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论文研究-基于Asterisk的SS7集群研究 .pdf 评分

基于Asterisk的SS7集群研究,王晓栋,詹舒波,Asterisk作为一个开源的VoIp PBX 系统,是一个在Linux环境下的纯软件实施方案,完成了各种IP PBX 的功能。它免费,开源,可二次开发的特性�
国武技论文在线 信令网 概述 通信网主要可以分为两大部分:信令网和话路网,而信令网又是通信网络中的基础。在 信令网中所运行的信令协议主要就是 信令是贯穿于整个通信网络的,它是为了元 成呼叫接续的一和通信语言。信令是一种共路信令,共路信令依据其自身的构架而引发 出了一些优点:信令传输速度快;信令容量大;信道利用率高;信令易于管理和维护;易于 开发一些基于信令的上层应用。但有优点的同时也给共路信令提出了一些特殊的要求:信道 传输的安仝性要高;信道传输的误码率要低。 基本概念 信令链路():即指用来传送信令的物理通道,一般为线的一个时隙; 信令链路集( ):具有相同属性链路的集合,也可以说成是到一个局向的所 有链路组成的集合。同一个信令链路集中的所有链路是负荷分担的。两个信令点之间直连的 链路集只能有一个; 信令链路编码()、信令链跻编码发送()和链路编号( 令链路编码是用来区分同一个链路集中不同链路的 是在测试消息中所使用的,让对 方来识别同一链路集中的链路:而链路编号则是用来区分冋一模垬中的不冋链路的。同一条 链咯两端的必须一致,如果不一致链峰则不会相通;链路一端的和 般必 须配成·致,如果不致链路很可能不会相通的 信令点编码():即指每个信令实体的编码,该编码相当于该信令实体的地址, 在具体的寻址过程中会被使用到。而信令点编码依据其长度不同可以分为位信令点和 位信令点。国际上一般采用位信令点编码,而国内一般采用位信令点编码; 网层次结构 网结构图 信令系统从功能上可以分为公用的消息传递部分()和适合不同用户的独立 的用户部分。消息传递部分的功能是作为一个公共传递系统,在相对应的两个用户部分 之间可靠地传递信令消息。 国武技论文在线 应用层 INAP OMAP MAP 表示层 ISUP TUP DUP 会话层 UP TCAP 传输层 SCCP 网络层 网络 MTP第三级 服务 数据链路层 MTP第二级 MTP 物理层 MTP第一级 QSI七层結构 NO7信令的四级功能结构 图2网结构图 信令数据链路层 对应于模型中的物理层。信令数据链路功能是的第一功能级,定义信令数据 链路的物、电气和功能特性。而信令数据链路乂可分为数宇信令数据链路和模拟信令数据 链路。在数字信令数据链路中规定采用 的速率(群的个吋隙的传输速率); 在模拟信令数据链路中,如采用频分复用传输系统的信令数据链路,规定采用 的速 率。在我们移动通信网络中,都采用数字信令数据链路。 一信令链路层 对应于模型中的数据链路层。信令链路功能卡要是规定了为在两个直接连接的信 令点之间传送信令消息提供可靠的信令链路所需要的功能。 层的主要功能有:信令单 元的收发控制和信令链路状态监视。信令单元的收发控制主要包括:信令单元的分界、信令 单元的定位、信令单元的差错检测和信令单元的差错校正。而信令链路状态监祧主要包括: 信令单元差错率的监视、处玊杋改暲处理及信令链路故障处玊和拥塞时的流量控制 一网络层 该层和倍令连接控訇层一同对应于的网络层。 层保证了两个直接连 接的信令点之间传送信令消息的可筚性,但它对信令消息不作任何处理(从用户层面上看, 其实 层会向消息码流中插入定位定界符和差错校验位) 则是处理信令消息的 最低一层。 层在层的基础上实现了信令网终级别的功能,即具有路山寻址的功 层为整个信令网络提供了路由寻址的功能,其在信令消息发送和接收过程中都起 着重要的作用。 层主要有两大功能:信令消息处理和信令网终管理。信令消息处理内 部又可以分为三大块:消息识别、消息分配和消息编路。信令网络管理主要叫以分为:信令 业务管理、信令路由管理、信令链路管哩。根据上述的描述我们可以清楚的知晓 的基 本功能。 国武技论文在线 集群研究与实现 研究 开源项目经过十多年的发展,已经不再单独局限于 的应用。实际上, 软件已经是一个平台,不仅可以用于 的开发,也可以用于中继网关() 模拟电话适配器( ),甚至 产品的开发。同时, 开源项目已经逐步发展成为一个“统一通信”()的解决方案。而我们的研究主 要是针对 作为中继网关的功能,负责信令的转换。下图是 作为中继网关的 结构图,其中,位于最底层的是语音板卡,负责线路的接入, 是语音卡的硬件驱动, 负责对信令的转换和管理 Asterisk 管理系统 Asterisk 语音卡 网关系统 作为一款国外的开源软件,它的开源和功能强大的特性已经使得越来越多的企 业去研究它的用法和配置,它作为中继网关,对于信令和信令的支持是很强大的, 山于当前信令需要运营商去分配 资源,而这种资源是比较少的,所以很多企 业使用最多的是倍令,只有少部分企业使用到信令,但是由于信令的业务优 势,很多的企业也开始慢慢倾向于 对于的单台服务器网关的支持是很好 的,对于多台冈关共亨信令链路的方案, 是支持多台主机集样的,但是国内却儿乎 没有相关的测试案例和使用文档,所以木文主要工作就是对 和集群源码的饼究, 通过段时间对 和集群的研究,得出集群方案 集群实现 环境部署图 IP:192.168.2.37 OPC:0x010101 DPC:0x020202 Server host 运行信令链路 PSTN网络 IP:192.168.2.199 OPC:0x020202 OPC:0x010101 DC:0x010101 DPC:0x020202 Client host 共享 Server信令链路 图4测试环境部署图 测试环境部署 在实验室测试坏境中,我们用一台网关设备去模拟网络,提供一个源点码 目的点码 个信令链路和个话路时隙,侧网络是两个配置样的 中继 国武技论文在线 网关,每个中继网关有两个∏1,其中集群配置我们采用 模式,将 台机器 作为服务器,服务器网关上分配信令链路,并且运行 守护进 程,守护进程不停地监听从客户端机器发来的请求并与之建立 连接,实现客户端机 器与服务器机器信令链路的共亨。客户端机器通过读取配置文件中的信令时瓈和服务器 地址去和服务器通信,和服务器网关建立 连接之后,所有信令都会通过服务器机器 信令链路送到 网终,对于 网络侧,侧网络结构完仝是透明的,就好像侧 完仝是一台网关设备一样 集群实现与测试 测试环境部署好之后,开始实现集群配置,侧所有 中继网关都在一个 信令集之内,共享信令链路和 配置文件如下,所有网关配置都致。 国武技论文在线 的模块读取上述的配置文件,不管是服务端还是客户端都会根据配置的信 令链路的和端口号发送 连接请求,当服务端启动 之后,会自动绑定到配 置的端口号上,去监听客户端发来的请求。每个中继网关根据标签配置自己相应的源 点码,日的点码,链路以及本机。 在 服务器端网关启动 守护进程,出现如下信息,说明集群配置成 功 [rootlcinss7 chan_ss7-2.0.0]s/mtp3d Using /etc/asterisk for ccnf ig directory May 2310: 44: 59 [NoTICE] conf ig. c: 806 load_config- link Configured Iink' 12 on linkset'g1',firstcic=33 May 23 10: 44: 59 [NOTICE] conf ig. c: 806 load_config link configured link 14 on linkset g, firstci[=97 W2024500011rg160c659fr01iket'gr, May 23 10: 44:59 [NOTICE] ntp. c: 2468 mtp-init Initialising 1 signalling lirk starting MTP threat, Fid=7506. . Starti ng mtp nain lcop, pid=7566. using mtp3 service port 12000, socket 6 starting monitor thread, pid=7556. May 2310: 44: 59 (NOTICE] mtp. c: 2349 mtp init. link Initialising 1 ink. "11/1 , lirkset'gr' s1s, 0. 0x080 way 2310: 44: 59 INOTIcE] ntp. c: 2064 ntp thread main Enpty Dahdi output buffer detected, outgoing packets may have been lost on lirk'l May 23 10: 44:59[NOTIcE] mtac.c: 247 14isup_inservice 14isup- inservice lirk=l1 May 23 10: 44: 59(MARNING]mtp3d c: 138 process_event MTP is now UP on link'l1 May 2310: 44: 59 [NOTICE]mtp. c:1297mtp2-gaod- frame sending TRA to peer on lirk.. May2310:44: 59 [EVENT] ntp c: 1065 mtp3_send-sltm sending SLT to peer on link 'l1 May 23 10: 44: 59[NOTICE] ntp. c: 1469 process_msa using subservice field frcm incoming Msu: 0x8 May 23 10: 45: 02 [NOTICE]mtpld C: 422 atp- mainloop Accepted socket connection from 192.168. 2. 37, fd 7 May 23 10: 45: 02 [NOTICE] mtpld. c: 529 ntp_mainloop Registered client protocol 5 for link 11 May 2310:45: 02[NOTICE]mtp3d C: 422 mtp.- mainl pop Accepted socket connectin from 192 168.2. 199, fd 8 May 2310:45: 02[NoTICE] mtpad C: 529 atp mainlpop Registered client protocol 5 for lirk'll May 23 10: 46: 00 EVENT]nt p C: 1065 ntp _send.slim sending slIm to peer onlink1' May 23 10: 47: 01 [EVENT]ntp. c: 1065 mtp3-send-sltm sending SL TH to peer on link'11 M721自A爱n? TREAT1mnra1 065 mrn2 eand ele画nHnn Ana△P 集群型置 国武技论文在线 集群测试 我们使用开源软件测试集群网关的负载性能和稔定性,是一个测试 协议性能的工具软件,它是一个的开放源码软件。它包含了一些基本的用户代理工作 流程(和),并可使用 和建立和释放多个呼叫。它乜可以读 的场景文件,即描述任何性能洲试的配置文件。它能功态显小测试运行的统计数据(呼叫速 率、信号来回的延迟,以及消息统计)。周期性地把统计数据转储,在多个套接字上 的和,利用重新传输管理的多路复用。在场景定义文件中可以使用正规表达式, 动态调整呼叫速率。 测试流程图 由于测试重点是并发性,因此选取的是基本的流程,图中省略了和网关部分, 只保留流稈,两端的 是模拟实现。 软交换A 软交换B User Atent User Agent 1LINVITE A 100(Trying NV正E )10mg HINVITE 呼叫建立 +6 100(Trying) +0 180(Ringing) 180 (Ringing) ①180igng ④2008 200(0K) 200(0K HACK HACK (1s OPTIONS -200 媒体通道 RTP MEDIA PATH 呼叫拆狳 ④BvE ①BE 200(oK 2000K) 图6测试流程图 测试分析 环境搭建好之后,使用充当和的角色进行大呼测试,下衣是服务器硬 件参数 表1硬件参数 数量功能 配置 192.168.237 UAC侧 Intel(R)Xeon(R)CPU E5520 1921682.199 SS7集群侧 @2.27GH2*8 网关服务器 MEM 6G 1921682.136 UAS 侧 Intel(R) Xeon(R)CPU E5520 SS7对端侧 @ 2.27GHz*8 网关服务器 MEM 6 G 国武技论文在线 根据硬件配置参数,这样的环境下可以运行大概坐席左右,按照每次通话大概 秒左右,系统需要处理的呼叫量为 ,针对环境,我们设置了组测试数据,分别是 坐席,坐席,坐席的呼叫统计,下表是呼叫测试数据 表2测试数据 坐席数 CAPS 5s7集群负载 cPU空闲率 内存占用率 呼叫成功率 200 6. 6CAP 73% 2% 400 48 100% 400 13.3CAPS 400 30 89% 99% 如图表所示,在,内存满足并发性的要求下,测试了组数据,集群网关都能 通过共享同一个信令链路准确无淏的将呼叫送到对端,随着并发数的增大, 空闲率越 来越少,内存占用越来越大,虽然未超过集群负载,由于内存占用比较大,也相应的出现了 些呼损,对于坐席和巫席的情况,进行小时连续呼叫时,系统运行平稳,呼 损率为 通过测试发现,如果并发数人于集群负载,话路已经满负荷时,超岀的呼叫数都 会相应的呼损,而如果在服务器使件条件满烂的情况下,不超过集群负载时候,长时 间呼叫系统乜会保持稳定,呼损数量几乎为,由此可见多主机共享信令链路的方案也是稳 定可行的。 结论 本文给出了基于 的集群解决方案,更好的支持了在人型呼叫中心的使 用,使得运营商的信令资源得到了更好利用,让企业也减少了资源成本。由于实验室环境有 限,所以只测试了两台网关集群,而从源码中待出,理论上,两个信令点之间只需 个链路集,一个信令链路,一个源点码,一个目的点码 模块就可 以支持主机集群,个电路识别码,也就是说只需占用很少的链路资源就可以 支持路电话并发,不过这也是在服务器硬件和网关设备都提升的情况下才有可能实现 的,在当前技术和设备条件下,随着并发数的提高,呼损率也会随之上升。不过,我相笮, 本文所提出的集群方案会受到越来越多企业的青睐,也会越来越多被应用到实际当中。 致谢 本研究及论文是在我的导师詹舒波老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学 态度,严谨的治学精神,深深地感染和溦励着我。在此谨向我的导师詹舒波老师致以诚挚的 谢意和崇髙的敬意。其次还要感谢项目组的黄宇师兄,正是由于他的细心帮助和指导,我才 能克服一个一个的困难和疑惑,直至论文的完成。最后,再次对关心、帮助我的老师和同 学表示衷心地感谢 参考文献 曹亚 网关介绍 小结 桂海源骆亚国倍令系统北京北京电大学出版社 七号信令概述 杨晋備吴立贞信令系统技术手朋北京人民邮电出版社 李红伟基于 刚关的研究北京北京邮电大学 曹亚詹舒波基丁 的媒体恻关性能的硏究科学与财富

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