WiMAX網(wǎng)絡(luò)高可用接入網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).pdf

1、全球電信運(yùn)營(yíng)商都在向綜合型信息服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)型是電信網(wǎng)絡(luò)面臨的一次革命性變革。同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，是一場(chǎng)深刻的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)革命，它將引發(fā)作為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)的電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和多媒體網(wǎng)的全面變革并加速它們之間的融合進(jìn)程。WiMAX網(wǎng)絡(luò)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向?qū)拵o(wú)線化發(fā)展興起的一項(xiàng)革新。 電信市場(chǎng)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)促使電信設(shè)備開(kāi)發(fā)商要不斷更新，開(kāi)發(fā)增強(qiáng)型，有附加價(jià)值及競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用，同時(shí)必須在成本與推出市場(chǎng)速度間取得平衡。傳統(tǒng)的電信設(shè)備是為

2、單一業(yè)務(wù)考慮，基于單板設(shè)計(jì)的大型機(jī)柜服務(wù)器。它的體系架構(gòu)是封閉的、私有的和垂直的，并且價(jià)格昂貴。隨著微電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)使用多個(gè)服務(wù)器建立的集群系統(tǒng)不但具有良好的性價(jià)比而且具有擴(kuò)展性。 本文設(shè)計(jì)的WiMAX高可用接入網(wǎng)關(guān)ASN GW（簡(jiǎn)稱網(wǎng)關(guān)）是基于PC機(jī)架服務(wù)器建立的集群系統(tǒng)。由于電信業(yè)務(wù)的高可靠性要求網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)必須滿足電信設(shè)備達(dá)到99.999％的高可用性。系統(tǒng)的可用性是以可靠性和可維護(hù)性來(lái)度量的。由于采用的普通

3、PC機(jī)架服務(wù)器的可靠性達(dá)不到電信級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)，所以本文的研究重點(diǎn)是如何提高各部件的可維護(hù)性，從而使整個(gè)網(wǎng)關(guān)集群系統(tǒng)達(dá)到電信高可用的目的。 本文首先在研究了國(guó)內(nèi)外主流的計(jì)算機(jī)容錯(cuò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)在單機(jī)上采用磁盤鏡像和多路徑技術(shù)，同時(shí)多機(jī)之間采用交換機(jī)堆疊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)鏡像等集群技術(shù)，獨(dú)立設(shè)計(jì)了在網(wǎng)關(guān)集群內(nèi)基于IP組播的心跳監(jiān)測(cè)技術(shù)。充分考慮了單點(diǎn)故障、數(shù)據(jù)熱備份、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等方面的特征，在盡可能少增加成本的基礎(chǔ)上最大限度地降低系統(tǒng)的故障

4、概率、減少維修時(shí)間，提高可維護(hù)性，從而提高系統(tǒng)的可用度。其次，對(duì)本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)集群系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用馬氏過(guò)程分析并建立可靠性框圖，與普通集群比較計(jì)算可用度，提供定量依據(jù)證明該網(wǎng)關(guān)集群系統(tǒng)達(dá)到電信級(jí)應(yīng)用的要求。 再次對(duì)本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)集群系統(tǒng)內(nèi)多機(jī)間的冗余進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試，以兩種角度來(lái)分析測(cè)試數(shù)據(jù)，得出基于IP組播的心跳監(jiān)測(cè)技術(shù)能達(dá)到的精度。 最后介紹了本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)集群系統(tǒng)已成功應(yīng)用于全球六家WiMAX運(yùn)營(yíng)商的商用網(wǎng)絡(luò)

5、，并從反饋的運(yùn)行數(shù)據(jù)反映了該網(wǎng)關(guān)集群系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)整網(wǎng)的健康運(yùn)行及吸引更多的簽約用戶有著重要意義。 本論文對(duì)電信設(shè)備的高可用架構(gòu)設(shè)計(jì)提出了全新的方案，并做出了有益的貢獻(xiàn)： （1)基于PC技術(shù)架構(gòu)的集群系統(tǒng)，設(shè)備是開(kāi)放和能重用的。構(gòu)件化使得原有的電信網(wǎng)絡(luò)走向開(kāi)放，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)市場(chǎng)、商務(wù)和用戶業(yè)務(wù)的需要自由組合各部分的功能產(chǎn)品來(lái)組建解決方案。構(gòu)件間協(xié)議接口的標(biāo)準(zhǔn)化可以實(shí)現(xiàn)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互通互連。 （2)研發(fā)成本的下降