移動(dòng)通信核心網(wǎng)引入云計(jì)算的方式探究

摘 要：云計(jì)算是由IP網(wǎng)絡(luò)連接的大型、低成本計(jì)算單元組成的操作系統(tǒng)。為了提供各種計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)，其主要特點(diǎn)是高性能、低成本和多功能性。云計(jì)算來自于搜索引擎。它是由互聯(lián)網(wǎng)公司開發(fā)的一種追求低成本高效率的計(jì)算技術(shù)。本文分析了虛擬化與云計(jì)算，介紹了云計(jì)算在移動(dòng)通信核心網(wǎng)中的引入方法。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；通信網(wǎng)；虛擬化；架構(gòu)

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0338-01

目前，全球IT產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)“云計(jì)算”浪潮。從技術(shù)上講，云計(jì)算不僅僅是一種技術(shù)，而是一種資源交付、使用模式和計(jì)算模式。在云計(jì)算引發(fā)的變革中，電信運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境將發(fā)生巨大變化，電信運(yùn)營(yíng)商與電信產(chǎn)業(yè)鏈和IT產(chǎn)業(yè)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)將發(fā)生變化，兩者之間的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)將變?yōu)楦?jìng)爭(zhēng)。與平臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)，包括計(jì)算平臺(tái)和業(yè)務(wù)。平臺(tái)、發(fā)布平臺(tái)等，平臺(tái)可以控制整個(gè)價(jià)值鏈，從而形成難以超越的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1 虛擬化與云計(jì)算

虛擬化是云計(jì)算的基石。虛擬化技術(shù)將物理資源轉(zhuǎn)化為邏輯資源池，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的分割，實(shí)現(xiàn)虛擬資源池的動(dòng)態(tài)調(diào)度。事實(shí)上，虛擬化技術(shù)可以動(dòng)態(tài)地分配物理資源。虛擬化技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)操作帶來了以下好處。

（1）提高利用率。虛擬化技術(shù)可以顯著提高硬件平臺(tái)的利用率，而硬件服務(wù)器的減少可以節(jié)省機(jī)房的功耗、空間和制冷輸入。

（2）管理可用性提升。虛擬機(jī)與物理服務(wù)器之間的隔離使得物理服務(wù)器的變化不影響虛擬機(jī)，簡(jiǎn)化了管理的難度。虛擬機(jī)可以為上層提供一種透明的容災(zāi)機(jī)制。容災(zāi)過程簡(jiǎn)單靈活，可以顯著提高系統(tǒng)可用性。

2 移動(dòng)通信核心網(wǎng)架構(gòu)

（1）核心網(wǎng)完成的功能。目前，移動(dòng)通信核心網(wǎng)分為3個(gè)主要功能域，即電路域、分組域和IMS域。電路域完成媒體承載、呼叫控制和電話業(yè)務(wù)，No.7信令網(wǎng)完成No.7信令消息，智能網(wǎng)完成基于話音業(yè)務(wù)的增值業(yè)務(wù)。分組域提供無線分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)，為移動(dòng)用戶提供數(shù)據(jù)信道和業(yè)務(wù)控制，以在互聯(lián)網(wǎng)上使用各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。同時(shí)，No.7信令報(bào)文由7號(hào)信令網(wǎng)完成。IMS域提供基于SIP協(xié)議的固定和移動(dòng)接入模式，支持IP多媒體業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)的控制。核心網(wǎng)絡(luò)主要完成信令、語音控制和媒體承載功能。

（2）核心網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)。MSC/GMSC服務(wù)器負(fù)責(zé)呼叫、Q/信令控制和路由，MGW/GMGW負(fù)責(zé)話音承載、MSC/GMSC服務(wù)器、MSC、GMSC服務(wù)器和MSC、同一本地網(wǎng)絡(luò)、同一本地網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元。IP路由是直接的，不同省份/匯區(qū)域網(wǎng)元之間的信令通過CMN網(wǎng)元連接，路由IP路由是直接的。SGSN負(fù)責(zé)信令控制、路由和用戶面數(shù)據(jù)的承載。GGSN負(fù)責(zé)與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和用戶表面數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕ミB，DNS設(shè)備完成地址解析。IP直接連接到同一局域網(wǎng)中的網(wǎng)元。通過一級(jí)或多級(jí)DNS完成不同LAN中的網(wǎng)元互連，通過地址解析實(shí)現(xiàn)IP路由。

3 云計(jì)算在移動(dòng)通信核心網(wǎng)中的引入方法

（1）引入設(shè)備通用架構(gòu)。將通用的設(shè)備體系結(jié)構(gòu)引入到核心網(wǎng)絡(luò)中，以分離軟件和硬件，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和計(jì)算/存儲(chǔ)解耦?，F(xiàn)有的核心網(wǎng)絡(luò)單元將形成兩層體系結(jié)構(gòu)。第一層是一個(gè)由“計(jì)算和存儲(chǔ)+云計(jì)算支持軟件”組成的資源，一個(gè)大型的商業(yè)運(yùn)作平臺(tái)；另一個(gè)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用邏輯軟件，在統(tǒng)一的硬件平臺(tái)資源池上運(yùn)行。其中，“計(jì)算和存儲(chǔ)”部分將由通用硬件平臺(tái)、支持軟件和應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)，以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)開發(fā)。引入通用硬件平臺(tái)，可以降低設(shè)備成本，提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度。這將使現(xiàn)有的網(wǎng)元結(jié)構(gòu)、相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、管理模式、采購模式、建設(shè)模式以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生變化，需要一個(gè)長(zhǎng)期的過程?？紤]到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)策略，首先應(yīng)該考慮引入新技術(shù)領(lǐng)域，如IMS核心網(wǎng)絡(luò)單元的引入，以促進(jìn)和測(cè)試其可行性。

（2）引入資源共享、動(dòng)態(tài)分配、負(fù)載均衡等虛擬化技術(shù)。將核心網(wǎng)絡(luò)MSC/SGSN/CSCFPool與一定數(shù)量的MSC/SGSN/CSCF結(jié)合起來協(xié)同工作。它可以擴(kuò)展服務(wù)區(qū)，減少潮汐效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元災(zāi)難恢復(fù)。減少辦公間切換，提高資源利用率。在Pool所覆蓋的區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了資源共享，實(shí)現(xiàn)了一定的動(dòng)態(tài)分布。它與云計(jì)算的概念非常相似，但是Pool目前只能實(shí)現(xiàn)同一個(gè)制造商的設(shè)備組Pool，Pool的區(qū)域不能無限擴(kuò)展，且可擴(kuò)展性較差。節(jié)點(diǎn)不能實(shí)時(shí)添加和刪除。同時(shí)，Pool的規(guī)劃和部署更為復(fù)雜。后期應(yīng)借鑒云計(jì)算的虛擬化技術(shù)，完善池的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)Pool的自動(dòng)控制、動(dòng)態(tài)配置和平滑擴(kuò)展。

（3）在存儲(chǔ)領(lǐng)域率先引入云計(jì)算技術(shù)。用戶數(shù)據(jù)融合中心（UDC）從HLR、HSS等實(shí)體中提取用戶數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)和訪問統(tǒng)一數(shù)據(jù)，分離用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和應(yīng)用邏輯，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理，減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)訪問效率，從而簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)ST。并有效地關(guān)聯(lián)用戶數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)融合為網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合創(chuàng)造了條件。數(shù)據(jù)中心的集成是分離體系結(jié)構(gòu)的HLR。部署UDC可以降低運(yùn)營(yíng)成本，加快新業(yè)務(wù)的提供，有利于未來數(shù)據(jù)的集成和演進(jìn)。利用云計(jì)算技術(shù)部署UDC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分（BE），引入基于通用硬件集群的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，取代現(xiàn)有的磁盤陣列存儲(chǔ)。低成本、高效率的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。每個(gè)模塊是一個(gè)離散的處理單元，并且所有模塊通過可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)連接以形成分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)的商業(yè)模式?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展水平和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量對(duì)云計(jì)算業(yè)務(wù)的發(fā)展非常重要。同時(shí)，云計(jì)算也代表了工業(yè)模式從提供產(chǎn)品到提供服務(wù)的轉(zhuǎn)變。它不僅需要改變用戶的概念，而且需要建立基于法律制度的合作關(guān)系和提供者和用戶之間的相互信任。因此，迫切需要完善用戶數(shù)據(jù)和隱私保護(hù)的法律制度，從法律角度建立云計(jì)算與其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商和用戶之間的權(quán)責(zé)關(guān)系，在行業(yè)監(jiān)管中，有效的行業(yè)超級(jí)。云服務(wù)提供商，如資格認(rèn)證，從體制和技術(shù)手段。范云服務(wù)提供商的資質(zhì)和行為。

將云計(jì)算相關(guān)技術(shù)引入到現(xiàn)有的電信核心網(wǎng)中，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)和硬件資源的利用率，提高了軟件的可移植性，降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本。快速的業(yè)務(wù)流程和靈活的資源調(diào)度，提供業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和能力提升，提供參考資源。

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收稿日期：2018-8-2