《电信4008业务容灾备份工程可行性研究报告》37页doc.docx
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《电信4008业务容灾备份工程可行性研究报告》37页doc
中国某4008业务容灾备份工程
可行性研究报告
某设计院有限公司
二○○六年二月
第一章总论
1概述
1.1项目名称与建设单位
工程名称：
中国某4008业务容灾备份工程
建设单位：
中国某股份公司
1.2编制依据
1）《关于委托编制中国某4008业务容灾备份等四项工程可行性研究报告的函》（2006年1月9日）；
2）中国某集团公司提供的《4008业务容灾备份项目建议书》；
3）《中国某骨干智能网网络优化方案研究（评审稿）》（2005年11月）；
4）邮电部技术规定《智能网技术体制》（YDN031-1997）；
5）电部技术规定《中国智能网设备业务控制点（SCP）技术规范》（YDN048-1997）；
6）中华人民共和国通信行业标准《No.7信令网工程设计规范》；（YD/T5097-2000）；
7）某设计院关于本项目的调研信息。
2项目背景和必要性
4008业务是中国某于2003年开放的面向商业客户和大客户的主被叫分摊付费业务。
4008业务作为一个较新的业务，正处于快速增长期，用户数逐渐增多，业务量迅猛增长。
截至2005年12月用户数为662个，与2005年1月相比增长503个，涨幅为316%。
2005年12月总通话次数6825779次，与2005年1月份相比，涨幅为156％。
4008业务将是今后中国某集团公司推广和发展的一个重点，随着业务的进一步发展，用户数和呼叫量将有更大的增长。
4008业务承载在SHNSCP3上，SHNSCP3为4008业务分配的业务容量为86CAPS，目前实际话务量接近45CAPS。
4008业务作为面向大客户的业务，安全性非常重要。
虽然，SHNSCP3已经采用了2N的容灾方案，但是，这些容灾仅仅限于本SCP系统内部，如果出现一些特殊的灾难情况，例如地震、火灾、机房断电等，这些内部容灾方案将无能为力，而系统在短时间内也无法恢复，由此将造成严重的经济损失，更重要的是会带来恶劣的社会影响，严重损坏中国某在客户中的良好形象。
基于以上原因，本报告提出了4008业务系统异地容灾的需求。
通过异地容灾，在生产系统发生灾难性故障时,将呼叫切换到灾备系统，由灾备系统提供业务处理，保证后续呼叫的正常处理，将损失降到最低。
3．项目建设目标
本工程将实现4008业务的异地容灾，通过灾备系统的建设及容灾机制的实施，实现在生产系统发生故障无法处理业务时，可以切换到灾备系统临时处理业务，在生产系统恢复后再切换回生产系统处理业务。
通过异地容灾，实现在生产系统发生故障时最大程度的保证4008业务的正常提供。
系统容量需满足到2007年底业务发展的需求。
4．简要结论
本文件对中国某4008业务的异地容灾的可行性进行研究。
本项目通过新建并利旧部分设备，建设4008业务的灾备系统，采用异地容灾机制，实现上海SHNSCP3的系统级备份，以应对以下情况的故障，如：
从SSP到SCP的信令链路中断、SCP系统级的宕机、由于地震等外力导致的机房或机柜倒塌等。
本工程总投资估算额为434.23万元人民币。
经论证，本工程的建设在技术上和工程上是可行的。
5．可行性报告项目构成及研究范围
5.1项目构成
本工程的可行性研究报告共一册，即《中国某4008业务容灾备份工程可行性研究报告》。
5.2研究范围
本可行性报告研究范围如下：
1）总论
2）业务预测
3）系统现状及需求分析
4）建设方案论述
5）建设进度安排建议
6）投资估算及效益分析
第二章业务预测
1．预测的范围及期限
本报告主要针对4008业务的发展情况进行预测，预测期到2007年底。
1.1预测的基础资料
1）中国某集团提供的4008业务话单统计报表；
2）规划方法：
《某规划方法》。
1.2预测基本原则和基本方法
1）预测基本原则
业务预测是确定基本建设规模的重要依据，它直接关系到工程建设的规模和投资，以及工程建成投产后的经济效益。
业务预测既要反映客观需要，又要考虑现实条件的可能性。
本报告以4008业务每个月呼叫量和呼叫时长统计结果为依据，对2007年底之前的4008业务进行预测。
本预测采取的主要预测方法为趋势外推法，是某业务预测中用得较为普遍的一种预测方法，即根据历史数据建立数学模型，然后进行外推，求得对未来业务发展趋势的预测。
2）预测方法的确定
本预测的基础资料主要取自于中国某对4008业务的统计报表。
本预测采取的主要预测方法为趋势外推法，是某业务预测中用得较为普遍的一种预测方法，即根据历史数据建立数学模型，然后进行外推，求得对未来业务发展趋势的预测。
2.4008业务量预测
2.1预测基础数据
截至2005年12月30日，中国某已经发展了662个4008业务用户。
2005年12月总呼叫次数为682.5779万次，通话时长为246084.84小时;2005年1月用户数为159个，总呼叫次数为266.5760万次，通话时长为130001.75小时。
2005年1年内通话次数增长了156％,通话时长增长了89％，由此可见4008业务发展迅速。
1）呼叫次数统计
下表是2005年1月至2005年12月4008业务呼叫次数统计表。
日期
总计（次）
2005年1月
2665760
2005年2月
2280693
2005年3月
2635961
2005年4月
2948454
2005年5月
379某74
2005年6月
4524301
2005年7月
4933568
2005年8月
5467682
2005年9月
5317013
2005年10月
5某8804
2005年11月
5926460
2005年12月
6825779
2）呼叫时长统计
下表是2005年1月至2005年12月4008业务呼叫时长统计表。
日期
总计（小时）
2005年1月
130001.75
2005年2月
109785.18
2005年3月
129930.17
2005年4月
145568.57
2005年5月
176870.23
2005年6月
205186.12
2005年7月
175620.53
2005年8月
193551.71
2005年9月
188546.07
2005年10月
201028.45
2005年11月
209926.87
2005年12月
246084.84
2.2业务发展趋势
根据2005年1月～2005年12月呼叫次数的统计数据，采用趋势外推法得到预测期内业务发展趋势。
由上图可见4008业务发展迅速，发展趋势良好。
到2007年12月4008业务的呼叫次数预计将达到1600万次，比2005年12月增长134.4%。
2.3结论
预计2007年12月，4008业务的呼叫量将达到1600万次，比2005年增长134.4%。
根据对4008业务的运营经验，以及2006年3月按日话务量统计报表分析可知，一周中工作日话务量较平均，周末话务量较大，周末晚上8点30分到9点30分的话务量最大,下表是根据话务数据得出的4008业务的话务模型。
表2-2.3-2
忙日集中系数
0.06
忙时集中系数
0.4
4008业务忙时CAPS的计算公式如下：
业务CAPS=月呼叫量×忙日集中系数×忙时集中系数/3600。
＝16000000×0.06×0.4＝107CAPS。
目前SHNSCP3为4008业务分配的容量为86CAPS，考虑到“中国某17900业务平台建设工程”将对SHNSCP3进行改造，改造完后系统的处理能力将大幅提高，届时可以通过调整4008业务的容量满足2007年底107CAPS的业务需求。
第三章系统现状及需求分析
1系统现状
1.1骨干智能网现状概述
中国某骨干智能网采用以SCP为核心，基于7号信令网的组网结构，目前骨干智能网主要网元,除各SSP外,还包括5套SCP、4套独立IP、2套SMP。
SCP与中国某全网63个DC1/SSP、4个I-SSP/ITS之间通过HSTP准直连链路进行连接，业务由DC1/SSP、I-SSP/ITS集中触发，信令寻址方式目前都是采用上行GT寻址方式，下行DPC＋SSN的寻址方式，GT码的翻译工作由HSTP负责。
目前，BJNSCP5、SHNSCP3、SHNSCP4与8大区HSTP都建有直连链路，SHNSCP5、CDNSCP2和4个独立IP仅与本省HSTP开设直连链路。
SCP、独立IP由SMP进行管理，SCP与SMP之间通过DCN网/ATM网进行连接，其中BJNSCP5和SHNSCP4采用贝尔设备，由BJNSMP3（贝尔）管理，SHNSCP3、SHNSCP5、上海独立IP、广州独立IP采用华为设备，由BJNSMP5（华为）管理。
CDNSCP2、成都独立IP、北京独立IP采用欣方设备，骨干智能网上没有建设欣方SMP，规划中，这两个设备都由四川省智能网欣方SMP设备管理。
骨干智能网上还建有2台语音短信中心（＠INWebServer），分布在上海和成都，与SHNSCP5、CDNSCP2通过数据链路连接，处理来自上海、广州短信一级网关发送过来的语音短信。
中国某骨干智能网整体网络拓扑图见图1.1。
图１.1中国某骨干智能网网络拓扑图
1.2SHNSCP3系统现状
1.2.1网络结构
目前中国某SHNSCP3正在进行改造，以承载17900业务。
工程完成后，平台将同时承载17900业务和4008业务。
该平台为华为公司智能网系统，采用SAU+SCU+SDU的结构，SAU负责七号信令的接入，SCU负责执行SCF功能，处理具体的业务逻辑，同时访问SDU；SDU负责用户数据的存储和处理。
SAU、SCU与SDU之间通过100BaseT局域网相连。
SAU负责将呼叫送到SCU，SCU执行具体的业务逻辑，从SDU中查询用户数据进行处理，并将处理后的结果更新SDU中的数据。
SCU和SDU硬件均采用IBM小型机系统。
SAU采用华为C&C08交换机。
上海SHNSCP3采用2N容灾机制。
SCU硬件为两台IBM6M1小型机，双机之间采用双机热备工作方式，2N冗余结构。
SDU硬件为两台IBMp550小型机双机，同样采用双机热备工作方式，2N冗余结构。
SHNSCP3的组网结构如下图所示，两台局域网交换机和两台CISCOR2600路由器组成了主备网络。
主机通过FE分别接入两台局域网交换机。
两台SAU通过64K信令链路连接SSP。
SHNSCP3与北京BJNSMP5通过DCN网互联。
图1.2SHNSCP3组网结构图
1.2.2设备配置
SHNSCP3的SAU、SCU及SDU的设备配置如下表所示。
SAU采用华为C&C08交换机，支持64条64K信令联路，32个E1。
表3-1.2-14008平台设备配置表
系统名称
设备名称
设备型号
CPU
内存
内置硬盘
磁阵容量
（GB）
（GB）
（GB）
SHNSCP3
SCU
IBM6M1双机
4×750MHZ
4
2×18
16×9
SDU
IBMp550双机
2×1.65GHz
4
2×73
8*146
BJNSMP5
SMP
IBMp550双机
2*1.65GHz
4
2*73G
8*146
原SMP5主机目前闲置
HPN4000双机
4×440MHZ
4
2×18
8×9
在SHNSCP3改造中，BJNSMP5原来的主机HPN4000小型机双机被IBMp550双机替换。
目前，两台HPN4000为闲置设备。
1.2.3业务部署
SHNSCP3上承载的业务包括17900业务和4008业务，其中17900又分为一次拨号业务、二次拨号业务以及充值管理。
目前17900业务正处于工程建设阶段，中国某计划今后将面向个人用户的主要卡类业务整合到17900业务平台上。
表3-1.2-2业务容量情况表
业务
分配容量
实际业务量
发展趋势
（CAPS）
（CAPS）
17900
一次拨号
50
-
工程建设中
二次拨号
116.27
-
充值管理
2.67
-
4008
86
45
业务发展迅速，到2007年底预计达到107CAPS
2存在问题和需求分析
中国某17900业务平台工程建设中对SHNSCP3进行了改造，系统由SAU+SCP改造成SAU+SCU+SDU。
SCU利旧SCP的主机IBM6M1双机，新建了一套IBMp550双机作为SDU，新建一套IBMp550双机作为SMP替换原有设备。
系统的处理能力有较大富余，可以满足今后两年业务发展的需求。
系统存在的主要问题是4008业务缺少异地容灾机制，存在安全隐患。
4008业务作为面向大客户的业务，安全性非常重要。
虽然，现在的SHNSCP3已经采用2N的容灾方式，但是，这些容灾仅仅限于本SCP系统内部，对于以下情况，这些内部容灾方案无能为力：
✓从SSP到SCP的信令链路中断；
✓由于地震、战争等原因导致的机房或机柜倒塌；
✓其他不可预见的灾害，导致系统瘫痪；
而异地容灾则正好能处理以上异常情况，提供系统的可靠性。
本工程需实现4008业务的异地容灾备份，通过容灾备份实现生产系统与灾备系统之间的数据同步，在生产系统发生故障时，可以切换到灾备系统临时处理业务，在生产系统恢复后再切换回生产系统处理业务。
第四章建设方案论证
1建设目标和原则
1.1建设目标
本工程将实现4008业务的异地容灾，通过灾备系统的建设及容灾机制的实施，实现在生产系统发生故障无法处理业务时，可以切换到灾备系统临时处理业务，在生产系统恢复后再切换回生产系统处理业务。
通过异地容灾，实现在生产系统发生故障时最大程度的保证4008业务的正常提供。
1.2建设原则
4008业务的异地容灾应遵循以下原则：
1）安全可靠性
容灾方案首先应考虑安全可靠性及技术方案的成熟性。
在生产系统出乎预料地失效时，应能实时、自动地响应，灾备系统能迅速接管后续的呼叫，将损失降到最小。
采用的容灾方案在现网中应有一定范围的应用和成功的案例，避免不确定因素的引入，导致灾备方案本身的不可靠性。
2）方案应具有可操作性和可实施性
容灾方案应保证可操作性和可实施性，应确保与容灾系统相关的其它系统资源及物理条件能满足容灾方案的实施。
3）经济性
容灾方案在保证安全可靠性的基础上应兼顾经济性。
充分利用现有设备和资源，尽可能减小投资。
同时，考虑到灾备系统只是在特殊的情况下临时代替生产系统，为节约投资，灾备系统的硬件配置不再考虑2N冗余。
4）容灾方案的实施应保证现网的平滑过渡，尽量减小对现网业务和网络的影响。
2建设方案
2.1容灾系统概述
为了实现4008业务的异地容灾，首先需要建设容灾系统。
容灾系统由生产系统和灾备系统构成，生产系统指正常情况下现网负责处理业务的系统。
4008业务的生产系统即SHNSCP3，包括SCU、SDU等设备。
灾备系统指为生产设备提供容灾备份功能的设备。
当灾难发生使得生产系统发生故障时，灾备系统可以恢复生产系统的数据甚至接管业务，避免造成不可挽回的损失。
业务容灾侧重业务完整性，尽可能地保证业务不中断或者可以快速恢复。
提供业务容灾的前提条件需要在异机有一份生产系统业务数据的备份，并且在生产设备由于灾难而无法工作时，灾备系统利用备份数据快速恢复业务。
在智能网中，业务的恢复包括信令的切换、周边网元数据链接的切换等工作，并且还需要考虑生产系统修复之后的反向倒换过程。
2.1.1容灾系统方式
根据生产系统和灾备系统的不同组网、逻辑关系，业务容灾组网方案可以分为互备容灾组网和独立容灾组网两种方式。
2.1.1.1方式一：
互备容灾组网
互备容灾是指两套设备作为生产设备同时对外提供服务，同时，每台生产设备也担当另外一台生产设备的容灾设备，如下图所示。
图2.1-1互备容灾组网示意图
互备容灾组网不增加新的硬件设备，但为了能够在生产系统（如生产系统1）遭受灾难时，对应的灾备系统（生产系统2）能够接管其业务，对应生产系统1需要生产系统2为其预留一定的处理能力。
互备容灾方式是通过降低生产系统的利用率来换取容灾功能的。
互备容灾信令及IP组网比较复杂，在进行容灾接管之后，一套物理系统需要作为两套逻辑系统提供业务，信令寻址及数据连接的调整都比较复杂。
并且由容灾接管引起的双倍话务量冲击可能引发连环故障（ChainReaction），导致原本正常的生产设备受损。
2.1.1.2方式二：
独立容灾系统组网
灾备系统独立建设，在正常情况下不参与生产。
灾备系统放置于独立的容灾中心（与生产系统所在的机房保持一定的距离），可以更有效地应付机房停电等故障。
图2.1-2独立容灾组网示意图
如上图中独立建设一套容灾系统，作为3套生产系统的容灾设备，不影响原有生产系统的组网及容量，并且在任何一套生产系统发生故障的情况下，容灾系统可以完全接管其业务，并且不影响其它生产系统。
由于多套生产系统可以共用一套容灾系统，此组网方案也称为N+1容灾方案。
2.1.1.3灾备方式比较
下面从安全可靠性、设备利用率、以及对现有系统的影响几个方面对两个方式做比较。
✧安全性
两种方式对于业务而言都有生产系统和灾备系统，在灾难发生时可以实现有效的切换，具有同样高的安全性。
但是如果方式一中的生产系统为灾备业务预留的容量不够，在容灾接管时引起的双倍话务量冲击可能引发连环故障（ChainReaction），导致原本正常的业务受损。
✧设备利用率
为了能够在生产系统故障时容灾系统可以完全接管业务，方式一需要生产设备预留50%容量，即设备的利用率为50%；
方式二在1+1情况下，设备的利用率同样为50%，如果容灾系统不考虑2N冗余（设备单机配置），设备利用率为67%。
在N大于1的情况下，利用率更高。
由此可见方式二的设备利用率高于方式一。
✧对现有系统的影响
方式一采用循环备份的方式，生产系统同时又是灾备系统，需要在生产系统上部署多个业务，容灾机制的运行更加复杂。
方式二建设独立的容灾系统，生产系统上只需要部署容灾运行机制，对现有系统影响不大。
从以上几个方面的比较来看，方式二优于方式一。
方式一的应用适合在已有两套系统，且资源都有较大富余，为了节省投资，采用两套系统互为灾备实现业务容灾。
2.1.2容灾系统运行过程
在完成容灾系统的建设后，即可利用灾备系统对生产系统实施容灾。
容灾系统的工作过程包括基线建立、增量复制、灾难切换、灾难恢复。
✓基线建立
基线建立指将生产设备上的业务数据复制到容灾设备，是进行增量复制的基础。
基线建立过程一般只需要进行一次，在生产设备和容灾设备之间的复制关系未被破坏之前，都无需重新建立基线。
✓增量复制
基线建立完成之后，就可以通过复制软件进行增量复制：
将生产设备发生变化的数据复制到灾备设备，保证容灾设备上的备份数据与生产设备上的业务数据一致。
✓灾难切换
一旦生产设备遭受灾难或者发生故障，就可以实施灾难切换，使容灾设备对外提供业务。
灾难切换包括信令切换、外部实体（SCP、SDP）连接切换等。
切换方式可以分为自动切换和人工切换两类。
信令切换是智能网容灾中非常重要的内容，为了简化信令切换过程，建议SSP全部通过HSTP转接访问生产设备。
同时，灾备设备与生产设备的信令网组网方式一致。
✓灾难恢复
在生产设备遭受灾难或者发生故障后实施灾难切换，容灾切换成功后灾备系统开始对外提供服务。
当生产系统修复后，系统对外的服务需要从灾备系统重新切换到生产系统来提供，这个过程称为灾难恢复。
灾难恢复实际上由灾备设备到生产设备的反向基线建立、反向增量复制和反向灾难切换过程三个步骤构成的。
2.24008业务异地容灾系统结构
本报告建议采用独立容灾系统组网方式建设4008业务异地容灾系统，考虑新建一套4008业务的灾备智能网系统。
灾备系统与SHNSCP3采用同样的系统结构，以确保容灾机制的实施。
灾备系统由SAU＋SCU＋SDU组成。
生产系统与灾备系统之间通过数据链路实现数据同步。
灾备系统同样由BJNSMP5管理。
下图是4008业务容灾系统结构图。
图2.24008业务异地容灾系统结构图
2.3灾备系统设备配置要求
灾备系统按目前SHNSCP3上4008业务的容量需求配置，目前4008业务的容量为86CAPS，根据业务预测到2007年底业务量将达到107CAPS，考虑SHNSCP3改造完后系统的处理能力将大幅提高，届时可以通过调整4008业务的容量满足2007年底107CAPS的业务需求。
灾备系统的配置需求按照4008业务107CAPS的业务量计算。
2.3.1SCU设备配置要求
1）处理能力需求
华为智能网系统业务对SCP的处理能力需求通过TPM-C测算。
4008业务的基础数据如下表所示：
表4-2.3-1
4008业务CAPS
107
4008业务TPS
7
tpmC与TPS值的转换系数
9
CPU最大负荷
70％
TPS表示每次呼叫的事务处理数，与业务软件复杂度相关。
4008业务需求TPM-C＝业务CAPS×TPS×转换系数/CPU最大负荷=107×7×9/70%＝9630tpmC。
由于本期业务平台采用SCU＋SDU的结构，所以上述计算的TPM-C值为SCU和SDU的TPM-C之和。
SCU负责整个业务处理的55％，因此SCU的TPM-C需求为：
9450×55％＝5297tpmC
2）存储需求
SCU的存储需求主要包括系统存储和话单存储两部分组成。
✧其中系统存储空间需求约为3GB；
✧话单存储空间=容灾业务的总CAPS数×话单大小×每天的忙时长×话单的暂存天数×3600
＝107×137×8×30×3600/1024/1024/1024=11.8GB；
两部分相加为14.8GB，同时考虑2.0的冗余系数，存储需求为29.6GB。
2.3.2SDU设备配置要求
1）处理能力需求
SDU负责整个业务处理的45％，因此SCU的TPM-C需求为：
9450×45％＝4334tpmC
2）存储需求
SDU的存储需求主要包括系统存储和用户数据存储两部分组成。
✧其中系统存储空间约为3GB；
✧用户数据存储空间较少约1GB
两部分相加为4.5GB，同时考虑2.0的冗余系数，存储需求为9GB。
2.3.3SAU设备配置要求
SAU负责SCP与SSP的七号信令的接入，4008业务的信令链路计算参数如下表所示。
表4-2.3-1
4008业务CAPS
107
双向TCAP消息数
9
平均消息长度（Byte）
133
信令链路负荷（单向）
0.4
SSP至SCP的信令链路需求数计算公式如下：
64K信令链路数=4008业务CAPS×每呼叫双向TCAP消息数×消息长度×8/（64000×2×单向信令负荷）＝20条。
灾备系统的信令链路组织与生产系统保持一致，即与八大区HSTP开设直连信令链路。
通过对2005年12月分省通话话单的分析，以此为依据计算各省所占的4008业务量比例，由此计算信令链路的分配。
信令链路建议配置情况如下表所示：
表4-2.3-1
序号
八大区HSTP
负责汇接省HSTP
业务比例
小计
64K信令链路
需求数
建议配置
1
上海HSTP对
上海HSTP
7
升级会员 