RCS融合通信系统设计方案解析

　　中国移动融合通信项目是世界最大的基于vIMS的RCS融合通信项目，设计目标是1亿用户，可以提供IMS+RCS+VoWiFi+VoLTE融合业务，为目前全球最大的NFV商用项目。

　　随着业务类型的增加以及业务量的增长，整个资源池采用分批分DC 式建设，目前共建立了三个DC，规模为服务器268台，业务高峰期虚拟机数量超过2800台。

　　方案意义与必要性

　　NFV是欧洲电信标准化协会旨在通过采用通用硬件及在其上流行的虚拟化技术，来取代目前由电信设备厂商给运营商提供的专用硬件设备，从而降低网络建设的昂贵成本支出。同时，NFV使得运营商的计算、存储和网络资源的部署和应用更加灵活，使在虚拟化层之上的各种电信业务的新增、升级和快速部署成为可能。

　　作为在电信领域有着二十余年深厚积淀的厂商，中兴基于开源社区技术，根据电信领域的需求特点开发相关增强功能，积极为像中国移动这样的世界顶级运营商提供NFV产品，帮助中国移动实现升级换代。

　　业务需求分析

　　短信是最基础的移动通信服务，是电信服务的代表。但长期以来，这些基础通信业务未有升级，其功能单一、体验受限，已无法满足用户日益增长的通信需求。

　　同时，社交媒体及移动互联网新应用的爆炸式发展，正使运营商面临巨大的业务挑战，4G网络技术的发展，更是促进了移动网络与互联网的进一步融合。目前，类似微信等互联网应用的发展，已经极大地抢占了短信和语音的市场，严重威胁到运营商在信息产业界的地位。

　　传统电信运营商为应对互联网业务的挑战，增强用户的丰富沟通需求，推出了RCS。RCS顺应用户和市场需求，重新定义了基础电信业务集合，使用户可以享受更多业务，同时还能够开放业务能力，构建良性生态系统，实现多方共赢。

　　整体解决方案

　　1、方案概述

　　针对消息业务演进发展方向，中兴通讯提出了融合消息的解决方案，该方案支持统一消息存储，并支持传统消息向RCS平滑演进。该方案分为三步：

　　第一步，提供RCS平台并解决短信与RCS消息的互通；第二步，提供短/彩信、Email与RCS消息互通及消息存储；第三步，融合所有的消息引擎包括短/彩信、VMS及支持各业务之间消息互通，同时支持与社交软件、永远在线软件等独立应用的互通。通过融合消息，实现RCS业务与传统消息业务共存，帮助运营商准备好部署大规模的RCS业务。

　　中兴通讯RCS产品独具特色。首先，中兴通讯RCS产品具有NFV云计算架构，可实现业务网络的自动部署和弹性伸缩，还支持向未来网络平滑演进。中兴通讯的融合通信云化系统的总体架构如图1所示。

　　图1 融合通信云化系统的总体架构

　　云化的融合通信平台由虚拟化网元功能VNF（新通话、新消息）、云平台和云管理系统组成，其中云平台包括硬件资源、VM和Hypervisor，云管理系统包括NFVO、VNFM和VIM。云平台系统架构上支持软硬件的解耦。

　　2、解决方案技术

　　中兴通讯融合通信云化系统本次选择KVM（Kernel-based Virtual Machine）作为Hypervisor，KVM是基于内核的虚拟机，它是一个已经集成在Linux标准内核中的Hypervisor模块，通过内核模块的形式实现。在 Linux内核中的集成使它能够自动利用新 Linux内核版本中的任何改进。KVM 是X86 架构且硬件支持虚拟化技术（Intel VT-d/x 或AMD-V）的Linux的全虚拟化解决方案，目前已经成为企业环境首选的开源虚拟化技术。

　　由于KVM Hypervisor是一个内核标准模块，自Linux 2.6.20之后就已经存在于标准内核中，因此它对于硬件资源的访问控制都已经在Linux内核的内部实现，不再存有显式的接口层的概念。例如在Intel CPU环境中，KVM对计算资源的管理是通过Intel CPU的VT-d硬件辅助虚拟化技术来实现的，属于内核底层的虚拟化机制。中兴通讯对开源KVM版本进行实时性优化和安全加固，通过硬件虚拟化技术减少Hypervisor的开销，通过VM在NUMA架构下优化分配，Huge Page内存分配等技术来优化VM内存分配，通过CPU 核和VM绑定提升VM性能；通过SR-IOV技术和DPDK技术来增强VM的包转发能力。

　　中兴通讯融合通信平台云化系统的VIM采用自主研发的TECS系统，TECS是以计算、存储及网络虚拟化为基础，提供对应资源管理与调度等功能的云计算管理平台。

　　TECS以目前受到广泛关注和使用的OpenStack开源云管理平台为基础，融合了电信NFV对高性能、高可用性、高可靠性的增强需求，是一个能够同时满足IT和CT云计算需求的ICT融合云管理平台。详见图2。

　　图2 TECS融合通信平台云化系统

　　TECS主要由以下部分组成：OpenStack自身的组件，OpenStack部署相关组件，以及扩展的HA、自动部署与管理、系统管理（软、硬件资源管理）等组件，TECS采用Ceph支持存储虚拟化技术，将物理存储资源经过虚拟化之后，分配给虚拟机使用。融合通信平台云化网络从大的方面统一划分为两类：一类用于虚拟机管理网络及存储数据流通信，另一类用于网元业务网络数据流通信（如内部BASE面、外部信令面，以及OMM2OMP、HEARTBEAT、OMC、VNFM等）。详见图3。

　　图3 融合通信平台云化网络应用示意图

　　此组网将管理网和业务网进行物理隔离，同一个物理网络内部采用VLAN进行网络隔离。VIM管理网络用于VIM模块对虚拟资源和硬件资源的管理。VM业务网络用于虚拟机对外提供接口和连接，由于存在和非虚拟化设备对接的情况，采用指定VLAN的方式部署。

　　3、解决方案特点

　　中兴通讯RCS方案具有NFV云计算架构，可实现业务网络的自动部署和弹性伸缩，还支持向未来网络平滑演进。支持多DC多region分期建设，支持实时性优化和安全加固，提供电信级网络的包转发能力，提供基于Ceph的分布式存储。

　　应用效果

　　中国移动规划已于2015年实现融合通信业务的全面商用。中国移动RCS项目2014年10月宣布中标厂家，12月10日完成测试局点，12月30日完成试商用局建设。该项目是全球最大的支持NFV技术的RCS平台，当期项目支持１亿注册用户，1600万日活跃用户。中兴通讯作为独家承建商，承建云资源池、IMS核心网全套网元及业务模块，并配合中国移动完成了在全球开发者大会及巴塞会展上的推广工作。

　　在中国移动组织的稳定性及性能验收测试中，取得如下成果：（1）完成18个单项测试，业务处理能力成功率达标；（2）完成72 h长稳测试，业务处理能力成功率达标；（3）完成过负载测试150%，业务处理能力达到90%，达到测试要求；（4）完成可靠性测试12个项目，共43项测试用例，模拟61次单点故障，可靠性机制生效，业务能够恢复。模拟的单点故障包括：汇聚交换机断电、刀片断电、磁阵断电、刀片交换机断电等。

　　结语

　　中国移动RCS融合通信系统重新定义基础通信服务，打造“新通话、新消息、新联系”三新业务，升级传统语音和短信的业务体验，定义下一代通信服务标准。先进的NFV云计算架构，使得业务与硬件解耦，实现业务网络的自动部署和弹性伸缩，提高资源利用效率，保证系统响应速度，缩减业务的部署周期及扩容周期，从而帮助运营商降低TCO，并保障系统的平滑演进。