软硬件架构及LTE共平台演进.ppt

cdma分组域技术培训,星运网络软硬件架构介绍 2009年8月,系统工程师：邹祖平 j,议程,概述 硬件体系介绍 软件架构介绍 lte 演化,概述,公司成立于2000年8月 公司远景就是为了促进移动多媒体业务和设备的飞跃 移动分组域核心网领域的全球专家 3gpp, 3gpp2, wimax, wifi, femtocell 在全球40多个国家超过100个移动通信运营商的网络中实现商用部署 承载的hspa用户数全球第一 承载的ev-do用户数全球第一 全球900多人 总部在美国波士顿，全球各地都设有分支机构和办事处 2007年在美国纳斯达克上市 强劲的营收报表,星运网络 全球分组核心网的市场领导者,已在全球40多个国家90多家移动通信运营商的网络中实现广泛商用部署,*3g 多媒体核心网(evdo,hspa)承载用户数全球第一,引领全球的设备全球商用情况,星运网络产品战略 多媒体移动通信,any application 任何应用,智能多媒体核心网 智能高级业务+高性能 network simplification 简化网络结构 service integration 集成业务能力 best of breed 业界领先 subscriber management 基于用户管理,any radio 无论何种接入,any device 任何设备,ip多媒体分组域,增加营业收入,减少投资成本,anywhere 无论何地,cdma wifi femtocell wimax, 4g umts,业务网络、互联网,接入网,星运网络 融合的多媒体无线宽带核心网解决方案,多媒体核心网,internet intranet,pstn,ims/mmd/ngn,ip core,umst/wcdma,802.x - wifi, wimax,cdma2000,多媒体核心网平台,tdd,ha, pdsn, pdif ggsn, sgsn, pdg asn gw, wimax ha,独立于接入网,同时支持多种接入网技术,集成多种网元功能,特色功能 增强型内容计费ecs p2p业务检测与控制 基于业务的智能策略控制 基于用户的状态防火墙 rohc voip压缩 cdma/wifi会话持续方案 内容过滤与分级控制 多种vpn业务 (l2tp, ipsec, gre, vr, etc),室内覆盖解决方案 cdma femtocell & wlan接入,enterprise mobile data,consumer mobile data,marco cellular network,国际商用情况,verizon mip ha地理冗余设置 基于大区部署 ecs内容计费 部署与ha上 rev a 已经完成商用部署 端对端qos (tx/ty) starent已完成与pcrf的测试 4g演进：lte planning & trial sprint mip ecs rev a qchat业务（ip poc） 4g演进：wimax部署，4月业务上线 kddi mip proxy mobile ip rev a skt mip ecs rev a,multimedia content filter and delivery wlan interworking (pdif) session persistence无缝漫游 企业大客户解决方案,国外cdma运营商的主要应用,多媒体业务 vcast online gaming music downloading voip业务 qchat 内容计费与策略控制 内容分级过滤 wlan interworking (pdif) 预付费 is-835c prepaid content based prepaid,st40 硬件架构,设计原则 智能与性能的完美统一,多媒体核心平台,st40,处理能力,带宽,router / switch,servers,大内存 巨大的处理能力 (cpu和dsp) 灵活的操作系统 高速交换矩阵,32 gbps 控制总线,system management card (smc)业务管理卡,line card (lc)线性接口卡,redundant crossbar card (rcc)冗余交叉卡,packet services card (psc)分组业务卡,每张lc卡到每张pac卡之间通过rcc配备5gbps的冗余总线连接,320 gbps 交换矩阵,spio 管理输入/输出卡,3g/4g多媒体核心平台 高性能的体系架构,m:n 冗余的分组业务卡 (psc),1:1 冗余的系统管理卡 (smc),各含有多个独立风扇的上下两套风扇盘,互为冗余的两套交换矩阵,无单点故障 所有模块（板卡、风扇、电源）都支持热插拔,高可靠的硬件设计 前插板（1）,前面板共16个槽位 槽1-7&10-16适用于psc卡，槽8&9适用于smc卡,高可靠的硬件设计 前插板（2）,1:1 10/100m线性以太网接口卡,互为冗余的两套电路分布贯穿于整个机框中,负载均衡的两套冗余直流电源模块,1:1 ds3/ds3e 线性接口卡,1:1 交换处理接口卡 (spio),1:1 冗余交叉卡 (rcc) 保护总线冗余,1:1 千兆线性以太网卡 (gelc) 1：1 qgelc 1:1 信道化stm-1 oc3 1:1 atm oc3 ,1:1 oc-3/12线性接口卡,高可靠的硬件设计 后插板（1）,高可靠的硬件设计 后插板（2）,后面板共32个槽位，编号从17到48 槽17-23&25-39&42-48适用于lc卡，槽24&25适用于spio卡,槽40&41适用于rcc,高可靠的硬件设计 前，后插板对应关系,前面板对应（前面板槽位号+16）和（前面板槽位号+32）2块板卡 其中，一块psc对应上下冗余的两块lc板卡。lc板卡必须有其对应的psc存在并激活时，才可以正常工作。而psc无需如此，可单独工作 另外，smc卡所在槽位8&9对应后面槽位24&25必须为spio卡 槽位40&41 为rcc卡,高可靠的硬件设计 机箱温度的关键因素-风扇和滤芯,机箱的散热系统由上下风扇组和空气滤芯组成 下风扇组吸入温度较低的空气，经过封闭的机箱，冷却各个功能卡后由上风扇组排除。另外风扇组支持热插拔 高智能温度控制系统-系统会根据机箱的温度适当的调整风扇转速。当温度过高时，提高转速，从而增加冷却效果。反之降低风扇转速，有效率的减少不必要的资源消耗。 cli 命令查看风扇状态-show fans 空气滤芯阻挡机房中灰尘进入机箱。滤芯可重复使用。用清水清洗后，晾干即可。 空气滤芯长时间的使用很容易堵塞。滤芯的堵塞会大大降低进风量，从而导致机箱温度居高不下。建议使用三个月更换滤芯,系统管理卡（smc） 数据冗余和控制通路,强大的交换容量和管理功能 板卡间通信 无阻塞 低延迟 1:1 冗余 switch fabric 和所有的 psc卡网络处理器互联 gigabit ethernet switch 和所有的控制处理器互联 control processor 完成高层的任务控制 统计功能 硬件资源管理,sdram,sdram,line cards,control processor,encryption, compression,flash,pcmcia,pcmcia,switch fabric,switch fabric,control bus,gige switch,系统管理卡 (.cont ) system management card,system management card 系统管理板卡 (smc) smc与机箱背面的spio和rcc配合工作。具体位置在机箱的第8和第9槽位。两块smc互为冗余，如果其中一块smc出现问题，系统会自动将另外一块smc 卡激活。切换过程，对online业务无任何影响 smc板卡描述 1-板卡插拔开关 2-电源锁开关 3-板卡状态指示灯 4-系统状态指示灯 5-pc-card/pcmcia 用于保存软件，诊断 6-系统告警扬声器 7-告警关闭开关 led灯描述（卡状态） run/fail 绿色-正常；绿闪-初始化；红色- 故障 active 绿色-激活状态；绿闪-进程正在从其他卡转移到该卡 standby 绿色-备用状态；绿闪-进程正在从该卡转移到其他卡 -,系统管理卡(.cont) system management card,led灯描述（系统状态） status 绿色-正常；红色- 故障 service 黄色-系统需要维护（如：风扇滤芯，温度告警等） busy 绿闪-该卡正在被读取或者写入数据,业务处理板卡(psc) packet service card,硬件引擎 高速执行特定任务 网络处理器 快速包转发 qos 流量控制 控制处理器 大容量处理器 每个psc具有16gb存储器 硬件引擎 高速执行特定任务 跟踪存储报文统计数据 完成复杂的过滤规则 路由查表 全面扩展数据包处理和转发能力 并发用户会话数 用户数据带宽 控制事务处理能力 (每秒呼叫建立数),lc,lc,psc,lc,业务处理板卡(psc) packet service card,packet service card 业务处理板卡 (psc) psc与机箱背面的上下冗余的lc配合工作。具体位置在机箱的第1到7和第10到16槽位，满配置可以达到13+1块。psc板卡可以配置为n:1冗余，如果其中一块psc出现问题，系统会自动将备用的psc激活,并将有问题的psc承载的业务转移到刚激活的板卡 psc板卡描述 1-板卡插拔开关 2-电源锁开关4-port ge 3-板卡状态指示灯 led描述 run/fail 绿色-正常；绿闪-初始化红色- 故障 active 绿色-激活状态；绿闪-进程正在从其他卡转移到该卡 standby 绿色-备用状态；绿闪-进程正在从该卡转移到其他卡,线性接口板卡(lc) line card-spio card,lc,lc,psc,lc,switch processor i/o card 管理输入/ 出卡(spio) spio 占用机箱槽位24&25槽位，与前面板中smc配合工作。该卡是管理输入，出接口。同时提供了时钟引入接口和告警输出接口。2块板卡实现了端口级的冗余。 spio板卡描述 1-板卡插拔开关 2-电源锁开关4-port ge 3-板卡状态指示灯support for 802.3ad link aggregation 4-光纤千兆管理接口 5-10/100/1000rj45管理接口 6-console 接口 7-bits 时钟接口 8-告警输出接口 led描述 run/fail 绿色-正常；红色- 故障 active 绿色-激活状态 standby 绿色-备用状态 link 绿色- 链路通常 link active 绿色闪烁-有数据传输,线性接口板卡(lc) line card-10/100m card,lc,lc,psc,lc,ethernet line card (10/100) 对整个系统来讲，lc板卡是重要的组成部分。它是用户接入，访问外部网络的接口。也就是说，所有用户层面信令和数据都是通过它输入和输出pdsn的。lc采用了上下冗余的特色架构，达到端口级的冗余。默认为上lc为主用。当主用端口或者板卡发生故障，系统会很快的激活处于备用的lc板卡。 ethernet 板卡描述 1-板卡插拔开关 2-电源锁开关 3-卡状态指示灯 4-rj-45 接口：10/100 lc 板卡共8个rj-45接口 led描述 run/fail 绿色-正常；红色- 故障 active 绿色-激活状态 standby 绿色-备用状态 link 绿色- 链路通常 link active 绿色闪烁-有数据传输,线性接口板卡(lc) line card-ge,qge card,lc,lc,psc,lc,ethernet line card(ge,qge) 对整个系统来讲，lc板卡是重要的组成部分。它是用户接入，访问外部网络的接口。也就是说，所有用户层面信令和数据都是通过它输入和输出pdsn的。lc采用了上下冗余的特色架构，达到端口级的冗余。默认为上lc为主用。当主用端口或者板卡发生故障，系统会很快的激活处于备用的lc板卡 ethernet(ge) 板卡描述 1-板卡插拔开关 2-电源锁开关 3-卡状态指示灯 4-光纤或者rj-45 接口的ge口 ethernet(qge) 板卡描述 比较gelc卡，端口口数量增加到4个 led描述 run/fail 绿色-正常；红色- 故障 active 绿色-激活状态 standby 绿色-备用状态 link 绿色- 链路通常 link active 绿色闪烁-有数据传输,冗余交换板卡(rcc) redundancy crossbar card,lc,lc,psc,lc,redundancy crossbar card冗余交换卡(rcc) rcc板卡通过机箱的内部总线，控制psc与lc之间的数据交互。其中槽位40的rcc卡控制lc 17-23&26-32（上机箱），而槽位41的rcc则控制lc 33-39&42-48（下机箱） rcc板卡描述 1-板卡插拔开关 2-电源锁开关 3-卡状态指示灯 led描述 run/fail led 绿色正常；红色 故障 active 绿色-激活状态 standby 绿色-备用状态,冗余交换板卡(rcc) redundancy crossbar card,lc,lc,psc,lc,rcc板卡通过机箱的内部总线，控制psc与lc之间的数据交互。其中槽位40的rcc卡控制lc 17-23&26-32（上机箱），而槽位41的rcc则控制lc 33-39&42-48（下机箱）,st40(3g/4g)智能移动网关 总线冗余结构,高度灵活的容量扩展能力,板卡扩展能力 最小配置为2块smc处理卡,以实现1:1的冗余 最小扩展单位为1块psc处理卡 最多可以配置14块/机筐,实现13:1冗余 容量/处理能力随板卡数量的增加而线型增加 软件扩展能力 license最小配置单位为k 各个功能软件包均以预置,只需license激活,st40 软件架构,主用 smc,备用 smc,软件架构 软件冗余与高度灵活的扩展性,软件架构 软件冗余与高度灵活的扩展性,启动配置,high availability tasks,resource manager,switch fabric control,控制任务： vpn, port, session, signaling,主用 smc,psc 1,启动配置,high availability tasks,resource manager,switch fabric control,控制任务： vpn, port, session, signaling,备用 smc,domain d,domain c,routing manager domain b,hw engines,encrypt,comp.,filter,psc 2,hw engines,encrypt,comp.,filter,psc 3,psc 14 冗余备用板,user ppp sessions,aaa manager,signaling demux,application server,hw engines,encrypt,comp.,filter,aaa manager,signaling demux,user ppp sessions,standby tasks,同步,控制总线,control path switch,主用smc,同步,psc1,备用smc,data path switch,sip session manager,ppp session manager,hardware engines,ipsec,sigcom,acl,ip switching,aaa manager,aaa manager,psc2,hardware engines,ipsec,sigcom,acl,ip switching,psc3,hardware engines,ipsec,sigcom,acl,ip switching,sip session manager,sip-as session manager,aaa manager,aaa manager,sip session manager,ppp session manager,aaa manager,aaa manager,standby psc,gigabit ethernet lc,example sip signaling flows,软件架构 软件冗余与高度灵活的扩展性,软件冗余无单点故障 进程可再生 异常状态可自愈 支持软件在线升级 支持跨板卡之间的软件任务和相关资源的复制和备份 尽最大可能减小了软件故障对外部用户的影响 软件各组件能够自我恢复 基础业务的会话恢复功能 (session recovery) ggsn, sgsn, pdsn, ha, mip, sip, l2tp lns, 一旦发生故障，软件恢复时间小于2秒 支持状态同步的地理位置冗余 (geography redundancy) 提供灾难性故障下的节点冗余 停电、光缆中断、关键设备路由表丢失.,st40 3g/4g多媒体核心平台 软件高可靠性,data flow,gtp a10/a11 l2tp lac l2tp lns ipsec mobile ip fa and ha simple ip 802.1q vlans virtual route domains,packet flow overview,rp side psc data path processing internet side psc data path processing ip forwarding by npu ip forwarding by npu acl interface processing by npu acl interface processing by npu flow lookup processing by npu flow lookup processing by npu interface statistics by npu interface statistics by npu user session statistics by cp ipsec transforms by npu user session custom filters processing by cp ppp processing by cp,多媒体核心平台,cdma2000 ev-do,wimax,wifi,xdsl,cable,接入类型,终端设备,应用与服务,lte,sip/ims功能 ietf rfc3261 proxy cscf i/s-cscf mrfp sip as,hsgw /mme /sgw /pgw sgsn/ggsn asn gateway,umts/hsdpa,平台软件功能描述,会话恢复功能 会话恢复功能是星运系列特有功能，当功能处于开启状态 时，所有呼叫进入pdsn的会话都会被备份到一张特定的激活板 中。此板卡中的备份会话保持与主用会话一致 当出现会话承载硬件或者软件故障时，会话恢复功能启用。 原有的会话会的信令和数据状态会被移植或者再生到其他可 用的资源上（如：空闲的会话管理或者psc板卡） 如果故障发生在一个会话管理模块上，那么整个恢复过程不 会超过10秒。如果发生硬件故障，整个恢复过程不会超过60 秒 支持情况 pdsn 支持：简单ip;移动ip;代理移动ip ha支持：移动ip或者代理移动ip，包含有或者无per-user layer 3 tunnels lns 会话 同步的地理位置冗余 (geography redundancy) 提供灾难性故障下的节点冗余 停电、光缆中断、关键设备路由表丢失.,软件高可靠性 session recovery,cdma2000 lte 演化,星运核心网络专家,gsm,edge,hspa,wcdma,cdma2000 1x,cdmaone,cdma2000 1x ev-do,ehrpd,4g,无线宽带的演化,overlay,cdma2000 1x,cdmaone,cdma2000 1x ev-do,cdma lte 演化,cdma2000 演化 （1）,pdsn,aaa/ hss,access network,1xrtt,hrpd (ev-do),ha,cmipv4,cmipv4,internet,internet,cmipv4,cmipv4,pdsn / hsgw,1xrtt,ehrpd,access network,internet,internet,ha/pgw,aaa/ hss,s-ipv6,pmip6,pcrf,hrpd (ev-do),same ran / hardware as hrpd,cdma2000 演化 （2） ehrpd network evolution,在部署lte无线网络前，升级现有的hrpd网络到ehrpd hsgw 作为一个新的网元被引入。在hrpd和lte之间，该网元提供移动管理功能 升级pdsn 到pdsn/hsgw 共存阶段，并引入了pmip6, aka, etc pgw一个新的网元被引入( lte 重要网元),internet,internet,internet,ims,1xrtt,hrpd (ev-do),ehrpd,access network,wifi / femto / untrusted,wifi/femto/other,e-utran,enodeb,pdsn / hsgw sgw,pgw / ha,mme,lte,aaa/ hss,pcrf,cdma2000 演化 （3） ehrpd network evolution,enodeb,access network,e-utran,epc,lte,ehrpd access network,hsgw,pgw,presence server,mobile voip,location,mme