软交换容灾技术(3)

兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）

3 软交换容灾中的关键问题

3.1 主备软交换系统的数据同步问题

主备软交换系统之间必须要保证字冠、路由、信令、媒体网关等数据相同，或备用软交换系统必须有主用系统上的数据，当主用发生故障时，切换至备用，保证用户能在备用系统上登记并正常使用。实现软交换系统的数据的同步可采用以下三种方式：

方式一，备用软交换系统静态配置主用软交换系统的数据，并且通过主备用软交换系统之间的“心跳”来实现数据的同步。当主用软交换系统发生故障时，主用软交换系统下的网关设备直接向备用软交换系统注册。

方式二，由网管系统定时将主备用软交换系统中的数据同步，网管系统的数据库中不存放软交换系统的用户数据和路由数据。当主用软交换系统发生故障时，备用软交换系统激活备份的数据。

方式三，由用户集中数据库统一存放主备用软交换系统的用户数据和路由数据，并定时更新主备用软交换系统中的数据，达到数据同步。当某一个软交换系统发生故障后，另一个软交换系统将备份的数据激活。此种方式可以将用户集中数据库和网管综合放置，并有利于向软交换容灾的N+l方式过渡。

3.2 异地容灾软交换系统间的切换机制 异地容灾软交换系统间的检测主要采用“心跳”方法，裁决的方法有两种： 方式一，由网管主动发起检测，并由网管系统裁决主备软交换系统的好坏，并发出切换命令;

方式二，SS和网关间的“心跳”也可与SS间的“心跳”配合使用来决定切换机制。为了保障检测的可靠性，对于“心跳”的链路要采用专用双重物理通道，即“双链路”。

3.3 切换和切回过程

双归属方案实际上有两种动作：当故障发生时，发生故障软交换下的用户需要注册到归属软交换机，此过程称为切换过程；当发生故障的软交换恢复正常时，其所属用户需要切回到本软交换，此过程称为切回过程。

软交换目前支持的切换方式包括自动切换、人工切换、全切换、策略切回、人工切回、策略全切回等方式。软交换应支持切换的策略控制和配置，如软交换可以配置策略，在容灾软交换之介小自跳检测正常的情况下，选择不允许或允许媒体网关设备的切换。

业务切换机制包括以下两种方式：

1)自动切换实现方式：媒体网关自动检测到当前注册的软交换出现故障，自动向软

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交换列表中的下一个软交换注册。

2)人工切换方式：根据需要，通过人机命令方式，由软交换主动向媒体网关发送 Service Change命令，强制其向另一个软交换注册。

业务切回机制：包括人工切回和自动切回两种方式。异地的软交换恢复正常后，可以在备用软交换采取人工命令或者定时启动的方法命令其所属媒体网关等设备切回，在此之前先判断软交换之间的心跳是否正常，其中：

1)人工切回方式：通过人机命令方式，向在本地注册的异地媒体网关发送向另一个软交换注册的命令。

2)自动切回方式：可以设定定时方式或在某个时刻，系统向在本地注册的异地媒体网关发送向另一个软交换注册的命令。

3.4 信令点和移动交换中心身份识别号码（MSCID）的选择

为了不改变现网计费习惯和计费中心格式，建议 MSC Server配置单个信令点多个MSC号。虚拟多个MSC号码的方法，实现物理实体只有一个但是逻辑实体为多个，对外来说为多个真实不同的MSC，但是信令点目的信令点编码（DPC）只有一个。这个方案需要占用多个移动交换中心/拜访用户位置寄存器（MSC/VLR）号码资源，好处是计费中心不需做任何修改。

3.5 媒体网关的容灾

对于媒体网关来说，一般都是采用“双归属”的方式来实现容灾。在正常情况下，媒体网关仅接受主归属软交换系统的控制，备用软交换系统通过数据同步也会存放该媒体网关的相关数据。一旦主归属软交换系统出现故障，媒体网关就根据预先配置好的地址信息向从归属软交换系统注册，备用归属软交换系统就接替主用归属软交换系统进行控制，从而保证系统工作不中断。只有主用软交换系统本身发生故障，它才允许其下的设备注册到备用的软交换系统上。也就是说，当软交换系统间的“心跳”出现故障时，网关和软交换系统间的“心跳”也同时出现故障才允许切换。只有网关和软交换系统之间链路发生故障时，备用软交换系统并不接受该网关的注册消息，针对这种情况，必须在网关和主用软交换系统之间同时采用“双链路”的方式。

3.6 信令网关的容灾

对于SS来说，信令网关是服务器端，因此它与媒体网关的容灾方式不同。信令网关上的一个应用服务器（AS）有多个应用程序服务（ASP），相当于信令网关与每个软交换系统之间建立耦联，而这些ASP正常的工作方式有主备、负荷分担等多种方式。如果与信令网关相联的一个软交换系统出现问题，信令网关内的AS可以激活(主备)与

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另外一个软交换系统的耦联或将所有的信令集中到工作正常的耦联上(负荷分担方式)。

3.7 CE容灾及技术原理

CE为软交换设备介入IP承载网的路由设备，如果还设备宕机，将造成软交换MSS与MGW的通信全阻，业务将全部阻断，从而引起大面积网络瘫痪的情况。因此CE容灾也是软交换网络中冗灾的重要组成部分。

IP网上传输七号信令使用的是用户数据包协议（UDP）、传输控制协议（TCP）。UDP是一种无连接的传输协议，无法满足七号信令对传输质量的要求。TCP协议是一种有连接的传输协议，可以信令的可靠传输。因此，互联网工程任务组（IETF)制定了面向连接的基于分组的可靠传输协议简单控制传输协议（SCTP协议）。SCTP对TCP的缺陷进行了完善，使得信令传输具有更高的可靠性，SCTP的设计包括适当的拥塞控制、防止泛滥和伪装攻击、更优的实时性能和多归属性支持，因此，SCTP成为信令传输协议（SIGTRAN协议）族中的传输协议。 1.SCTP的定义

SCTP偶联：SCTP偶联实际上是在两个SCTP端点间的一个对应关系，它包括了两个SCTP端点、以及包括验证标签和传送顺序号码等信息在内的协议状态信息，一个偶联可以由使用该偶联的SCTP端点用传送地址来唯一识别，在任何时候两个SCTP端点间都不会有多于一个的偶联。

SCTP端点：SCTP端点是SCTP分组中逻辑的接收方或发送方，在一个多归属的主机上，一个SCTP端点可以由对端主机表示为SCTP分组可以发送到的一组合格的目的地传送地址，或者是可以收到SCTP分组的一组合格的起源传送地址。一个SCTP端点使用的所有传送地址必须使用相同的端口号，但可以使用多个IP地址。SCTP端点使用的传送地址必须是唯一的。

流:流是从两个SCTP端点建立的一个单向逻辑通道，对于顺序递交业务，在这个通道中所有的用户消息都必须按照顺序进行递交。

传送地址:传送地址是用网络层地址，传送层协议和传送层端口号定义的，:当SCTP在IP上运行时，传送地址就是由IP地址和SCTP端口号的组合来定义的，这里SCTP就充当传送协议。 2.SCTP的功能描述

信令传送中应用的SCTP协议主要用来在无连接的网络上传送信令消息，该协议可以用来在IP网上提供可靠的数据传送协议。SCTP具有如下功能： 一在确认方式下，无差错、无重复地传送用户数据；

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一根据通路的最大传输单元（MTU）的限制，进行用户数据的分段； 一在多个流上保证用户消息的顺序递交；

一将多个用户的消息复用到一个SCTP的数据块中；

一利用SCTP偶联的机制(在偶联的一端或两端提供多归属的机制)来提供网络级的保证；

一SCTP的设计中还包含了避免拥塞的功能和避免遭受泛播和匿名的攻击。

SCTP的结构

SCTP位于SCTP用户应用和无连接网络业务层之间，这种无连接的网络可是IP网络或者其他的网络。本标准规定的SCTP协议主要是运行在IP网络上的。SCTP协议通过在两个SCTP端点间的建立的偶联，来为两个SCTP用户之间提供可靠的消息传送业务。

SCTP实际上是一个面向连接的协议，但SCTP偶联的概念要比TCP的连接具有更广的概念，SCTP协议提供了在两个SCTP端点间的一组传送地址之间建立偶联的方法，通过这些建立好的偶联，SCTP端点可以发送SCTP分组。一个SCTP偶联可以包含用多个可能的起源/目的地地址的组合，这些组合包含在每个端点的传送地址列表中。下图为SCTP偶联在1P网络协议中的示意。 地址 一个或多个IP

IP层 网络传送 SCTP端点A

SCTP端点B

IP层 SCTP层 SCTP层 SCTP用户 应 用 SCTP用户 应 用

SCTP的功能

图3-1 SCTP偶联在IP网络协议中的示

SCTP传送业务可以分解成如图所示成如下几个功能块，各功能块的用途如下所述：

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SCTP用户应用

分组有效性验证 证实和避免拥塞 用户数据分段 流内消息的顺序递交 偶联的建立和 释放 数据块捆绑

偶联的建立和释放

通路管理 图3-2 CTP应用分解 偶联的建立是由控制传输协议（CTP）用户发起请求来启动的。

SCTP提供了对激活偶联的正常的关闭程序，它必须根据SCTP用户的请求来执行，当然SCTP也提供一种非正常的关闭程序(即：中止程序)，中止程序的执行既可以根据用户的请求来启动，也可以SCTP协议检出差错来中止。

SCTP不支持半打开状态(类似TCP)，即一端可以在另一端结束后继续发送数据。无论是哪个端点执行了关闭程序后，偶联的两端都应停止接受从用户发来的新数据，并且只传送队列中的数据。

流内消息的顺序递交

SCTP中的流用来指示需要按顺序递交到高层协议的用户消息的序列，在同一个流中的消息需要按照其顺序进行递交。

SCTP用户可以在偶联建立时规定在一个偶联中所支持的流的数量，这个数量是可以进行协商的，用户消息通过流号来进行关联。在SCTP内部，每个通过SCTP的SCTP用户消息都分配一个流顺序号码。在接收端，SCTP保证在给定的流中，消息可以按照顺序递交给SCTP用户。但当某个流由于等待下一个连续的用户消息造成闭塞时，其他流上的顺序递交不应受影响。

SCTP也提供非顺序递交的业务，接收到用户消息可以使用这种方式立即递交到

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