RCS融合通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案解析

　　中國(guó)移動(dòng)融合通信項(xiàng)目是世界最大的基于vIMS的RCS融合通信項(xiàng)目，設(shè)計(jì)目標(biāo)是1億用戶，可以提供IMS+RCS+VoWiFi+VoLTE融合業(yè)務(wù)，為目前全球最大的NFV商用項(xiàng)目。

　　隨著業(yè)務(wù)類型的增加以及業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，整個(gè)資源池采用分批分DC 式建設(shè)，目前共建立了三個(gè)DC，規(guī)模為服務(wù)器268臺(tái)，業(yè)務(wù)高峰期虛擬機(jī)數(shù)量超過(guò)2800臺(tái)。

　　方案意義與必要性

　　NFV是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)旨在通過(guò)采用通用硬件及在其上流行的虛擬化技術(shù)，來(lái)取代目前由電信設(shè)備廠商給運(yùn)營(yíng)商提供的專用硬件設(shè)備，從而降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的昂貴成本支出。同時(shí)，NFV使得運(yùn)營(yíng)商的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源的部署和應(yīng)用更加靈活，使在虛擬化層之上的各種電信業(yè)務(wù)的新增、升級(jí)和快速部署成為可能。

　　作為在電信領(lǐng)域有著二十余年深厚積淀的廠商，中興基于開(kāi)源社區(qū)技術(shù)，根據(jù)電信領(lǐng)域的需求特點(diǎn)開(kāi)發(fā)相關(guān)增強(qiáng)功能，積極為像中國(guó)移動(dòng)這樣的世界頂級(jí)運(yùn)營(yíng)商提供NFV產(chǎn)品，幫助中國(guó)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代。

　　業(yè)務(wù)需求分析

　　短信是最基礎(chǔ)的移動(dòng)通信服務(wù)，是電信服務(wù)的代表。但長(zhǎng)期以來(lái)，這些基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)未有升級(jí)，其功能單一、體驗(yàn)受限，已無(wú)法滿足用戶日益增長(zhǎng)的通信需求。

　　同時(shí)，社交媒體及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用的爆炸式發(fā)展，正使運(yùn)營(yíng)商面臨巨大的業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)，4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，更是促進(jìn)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步融合。目前，類似微信等互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，已經(jīng)極大地?fù)屨剂硕绦藕驼Z(yǔ)音的市場(chǎng)，嚴(yán)重威脅到運(yùn)營(yíng)商在信息產(chǎn)業(yè)界的地位。

　　傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商為應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的挑戰(zhàn)，增強(qiáng)用戶的豐富溝通需求，推出了RCS。RCS順應(yīng)用戶和市場(chǎng)需求，重新定義了基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)集合，使用戶可以享受更多業(yè)務(wù)，同時(shí)還能夠開(kāi)放業(yè)務(wù)能力，構(gòu)建良性生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多方共贏。

　　整體解決方案

　　1、方案概述

　　針對(duì)消息業(yè)務(wù)演進(jìn)發(fā)展方向，中興通訊提出了融合消息的解決方案，該方案支持統(tǒng)一消息存儲(chǔ)，并支持傳統(tǒng)消息向RCS平滑演進(jìn)。該方案分為三步：

　　第一步，提供RCS平臺(tái)并解決短信與RCS消息的互通；第二步，提供短/彩信、Email與RCS消息互通及消息存儲(chǔ)；第三步，融合所有的消息引擎包括短/彩信、VMS及支持各業(yè)務(wù)之間消息互通，同時(shí)支持與社交軟件、永遠(yuǎn)在線軟件等獨(dú)立應(yīng)用的互通。通過(guò)融合消息，實(shí)現(xiàn)RCS業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)消息業(yè)務(wù)共存，幫助運(yùn)營(yíng)商準(zhǔn)備好部署大規(guī)模的RCS業(yè)務(wù)。

　　中興通訊RCS產(chǎn)品獨(dú)具特色。首先，中興通訊RCS產(chǎn)品具有NFV云計(jì)算架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)部署和彈性伸縮，還支持向未來(lái)網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)。中興通訊的融合通信云化系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 融合通信云化系統(tǒng)的總體架構(gòu)

　　云化的融合通信平臺(tái)由虛擬化網(wǎng)元功能VNF（新通話、新消息）、云平臺(tái)和云管理系統(tǒng)組成，其中云平臺(tái)包括硬件資源、VM和Hypervisor，云管理系統(tǒng)包括NFVO、VNFM和VIM。云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)上支持軟硬件的解耦。

　　2、解決方案技術(shù)

　　中興通訊融合通信云化系統(tǒng)本次選擇KVM（Kernel-based Virtual Machine）作為Hypervisor，KVM是基于內(nèi)核的虛擬機(jī)，它是一個(gè)已經(jīng)集成在Linux標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核中的Hypervisor模塊，通過(guò)內(nèi)核模塊的形式實(shí)現(xiàn)。在 Linux內(nèi)核中的集成使它能夠自動(dòng)利用新 Linux內(nèi)核版本中的任何改進(jìn)。KVM 是X86 架構(gòu)且硬件支持虛擬化技術(shù)（Intel VT-d/x 或AMD-V）的Linux的全虛擬化解決方案，目前已經(jīng)成為企業(yè)環(huán)境首選的開(kāi)源虛擬化技術(shù)。

　　由于KVM Hypervisor是一個(gè)內(nèi)核標(biāo)準(zhǔn)模塊，自Linux 2.6.20之后就已經(jīng)存在于標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核中，因此它對(duì)于硬件資源的訪問(wèn)控制都已經(jīng)在Linux內(nèi)核的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，不再存有顯式的接口層的概念。例如在Intel CPU環(huán)境中，KVM對(duì)計(jì)算資源的管理是通過(guò)Intel CPU的VT-d硬件輔助虛擬化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，屬于內(nèi)核底層的虛擬化機(jī)制。中興通訊對(duì)開(kāi)源KVM版本進(jìn)行實(shí)時(shí)性優(yōu)化和安全加固，通過(guò)硬件虛擬化技術(shù)減少Hypervisor的開(kāi)銷，通過(guò)VM在NUMA架構(gòu)下優(yōu)化分配，Huge Page內(nèi)存分配等技術(shù)來(lái)優(yōu)化VM內(nèi)存分配，通過(guò)CPU 核和VM綁定提升VM性能；通過(guò)SR-IOV技術(shù)和DPDK技術(shù)來(lái)增強(qiáng)VM的包轉(zhuǎn)發(fā)能力。

　　中興通訊融合通信平臺(tái)云化系統(tǒng)的VIM采用自主研發(fā)的TECS系統(tǒng)，TECS是以計(jì)算、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)虛擬化為基礎(chǔ)，提供對(duì)應(yīng)資源管理與調(diào)度等功能的云計(jì)算管理平臺(tái)。

　　TECS以目前受到廣泛關(guān)注和使用的OpenStack開(kāi)源云管理平臺(tái)為基礎(chǔ)，融合了電信NFV對(duì)高性能、高可用性、高可靠性的增強(qiáng)需求，是一個(gè)能夠同時(shí)滿足IT和CT云計(jì)算需求的ICT融合云管理平臺(tái)。詳見(jiàn)圖2。

　　圖2 TECS融合通信平臺(tái)云化系統(tǒng)

　　TECS主要由以下部分組成：OpenStack自身的組件，OpenStack部署相關(guān)組件，以及擴(kuò)展的HA、自動(dòng)部署與管理、系統(tǒng)管理（軟、硬件資源管理）等組件，TECS采用Ceph支持存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，將物理存儲(chǔ)資源經(jīng)過(guò)虛擬化之后，分配給虛擬機(jī)使用。融合通信平臺(tái)云化網(wǎng)絡(luò)從大的方面統(tǒng)一劃分為兩類：一類用于虛擬機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流通信，另一類用于網(wǎng)元業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流通信（如內(nèi)部BASE面、外部信令面，以及OMM2OMP、HEARTBEAT、OMC、VNFM等）。詳見(jiàn)圖3。

　　圖3 融合通信平臺(tái)云化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示意圖

　　此組網(wǎng)將管理網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)進(jìn)行物理隔離，同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部采用VLAN進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離。VIM管理網(wǎng)絡(luò)用于VIM模塊對(duì)虛擬資源和硬件資源的管理。VM業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)用于虛擬機(jī)對(duì)外提供接口和連接，由于存在和非虛擬化設(shè)備對(duì)接的情況，采用指定VLAN的方式部署。

　　3、解決方案特點(diǎn)

　　中興通訊RCS方案具有NFV云計(jì)算架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)部署和彈性伸縮，還支持向未來(lái)網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)。支持多DC多region分期建設(shè)，支持實(shí)時(shí)性優(yōu)化和安全加固，提供電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)的包轉(zhuǎn)發(fā)能力，提供基于Ceph的分布式存儲(chǔ)。

　　應(yīng)用效果

　　中國(guó)移動(dòng)規(guī)劃已于2015年實(shí)現(xiàn)融合通信業(yè)務(wù)的全面商用。中國(guó)移動(dòng)RCS項(xiàng)目2014年10月宣布中標(biāo)廠家，12月10日完成測(cè)試局點(diǎn)，12月30日完成試商用局建設(shè)。該項(xiàng)目是全球最大的支持NFV技術(shù)的RCS平臺(tái)，當(dāng)期項(xiàng)目支持１億注冊(cè)用戶，1600萬(wàn)日活躍用戶。中興通訊作為獨(dú)家承建商，承建云資源池、IMS核心網(wǎng)全套網(wǎng)元及業(yè)務(wù)模塊，并配合中國(guó)移動(dòng)完成了在全球開(kāi)發(fā)者大會(huì)及巴塞會(huì)展上的推廣工作。

　　在中國(guó)移動(dòng)組織的穩(wěn)定性及性能驗(yàn)收測(cè)試中，取得如下成果：（1）完成18個(gè)單項(xiàng)測(cè)試，業(yè)務(wù)處理能力成功率達(dá)標(biāo)；（2）完成72 h長(zhǎng)穩(wěn)測(cè)試，業(yè)務(wù)處理能力成功率達(dá)標(biāo)；（3）完成過(guò)負(fù)載測(cè)試150%，業(yè)務(wù)處理能力達(dá)到90%，達(dá)到測(cè)試要求；（4）完成可靠性測(cè)試12個(gè)項(xiàng)目，共43項(xiàng)測(cè)試用例，模擬61次單點(diǎn)故障，可靠性機(jī)制生效，業(yè)務(wù)能夠恢復(fù)。模擬的單點(diǎn)故障包括：匯聚交換機(jī)斷電、刀片斷電、磁陣斷電、刀片交換機(jī)斷電等。

　　結(jié)語(yǔ)

　　中國(guó)移動(dòng)RCS融合通信系統(tǒng)重新定義基礎(chǔ)通信服務(wù)，打造“新通話、新消息、新聯(lián)系”三新業(yè)務(wù)，升級(jí)傳統(tǒng)語(yǔ)音和短信的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，定義下一代通信服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。先進(jìn)的NFV云計(jì)算架構(gòu)，使得業(yè)務(wù)與硬件解耦，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)部署和彈性伸縮，提高資源利用效率，保證系統(tǒng)響應(yīng)速度，縮減業(yè)務(wù)的部署周期及擴(kuò)容周期，從而幫助運(yùn)營(yíng)商降低TCO，并保障系統(tǒng)的平滑演進(jìn)。