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软交换系统软件架构设计与实现.pdf

软交换系统软件架构设计与实现

aw7721
2011-01-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《软交换系统软件架构设计与实现pdf》,可适用于IT/计算机领域

信息系统与网络软交换系统软件架构设计与实现张建中(河北远东哈里斯通信有限公司河北石家庄)摘要为了研制出符合行标技术规范以及功能增强的软交换系统经对前人技术经验的吸收和借鉴给出了一个软交换系统的软件框架结构并对其每一个子系统进行了进一步的设计说明。对系统运行的软硬件环境、开发环境、内存数据库及系统初始化进行了概要说明。依据该设计思想研制出的软交换机达到了高可靠、多协议、大容量、行政调度合一、配置管理灵活的设计目标并已投入使用。关键词远东哈里斯软交换软交换系统软件架构协议接人和适配子系统高可用子系统中图分类号TN文献标识码A文章编号()SoftwareFrameworkDesignandImplementationofSoftswitchSystemZHANGJianzhong(HebeiFarEastHarrisCommunicationsCo.Ltd.ShifiazhuangHebeiChina)AbstractInordertodesignthesofiswitchsystemwhichhasenhancedfunctionsandcomplieswiththetechnicalspecificationofindustryonthebasisofabsorbinganddrawingthetechnicalexperienceofpredecessorsasoftwareframeworkforsoflswitchsystemisprovidedwithspecificdesignexplanationforeachsubsystem.Meanwhilethesoftwareandhardwareenvironmentdevelopmentenvironmentmemorydatabaseandsysteminitializationforsystemoperationarealsobrieflyintroduced.Thesoftswitehdevelopedaccordingthedesignideashasachievedthegoalofhighreliabilitymultipleprotocolslargecapacityadministrationanddispatchcommunicationinoneandflexibleconfigurationandmanagementandhasbeenputintooperation.KeywordsFHCsofiswitehsystemsoftwareframeworkofsofiswitehsystemprotocolaccessandadaptivesubsystemhighavailabilitysubsystemO引言软交换概念的提出至今经过了多年的发展实践相关的技术标准、规范正逐步成熟和完善。人们对软交换技术的认识和应用的思路也随着实际工作的深入和实践领域的拓宽发生了相应的变化和重点的转移。软交换机是电路交换网向分组网演进的核心设备也是下一代网络的重要设备之一它独立于底层承载协议主要完成呼叫控制、媒体网关接人控制、资源分配、协议处理、路由、认证和计费等主要功能并可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务以及多样化的第三方业务。它基于业务与控制相分离、控制与承载相分离的思想通过开放的接El和业务提供的灵活性带来网络结构更加清晰、业务提供更加丰富灵活、建设和维护更加有效等好处。软交换系统在公网的应用部署已经进入了稳定的发展时期而在专网通信系统中软交换系统的建设也即将进入快速发展期。软交换系统的蓬勃发展需要学术界、工程界、用户和设备制造商等多方的努力才能发展得更好。以远东哈里斯通信有限公司的软交换机研发经验为基础描述了一个软交换机系统软件的架构设计实现。系统设计依据及要求软交换机系统软件的设计是以原信息产业部发布的行业标准《YD.一I软交换设备总体技术要求》为设计依据的并严格遵循该标准中对关键功能、技术指标、系统架构和业务提供等方面的设计要求同时系统开发完毕后的功能测试也以能通过《YD一I软交换设备测试方法》中规定的测试项目为最低要求。在保证符合(YD.一I软交换设备总体技术要求》中规定的各项要求的前提下重点设计了如下的功能:收稿期:.年无线电工程第卷第期信息系统与网络①系统的高可靠性②系统对多种终端协议类型和中继协议类型的支持③大容量支持万用户以上规模的应用④行政通信与调度通信可以合一⑤支持多种组网方式⑥支持多种宽窄带业务并提供业务开发接口⑦系统具备完善的监控和管理能力。对于上述重点设计要求在进行系统框架结构设计时均提出了有针对性的技术解决设计方案。系统软件架构设计软交换机系统软件的框架结构如图所示。系统共分为个子系统:协议接入和适配子系统、通用呼叫和资源控制子系统、业务接人子系统、公共服务子系统、HA高可用子系统、操作维护管理(OAM)子系统其中有些子系统又可细分为更具体的下一级子系统或功能模块。下面将逐一对每一个子系统的功能、关键子模块及设计要点进行设计说明。ScPI应用服务器l内嵌INAPJ安全管理接口J业务协议适业务逻辑配接口lParlayAPIIlJAINAPI。接入业务能力适配公、业务能力或盐服务通用呼叫债源管理和控制通用子l呼叫关联模型I鉴权与认证I呼叫和资系l基本呼叫处理l资源管理I源控制统协议接入或协议接入适配协议接入MGCPlIISDNiIH.SJl:望lLsJPj和适配图软交换系统框架结构.协议接入和适配子系统协议接入和适配子系统主要完成对多种终端协议和中继协议的接入和适配工作。该子系统以模块化的形式实现了对多种协议的接入设计同时也便于增加新的接人协议。其中协议接入适配模块的设计功能是将各种不同的协议信令抽象转化为软交换RadioEngineeringVo.No.系统内部的统一消息或将通用呼叫和资源控制子系统下达的控制指令转换为对应的协议信令并传递给协议模块各个协议模块分别完成对应的协议消息的接收/发送、解包/打包等功能。由于篇幅限制下面仅给出了七号信令接入模块和SIP协议接人模块的框架结构。.通用呼叫和资源控制子系统通用呼叫和资源控制子系统完成对呼叫的处理和控制(包括呼叫控制、连接承载控制、资源控制等)并在呼叫事件符合应用业务所设定的触发点时激活上层的应用业务来对呼叫进行控制。该子系统是软交换机的核心控制模块呼叫关联模型和基本呼叫处理是它的个关键模块。呼叫关联模型和基本呼叫处理个模块的设计吸收了智能网技术中成熟的呼叫模型技术并对其进行了改进和扩充。其中基本呼叫处理模块主要实现呼叫控制和连接承载控制功能而呼叫关联模型模块一方面向上层提供呼叫的关联关系另一方面实现单点控制、多点控制和多媒体处理功能。鉴权与认证和资源管理是该子系统的另外个关键模块它们负责对软交换机控制下的网关、终端和媒体服务器等周边设备进行鉴权和维护管理。通用呼叫和资源控制子系统实现了SIPServe或者H.网守的大部分功能在实际使用中可代替SIPServer或H.网守来使用。接人模块的框架结构如图所示。SS适配层北ISUPlISUP协议栈壳程序。CMTPMTPMUAMUA协±协程议程议序栈序栈丁亡lj曩II裴f=妇=口=IElIIPlSlP适配层北lSiPlSIP代理l协议栈JlIPl图接入模块的框架结构信息系统与网络.业务接入子系统业务接入子系统主要完成提供部分内嵌业务逻辑和对外提供业务开发接口以便于新业务的提供。其中内嵌业务逻辑子系统主要提供各种补充业务箭头表示消息的传递方向。INAP协议适配接口子系统用于与业务控制点(SCP)设备进行连网SCP设备通过INAP协议为软交换系统提供智能网业务。安全管理接口子系统为PARLAYAPI和JAINAPI业务接口提供安全管理功能。PARLAYAPI模块和JAINAPI模块负责将业务能力适配子系统呈现的业务视图分别使用PARLAYAPI和JAINAPI的形式来呈现给外部应用服务器并由外部服务器上运行的业务逻辑通过调用PARLAYAPI或JAINAPI来为软交换系统提供业务。业务能力适配子系统负责将系统内的私有的业务能力适配统一消息分别在其上层系统所使用的协议、消息或API之间进行转换。业务接人子系统在内嵌业务逻辑子系统内设计了调度通信业务逻辑该业务逻辑通过SIP协议和外部调度台进行通信共同配合组成一个完整的调度通信系统。通过许可文件可屏蔽软交换机的调度通信业务使软交换系统专一完成语音、数据和多媒体的行政通信功能。其系统结构如图所示。软交换其他相关进程软交换其他相关进程业务交互管理(FIM)业务信息数据存取(ESLDB)t'tMPM消块消息处理模块()⋯⋯’消息适配模块(MA)业务逻辑管理(SLM)业务逻辑程序(SLP)圆圈曰固图内嵌业务逻辑子系统框架结构.公共服务子系统公共服务子系统主要负责屏蔽操作系统的差异性并为操作系统之上的应用提供各种基本功能的二次封装例如内存管理、定时服务和信号量等。该子系统是由众多函数库和服务进程组成。公共服务子系统为特殊条件下的系统移植打下了良好的基础。.高可用子系统高可用子系统(HighAvailabilitySubsystemHA)负责整个软交换机系统的热冗余备份功能的实现。软交换机被设计成为了热冗余备份的系统平时工作时分主用机架和备用机架主用机架之上的HA高可用子系统负责将主边呼叫中的稳态数据实时的发送到备用机架并由备边HA高可用子系统将数据分发给各个相关进程进行数据更新同时HA高可用子系统负责维护数据的一致性另外当备边重启完成后备边的HA高可用子系统负责向主边的HA高可用子系统索要冗余数据。HA高可用子系统的框架结构和模块构成如图所示。\◆/图HA高可用子系统框架结构.OAM子系统OAM子系统是由多个独立运行的进程组成每一个进程完成一个特定的功能。这些进程与外部的GUI程序或者WEB应用程序进行消息通信从而完成人机交互对内与软交换机内部的各模块或子系统使用私有协议进行消息交换。OAM子系统完成的功能如下:命令行解析和处理、提供SNMP协议接年无线电工程第卷第期⑨信息系统与网络口、数据配置管理、CDR管理、错误管理、告警管理、消息和信令跟踪、日志管理、业务量统计、内存数据管理、拥塞控制和系统安全管理等功能。系统实现考虑到基于ATCA(高级电信计算架构)技术标准的硬件平台是技术发展的趋势以及该平台在系统扩展性、可靠性、稳定性、计算能力上的优越表现软交换机的硬件平台采用了ATCA技术标准的机箱和单板。为了满足电信级的应用需求操作系统采用了符合CGL.规范的、WindRiver公司的、电信级的、实时的、嵌人式的Linux操作系统。系统核心模块的开发全部采用的是标准C语言少量程序采用了Shell编程。外部GUI采用Delphi语言Web应用则采用了Perl、ASP.net、Java等语言。为了保证系统在大话务量下对数据存取的速度要求系统采用了高速内存数据库技术关键数据常驻内存系统负载较轻时再进行硬盘数据的交换。依据软交换机许可文件提供的系统最大并发数等数据系统在进行初始化时会依据上述数据进行精确的内存池分配对能够处理的最大呼叫量、允许注册的最大用户数、业务呼叫量等关键数据在各个模块或进程内所需要的内存池buffer个数和大小进行精确的计算和分配从而可以根据实际需求对硬件能力和系统容量进行精确的配置。结束语描述了一个软交换机系统软件的框架功能结构及其概要实现过程论述的设计思想已经被应用于实践开发。经实践证明该框架结构设计思路清晰结构合理充分实现了系统的设计要求和目标对实际开发工作有很强的指导作用。同时提及的设计思想对于同类开发或研究项目而言也是一种有益的参考。..参考文献YD一I.软交换设备总体技术要求S.YD..I.软交换设备测试方法S.齐幸辉.软交换内嵌业务逻辑子系统框架结构设计J.计算机与网络():.李亚波陈俊亮苏森.基于通用呼叫控制模型的软交换体系设计J.通信学报():.作者简介张建中男(一)河北远东哈里斯通信有限公司副总工程师。主要研究方向:通信技术及系统的研发设计。(上接第页)为此设计了加权质心算法利用加权因子体现各观测位置对质心位置的影响程度反映了它们之间的内在关系。通过仿真验证了加权质心算法定位精度优于极大似然算法。..参考文献TONGLZHAOQADIREDDYS.SensorNetworkswithMobileAgentsJ.Boston:MilitaryCommunicationsConference():.郑杰比唐碧华刘元安等.移动性无线传感器网络的研究J.传感器世界():.BAHLPPADMANNBANVN.RADAR:AnInbuilSngRF图平均误差仿真结束语SENMA网络属于立体网络进行节点定位采用基于RSSI测距的方法较为可行。由于多径、绕射和障碍物等因素传感器节点与移动代理节点的距离越远测量RSSI误差越大从而影响节点定位精度。RadioEngineeringVo.No.BasedUserLocationandTrackingSystemc.Israel:IEEEComputerSociety:.陈维克李文锋首珩等.基于RSSI的无线传感器网络加权质心定位算法J.武汉理工大学学报(交通科学与工程版)():.作者简介林华杰男(一)西北工业大学电子信息学院博士后。主要研究方向:移动通信、无线传感器网络。

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