DSN新型交换网络试验.ppt

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1、中国移动集团重点/联合研发项目阶段汇报报告,2010年11月19日,项目名称：DSN新型交换网络试验项目编号：2010_JZ_66,一.开题计划完成情况,目 录,二、主要研究成果,三.2011年工作计划及试验成果规划,传统通信网络以话音为主，为适应网络业务和流量的需求，应发展以内容为主的新型交换网络,内容适配,Internet,内容缓存,内容注册,随着移动互联网的进一步发展，流媒体等新型的内容类业务将越来越蓬勃发展，成为新的主流业务，成为集团全业务、移动互联网和三网融合等重大战略中的重点；DSN项目作为国家重大专项，旨在研究和试验未来3-5年的适应包括内容类业务的中国移动移动互联网核心网，对中

2、国移动的网络发展将起到重大推进作用。,据摩根斯坦利报告预测：到2014年，视频流量将占据全球移动互联网流量的69%，数据流量将占95%且复合年均增长率达108%。数据来源：Technology Trends,2008年6月,Morgan Stanley Research,1.1 研究背景及目标（开题报告）,1.1 研究背景及目标：中国移动数据业务的流量逐年攀升,数据流量,语音流量,未来5年美国移动互联网数据流量变化图,中国移动2G数据卡与G3数据卡流量变动,1.1 研究背景及目标：中国移动八大基地数据业务带宽需求大,AT&T数据，自2007年，近3年无线网络数据流量增长5000%,1亿语音用户

3、每月产生流量为26T，600万视频用户每月产生流量60T。按照每年200%的增长速率，2014年，视频用户发展到1亿时，网络流量增长34倍。,音乐、游戏、视频、文学、购物成为热点业务，增速快,数据来源：Technology Trends,2010年4月,Morgan Stanley Research,数据来源：中国移动,2010CNICC互联网业务发展趋势统计,针对互联网热点应用建立八大业务基地,IPhone业务发展，网络压力剧增,当前业务发展现状,1.2 主要研究内容及分工（开题报告）,研究和测试在异构网络环境下流媒体和其他内容类业务的数据分发和调度策略；研究和测试流媒体的缓存管理策略；研究

4、和测试P2P终端在不同网络环境尤其是TD-SCDMA及TD-LTE等环境中的特性和节点参与方式、策略；研究和测试内容交换网络在移动网络中的落地和部署、试点方案，制定设备规范、业务规范以及测试规范；进行实地试点，测试大量用户情况下系统的功能和性能情况；研究移动核心网向内容交换网演进的策略；研究和测试分布式VoIP系统的可行性，并评估对系统硬件投资CAPEX的节省；,北京研究院：负责DSN新型交换网络系统设计、开发和实验室测试、规范制定等四川公司：负责组织DSN新型交换网络省网试点和测试江苏公司：负责组织DSN新型交换网络省网试点和测试,1.3 项目研究实施计划,2011.3,2013,2012,

5、2011,2010,完成交换网络系统主要功能模块关键技术研究与系统开发,正式试点方案设计,完成较大规模现场试点和测试,总体思路：结合省公司需求以及现网相关业务系统情况，实现实验室成果转化总体时间安排：2010.5-2013.12,2011.12,2013.6,完成试点研究报告和相关规范,2013.12,2010.5 系统完成系统设计，完善三屏流媒体系统、开始IMS P2P流媒体系统、分布式VoIP系统开发2010.7 三屏流媒体系统小规模测试和试点方案调研2010.10 三屏流媒体系统展开现场试点测试部署及初步测试验证，2010.12 根据情况改进系统和试点方案2011.5 完成IMS P2P

6、流媒体系统、分布式VoIP系统开发2011.8 完成IMS P2P流媒体的小规模测试和试点方案调研2011.12 IMS P2P流媒体系统试点方案完成，2012.5 完成DSN新型交换网大部分内容现场试点测试部署及初步测试验证，并根据情况改进系统和试点方案2013.6 完成较大规模和全面的现场试点和测试2013.12 完成试点研究报告和相关规范,2010.10,开始三屏流媒体系统现场试点,1.3 项目研究实施计划：本年度试验目标（1）,三屏流媒体的试验目标,展开三屏流媒体系统的实际网络测试测试在实际异构的网络环境中不同类型终端的功能和性能情况；测试实际异构的网络环境中服务器的资源包括cpu、存

7、储、带宽等的消耗情况；,1.3 项目研究实施计划：本年度试验目标（2）,IMS P2P Streaming的试验目标,研发基于IMS分布式流媒体系统，并开始展开在省公司试点验证业务平台功能、网管计费功能、终端（机顶盒终端、PC软终端）功能验证现有系统用户并发能力与内容交换效率,1.3 项目研究实施计划：本年度试验目标（3）,分布式语音交换机的试验目标,P2PSIP,测试分布式交换系统的自组织和自管理能力；测试分布式交换系统的业务能力，基本负载均衡和容灾能力；测试大规模分布式交换系统(几百万用户容量)的扩展性、负载均衡和容灾能力；,1.4 试验主要进展和成果 CM-IMS的分布式流媒体系统,完成

8、基于CM-IMS的分布式流媒体系统架构及流程完成基于CM-IMS的Tracker-AS、Source Server、CIPP、Portal、Content Server、机顶盒终端、PC软终端、计费网管的第一阶段开发完成基于华为CM-IMS现网对接，流程与功能得到验证,开发进展,企标进展,完成基于CM-IMS的分布式流媒体系统技术规范初稿完成基于CM-IMS的分布式流媒体系统业务规范初稿正在进行基于CM-IMS的分布式流媒体系统接口规范初稿正在进行中国移动CM-IMS终端规范机顶盒分册(试点初稿,1.4 试验主要进展和成果 CM-IMS的分布式流媒体系统 主要流程（1）,内容发布流程,业务启动

9、成功流程,1.4 试验主要进展和成果 CM-IMS的分布式流媒体系统 主要流程（2）,媒体数据传输流程,视频点播业务暂停/播放操作流程,保活成功流程,播放正常结束流程,1.4 试验主要进展和成果-三屏流媒体,上半年三屏流媒体主要进展和成果,通过对测试的原型系统进行分析，获得P2P流媒体在异构网络，例如移动网络和固定网络；以及多类型终端，例如手机、机顶盒、PC，进行有效通信的协议设计，并在CCSA和IETF提交相应的文稿。,CCSA：P2P流媒体协议研究报告.doc,IETF：draft-gu-ppsp-tracker-protocol-01.txt,1.4 试验主要进展和成果-DSN VoIP

10、-1,分布式交换机功能测试用例,验证了分布式交换系统的自组织和自管理能力；验证了分布式基本业务能力；验证了分布式的负载均衡和容灾能力；,DSN VoIP 功能测试成果,DSN VoIP 功能测试结构,1.4 试验主要进展和成果-DSN VoIP-2,分布式交换机的性能测试用例,DSN VoIP 性能测试成果,DSN VoIP 性能能测试结构,Proliant DL320 G6服务器，4个CPU*2GHz,Intel E55042.00GHz，内存8G,搭建支持4000CAPS呼叫，800CAPS注册的大规模测试系统，进行大规模的组网性能测试，共30个左右的物理节点，120个逻辑节点；,目前搭建

11、了600万用户容量的测试系统（60个逻辑节点）：验证了分布式系统的扩展性，当节点稳定时性能基本与节点数成线性增长；单物理节点交换容量约为40万；在不同的节点抖动模型下，系统容灾能力和负载均衡能力符合设计要求；,1.5 开题计划完成情况总结,1.6 存在问题及改进方法（1）政策不明朗,IMS P2P流媒体及三屏流媒体试验项目,1）试点的范围可以在研究院内进行；2）和相关单位合作，例如移动设计院进行合作；3）和省公司，例如四川移动进行合作。,试点的方案尤其是三屏流媒体需要考虑如何试点,1,2,3,1.6 存在问题及改进方法（2）,分布式语音交换机的测试项目存在的挑战,试点方案如何在现网切入？脱网测

12、试还是在网测试？业务开展形式:业务与现网业务重合，如何发展新的用户？,一.开题计划完成情况,目 录,二、主要研究成果,三.2011年工作计划及试验成果规划,2.1 围绕DSN新型交换网络试验，丰富和夯实DSN 内容交换网络体系：内容交换网的技术手段和架构,逻辑架构图,功能架构图,技术手段,架构统一,面向互联网和电信网，融合P2P、CDN等现有技术的优势，建立统一的内容分发架构（统一的名址体系、路由、存储、缓存和传输机制）。,建立统一的P2P流媒体协议PPSP，适用于P2P流媒体、P2P文件下载以及Cache、CDN等不同系统，并整合不同业务的内容资源。,针对不同的内容业务形式、不同的终端能力和

13、不同的内容观看方式，建立统一的内容交换平台，提供多样化、多媒体化和个性化的服务。,协议统一,业务提供统一,2.1 围绕DSN新型交换网络试验，丰富和夯实DSN内容交换网络体系：DSN内容交换网络关键技术,多对多连接传输管理适合P2P流媒体和文件下载环境的多对多通信中的传输协议优化和管理、网络和链路状态管理,DSN内容交换信息交换协议和路由规则 PPSP统一的P2P内容交换协议和路由规则以及鉴别复杂网络环境下的多样节点状态和能力,缓存和存储管理策略网络侧和终端侧Peer的缓存管理和存储管理,终端侧,网络侧,服务侧,Tracker,内容源 内容和 用户管理,CDN,Cache,SuperNode,

14、DSN内容交换名、址体系定义内容交换网络中资源和节点的统一名系统和编址方式，适合有线、无线、移动等多种网络终端和网络侧设备,资源调度策略内容交换网络网络侧资源调度策略,TV,核心技术：P2P 内容分发+P2P存储+异构资源管理,2.1 围绕DSN新型交换网络试验，丰富和夯实DSN内容交换网络体系：DSN内容交换网络体系架构,2.2 大规模三屏P2P流媒体系统 1,三屏流媒体的准商用产品,机顶盒/电视,PC,手机,媒体服务器,用户信息的管理；维护本域中的CS和UE列表并提供查询；负责不同域间内容的索引服务。,SN-C 内容索引服务器,提供初始片源内容的管理功能和数据提供服务。,SS 内容源服务器

15、,缓冲直播和点播分片数据，为UE提供流媒体数据下载,CS 内容缓存服务器,2.2 大规模三屏P2P流媒体系统 2,Tracker,Peer,Peer,Peer,Tracker Protocol,Peer Protocol,PPSP：Peer-to-Peer Streaming Protocol,PPSP 协议模型,现有P2P应用系统大多采用私有协议，,问题和需求描述已初步定义；正在设计Tracker和Peer协议,设计中支持Tracker还是无Tracker，或都支持？,协议设计中使用文本还是二进制？,设计中支持Pull还是无Push机制？,PPLive、PPStream,UUSee,TVan

16、ts,Pando,现有协议存在的问题,开发过程存在重复工作,第三方不易参与内容分发,终端需要安装多个软件,较低的网络资源利用率,缺乏对无线或移动网络环境 支持,Scope：-不同设备或环境中内容 信息交换相关的信令协议；-Tracker和Peer协议制定,协议设计讨论中的问题,2.2 大规模三屏P2P流媒体系统 3,详细功能测试,大约40个功能测试点，大多顺利通过，实现既定目标,融合CDN的系统架构：,CSS：系统的数据源服务器，负责源的管理、审核；DPS：预分发策略服务器，负责CDN预分发时策略的维护和预分发的管控功能；CTR：负责域的CCS缓存节点的内容管理以及参与预分发的功能；CCS：域

17、的内容缓存服务器，部署在网络边缘，向UE提供内容下载服务；LBS：负责UE访问的重定向功能；PPS：在网络的出口进行Cache功能的数据解析和UE的重定向。,2.2 大规模三屏P2P流媒体系统 4,设计支持三屏流媒体系统的融合CDN系统，实现统一的CDN平台,多域部署,分层部署,2.2 大规模三屏P2P流媒体系统 5,融合CDN的系统部署：,2.3 CM-IMS分布式流媒体系统：CM-IMS业务的现状,CM-IMS主要业务,多媒体电话业务,CM-IMS多媒体电话业务向个人与家庭用户提供多终端、多接入的话音业务，包含基本音、视频通话、传真、补充业务功能,多媒体彩铃业务,多媒体彩铃是一种被叫业务，

18、可以根据被叫用户事先预设的条件向主叫用户播放相应的彩铃文件,统一Centrex业务,向集团客户提供基于CM-IMS的多媒体电话，除具有普通固话和传真的所有功能外，还能提供视频通话等多媒体服务，是全方位的固定电话解决方案,CM-IMS业务目前已经在全国大面积部署，主要面向企业用户（节省投资、节约运营成本，更可提供多套解决方案）,2.3 CM-IMS分布式流媒体系统：利用分布式技术提升CM-IMS网络容量,以上数据来自从基于固定接入的Internet P2P VoD系统测试,P2P助力IMS支持内容类业务,针对流媒体业务，终端采用P2P技术，可为运营商节省90%的服务器数量。,目前IMS网上的流媒

19、体服务主要基于C/S架构实现C/S架构在承载流媒体等数据量大的业务时存在高成本等问题,IMS助力P2P实现可管可控,基于P2P的流媒体系统普遍存在以下问题P2P网络的运营模型和交易模型导致了利益关系的不均衡难以形成可盈利的运营模式运营商无法从技术角度控制和运营P2P网络采用IMS做信令面控制可以很好解决这些问题有助于解决P2P网络中的计费有助于结局用户数据管理有助于解决QoS控制,IMS强大的业务控制能力,P2P强大的业务承载能力,2.3 CM-IMS分布式流媒体系统：测试状况,实验环境,界面,测试进度,系统结构图,网络架构图,机顶盒,企标,中国移动基于CM-IMS的分布式流媒体系统技术规范

20、中国移动基于CM-IMS的分布式流媒体业务规范 中国移动基于CM-IMS的分布式流媒体系统接口规范,产品,基于企标的业务平台Tracker-AS、内容源服务器（SS）、内容镜像服务器（CS）、内容信息管理平台（CIPP）、PC/机顶盒/移动终端、计费与网管系统,标准化,SA1完成对IMS based P2P CDS，并输出TR 22.906 在SA2成立了IMS based P2P CDS 工作组,移动终端,业务平台,9.15,10.15,11.15,12.31,完成实验室测试,进行省公司试点,完成第一阶段开发,完成第二阶段开发,8.15,试点,2.3 CM-IMS分布式流媒体系统：研发与产品

21、规划,完成第三阶段开发,2010年,验证IMS based P2P Streaming产品功能与性能根据试点实际情况及时修正CM-IMS 分布式流媒体企标及时收集省公司对该业务的实际需求,试点输出成果,2.3 CM-IMS分布式流媒体系统：试点关键问题与对策,对策办法,试点困难,与省公司保持高效沟通希望吸引小区用户、高校为试点对象软终端及机顶盒终端混合使用,试点经验不足试点用户群问题用户终端问题,2.4 基于P2P技术的大规模分布式语音交换系统,业务容量统计,业务实时流量和带宽统计,实时业务量统计,实现了IT化、低成本的分布式电信级交换网络的原型系统,自组织网络管理系统,节点过载和自动均衡,节

22、点故障和替换,2.4基于P2P技术的分布式语音交换系统：主要工作总结,一期原型(8万用户/PC)到二期（50万用户/PC)优化软件性能，单机性能提升3倍支持虚拟机开发，使得物理资源能充分利用使得千万门级别的实验室测试成为可能,系统二次开发，性能大大优化,在较为真实的网络环境中测试了中转算法的有效性和可行性中转算法可以有效改善互联网语音质量中转算法可以有效提高NAT/FW语音质量,中转算法的广域网仿真,12左右的物理节点（48个虚拟节点）,大约可支持600万用户容量，进行了大规模的系统性能，抖动，容灾等测试；验证了性能的扩展性和容灾性；,大规模的系统性能测试,二期原型实现了对补充业务的开发，能够

23、无缝的兼容现有的应用服务器离线短信业务VPMN业务,系统补充业务的开发和测试,2.4 基于P2P技术的分布式语音交换系统：系统二次开发，性能大大优化,8万用户/PC,50万用户/PC,千万门级别的测试需要125台以上的节点，测试过程十分复杂！,千万门级别的测试只需要20台以上的物理节点，使得大规模测试成为可能！,1.优化会话控制代码，引入多线程优化和软硬件解耦2.支持虚拟机：大大提升对物理资源的利用，尤其是多核处理器,2.4 基于P2P技术的分布式语音交换系统：中转算法的广域网仿真-1,实时性要求较高，比如：往返时延300ms抖动50ms,丢包率5%,互联网VOIP需求,多种应用互相争夺资源多

24、个网络难以统一优化和管理异常情况下网络间BGP路由收敛速度较慢,复杂的互联网网络环境,VS.,优化算法能减少18%抖动,直接路径RTT时延大于300ms的比例约为23%,优化算法能有效改进RTT时延,通过测试中转优化算法可以有效的改进直连IP的RTT时延和抖动,231个PlanetLab测试节点，共53130节点对；测试和比较了四种中转算法（Random,GNP,Meridian,T2MC）,测试环境,中转算法的广域网仿真-2,NAT/FW的普遍性（70%）,IPv4地址2.05亿,宽带网民数3.2亿,Internet,对称NAT/FW,相当多的用户需要媒体中转穿越,对称NAT/FW,x,？,

25、联通、电信合计宽带用户总数为9117万户（09-11）,75.6%以上的用户位于NAT后，且超过10%用户位于对称NAT后,测试：随机探测1056用户,通过测试，95%Random选择中转节点的RTT时延大于直连，需要优化算法来选择合适的中转节加以改进；优化算法相比Random能大大改进RTT时延,95%Random选择中转节点的RTT时延远大于直连,Random 37.8%300ms，优化算法最多能达到71.4%300ms，RTT时延得到极大改善！,231个PlanetLab测试节点，共53130节点对；,2.4 基于P2P技术的分布式语音交换系统：中转算法的广域网仿真-2,2.4 基于P2

26、P技术的分布式语音交换系统：华为DSN 分布式核心网功能测试-1,共60个左右功能测试，全部通过。,DSN VoIP 系统测试架构,DSN VoIP 功能测试分项,测试目的,测试DSN VoIP交换系统的自组织能力,测试DSN VoIP基本业务能力,测试DSN VoIP的负载均衡和容灾能力,扩展性：节点的扩展基本与性能呈线性关系,可靠性：在节点能力范围内，节点宕机率对呼叫基本不产生大的波动,HP D320 PC服务器CPU：4 2G 内存：8G交换容量：50万12=600万交换容量,2.4 基于P2P技术的分布式语音交换系统：华为DSN 分布式核心网功能测试-2,2.4 基于P2P技术的分布式

27、语音交换系统：华为核心网和华工中转系统功能联合测试,共约20个左右功能测试，全部通过。,DSN VoIP 系统测试架构,DSN VoIP 功能测试分项,测试目的,测试华为DSN VoIP核心网（SN-C）和华工中转系统（UE,RN-S,RN）的互联互通,2.4 基于P2P技术的分布式语音交换系统：北京、武汉、深圳三地试点安排,2010年8月,2010年11月,2010年12月,北京、武汉、深圳三地测试环境准备,系统联调测试：功能和性能测试,系统演示,北京,深圳,武汉,Nebula是中国移动正在推动的一个面向大规模互联网（包括移动互联网）网络实验的平台，这是一个开放的、针对下一代移动互联网及其“

28、雏形”应用和服务进行开发和关键技术和业务测试的平台。目前启动部署的环境包括中国移动（北京）、华中科技大学（武汉）和华为（深圳）三地的节点，已经完成物理节点和系统的安装；,2.4 基于P2P技术的分布式语音交换系统：北京、武汉、深圳三地试点测试用例,DSN VoIP 功能和性能测试分项,SN-C,SN-C,SN-C,SN-C,SN-C,SN-C,SN-C,SN-C,SN-C,RC-S,RN,RC-S,RN,RC-S,RN,SN-C,SN-C,SN-C,RC-S,RN,北京,广州,武汉,一.开题计划完成情况,目 录,二、主要研究成果,三.2011年工作计划及试验成果规划,2011年工作计划,IMS P2P Streaming/三屏流媒体分布式交换,6.15,01.15,完成试验的报告和结论,完成省公司第一阶段测试,8.15,完成第二阶段开发,10.15,完成第二阶段省公司测试,12.15,完成测试总结,机顶盒+TV,移动终端,业务平台,融合家庭智能系统-四屏融合语音和内容交换,宽带智能终端,提供高清视频点播和直播提供高清语音和视频通话，会议,提供TV视频切换播放提供语音和视频通话，会议,提供业务连续性，保证语音和视频在4屏中无缝切换,提供小视频播放TV遥控器提供语音通话和会议,宽带电脑,提供视频播放和文件下载等业务提供语音和视频通话，会议,47,结束,谢谢大家！,