ATCA与MicroTCA实践—通信系统设计方法.docVIP

ATCA与MicroTCA实践—通信系统设计方法 Claudia Bestler, Stephan Rupp控创集团 ???ATCA与MicroTCA 为通信系统设计提供了全新的选择，如对交换、不同接口、不同协议不同性能的各种组件，系统架构，冗余与高可用性等方面的选择，这种设计过程是从可以通过ATCA部件实现基本结构的目标系统开始的。以基于会话控制的应用与媒体处理的应用为例，相应的设计可以划分为一些不同类型的开放通信平台。本文讨论的是针对通用需求ATCA、MicroTCA系统实践，包含许多系统规划方面的规则，讲述了实践环节指导、技术方案选择与移植方法。 图0： ATCA 系统与MicroTCA 系统示意图 从应用剖析到系统设计 ????ATCA与AMC以商用组件的方式为通信系统提供了建构模块。2007年有一个非常好的机会，就是MVA、PICMG RES, CP-TA, SCOPE等组织在互操作性方面的工作正在为商用组件系统铺平道路。ATCA已经成为一种广泛接受的标准了，但如何设计ATCA/AMC、MicroTCA平台的电信解决方案呢？ ????系统设计的第一步是确定应用的领域，一些应用领域如会话处理（呼叫服务器、IMS、SIP－Server）、媒体处理（IPTV、内容匹配与内容过滤）、网关（媒体网关、中继网关、RNC、集群交换、P25交换）有着不同的应用需求，但每个领域内，其需求是相似的，可以映射成一个应用模型——典型应用需求集。 ????每个应用模型对应于一个典型需求集，虽然规模可能不同，但结构体系却是相似的，并可以“翻译”成ATCA/AMC的设计模型。ATCA/AMC的设计模型中有功能性需求与数量描述，还有非功能性需求，如系统冗余的考虑，以提高系统的可用性。 ????应用剖析包含数量与区划上的考虑，它遵循特定应用的传输模型。例如，用户数量、忙时每用户会话数量、所需的特殊接口等。而事务类型是由应用确定的，传输控制仅仅包含会话处理，媒体处理与网关则还包含特殊的用户数据传输。传输模式根据会话与吞吐量来定义流量。这种需求定义包含了系统配置中的处理器的类型与数量，以及对系统冗余的考虑，如控制器与相关接口是否需要1+1 备份，或者应用处理器是否需要Ｎ+１备份。 ????本文总结了基于ATCA/MicroTCA设计在会话处理、媒体处理、网关应用等典型领域中，从应用模型到系统结构、系统设计的一条清晰道路，其重点是找到一个基本规则，而不必深入具体的组件特性。并且，控创提供这些领域应用而搭建的入门级的系统，或验证平台，帮助系统设计者更好地应用ATCA与AMC。 会话处理 ????下一代网络中的控制设备是会话处理器，它在不同的应用系统中有不同的名字，如呼叫服务器、网关控制器、SIP服务器或者IMS-SCSF。图1 显示了典型设备应用场景： 图１：会话业务系统 ????会话服务器位于NGN的IP域，控制呼叫或者多媒体用户的会话，还是传统电信网络（PSTN 与PLMN）中的会话发起与终结者。它是大容量的低延迟、高可用（99,999%，每年最多５分钟宕机）的事务处理器。 ????还有许多与此系统模型相关的应用，如工业自动化控制领域，但本文侧重于电信网络。典型会话处理协议是SIP协议（会话初始协议），会话处理可分为两种不同的任务：一是对协议的处理，二是对会话状态的处理与用户信息管理，图2显示了其系统结构： 图2：系统剖析与系统架构 ????会话协议（SIP）由协议引擎处理，更高层的会话则由应用引擎处理。第三种处理单元是主处理器，或者说是系统控制单元，用于监护系统正常运行与跟踪操作正常执行。需要多少处理器单元呢？这由处理会话所要求的性能决定。会话个数可以从传输模型中得到，例如，100万用户，每用户忙时呼叫数量3.6 个，则每秒平均会话数量为1000个，由呼叫建立与折除的消息数量可以计算出消息总量，再根据处理器能力计算出所需要的处理器数量。假设每个事务有4个SIP消息，每秒8K字节，总流量是32M每秒，可以看到会话服务器的通信流量并不高。 ????另外一个设计要点是系统冗余。假定系统结构中，主处理器1+1 备份，即处于热备的2个处理器。应用引擎与协议引擎建议采用N+1的冗余方式，即N个处理单元承担全部的负载，1个处理单元作为额外的备份。ATCA系统中，基本接口（Base Interface）采用双冗余双星总线连接所有的处理结点，相应的系统设计如图3 ： 图3：会话处理- ATCA ????如图2所示，系统设计可以直接映射到系统结构。双冗余的主控制器布署在AMC卡上，位于交换板的AMC槽。图3中的小系统中，有２个呼叫引擎、２个协议引擎，是一个典型的双冗余结构。对于更大的系统，例如14槽机箱，应用引擎与协议引擎可能会采用N+1备份方式，这样的