分布式核心網架構及其標準化構建

劉友剛，周衛(wèi)寧

湖北電信股份有限公司網絡發(fā)展部，湖北武漢 430023

1 分布式核心網的網絡架構

分布式核心網是建立在核心網基礎之上，其實質是一張疊加網絡。分布式核心網的基本架構主要分為兩個層面，即：控制層與業(yè)務層，其中核心為控制層?？刂茖邮怯杀姸嗫刂乒?jié)點組織的一種分布式網絡結構，它主要負責將各種控制節(jié)點的功能相統(tǒng)一，綜合的為整個網絡提供控制功能。系統(tǒng)的控制節(jié)點可以以可信賴的客戶終端為基礎，也可以以運營商所提供的部署設備為基礎。

控制層是用戶與業(yè)務服務器的連接中心，它能夠為不同類型的用戶提供接入網絡的服務，這些用戶可以是寬帶用戶，也可以是2G或者3G網絡用戶。控制節(jié)點的作用有兩個，即：系統(tǒng)網絡中的控制服務器與分布式網絡中的Peer節(jié)點。因此，控制節(jié)點的主要功能也可以分為以下兩點：一是作為系統(tǒng)網絡中的控制服務器，它能夠對信令進行控制處理。傳統(tǒng)服務器主要采用的是集中式服務，而分布式核心網網絡中是不存在中心服務器的，每一位用戶都可以擁有特定的，為自己提供專業(yè)服務的服務節(jié)點。二是作為Peer節(jié)點，主要負責對分布式網絡結構進行系統(tǒng)維護，同時對用戶的數(shù)據(jù)資源進行控制與管理，這一過程主要是采用分布式相關算法來完成的。每一位用戶通過該算法的分配原則，獲取專門為自己提供服務的節(jié)點，而用戶的數(shù)據(jù)資源則將會被儲存在相同的服務節(jié)點中，如果網絡拓撲的結構發(fā)生改變，那么Peer節(jié)點會對網絡系統(tǒng)自動進行維護，以確保路由能夠正常運行。

分布式核心網絡結構與傳統(tǒng)網絡結構的主要區(qū)別就是傳統(tǒng)網絡結構是由集中式服務器來完成用戶的信令處理，而分布式核心網絡結構則是通過分布于網絡中的各個控制節(jié)點來完成信令處理的。因此，節(jié)點在為分布式網絡系統(tǒng)提供服務的同時，是主服務器，也是備用服務器。這就在很大程度上降低了對傳統(tǒng)C/S服務在計算與儲存方面的壓力。除此以外，由于數(shù)據(jù)資源是分布在眾多節(jié)點之中的，這就使整個網絡系統(tǒng)的負載更為均衡。在傳統(tǒng)的C/S服務系統(tǒng)中，系統(tǒng)內設備經常出現(xiàn)負載不均衡的情況，這就需要增加系統(tǒng)內設備的數(shù)量來解決超負荷運行所帶來的諸多問題，同時增加設備也會帶來成本增加、系統(tǒng)內部紛亂、復雜的諸多問題。而分布式核心網主要采用的是分布式計算與P2P技術，各個節(jié)點所承擔的負載是均衡的，從而解決了上述超負荷運載、成本增加、系統(tǒng)復雜的問題，它在確保系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，也使成本大大降低。

2 分布式核心網的優(yōu)勢

分布式核心網內部的各個節(jié)點以P2P的形式進行組織，并且其狀態(tài)為分布式，它能夠均衡承擔負載，能夠有效解決傳統(tǒng)的集中式服務器所帶來的結構復雜、成本增加的問題，并且擁有高容錯、抗攻擊的特性。因為分布式核心網，其服務主要是依靠分布于網絡系統(tǒng)內部的各個節(jié)點來完成的，當部分節(jié)點遭到攻擊，或者部分網絡被破壞時，其它的節(jié)點仍然可以正常工作。同時分布式核心網內部的部分節(jié)點在被破壞或者失效時，可以自動對整個拓撲結構進行調整，從而保證了其他節(jié)點的能夠保持連通，而實現(xiàn)正常運轉。分布式核心網往往是以自組織的形式建立起來的，所以它允許各個節(jié)點自由的加入或者離開，這就大大提高了整個網絡系統(tǒng)的高效性與安全性。

分布式核心網所采用的物理平臺都是統(tǒng)一的架構，這就使整個系統(tǒng)的通用性非常強，有利于系統(tǒng)的日常維護，同時能夠降低網絡系統(tǒng)建設的成本。基于虛擬化技術構建的網絡系統(tǒng)，根據(jù)用戶的不同需求，可以對資源狀況進行動態(tài)調配，從而使資源管理成為可能。而且未來的分布式核心網能夠使業(yè)務類型更加多元化，它不但能夠支持語音、內容的交互，同時還能夠支持新業(yè)務的拓展，使新業(yè)務能夠快速、靈活的投入使用。

3 分布式核心網的標準化構建

3.1 國際電信聯(lián)盟遠程通信標準化組織（ITU-T）的標準化構建

這一標準化構建起始于2008年，當時在完成 “次世代網絡”標準化研究工作的ITU-T SG13，正在征集2009年～2012年之間的研究課題。中國移動公司開發(fā)出了分布式業(yè)務網絡系統(tǒng)，它能夠實現(xiàn)分布式核心網架構的運行，在被SG13所認可之后，又于2008年10月被WTSA批準。2009年1月，SG13又開始了新課題研究，分布式業(yè)務網絡又作為一個獨立的課題開始進行標準化研究。在經過一年的科學、系統(tǒng)的研發(fā)工作之后，完成了DSN多個項目的標準化工作。而到2011年4月為止，分布式業(yè)務網絡的需求與用例已經開始正式發(fā)布。分布式業(yè)務網絡標準化進展非常順利，到目前為止，已經衍生出多個新的工作任務，比如分布式業(yè)務網絡的安全需求、分布式業(yè)務網絡多媒體電話以及分布式業(yè)務網絡中繼等等。

3.2 互聯(lián)網工程任務組的標準化構建

互聯(lián)網工程任務組同時也在進行分布式核心網的標準化研究，其工作的基本目標就是推動P2P協(xié)議族的標準化。互聯(lián)網工程任務組早在2007年就成立了P2P SIP工作組負責“點對點”方式的模擬聲音訊號數(shù)字化系統(tǒng)研究，并且對資源定位以及發(fā)現(xiàn)協(xié)議進行了有效規(guī)范。

3.3 其它標準化構建

1）PPSP工作組主要負責“點對點”方式的流媒體控制標準化協(xié)議的研究，并且完成了適用于各種類型終端、內容發(fā)布網絡等網絡設備之間交互信息協(xié)商的有關標準；

2）DECADE工作組，針對網絡用戶節(jié)點、高速緩沖存儲器等節(jié)點之間的傳送控制協(xié)議進行了研究，研究成果主要用于用戶節(jié)點與高速緩沖存儲器之間的內容轉發(fā)與儲存；

3）ALTO工作組，研究方向是應用層的網絡流量優(yōu)化，這一方法可以應用于疏導現(xiàn)網中的“點對點”流量的合理流向，進而實現(xiàn)“點對點”流量的本地化，從而實現(xiàn)網絡系統(tǒng)性能的整體提高。

4 結論

綜上所述，分布式核心網存在著巨大的優(yōu)勢，其內部的眾多節(jié)點能夠有效分擔負載，并具有高容錯性與高抗攻擊性。與傳統(tǒng)集中型服務器相比，分布式核心網效率更高、成本更低、結構更簡單。因此，研究分布式核心網的標準化，加強分布式核心網建設有著非常重要的現(xiàn)實意義。

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