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【课题论文】有关电力企业IMS应用云架构研究(论文题材)

星级: ★★★★★ 期刊: 《互联网天地》作者:冯斐斐,张亮浏览量:4222 论文级别:热门本章主题:业务和资源原创论文: 5156论文网更新时间:12-18审核稿件编辑:Warner本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:3028 评论次数: 1833

导读:本篇文章是业务和资源类的论文,提供给准备写作相关这方面毕业论文致谢的应届毕业生们提供参考阅读下载。

冯斐斐,张亮/FENG Feifei,ZHA

电力企业IMS应用云架构研究
业务和资源毕业论文致谢

NG Liang

国网宁夏电力公司信息通信公司银川750001

摘要:基于云计算技术的发展应用,实现网络虚拟化是IMS行政交换网的演进趋势.通过分析企业IMS网络业务部署现状,得出IMS应用层虚拟化需求.针对IMS业务层架构设计、云化策略及资源调度策略等关键问题进行深入分析,并提出了基于NFV技术的IMS网络发展方向.

关键词:应用层;云计算;IP多媒体子系统;网络功能虚拟化

1引言

随着交换技术的演进,IMS (IP MultimediaSubsystem,IP多媒体子系统)已成为电力交换网的下一代核心技术体制,它采用通用接口协议,实现了开放的业务提供能力.现有电力企业在部署各类IMS业务系统时,均采用新增专用硬件设备的方式,不仅增加了网络的复杂性,延长了业务的上线周期,也限制了新业务的创新速度.云计算利用虚拟化技术对服务器资源进行整合,形成硬件资源池作为资源调度和分配的基本单位,能够简化资源的访问和管理,为IMS业务网发展注入强大动力.从IMS业务网发展需求出发,对IMS应用云架构设计、云化策略及资源调度策略等方面进行分析研究,并提出了IMS应用云的优势和发展方向.

2 IMS业务层发展需求

IMS技术实现了路由功能和业务处理能力的分离,其技术特点对于宽带多媒体业务及各类融合业务有较强的提供优势.由于3GPP IMS仅定义了IMS架构,并无相关IMS标准组织制定面向企业办公所需的IMS业务应用层规范,因此,与企业办公结合紧密的IMS业务类型还较少.目前IMS主要提供的业务包括语音、lP Centrex、多媒体会议等IMS基本业务,点击拨号、Web呼叫、融合一号通等融合类业务以及与企业协同办公、生产经营等系统结合的专用业务.

现有IMS各类业务应用部署架构如图1所示,均采用垂直化部署方式,形成了很多独立的烟囱式部署结构,各个业务系统的硬件资源无法互用.设备扩容时必须增加硬件,缩容时其所占用资源无法及时释放,将造成巨大的软/硬件资源浪费.随着业务需求的不断变化和增加,在大规模开展各类业务应用部署的过程中,如果继续采用独立部署的模式,各省公司均需要重复部署相同功能的业务系统,且部分重要业务系统需要进行省内1+1部署,这将会给新业务增加带来大量的专用硬件投资,并增加业务部署周期,降低业务部署的灵活性.

由于IMS采用开放、通用的SIP,为其基于通用处理平台进行开发、部署奠定了良好的基础,因此,建设企业IMS应用云.实现对各类应用功能的统一部署、管理,能够有效提升硬件资源利用率,缩短业务上线周期,减少系统升级检修复杂度,降低整体运营成本和维护成本.

3IMS及云计算技术

3。1IMS

IMS是个开放的网络架构,能够提供基于lP承载的、与接入无关的IP多媒体业务控制能力.作为下一代电信网的核心控制系统,IMS实现了控制与业务的有效分离,代表了全IP网络的发展方向.IMS网络架构由上至下分为业务层、会话控制层、承载层及接入层4个功能层次.与传统的交换技术相比,IMS具有灵活、快速的业务提供能力,能够支持多种固定,移动接入方式的融合,并提供域间信令保护和网络拓扑隐藏等多种安全机制.

3。2云计算

按照NIST的定义,云计算是一种能够通过网络以便利的、按需付费的方式获取计算资源(包括网络、服务器、存储、应用和服务等)并提高其可用性的模式,这些资源来自一个共享的、可配置的资源池,并能够以最省力和无人干预的方式获取和释放.

云计算根据提供业务的不同,可分为软件即服务(Software asa Service,SaaS)、平台即服务(Platformas a Service,PaaS)以及基础设施即服务(Infrastructure asa Service,IaaS).其部署方式有私有云、公有云、混合云和社区云4种.公有云可基于互联网面向公众提供云服务,私有云面向内部用户提供云服务,混合云则是公有云和私有云混合使用的部署方式.

4 IMS应用云架构

4。1架构设计

IMS各业务系统间采用标准化、开放、松耦合的SIP接口,各业务之间容易组合和相互调用的特点为其部署在云上奠定了基础.作为IT和电信技术融合的重要产物,将云计算虚拟化及分布式技术引入IMS业务应用部署,形成IMS应用云,能够有效缩短IMS各类业务的部署周期,提升资源利用效率,加速企业新业务的创新及引用.

电力企业部署IMS应用云架构可在总部集中部署多台IMS业务系统专用的x86服务器,形成IMS应用资源池.通过虚拟化技术,将每一台物理服务器虚拟为多台虚拟服务器,每个虚拟化服务器拥有独立的虚拟硬件及执行环境.通过虚拟化层(虚拟机监视器)提供资源抽象能力,使各虚拟机上运行的业务系统性能与直接运行在硬件上相同.基于虚拟化后的IMS应用层新增业务系统时.可在一台物理服务器上部署多个业务系统,无需为每一套业务应用系统单独部署设备,通过资源调度和负载整合,大大提升了整体基础设施硬件利用率,减少了服务器规模.

采用虚拟化技术的IMS业务应用云架构如图2所示,包括云软件层、云操作系统层及云基础资源层.云软件层包括云应用软件及云系统软件,用于部署云应用运行环境及各类业务应用:云操作系统层用于云基础资源的组织调度、云软件层任务的管理控制及云文件系统管理;云硬件资源层包括物理硬件资源及虚拟资源.

虚拟化的IMS应用云将各个节点的空闲资源聚合并重新利用,不同的业务系统能够运行在虚拟化的统一资源池上,现有资源的使用能力得到充分放大.同时,资源池具有可扩展性,能够根据访问用户量,自动进行底层资源调度,实现计算能力

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的扩展,支撑用户增长带来的存储和处理需求.

4。2云化策略

(1)基于私有云方式

在进行IMS应用云部署时,企业可以从安全性、运营成本及运维能力等方面进行评估,选择采用自建私有云或租用混合云的模式.

私有云是指企业用户通过内部网络获得和使用服务.通过私有云方式部署应用云时,可开发专有管理平台或者通过采购开源软件的方式建立云管理平台,实现对虚拟化资源池中物理服务器、虚拟机的统一管理、监控和调度.云管理平台是云架构的大脑,其功能层次可分为物理服务器管理、虚拟机管理、资源部署调度及监控与告警管理4个部分,各部分功能如下.

物理服务器管理根据预定义策略自动或手动实现对物理服务器的信息获取、数据配置和计算资源调度以及对服务器、存储等资源的纳管:虚拟机管理通过自动识别虚拟机配置,包括CPU、内存、操作系统,为未纳管的虚拟机制定其所对应的业务平台,建立虚拟机与业务平台的对应关系:资源部署调度层为不同的业务绑定资源,并配置资源调度策略,实现多节点负载均衡、多系统负荷分担、资源动态调整等多种资源动态管理方式:监控与告警管理负责对物理服务器资源、虚拟机、操作系统的监控及告警管理.

私有云的使用体验较好,安全性较高,但

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也会带来较高的投资额,当出现突发需求时,私有云因规模有限,将难以快速地有效扩展.

(2)基于混合云方式

目前,公有云在企业中应用还较少,且电力企业的安全级别较高,使用公有云存在着一定的安全隐患.因此,电力企业在应用云部署前期可采用私有云方式,随着公有云服务的逐渐完善,可考虑部署混合云,以兼顾公有云和私有云的优点.在公有云中创建网络隔离的IMS应用专有云.IMS的各类应用均发布在混合云上,当企业内部进行数据配置及使用时,与私有云的操作管理模式类似.用户从外部访问时,则可通过VPN连接到企业内部的数据中心和应用平台,从而实现用户在办公地点外对系统的灵活访问.

4。3资源池管理

云计算架构之所以能够实现对资源的统一调度、按需分批、弹性扩展及实时监控,是因为其采用资源池对各业务所需资源进行支配,从而有效地提升资源利用率.因此,在IMS应用云建设中,应对资源池生命周期内各流程进行统一规划,确保后续资源池扩充及运转过程中的统一管理.

资源池的生命周期包括资源池规划建设、资源池纳管、资源分配、故障处理及评估调优等环节.在资源池规划建设阶段,应根据已有和规划的业务需求对资源池进行规划,初步确定资源容量、资源池资源服务模板描述及各业务平台的资源使用配额,资源池纳管阶段则根据预定义策略将各类基础设施资源纳入云管理平台进行统一管理,实现对各类资源的统一调配管理.资源分配是资源池管理的重点,各业务系统在部署前,应根据测算的初始资源情况申请相应资源,由资源池管理人员进行审核和资源分配.业务部署人员在工程实施阶段将业务系统部署在相应的资源池上.部署于资源池上的各类业务在出现故障时,应明确定位故障点,区分故障是由于业务平台自身问题还是资源池问题引起的,从而及时、迅速地处理故障.同时,资源池应不仅能够管理各类资源,也应当能够根据访问用户量对其计算能力进行自动扩展或回收,实现资源管理的动态收缩.

5应用云优势及发展分析

基于云计算的IMS业务云采用业界标准的服务器、存储和数据库等硬件实体,通过虚拟化技术,虚拟出多个CPU、内存和存储等资源,各类业务系统均部署在虚拟机上,由业务云管理平台根据业务系统占用资源大小来进行资源分配.其优点如下.

(1)缩短业务部署周期

在统一的应用云平台上进行业务部署,将新业务上线的工作重点由硬件安装转移向软件的快速部署,有效提升

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测试与集成效率,缩短业务部署周期,大大提高对业务部门需求的响应速度.

(2)提升利用率

通过将资源调度和负载整合,实现各业务系统资源占用的动态扩展,大大提升整体基础设施硬件利用率.

(3)节能减排

通过虚拟化技术,在一台硬件服务器上运行多个业务系统,能够减少服务器规模,降低设备采购成本.同时,通过管理平台对硬件资源进行灵活调度,能够动态地改变运行虚拟机数量,对应进行物理节点的启动和关闭,实现节能减排、降低成本的目的.

(4)提升业务可靠性

业务云平台各类硬件设备均采用高可用性硬件,且通过云管理平台实现业务在不同物理节点上的实时监控和动态迁移,能够避免在业务检修、升级等各类情况下的业务中断,确保业务运行的连续性和高可靠性.

(5)降低运维难度

将业务系统统一部署,由云管理平台进行自动化管理,由专业运维人员集中进行维护,避免了各省公司由于运维能力层次不齐造成用户业务体验存在极大差别.

近年来,伴随着x86架构下云计算和虚拟化技术的快速发展和趋于成熟,NFV(NetworkFunction Virtualization,网络功能虚拟化)概念浮出水面.NFV是从网络运营商角度提出的一种软件和硬件分离架构,在ETSI的鼓励下,该技术已经进入快速发展阶段.NFV采用虚拟化技术,将传统的电信设备与硬件解耦和,通过引入标准化、通用化的硬件和软交换设备,实现对各类基础设施资源的灵活调配及业务功能的按需迁移.随着IMS中虚拟化网元的逐渐增多,可将NFV技术引入IMS,使得虚拟化技术不仅局限在应用层,也能够实现核心网中的呼叫控制软件业务逻辑与呼叫状态的分离,应用软件业务逻辑与用户数据库的分离及网关功能模块分解等,为核心网及增值业务部署提供一个全新的演进及变革方向,促使电信网络进一步向网络架构、资源调配及业务部署的灵活性转型.

6结束语

电力企业信息化发展需 动IMS呈现出业务多样化趋势,业务的快速发展也给IMS业务部署周期、资源调配能力及硬件成本等方面提出了更高要求.将虚拟化技术引入IMS,加速电信技术和互联网技术的融合已经成为了行业不可逆转的趋势.基于云计算的IMS业务云采用通用化的硬件设备构建业务资源池,能够实现业务系统的灵活部署和资源的动态配置,从而节约硬件投资成本,加快网络部署和调整速度.电力企业IMS应用云在多租户特性、故障定位复杂度、业务应用的安全性等方面仍需要继续进行研究,以服务于业务网云化的部署落地.

冯斐斐(1987-),女,国网宁夏电力公司信息通信公司工程师,主要研究方向为IMS和云计算.

张亮(1984-),男,国网宁夏电力公司信息通信公司工程师,主要研究方向为传输网、IMS和云计算.

[ 参考文献 ]

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