硕士论文-wimax网络高可用接入网关的设计和实现

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1、上海交通大学硕士学位论文WiMAX网络高可用接入网关的设计和实现姓名：陈彦申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：张尧弼;王春波20090327WiMAX网络高可用接入网关的设计和实现WiMAX网络高可用接入网关的设计和实现摘要全球电信运营商都在向综合型信息服务提供商转型，转型是电信网络面临的一次革命性变革。同时互联网技术的兴起，是一场深刻的网络技术革命，它将引发作为传统网络信息平台的电信网、计算机网和多媒体网的全面变革并加速它们之间的融合进程。WiMAX（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess）网络作为互联网技术向宽带无线化发展兴起

2、的一项革新。电信市场日益激烈的竞争促使电信设备开发商要不断更新，开发增强型，有附加价值及竞争力的应用，同时必须在成本与推出市场速度间取得平衡。传统的电信设备是为单一业务考虑，基于单板设计的大型机柜服务器。它的体系架构是封闭的、私有的和垂直的，并且价格昂贵。随着微电子技术和集成电路技术的发展，通过使用多个服务器建立的集群系统不但具有良好的性价比而且具有扩展性。本文设计的WiMAX高可用接入网关ASNGW（AccessServiceNetworkGateway,以下简称网关）是基于PC机架服务器建立的集群系统。由于电信业务的高可靠性要求网关系统必须满足电信设备达到99.999%的高可用性

3、。系统的可用性是以可靠性和可维护性来度量的。由于采用的普通PC机架服务器的可靠性达不到电信级别的标准，所以本文的研究重点是如何提高各部件的可维护性，从而使整个网关集群系统达到电信高可用的目的。本文首先在研究了国内外主流的计算机容错技术的基础上，设计在单机上采用磁盘镜像和多路径技术，同时多机之间采用交换机堆叠技术、网络镜像等集群技术，独立设计了在网关集群内基于IP组播的心跳监测技术。充分考虑了单点故障、数据热备份、网络环境等方面的特征，在尽可能少增加成本的基础上最大限度地降低系统的故障概率、减少维修时间，提高可维护性，从而提高系统的可用度。其次，对本文设计的网关集群系统建立数学模型，运

4、用马氏过程分析并建立可靠性框图，与普通集群比较计算可用度，提供定量依据证明该网关集群系统达到电信级应用的要求。IWiMAX网络高可用接入网关的设计和实现再次对本文设计的网关集群系统内多机间的冗余进行了详细的测试，以两种角度来分析测试数据，得出基于IP组播的心跳监测技术能达到的精度。最后介绍了本文设计的网关集群系统已成功应用于全球六家WiMAX运营商的商用网络，并从反馈的运行数据反映了该网关集群系统运行稳定，对整网的健康运行及吸引更多的签约用户有着重要意义。本论文对电信设备的高可用架构设计提出了全新的方案，并做出了有益的贡献：(1)基于PC技术架构的集群系统，设备是开放和能重用的。构件

5、化使得原有的电信网络走向开放，运营商可以根据市场、商务和用户业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建解决方案。构件间协议接口的标准化可以实现各种异构网络的互通互连。(2)研发成本的下降，提高产品的竞争力。直接使用现有产品可以享受大量经济规模所带来原料成本降低的好处。由计算机系统代替传统的电信设备架构，可以节省电信设备的硬件研发成本，使用市场上的成熟产品还避免了自身研发的风险。通过研发成本的下降，也提高了企业的竞争力。关键词：高可用，网关，集群，ASNGWIIWiMAX网络高可用接入网关的设计和实现THEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFHIGHAVAILABILITY

6、ACCESSGATEWAYFORWiMAXNETWORKABSTRACTTheglobaltelecomoperatorsarealltransformingintocomprehensiveinformationprovider.Transformationisarevolutionarychangefortelecomnetwork.Atthesametime,Internettechnologybloomspreadsanintensivenetworktechnologytransformation,whichleadingtraditionaltelecomnetwork,

7、Internetandmultimedianetworktransformationandintegrationprocess.WiMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)networkberegardedasanewinnovationfromInternettoWirelessbroadbandtechnology.Thetelecommanufacturersmustsupplyenhanced