi)系統(tǒng)處于空轉(zhuǎn)或輕載狀態(tài)，N較大時(shí)，同時(shí)容災(zāi)性能將下降，多個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，同時(shí)接管多個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)本身處理能力要求高，要求一套容災(zāi)設(shè)備的處理能力能達(dá)到多個(gè)故障設(shè)備處理能力的總和，或者需要建多套容災(zāi)設(shè)備來容災(zāi)這N套設(shè)備，投資也會(huì)隨之增大。

無論是1+1容災(zāi)備份方案還是N+1容災(zāi)備份方案，都需要有一個(gè)空轉(zhuǎn)或輕載設(shè)備作為容災(zāi)設(shè)備，存在著設(shè)備負(fù)荷不均衡，設(shè)備利用率低，設(shè)備資源浪費(fèi)較大的缺點(diǎn)，當(dāng)N+1方案里的多套設(shè)備故障時(shí)，容災(zāi)系統(tǒng)的接管能力也將受限。

針對(duì)上述方案存在的缺陷，本論述將提供一種針對(duì)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)容災(zāi)問題的負(fù)荷分擔(dān)組網(wǎng)解決方案，通過采用虛擬全局碼GT，將多套業(yè)務(wù)控制點(diǎn)SCP組成一個(gè)負(fù)荷分擔(dān)的集群組，同一個(gè)集群組里的每個(gè)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)加載相同的業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)也同時(shí)分發(fā)到集群組里的所有業(yè)務(wù)控制點(diǎn)，集群組里的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)分布在不同的機(jī)房，負(fù)荷分擔(dān)處理觸發(fā)上來的呼叫，其中任何一個(gè)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)或任何一個(gè)機(jī)房的設(shè)備故障時(shí)，業(yè)務(wù)自動(dòng)切換到集群組里的其它業(yè)務(wù)控制點(diǎn)，由其它的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)共同負(fù)荷分擔(dān)處理業(yè)務(wù)，不影響業(yè)務(wù)。從而在不閑置設(shè)備的情況下，有效解決業(yè)務(wù)控制點(diǎn)的容災(zāi)問題。

2 實(shí)現(xiàn)SCP容災(zāi)備份新組網(wǎng)方案的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖1 現(xiàn)階段SCP組網(wǎng)方案

將傳統(tǒng)的SCP多點(diǎn)分區(qū)承載組網(wǎng)方式（如圖1所示）改為SCP多點(diǎn)負(fù)荷分擔(dān)組網(wǎng)方式，如圖2所示， 一個(gè)SCP負(fù)荷分擔(dān)集群組包括n個(gè)SCP站點(diǎn)，集群組引入虛擬GT0，由整個(gè)集群組共同承載全省或n個(gè)區(qū)的某一項(xiàng)業(yè)務(wù)，只需將智能網(wǎng)用戶簽約到GT0即可，同一個(gè)集群組里的每個(gè)SCP加載相同的業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)由SMP同時(shí)分發(fā)到集群組里的所有SCP，集群組里的SCP負(fù)荷分擔(dān)處理觸發(fā)上來的呼叫。SCP站點(diǎn)分布在不同的機(jī)房，SCP任何一個(gè)設(shè)備故障均不影響業(yè)務(wù)（下圖以所有端局都通過信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（STP）轉(zhuǎn)接到SCP為例，其它信令組網(wǎng)方式原理相同）。

圖2 SCP新組網(wǎng)方案

3 SCP容災(zāi)備份新組網(wǎng)方案的實(shí)現(xiàn)方式

3.1 集群組內(nèi)呼叫負(fù)荷分擔(dān)實(shí)現(xiàn)方式

負(fù)荷分擔(dān)集群組各SCP配置共同的虛擬GT0，每個(gè)站點(diǎn)的實(shí)際GT仍然是不同的（GT1、GT2……GTn），所有業(yè)務(wù)用戶均簽約到虛擬GT0，STP根據(jù)負(fù)荷分擔(dān)原則將GT0分別翻譯到該集群組內(nèi)的各個(gè)目的信令點(diǎn)（DPC），實(shí)現(xiàn)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)將GT0負(fù)荷分擔(dān)到該集群組里的各個(gè)SCP (集群組SCP的數(shù)量應(yīng)考慮本省STP支持GT到DPC負(fù)荷分擔(dān)的數(shù)量、SCP數(shù)據(jù)的查詢效率因素)，SCP收到首消息后把GT0識(shí)別為自己的GT。 根據(jù)協(xié)議規(guī)范，首消息的地址可以不是真實(shí)的地址，在響應(yīng)側(cè)回真實(shí)地址后，整個(gè)對(duì)話鏈接才真正建立，后續(xù)都使用真實(shí)地址進(jìn)行通信，這些移動(dòng)交換中心（MSC）都支持，也是 handover方式的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。

呼叫從MSC發(fā)起后，第一條消息經(jīng)過MSC→STP→SCP的過程由STP隨機(jī)送到SCPx，使用虛擬GT0，然后SCPx回的響應(yīng)消息中使用實(shí)際GTx；第二條消息隨機(jī)到達(dá)STP后，按照消息中攜帶的實(shí)際GTx來路由，即GT1翻譯到SCP1 ，GT2翻譯到SCP2，保證一個(gè)呼叫的所有消息到達(dá)同一個(gè)SCP；SCP1或SCPn故障后，STP將所有消息分發(fā)到該集群組內(nèi)剩余其它SCP上。

3.2 負(fù)荷分擔(dān)集群組內(nèi)SCP數(shù)據(jù)同步實(shí)現(xiàn)方式

承載用戶時(shí)首次采用手工全量導(dǎo)入方法導(dǎo)入本集群組內(nèi)所有用戶數(shù)據(jù)，后期則由SMP向各SCP實(shí)時(shí)同步變更的用戶數(shù)據(jù)。

SMP向集群內(nèi)所有SCP發(fā)出修改本集群組內(nèi)所承載用戶數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，使得SMP數(shù)據(jù)庫和各個(gè)SCP的數(shù)據(jù)保持完全一致性。

在單個(gè)SCP升級(jí)或故障時(shí)采用“緩存同步”技術(shù)，SMP自動(dòng)將故障SCP狀態(tài)設(shè)置為broken，由SMP將指令存在緩存中，當(dāng)SCP恢復(fù)連接后SMP修改SCP狀態(tài)為同步，重新發(fā)送緩存中的指令。SMP緩存中可以存放的指令數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。

當(dāng)緩存達(dá)到一定數(shù)量（例如60%、80%、100%）可以上報(bào)不同級(jí)別的告警，告警閾值可以自己設(shè)置。

3.3 負(fù)荷分擔(dān)集群組內(nèi)SCP用戶數(shù)據(jù)放置方式

在業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)考慮可能承載的用戶數(shù)據(jù)量，對(duì)集群內(nèi)用戶數(shù)據(jù)在500萬（可結(jié)合數(shù)據(jù)訪問效率實(shí)際情況界定）以下時(shí)，采用全號(hào)段放置模式。所有用戶數(shù)據(jù)不分號(hào)段，分布在同一張用戶表中。對(duì)容量超過500萬（可結(jié)合數(shù)據(jù)訪問效率實(shí)際情況界定）的用戶數(shù)據(jù)采用號(hào)段分配模式，按號(hào)段分布在SCP上不同的用戶表中，以便提高SCP大容量數(shù)據(jù)訪問效率。

3.4 負(fù)荷分擔(dān)集群組內(nèi)SCP容災(zāi)實(shí)現(xiàn)方式

負(fù)荷分擔(dān)集群組里SCP站點(diǎn)分布在不同的機(jī)房，其中任何一個(gè)生產(chǎn)機(jī)或任何一個(gè)機(jī)房的設(shè)備故障時(shí)，業(yè)務(wù)自動(dòng)切換到集群里其它的生產(chǎn)機(jī)，由其它的生產(chǎn)機(jī)共同負(fù)荷分擔(dān)處理業(yè)務(wù)，不影響業(yè)務(wù)，防止SCP的單點(diǎn)故障影響用戶業(yè)務(wù)使用。

管理者可以定義在呼叫、數(shù)據(jù)訪問或其它情況下的容災(zāi)切換檢測(cè)機(jī)制。容災(zāi)切換的方式可以有自動(dòng)切換和手工切換兩種：可以配置是否支持自動(dòng)切換，若配置為支持自動(dòng)切換，在呼叫、數(shù)據(jù)訪問或其它情況滿足管理者定義的規(guī)則后觸發(fā)容災(zāi)切換條件后，將自動(dòng)發(fā)生容災(zāi)切換；也可以通過網(wǎng)管系統(tǒng)手工操作，進(jìn)行容災(zāi)的切換，手工切換的對(duì)象可以是單套SCP也可以是集群中的多套SCP。

3.5 SCP負(fù)荷分擔(dān)集群組網(wǎng)方案適用范圍

該組網(wǎng)方案可以應(yīng)用到以下業(yè)務(wù)SCP。

（1）現(xiàn)網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)參數(shù)（包括賬戶余額、剩余免費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、充值卡狀態(tài)標(biāo)志）不隨呼叫實(shí)時(shí)改變的業(yè)務(wù)SCP，如沒有包月時(shí)長(zhǎng)的VPMN業(yè)務(wù)SCP、計(jì)費(fèi)已遷移到BOSS的業(yè)務(wù)SCP。

（2）沒有用戶數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)SCP，如欠費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)控制業(yè)務(wù)、統(tǒng)一充值業(yè)務(wù)。

4 實(shí)現(xiàn)SCP容災(zāi)備份的負(fù)荷分擔(dān)組網(wǎng)方案優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的SCP多點(diǎn)分區(qū)承載業(yè)務(wù)用戶相比，該負(fù)荷分擔(dān)集群組網(wǎng)方案存在以下幾個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。

首先，該方案可以大大提高各SCP設(shè)備的利用率，均衡各SCP的負(fù)荷，降低用戶搬遷頻次，節(jié)省投資。如現(xiàn)網(wǎng)900萬的用戶按照70%的設(shè)備利用率來放置到SCP，若采用負(fù)荷分擔(dān)集群組網(wǎng)，則共需要容量1 285萬，僅需13套100萬容量的SCP來承載，且集群組內(nèi)的13套設(shè)備負(fù)荷分擔(dān)處理呼叫，每套SCP設(shè)備的利用率都可以保持在69%左右；若采用SCP多點(diǎn)分區(qū)承載，通過人為分配用戶到各SCP，不可能把900萬用戶完全平均的分配到各SCP承載，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況來看，最好的均衡效果也至少需要15套100萬容量的SCP來分別承載，各SCP平均設(shè)備利用率能達(dá)到60%左右，而且隨著各業(yè)務(wù)區(qū)用戶數(shù)的變化，即使用戶總數(shù)沒變，也還需通過不斷的用戶搬遷調(diào)整來均衡各SCP負(fù)荷。

其次，該方案不需額外新建設(shè)備對(duì)該組內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用級(jí)容災(zāi)備份，負(fù)荷分擔(dān)的SCP分布在不同地理位置的機(jī)房，不用再另外單獨(dú)部署容災(zāi)設(shè)備，就能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的地理容災(zāi)，保證了設(shè)備業(yè)務(wù)的安全性，大大節(jié)省了容災(zāi)建設(shè)的投資成本。如第二點(diǎn)里提到的900萬用戶，若采用15套SCP多點(diǎn)分區(qū)承載方式，由于SCP故障后只能將整個(gè)故障SCP的話務(wù)指向容災(zāi)SCP，至少再新建1套100萬容量的SCP來容災(zāi)，且這1套容災(zāi)設(shè)備只能同時(shí)容災(zāi)1套生產(chǎn)SCP。若采用13套SCP負(fù)荷分擔(dān)集群組方式承載，由于故障SCP的話務(wù)會(huì)被平均分?jǐn)偟浇M內(nèi)其它SCP，則在不新建設(shè)備的情況下也能實(shí)現(xiàn)容災(zāi)，能同時(shí)容災(zāi)的設(shè)備套數(shù)及設(shè)備利用率情況如表1所示。

表1 容災(zāi)故障SCP情況

由于SCP處理能力和容量設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮了話務(wù)高峰的情況，所以SCP平常的實(shí)際處理能力能滿足設(shè)備利用率為100%的要求。從表1可以得出，在非話務(wù)高峰時(shí)段，最多可以同時(shí)容災(zāi)4套故障SCP，在話務(wù)高峰時(shí)段最多也能同時(shí)容災(zāi)3套SCP。如果13套設(shè)備平均分布在3個(gè)不同物理位置的機(jī)房，則在不新建設(shè)備的情況下不但能實(shí)現(xiàn)單套SCP故障的容災(zāi)，而且還幾乎能實(shí)現(xiàn)單個(gè)機(jī)房所有SCP故障的容災(zāi)。

第三，該方案降低了用戶搬遷難度，節(jié)約了人力和時(shí)間。隨著用戶數(shù)的增加，各業(yè)務(wù)區(qū)不會(huì)因?yàn)閱翁譙CP的處理能力達(dá)到上限而進(jìn)行頻繁的用戶割接數(shù)據(jù)修改，只需在該集群組內(nèi)新擴(kuò)容SCP，然后將該集群組內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)導(dǎo)入新設(shè)備即可，不再需要各業(yè)務(wù)區(qū)修改用戶簽約的GT碼，從而大大節(jié)約了人力、時(shí)間，降低了用戶搬遷難度。

第四，該方案大大提高了應(yīng)對(duì)話務(wù)高峰的沖擊能力。由于采取了負(fù)荷分擔(dān)處理呼叫的方式，單個(gè)地區(qū)或幾個(gè)地區(qū)的高話務(wù)并不能對(duì)整個(gè)集群組內(nèi)SCP造成大的沖擊。

5 結(jié)束語

本文詳細(xì)從組網(wǎng)、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)放置等方面闡述了SCP容災(zāi)備份負(fù)荷分擔(dān)組網(wǎng)方案的實(shí)現(xiàn)方案。此方案在集團(tuán)重點(diǎn)課題2011_LH_25《智能網(wǎng)多次業(yè)務(wù)觸發(fā)機(jī)制及安全性保障研究》中已研究應(yīng)用到業(yè)務(wù)中間件SCOM組網(wǎng)中，并在河南測(cè)試通過，后續(xù)在欠費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)控制業(yè)務(wù)SCP、統(tǒng)一充值業(yè)務(wù)SCP中也投入使用，并取得了良好的效果。從移動(dòng)智能網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)來看，以后新業(yè)務(wù)將趨向于放在BOSS批價(jià)計(jì)費(fèi)，目前已有業(yè)務(wù)如VPMN業(yè)務(wù)的計(jì)費(fèi)也正在陸續(xù)搬遷到BOSS實(shí)現(xiàn)，因此SCP負(fù)荷分擔(dān)集群組網(wǎng)方案的應(yīng)用空間將會(huì)越來越大。

[1]中國(guó)移動(dòng)智能網(wǎng)設(shè)備冗災(zāi)建議書[Z]. 2011,2.

[2]廖建新. 移動(dòng)智能網(wǎng)[M]. 北京：北京郵電大學(xué)出版社有限公司，2000,11.

[3]康曉非，暴宇. 數(shù)字移動(dòng)通信[M]. 北京：人民郵電出版社，2010,8.

[4]何歡，何倩. 數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010,9.

[5]中華人民共和國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部，中國(guó)國(guó)內(nèi)電話網(wǎng)No.7信號(hào)方式技術(shù)規(guī)范[S]. GF 001-9001.