【摘要】：云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式,通過這種方式,共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機(jī)各種終端和其他設(shè)備。云計算是這幾年來最重要的IT變革之一。電信運(yùn)營商也積極的推動其數(shù)據(jù)中心向云轉(zhuǎn)變,因而運(yùn)營商要求電信廠商的軟件也能很好的適配和運(yùn)行在它的云數(shù)據(jù)中心。電信對可靠性,實時性和服務(wù)質(zhì)量有著極其苛刻的要求,在一個不受軟件廠商控制的硬件和服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施平臺上,如何設(shè)計出滿足電信需求特點的軟件,是一個值得研究的課題。本文研究如何基于容器的平臺上設(shè)計和實現(xiàn)基于服務(wù)的IMS會話邊界網(wǎng)關(guān)控制器,也就是Session Border Controller,簡稱為SBC。研究如何能讓設(shè)計出來的軟件系統(tǒng)即能適應(yīng)云按需資源分配調(diào)度的特點、利用到云快速集成已有的服務(wù)的能力來加快軟件的開發(fā)速度的同時又能滿足電信服務(wù)對于可靠性、實時性和服務(wù)質(zhì)量高要求。本文采用基于服務(wù)的設(shè)計模式,將傳統(tǒng)的以節(jié)點中為心(node based)的IMS SBC巨石應(yīng)用根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯拆分為粒度更小的服務(wù),設(shè)計出基于服務(wù)的SBC軟件。本文根據(jù)提出基于服務(wù)的架構(gòu)進(jìn)行軟件的設(shè)計,編寫實現(xiàn)了基于服務(wù)的SBC軟件的各個服務(wù)單元的原型產(chǎn)品。為了部署和測試,本次設(shè)計并搭建了以Kubernetes為基礎(chǔ)的開發(fā)測試平臺。設(shè)計出來的軟件服務(wù)單元以容器為服務(wù)基本部署單元,在搭建的Kubernetes容器平臺上進(jìn)行部署。最后對開發(fā)出的軟件進(jìn)行相應(yīng)的測試。通過理論分析結(jié)合測試結(jié)果分析本文中設(shè)計的SBC的對伸縮性,自動化程度和故障恢復(fù)能力等非功能性需求的滿足程度。并把基于服務(wù)的設(shè)計出來的SBC軟件的和傳統(tǒng)的基于節(jié)點的巨石架構(gòu)設(shè)計出來的軟件進(jìn)行比較,得出這一設(shè)計的好處和缺點。為后續(xù)的采用這一設(shè)計模式進(jìn)行開發(fā)電信產(chǎn)品提出好的建議。本文最終通過設(shè)計和實現(xiàn)的基于服務(wù)的SBC軟件,證明這樣的軟件設(shè)計可以很好的支撐了云上自動伸縮的特性,提高了資源的利用率,相對于以虛擬機(jī)為部署單元的軟件系統(tǒng)提高了CPU實際利用率。通過應(yīng)用一些在云上軟件開發(fā)的最佳實踐,提高軟件管理的自動化程度和對所有的服務(wù)進(jìn)行冗余備份的設(shè)計,電信軟件的高可靠性的需求可以得到滿足。但是電信的軟實時性的有時候不能得到很好的滿足。但可以通一些部署規(guī)則的改進(jìn)來盡力避免這個問題。本次開發(fā)出來采用的基于服務(wù)的設(shè)計已經(jīng)給廣西移動選定作為IMS其他子系統(tǒng)在云上開發(fā)的可選參考設(shè)計之一。本次開發(fā)的SBC原型軟件已經(jīng)在廣西移動產(chǎn)品研發(fā)部門內(nèi)部進(jìn)行了相應(yīng)的展示。開發(fā)出來的SBC的軟件和搭建的容器平臺,會作為SBC進(jìn)一步產(chǎn)品化開發(fā)的基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1-1 IMS 網(wǎng)元總覽上述的 IMS 中網(wǎng)元的功能是以節(jié)點為基礎(chǔ)的，粒度較大，模塊重用和差。不同的功能會在一個節(jié)點實現(xiàn)多次。所有的功能都是自包容的，不開發(fā)。沒有分不同的功能域，彈性伸縮的都是以節(jié)點為單位，靈活性欠缺SBC 是 IMS 的核心節(jié)點。既有媒體流服務(wù)，又有信令控制面。它是終MS 核心網(wǎng)，以及不同運(yùn)營商的 IMS 核心網(wǎng)相連的邊界網(wǎng)關(guān)節(jié)點。根據(jù) 3規(guī)范[9]的定義，它有以下這些功能：1. IMS 用戶的注冊和驗證。2. 用戶的注冊代理。3. 用戶多媒體會話如呼叫的接入功能。4. 連接安全性，如防止網(wǎng)絡(luò) DDos 攻擊，，內(nèi)網(wǎng)拓?fù)潆[藏。5. 連接服務(wù)，如協(xié)議轉(zhuǎn)換、VPN 連接、IPv6 到 IPv4 轉(zhuǎn)換。6. 媒體服務(wù)，如語音視頻流轉(zhuǎn)碼。將 SBC 系統(tǒng)虛擬化并運(yùn)行在云上是運(yùn)營商對電信廠家的要求。據(jù)目前

務(wù)的架構(gòu)還是有很大的不足。而數(shù)據(jù)和應(yīng)用邏輯，各種不同的混雜功能捆綁在一個部署單元，使得應(yīng)用能利用的云的快速彈性伸縮功能實現(xiàn)資源的優(yōu)化使用的目的實現(xiàn)難度增加。盡管有以上的如此多的不足之處, 根據(jù)目前作者能知道的信息, 并沒有太多的 IMS 廠商開始著手開發(fā)基于服務(wù)的 SBC 系統(tǒng)的實現(xiàn)。他們目前的實現(xiàn)更多的是前面提到的將物理機(jī)的軟件虛擬化一一的映射到虛擬機(jī)上。各大電信廠商如愛立信，諾基亞和華為還是基于 ESTI NFV 的架構(gòu)[5,6]，見圖1-2,去構(gòu)建自己的產(chǎn)品線。更多的是關(guān)注 NFV 的生命周期管理實現(xiàn)，也就是關(guān)注對圖中的 NVF 的管理和編排(MANO Management and Orchestration)功能的定義以及 MANO 和虛擬基礎(chǔ)設(shè)施(NVF-I) 功能的定義，接口的集成。其中沒有考慮 NVF（如 SBC NVF）內(nèi)部架構(gòu)的優(yōu)化。虛擬網(wǎng)絡(luò)功能(VNF -Virtualized Network Function)也就是將 IMS 節(jié)點物理機(jī)上的軟件虛擬機(jī)化。每一個虛擬機(jī)還是和傳統(tǒng)物理機(jī)一一對應(yīng)巨石應(yīng)用。唯一的不同是一個是運(yùn)行在虛擬機(jī)上，另外一個運(yùn)行在物理機(jī)上。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP393.09

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本文編號：2614848