華為軟交換SoftX3000體系結(jié)構(gòu)分析

1、華為軟交換SoftX3000體系結(jié)構(gòu)分析本文對SoftX3000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、單板功能、信令流程進行了全面 闡述，對軟交換與傳統(tǒng)交換機的體系結(jié)構(gòu)做了比較，并對各單板之間的通信機制， 以及業(yè)務(wù)單板的信令處理路徑進行了深入分析。標簽：華為軟交換；SoftX3000；體系結(jié)構(gòu)；信令路徑本文對SoftX3000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、單板功能、信令流程進行了全面 闡述和深入分析，以期對從事軟交換維護的同行有所幫助，起到拋磚引玉的作用。一、Softx3000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（一）硬件構(gòu)成SoftX3000硬件體系結(jié)構(gòu)可分為業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)、維護管理子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān) 控子系統(tǒng)三個部分。業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)（又稱為“主

2、機”或“前臺”），是SoftX3000的核心部分，由 OSTA機框和連接設(shè)備構(gòu)成，主要完成業(yè)務(wù)處理、資源管理等功能。維護管理子系統(tǒng)（又稱為“后臺”），由BAM、應(yīng)急工作站、WS、iGWB和 連接設(shè)備構(gòu)成，主要完成操作維護、話單管理等功能。環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)包括每個業(yè)務(wù)處理框的電源監(jiān)控模塊、風扇監(jiān)控模塊和每個 機柜的配電框監(jiān)控模塊，主要用于保證SoftX3000正常的工作環(huán)境。SoftX3000硬件平臺由一個基本機柜和最多4個擴展機柜組成。最少配置時， 為一個機柜，由BAM、IGWB和一個0號OSTA機框組成。最大配置時，為5 個機柜，共有18個OSTA機框。在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)的容量由OSTA機框的

3、數(shù)量來決定，可根據(jù)需要在1 到18框之間靈活配置，完全滿足平滑擴容的需要。最小配置只需要一個OSTA 機框，由FCCU、IFMI、CDBI和MSGI各一對單板構(gòu)成。每對FCCU的處理能 力是400K BHCA。最大配置時，可配置40對FCCU單板，系統(tǒng)的處理能力達 16M BHCA。SoftX3000的物理構(gòu)成和連接關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。（二）邏輯結(jié)構(gòu)SoftX3000硬件邏輯結(jié)構(gòu)由5個模塊組成，即接口模塊、系統(tǒng)支撐模塊、信 令底層處理模塊、業(yè)務(wù)處理模塊和操作維護模塊。接口模塊提供各類物理接口以滿足系統(tǒng)組網(wǎng)的需求，包括窄帶接口單元E1、 接口板EPII；寬帶接口單元IP轉(zhuǎn)發(fā)板IFMI、IFM

4、I后插接口板BFII和時鐘單元 CKII。系統(tǒng)支撐模塊實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的加載、設(shè)備管理和維護及板間通訊等功能， 包括系統(tǒng)管理板SMUI、系統(tǒng)管理板后插接口板SIUI、熱插拔控制單元HSCI等 幾個部分。信令底層處理模塊提供信令協(xié)議處理功能，包括FCSU的MTP2處理單元、 寬帶信令協(xié)議處理單元BSGI和多媒體信令處理單元MSGI板。業(yè)務(wù)處理模塊由呼叫控制單元FCCU、呼叫控制及信令處理單元FCSU和數(shù) 據(jù)庫單元CDBI構(gòu)成。操作維護模塊由BAM、WS、iGWB計費網(wǎng)關(guān)、LAN Switch和應(yīng)急工作站 等設(shè)備構(gòu)成，負責整個系統(tǒng)的管理、維護以及話單的處理。核心LAN Switch具 有實現(xiàn)多框間設(shè)

5、備互聯(lián)的功能。二、軟交換與傳統(tǒng)交換機結(jié)構(gòu)比較傳統(tǒng)交換機由處理機系統(tǒng)、交換網(wǎng)絡(luò)、用戶和中繼線接口模塊、信令處理模 塊、操作維護子系統(tǒng)等組成。整個交換機是一個有機的整體，各模塊之間用復雜 的、結(jié)構(gòu)各異的內(nèi)部總線連接，模塊之間使用內(nèi)部協(xié)議通信。交換機使用復雜的 專用操作系統(tǒng)，除了具備呼叫處理功能，還要有強大的自維護功能。整個交換機 是一個復雜的多處理機系統(tǒng)。軟交換是以承載網(wǎng)為核心，基于TCP/IP協(xié)議通信的分布式交換機。它把一 個結(jié)構(gòu)復雜的交換機分解為多個功能獨立的部件，部件間以TCP/IP協(xié)議通信， 簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，是一個部件化的通信網(wǎng)絡(luò)。軟交換的基本功能是處理信令協(xié)議， 強調(diào)的是部件間的標準化通

6、信。軟交換的各個部件（如SoftX3000和UMG8900）可以部署在不同的機房或 者不同的城市，只要IP網(wǎng)絡(luò)是通達的。理論上，SoftX3000的兩個OSTA機框都 可以部署在兩地，而不影響軟交換的功能。SoftX3000以O(shè)STA機框為基本的管 理和運行單元，機框之間用網(wǎng)線連接，以TCP/IP協(xié)議通信。只要用PING命令 就可檢測出機框之間的通信是否正常。SG、SHLR、MRS、UMG等部件的連線 也很簡單。而傳統(tǒng)交換機的機架之間連線很復雜，機架內(nèi)部的機框之間連線則更 復雜。SoftX3000的所有單板中，除了接口板和ALUI、CKII等硬性單板外，所有 的業(yè)務(wù)單板都配置IP地址，單板之間

7、通過以太網(wǎng)總線進行TCP/IP通信。因此， 完全可以用一臺功能和性能相同的計算機或服務(wù)器代替一塊單板、一個OSTA機 框、甚至SoftX3000來完成等效的功能。軟交換的各部件和SoftX3000各單板之 間的通信相當于一個協(xié)同工作的計算機網(wǎng)絡(luò)，每個部件或單板都可以視為一臺計 算機。事實上，軟交換就是在INTERNET的VOIP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。三、SoftX3000內(nèi)部通信（一）OSTA機框總線SoftX3000由一個或多個OSTA機框組成，OSTA機框之間用LAN Switch 互連，以TCP/IP協(xié)議通信。每個OSTA機框包括了共享資源總線、以太網(wǎng)總線、 H.110總線和串口總線四種類型

8、的系統(tǒng)總線，從而實現(xiàn)了單板通信、程序和數(shù)據(jù) 加載、告警上報等SoftX3000的所有功能。如圖3-1所示。共享資源總線的速率是2G bit/s，每個OSTA機框有2條。共享資源總線是 SMUI 板用于對本框所有可加載單板 （IFMI/BSGI/FCCU/FCSU/CDBI/MRCA/MSGI）進行加載、管理和維護的總線。以太網(wǎng)總線是 OSTA機框中的 MRCA、FCSU、FCCU、BSGI、MSGI、IFMI、 SMUI、CDBI單板之間的業(yè)務(wù)通信通道，也是與其他OSTA機框之間的業(yè)務(wù)通 信通道。每個機框有2條以太網(wǎng)總線。H.110總線提供4096時隙的交換能力H.110總線主要用作框內(nèi)基準時

9、鐘的 傳輸通道，以及完成FCSU主、備板業(yè)務(wù)倒換的功能。每個機框包括一條H.110 總線。串口總線是SMUI用于對業(yè)務(wù)處理框內(nèi)不掛在共享資源總線上的單板進行 管理，此類單板包括CKII、EPII、ALUI。串口總線波特率為38.4Kbit/s。四種總線中，僅以太網(wǎng)總線用于業(yè)務(wù)、信令數(shù)據(jù)的傳送，其他三種總線用于 管理、維護、加載、告警上報和計費數(shù)據(jù)傳送等功能。（二）單板間通信每塊可加載的單板都分配一個模塊號。不同類型的單板，其模塊號范圍不同， 如SMUI單板從2-21，F(xiàn)CCU單板從22-101。BAM的模塊號固定為0，IGWB 的模塊號固定為1。每個模塊都被分配兩個平面的IP地址172.20.

10、200.模塊號、 172.30.200.模塊號。比如，模塊號為22的FCCU的IP地址為172.20.200.22和 172.30.200.22, BAM 的 IP 地址為 172.20.200.0 和 172.30.200.0。配置兩個網(wǎng)段是 為了增加通信的可靠性。單板的IP地址由SMUI根據(jù)單板的模塊號設(shè)定，單板 的 MAC 地址也由 SMUI 設(shè)定，如 172.20.200.22 的 MAC 地址為 00e0fc:002016。 備用側(cè)單板沒有IP地址。兩機框的單板通信路徑為：單板 AHSCI板LAN SwitchHSCI 板單板 B。各單板間的通信狀態(tài)，可以用 DSP COMM命令進行

11、查詢。如命令“DSP COMM: FN=2， SN=6， COMT=CPCI”。四、SoftX3000的信令處理過程（一）信令功能SoftX3000的功能，就是處理各種信令協(xié)議。有軟交換互通協(xié)議SIP、H.323, 媒體控制協(xié)議H.248、MGCP，以及用SIGTRAN承載的傳統(tǒng)信令I(lǐng)SUP、INAP、 DSS1、V5 等。SoftX3000的硬件單板類型較少，其中業(yè)務(wù)單板有IFMI、FCCU/FCSU、CDBI、 MSGI、MSGI、MCRA，其余的單板都是為了完成維護管理、加載、告警、接口、 時鐘、供電和環(huán)境監(jiān)視等輔助功能。IFMI單板完成一級IP包轉(zhuǎn)發(fā)和負荷分擔功能，將不同的協(xié)議信令轉(zhuǎn)發(fā)

12、給 MSGI和MSGI單板處理；BSGI和MSGI完成二級信令處理和并分發(fā)給FCCU 單板；CDBI存儲配置數(shù)據(jù)，用于信令轉(zhuǎn)發(fā)時的單板定位；FCCU完成呼叫處理 功能，包括呼叫號碼和路由分析、計費、信令處理等功能；MCRA是內(nèi)語音板， 獨立完成放音功能。SoftX3000單板協(xié)議棧如圖4-1所示。圖4-1 SoftX3000單板協(xié)議棧（二）信令處理路徑SoftX3000配置一對或多對IFMI板，每對IFMI配置一個IP地址，代表 SoftX3000對外發(fā)送和接收信令。接收信令路徑為上行路徑，為 BPIIIFMIBSGI/MSGI FCCU/FCSU，發(fā)送信令路徑為下行路徑，為 FCCU/FCS

13、U BSGI/MSGIIFMIBPII。M3UA承載的ISUP信令上行路徑（1）IFMI板處理MAC消息后，根據(jù)IP協(xié)議類型、本地IP地址、本地SCTP 端口號、對端IP地址、對端SCTP端口號，通過以太網(wǎng)總線將消息分發(fā)到指定 的BSGI進行處理。（2）BSGI進行IP、SCTP和M3UA消息處理后，根據(jù)NI、OPC、DPC、 CIC分發(fā)到負責處理該CIC的FCCU/FCSU板。M3UA承載的ISUP信令下行路徑（1）FCCU/FCSU根據(jù)處理M3UA鏈路的BSGI模塊號，通過以太網(wǎng)總線 將消息發(fā)送到BSGI板進行處理。（2） BSGI進行M3UA、SCTP消息處理后，根據(jù)IP報文的源IP地址

14、確定 IFMI板，并通過以太網(wǎng)總線將對應(yīng)的消息包分發(fā)到指定的IFMI板進行處理。H.248/MGCP信令上行路徑（1）IFMI板處理MAC消息后，根據(jù)BSGI功能配置和負荷分擔的原則， 通過以太網(wǎng)總線將消息分發(fā)到BSGI進行處理。（2）BSGI按不同的消息類型，或者根據(jù) Transaction ID分發(fā)到所屬的 FCCU/FCSU，或者將消息轉(zhuǎn)發(fā)給CDBI，CDBI查詢終結(jié)點TID歸屬的 FCCU/FCSU模塊號并將消息轉(zhuǎn)發(fā)給該模塊。H.248/MGCP信令下行路徑（1）對于同一個呼叫的第一個消息，F(xiàn)CCU/FCSU會按照負荷分擔的原則 選擇一塊BSGI，并會將同一呼叫的后續(xù)消息都分發(fā)到該BS

15、GI板處理。（2）BSGI板進行MGCP/H.248編解碼和UDP消息處理后，根據(jù)UDP包 中攜帶源IP地址與IFMI IP地址進行比較，選擇IP地址系統(tǒng)的IFMI板進行分 發(fā)。5.SIP信令上行路徑（1）IFMI板處理MAC消息后，判斷UDP消息的目的端口。如果目的端 口是SIP本地端口，IFMI則根據(jù)SIP本地端口與MSGI模塊號對應(yīng)的關(guān)系進行 消息一級分發(fā)。如果目的端口是SIP服務(wù)端口，IFMI則依據(jù)負荷分擔的原將消 息分發(fā)到任意一塊可以處理SIP協(xié)議的MSGI。（2）如果是SIP用戶呼叫或非呼叫類型的消息，MSGI向CDBI查詢SIP 用戶標識（用戶名或 E.164號碼）與FCCU/F

16、CSU對應(yīng)關(guān)系，并分發(fā)到該 FCCU/FCSU。如果是SIP中繼呼叫，MSGI根據(jù)負荷分擔的原則將消息分發(fā)到任 意一塊FCCU/FCSU板處理，并在本板數(shù)據(jù)庫記錄Call ID與FCCU/FCSU模塊 的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)Call ID將同一呼叫的后續(xù)呼叫消息分發(fā)送同一塊FCCU/FCSU 板。6.SIP信令下行路徑（1）FCCU/FCSU根據(jù)負荷分擔的原則將消息分發(fā)到可以處理SIP協(xié)議的 MSGI板，并在本板的數(shù)據(jù)庫上記錄對應(yīng)的MSGI模塊號，同一呼叫的其他下發(fā) 消息將直接按照記錄進行下發(fā)。（2）MSGI進行SIP、UDP消息處理，根據(jù)需要分發(fā)的UDP包的本地IP 地址選擇適當?shù)腎FMI板。通過分析各種配置數(shù)據(jù)在單板中的存儲情況，可以更好地理解SoftX3000的