網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)發(fā)展論文淺談下一代分布式HLR解決方案

1、網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)發(fā)展論文：淺談下一代分布式HLR解決方案【摘 要】本文闡述了HLR網(wǎng)絡(luò)發(fā)展,下一代分布式HLR的發(fā)展、容災(zāi)方式、建設(shè)方案等。 【關(guān)鍵詞】HLR;HSS;NGHLR;SP; IMSI-HSS;MSC The paper is about Discussing of next generation distributed HLR solution Program【Abstract】In this paper, the development of distributed generation HLR network HLR development, tolerant, construc

2、tion scheme. 【Key words】 HLR;HSS;NGHLR;SP; IMSI - HSS;MSC 1. 引言 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求。 全球電信業(yè)一直在不斷演進(jìn);今天的服務(wù)提供商(SP)面臨持續(xù)不斷的壓力,去贏得更多可盈利的客戶并保持競爭力。其中一個主要挑戰(zhàn)是用戶管理,部分原因是需要向用戶持續(xù)提供差異化和個性化的服務(wù)。 歸屬位置寄存器(HLR)在提供接入和漫游能力過程中的傳統(tǒng)角色已經(jīng)被擴(kuò)大。今天,SP的基礎(chǔ)設(shè)施包括固網(wǎng)與移動、2G與3G、連通性與內(nèi)容的組合。對于一個向日趨移動的社會提供靈活性和接入的關(guān)鍵系統(tǒng)而言,對終端用戶的有效管理是SP取得長期成功的關(guān)鍵。 本文討論了在用戶管理方面I

3、T網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢,還審視了下一代HLR (NG HLR)供應(yīng)商中興通訊在這個占有重要意義的市場中所扮演的舉足輕重的角色。 2. 定義 歸屬位置寄存器(HLR):HLR是一種基于商用服務(wù)器平臺的高性能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它是一種用戶信息庫,包括賬戶狀態(tài)、用戶偏好、簽約的業(yè)務(wù)(如數(shù)據(jù))和用戶位置或地址。 歸屬用戶服務(wù)器(HSS):HSS利用面向接口的Diameter協(xié)議,向IMS(基于IP)提供用戶數(shù)據(jù)庫信息。HSS的目的是根據(jù)HLR的有關(guān)問題(多數(shù)據(jù)庫/可靠性/變更管理等),創(chuàng)建一個具有分布式架構(gòu)的主用戶信息庫。 下一代HLR (NG HLR):NG HLR是傳統(tǒng)HLR產(chǎn)品和技術(shù)的演進(jìn)。NG HLR解決

4、方案的突出特點(diǎn)是采用軟件架構(gòu),同時(shí)有硬件平臺可供選擇。NG HLR采用基于IT數(shù)據(jù)庫和目錄原則的分布式架構(gòu)。 3. 新興的NG HLR市場 一小部分廠商已經(jīng)制訂了NG HLR解決方案,以滿足這些新出現(xiàn)的需要。讓NGHLR供應(yīng)商得以展露頭角的是基于IT技術(shù)和方法的創(chuàng)新。 新興的NG HLR由FE(前端)和BE(后端)組成。FE提供多個應(yīng)用程序,如HLR、HSS、GUP服務(wù)器、移動號碼攜帶(MNP)和AAA服務(wù)器;BE是一種為實(shí)時(shí)性能和彈性設(shè)計(jì)的分布式架構(gòu)。在NG HLR模式中,分布式處理,負(fù)荷分擔(dān)和N+K地理冗余由專為可升級性設(shè)計(jì)的FE和BE的分拆HLR提供支持。 4. 挑戰(zhàn) 對SP來說,將其H

5、LR系統(tǒng)升級或過渡到NGHLR產(chǎn)品模式,新供應(yīng)商會帶來一系列十分復(fù)雜的商業(yè)、技術(shù)和采購決定。這些選擇包括在運(yùn)營中接受IT技術(shù)和以客戶為基礎(chǔ)的方法。 對許多SP來說,以往采用IT技術(shù)的工作經(jīng)驗(yàn),可能會讓他們產(chǎn)生猶豫。今天的IT技術(shù)可能仍然需要重要的擴(kuò)展和整合才能成為“電信級”。更重要的是,對SP來說,選擇從商用角度來看可以采用的IT技術(shù),可能并不會在關(guān)鍵技術(shù)衡量標(biāo)準(zhǔn)方面賦予其競爭優(yōu)勢。 盡管客戶服務(wù)和注意力是許多SP的首要目標(biāo),但是,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(效率和可靠性)通常也會從技術(shù)角度加以討論,而不是商業(yè)的角度。采用具有適當(dāng)?shù)娜萘亢图夹g(shù)兼容性的網(wǎng)絡(luò)解決方案的決定往往與針對客戶的服務(wù)提供的管理問題分開。這種

6、運(yùn)營(面向網(wǎng)絡(luò))與營銷(面向用戶)的分離將會限制中興通訊有效推動運(yùn)營商在NG HLR中采用其全套功能的能力。 5. 結(jié)論 向NG HLR的過渡才剛剛開始。SP更加渴望探索NG HLR的改進(jìn)功能和優(yōu)點(diǎn)。由于很多SP開始著手制定其向3G、LTE和WiMAX技術(shù)過渡的計(jì)劃的細(xì)節(jié),運(yùn)營基礎(chǔ)設(shè)施需要一種日趨實(shí)用的方法。但是,隨著移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的增長,很多SP無法承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)升級換代的代價(jià)。因此,IDC將NG HLR的發(fā)展視為SP開銷的關(guān)鍵部分。 6. HLR簡介 圖1 圖2 圖3 圖4 HLR (Home Location Register):歸屬位置寄存器 HLR負(fù)責(zé)移動用戶管理的數(shù)據(jù)庫。存儲所管轄用戶的

7、簽約數(shù)據(jù)及移動用戶的位置信息,可為至某MS的呼叫提供路由信息。 HLR中主要存儲以下信息: (1)IMSI; (2)MSISDN; (3)位置信息 VLR號碼; (4)基本電信業(yè)務(wù)簽約信息; (5)業(yè)務(wù)限制信息; (6)補(bǔ)充業(yè)務(wù)表 包含業(yè)務(wù)所涉及的參數(shù)。 7. HLR容災(zāi)方式 目前,用戶數(shù)目逐年激增,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大。按照通信行業(yè)的慣例,為保障通信網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性,在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中均采用了容災(zāi)方式,為維護(hù)人員在面臨通信障礙時(shí)贏得了處理的機(jī)會和時(shí)間,使各種突發(fā)事件得以化險(xiǎn)為夷。 容災(zāi)方式通常有兩種: (1)冗余備份方式:用于交換、無線、動力、傳輸和IT支撐網(wǎng)等系統(tǒng)設(shè)備的重要硬件組成部分或功能模塊

8、的容災(zāi); (2)負(fù)荷分擔(dān)方式:用于通信網(wǎng)絡(luò)中重要網(wǎng)元與其它設(shè)備間的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)娜轂?zāi)。如省H/LSTP和TMSC在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)置、各交換局間話路中繼和信令鏈路的連接、各增值業(yè)務(wù)平臺的接入方式等。 實(shí)踐證明了以上容災(zāi)方式的重要性、科學(xué)性、有效性和實(shí)用性。 隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速膨脹,它所容納的用戶數(shù)也在增長,用戶數(shù)據(jù)量也隨之日益龐大。在市場經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境中,用戶數(shù)據(jù)不僅作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的一個組成部分,更作為企業(yè)的寶貴資源而受到加倍重視,用戶數(shù)據(jù)的主要載體即GSM網(wǎng)的重要組成設(shè)備之一的HLR的地位也更顯突出,理所當(dāng)然地,HLR容災(zāi)也成為必須考慮的問題之一。 8. 分布式HLR的引入 新業(yè)務(wù)的發(fā)展:語音呼叫、短信業(yè)

9、務(wù)、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)、彩玲業(yè)務(wù)、彩信業(yè)務(wù)、定位業(yè)務(wù)、視頻呼叫業(yè)務(wù)等。 快速增長的個性化業(yè)務(wù)帶來個人數(shù)據(jù)和新業(yè)務(wù)引進(jìn)的增加。 復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)帶來維護(hù)難度和設(shè)備投資的增加。 HLR需要新的性能來適應(yīng)新的挑戰(zhàn)。 8.1 下一代HLR方案-分布式HLR具備的特點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化。 降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度和信令系統(tǒng)復(fù)雜度。只運(yùn)行維護(hù)少量HLR、節(jié)省資源、人力; 多站點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)和信令節(jié)點(diǎn)均可在地理上合設(shè),可以集中配備維護(hù)人員; 數(shù)據(jù)庫站點(diǎn)和信令站點(diǎn)可以多站點(diǎn)共享。 簡化號碼資源管理。不再需要在MSC上維護(hù)號段表。 高可靠性。內(nèi)部冗余備份和異地容災(zāi),不再需要為了系統(tǒng)升級而中斷系統(tǒng);不需要額外購買昂貴而且復(fù)雜的備份容災(zāi)系

10、統(tǒng)。 系統(tǒng)規(guī)模靈活。 系統(tǒng)規(guī)模從 1萬 到 海量用戶,只需一個 HLR; 擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)提供理論上無上限的數(shù)據(jù)庫容量;擴(kuò)充信令節(jié)點(diǎn)提供大容量信令處理能力。 業(yè)務(wù)開通。多種業(yè)務(wù),一次開通 ;數(shù)據(jù)接入完全開放;新業(yè)務(wù)開通簡便快速;新業(yè)務(wù)可以分布引入,并可將新業(yè)務(wù)限定在指定數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)和信令節(jié)點(diǎn);新業(yè)務(wù)開發(fā)周期短可靠性高。 8.2 分布式HLR系統(tǒng)架構(gòu)。 (1)HLR Application應(yīng)用前端:主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)處理,如七號信令的處理 (2)FE-DSA:存儲數(shù)據(jù)庫分布、分區(qū)信息,負(fù)責(zé)提供用戶數(shù)據(jù)的檢索信息 (3)BE-DSA :存儲真正的用戶數(shù)據(jù);地理冗余;數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)同步。 8.3 分布式HLR演進(jìn)

11、思路。 8.4 引入分布式HLR好處 終端用戶:提升終端用戶體驗(yàn),盡情享受寬帶業(yè)務(wù)帶來的樂趣。 運(yùn)營商:使網(wǎng)絡(luò)更加有效率,OPEX減少;提供差異化的服務(wù),增加ARPU值;可以對第三方應(yīng)用進(jìn)行控制 9. 如何建設(shè)分布式HLR 9.1 目前HLR采用分散放置。優(yōu)勢:能夠極大降低不可抗力造成的后果,不會造成全網(wǎng)通信中斷。網(wǎng)絡(luò)安全性較高。一旦某個地市HLR出現(xiàn)問題,可以立即啟動容災(zāi)備份系統(tǒng)接管該網(wǎng)元業(yè)務(wù)。系統(tǒng)容災(zāi)能力較強(qiáng)。 9.2 分布式HLR考慮大區(qū)制從新部署建設(shè)方式 BE采用1+1備份方式 FE采用“N+1”實(shí)時(shí)備份方案,或N+K備份方式 HLR需擴(kuò)容時(shí)、原有HLR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持不變,從新部署分布式

12、HLR(采用FE+BE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))。 大容量分離架構(gòu)HLR的實(shí)施,可以將大容量數(shù)據(jù)庫集中于省會,業(yè)務(wù)邏輯處理功能實(shí)體(業(yè)務(wù)前端)下放至各地市。由于數(shù)據(jù)庫集中放置,用戶數(shù)據(jù)的容量可以做到幾千萬之多。 分離架構(gòu)HLR將數(shù)據(jù)庫集中管理,將前段前置,在目前可以實(shí)現(xiàn)HLR類設(shè)備的用戶集中管理。未來可以考慮將VLR中的動態(tài)用戶數(shù)據(jù)集中管理。 分離架構(gòu)HLR是在網(wǎng)絡(luò)IP化,大容量存儲技術(shù)成熟,網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求,IT和電信融合的趨勢下發(fā)展起來的新型數(shù)據(jù)庫解決方案。 HLR需擴(kuò)容時(shí)、改造升級原有的HLR,從新部署分布式HLR(采用FE+BE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))。 10. 其它說明的問題 10.1 HLR與IMSI-HSS的融

13、合問題。 10.2 HLR設(shè)置方案。 和傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)一樣,3G核心網(wǎng)絡(luò)中的HLR設(shè)備也是在網(wǎng)絡(luò)中用于管理移動用戶的數(shù)據(jù)庫設(shè)備,HLR與網(wǎng)絡(luò)中其他功能實(shí)體的接口未發(fā)生變化,但采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)存在著不同之處,主要體現(xiàn)在:HLR中存放的用戶數(shù)據(jù)較GSM/GPRS用戶豐富,增加了更多的內(nèi)容如用戶簽約信息等;MAP定義了新的接口、程序和參數(shù)。新引入的業(yè)務(wù)包括:定位業(yè)務(wù),號碼可攜性業(yè)務(wù),智能業(yè)務(wù)的增強(qiáng)等;鑒權(quán)方式不同,2G網(wǎng)絡(luò) 中的鑒權(quán)只是網(wǎng)絡(luò)對用戶的鑒權(quán),為單向鑒權(quán),而在3G網(wǎng)絡(luò)中的鑒權(quán)為雙向鑒權(quán),即不僅網(wǎng)絡(luò)對用戶進(jìn)行鑒權(quán),同時(shí)用戶也對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鑒權(quán);2G網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)中允許重復(fù)利用鑒權(quán)向量,為了使用戶設(shè)備(UE)能夠驗(yàn)證鑒權(quán)向量的新鮮度,在UMTS鑒權(quán)中,不允許重復(fù)利用鑒權(quán)向量。在3GPP制訂的規(guī)范中,定義的鑒權(quán)向量為5個,而GSM網(wǎng)絡(luò)中對鑒權(quán)向量的定義為3個。 為了支持2G/TD業(yè)務(wù)以及2G帶號轉(zhuǎn)網(wǎng)業(yè)務(wù)。為了便于對新增TD用戶的管理,建議新增TD用戶盡量放置在少數(shù)HLR中。現(xiàn)有設(shè)備不能升級支持TD業(yè)務(wù)時(shí),可新建HLR替換原有設(shè)備。 HLR容量配置需遵從下列原則: