全業(yè)務(wù)背景下移動(dòng)網(wǎng)分布式HLR演進(jìn)技術(shù)研究

梁立培

【摘 要】移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)正朝著全業(yè)務(wù)、全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，原有傳統(tǒng)集中式HLR的設(shè)備性能、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理用戶數(shù)據(jù)的方式已經(jīng)越來越不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。傳統(tǒng)集中式HLR設(shè)備主要由處理用戶數(shù)據(jù)的大容量的數(shù)據(jù)庫和處理七號(hào)信令消息的信令接入及處理模塊兩部分組成。分布式HLR采用分層設(shè)計(jì)的理念，將傳統(tǒng)HLR中用戶數(shù)據(jù)庫模塊和信令接入及處理模塊分離，基于IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，采用標(biāo)準(zhǔn)的的開放性接口，與具體應(yīng)用無關(guān)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯與用戶數(shù)據(jù)的分離組網(wǎng)架構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】全業(yè)務(wù)；分布式；演進(jìn)

1.移動(dòng)網(wǎng)HLR發(fā)展需求分析

1.1移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)趨勢

網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化、融合組網(wǎng)、引入IMS技術(shù)已逐步成為移動(dòng)核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。IP化是核心網(wǎng)演進(jìn)的必然趨勢，通過引入軟交換逐步實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)從封閉的、基于電路交換的網(wǎng)絡(luò)向開放的、基于IP技術(shù)的統(tǒng)一承載網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變；采用2G/3G核心網(wǎng)融合組網(wǎng)可以以GSM網(wǎng)為依托，充分利用GSM網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和資源，快速建網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)GSM網(wǎng)用戶向3G網(wǎng)絡(luò)平滑過渡；對(duì)于全業(yè)務(wù)競爭環(huán)境下移動(dòng)、寬帶、固定等多業(yè)務(wù)接入需求，需要積極引入IMS網(wǎng)絡(luò)，其業(yè)務(wù)、控制、承載完全分離的水平架構(gòu)有利于靈活、快速的提供各種業(yè)務(wù)應(yīng)用，因此，以IMS為核心的核心網(wǎng)絡(luò)是下一代核心網(wǎng)演進(jìn)的目標(biāo)架構(gòu)。

1.2移動(dòng)網(wǎng)集中式HLR發(fā)展存在問題分析

移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)正朝著全業(yè)務(wù)、全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，原有傳統(tǒng)集中式HLR的設(shè)備性能、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理用戶數(shù)據(jù)的方式已經(jīng)越來越不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，目前存在以下問題：

1.2.1 HLR單點(diǎn)容量小、數(shù)量多，單用戶能耗大，網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)成本高

現(xiàn)有HLR設(shè)備單點(diǎn)容量較小，數(shù)量龐大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及用戶數(shù)據(jù)管理復(fù)雜，號(hào)碼資源利用率低；目前網(wǎng)元級(jí)實(shí)時(shí)容災(zāi)備份不論采用冷備份方式還是熱備份方式需單獨(dú)配置容災(zāi)備份用戶容量，使得網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)建設(shè)成本提高。

1.2.2新業(yè)務(wù)部署慢，業(yè)務(wù)邏輯日趨復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)向未來網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)

傳統(tǒng)HLR數(shù)量多、部署分散，業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緊耦合，全業(yè)務(wù)競爭條件下各種新業(yè)務(wù)層出不窮，業(yè)務(wù)升級(jí)面臨較大風(fēng)險(xiǎn)，新業(yè)務(wù)無法全網(wǎng)統(tǒng)一快速部署；傳統(tǒng)HLR基于TDM承載傳統(tǒng)架構(gòu)，不支持IP組網(wǎng)，不能適應(yīng)未來網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化趨勢，無法平滑升級(jí)為目標(biāo)網(wǎng)IMS系統(tǒng)的HSS。

1.2.3缺乏海量數(shù)據(jù)深度挖掘分析能力，無法實(shí)現(xiàn)基于多業(yè)務(wù)的統(tǒng)一融合用戶數(shù)據(jù)庫

傳統(tǒng)HLR各廠家各自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)元的對(duì)外接口不一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)訪問接口復(fù)雜，用戶數(shù)據(jù)管理困難，不具備海量數(shù)據(jù)的挖掘分析能力。

2G/3G核心網(wǎng)融合組網(wǎng)要求2G、3G用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一融合管理，同時(shí)IMS技術(shù)引入后逐步實(shí)現(xiàn)固定、移動(dòng)用戶多種接入的統(tǒng)一控制，需要構(gòu)建以用戶數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，傳統(tǒng)HLR無法提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一存儲(chǔ)多種用戶數(shù)據(jù)的能力。

2.分布式HLR基本原理及優(yōu)勢

2.1 HLR功能及傳統(tǒng)集中式HLR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

HLR（歸屬位置寄存器），是GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用于管理移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)庫。HLR主要存儲(chǔ)兩類信息，一類是移動(dòng)用戶簽約信息，包括用戶號(hào)碼、業(yè)務(wù)類別等；一類是移動(dòng)用戶目前所處位置的信息，以便建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由。因此HLR設(shè)備在GSM網(wǎng)絡(luò)中的作用是為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供用戶的相關(guān)信息，包括用戶的基本簽約信息、新業(yè)務(wù)簽約信息和用戶的位置信息等。

傳統(tǒng)集中式HLR設(shè)備主要由處理用戶數(shù)據(jù)的大容量的數(shù)據(jù)庫和處理七號(hào)信令消息的信令接入及處理模塊兩部分組成，其中大容量數(shù)據(jù)庫主要用來存儲(chǔ)用戶的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；信令接入及處理模塊則用來處理與其它網(wǎng)元間互通的七號(hào)信令消息，HLR與No.7信令網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)元采用基于TDM承載的MAP信令。另外HLR分別與網(wǎng)管網(wǎng)和業(yè)務(wù)支撐網(wǎng)BOSS系統(tǒng)建立連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)HLR的維護(hù)管理及用戶數(shù)據(jù)的運(yùn)營管理功能。

2.2分布式HLR基本組成及原理

分布式HLR采用分層設(shè)計(jì)的理念，將傳統(tǒng)HLR中用戶數(shù)據(jù)庫模塊和信令接入及處理模塊分離，基于IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，采用標(biāo)準(zhǔn)的的開放性接口，與具體應(yīng)用無關(guān)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯與用戶數(shù)據(jù)的分離組網(wǎng)架構(gòu)。

2.2.1分布式HLR基本組成及接口協(xié)議

分布式HLR系統(tǒng)由前端（FE）設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)庫（UDR）設(shè)備組成，其功能實(shí)體通過特定拓?fù)?、接口?gòu)成分布式HLR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.2.2分布式HLR的組網(wǎng)方案

分布式HLR BE內(nèi)部組網(wǎng)方案。

為達(dá)到用戶數(shù)據(jù)庫滿足電信級(jí)可用性和可靠性要求，BE采用分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)，BE具備N+K負(fù)荷分擔(dān)容災(zāi)能力，BE間內(nèi)部組網(wǎng)可按照主備或負(fù)荷分擔(dān)方式組網(wǎng)。如一對(duì)BE之間可建立相互備份關(guān)系并通過Rs接口進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新同步，其中任意一個(gè)BE設(shè)備故障對(duì)用戶業(yè)務(wù)無影響。BE間可分多物理地點(diǎn)設(shè)置以實(shí)現(xiàn)物理地理上容災(zāi)。

3.移動(dòng)網(wǎng)集中式HLR向分布式HLR演進(jìn)的策略

3.1移動(dòng)網(wǎng)HLR演進(jìn)總體思路

盡管分布式HLR有著眾多優(yōu)點(diǎn)，在業(yè)界已有眾多運(yùn)營商進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用，但目前各廠商設(shè)備差異較大，需要進(jìn)一步推動(dòng)分布式HLR的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化；從投資保護(hù)角度，現(xiàn)有傳統(tǒng)HLR網(wǎng)元眾多，用戶量龐大，現(xiàn)階段仍可以滿足現(xiàn)網(wǎng)2G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)條件下用戶的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用，也不可能在短期內(nèi)采用分布式HLR替換現(xiàn)有傳統(tǒng)集中式HLR。

綜合以上兩點(diǎn)，移動(dòng)網(wǎng)HLR向分布式演進(jìn)的總體思路基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件，以滿足全業(yè)務(wù)競爭環(huán)境下的融合業(yè)務(wù)需求為目標(biāo)，結(jié)合核心網(wǎng)絡(luò)IP化、融合組網(wǎng)演進(jìn)及IMS技術(shù)引入進(jìn)程統(tǒng)籌考慮，在確保網(wǎng)絡(luò)安全的前提下集中式HLR逐步向分布式組網(wǎng)演進(jìn)。

3.2傳統(tǒng)集中式HLR向分布式HLR演進(jìn)策略

總體看來，移動(dòng)網(wǎng)由集中式HLR向分布式HLR演進(jìn)是一個(gè)長期漸進(jìn)的過程。具體來說，移動(dòng)網(wǎng)HLR向分布式組網(wǎng)主要存在以下幾個(gè)階段：

階段1：積極引入分布式HLR來滿足現(xiàn)有HLR容量擴(kuò)容需求，現(xiàn)有傳統(tǒng)集中式HLR停止擴(kuò)容，以解決傳統(tǒng)HLR容量小、網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)成本高等問題，提升網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)質(zhì)量，滿足移動(dòng)用戶增長需要。

階段2：根據(jù)全業(yè)務(wù)發(fā)展需求核心網(wǎng)絡(luò)引入IMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)固定用戶的接入，并提供移動(dòng)固定融合業(yè)務(wù)，分布式HLR FE軟件升級(jí)為HSS FE，支持分布式與IMS網(wǎng)絡(luò)互通，分布式HLR BE通過軟件升級(jí)提供HLR和HSS用戶數(shù)據(jù)融合的功能，實(shí)現(xiàn)IMS用戶與2G/3G用戶共用號(hào)碼。同時(shí)現(xiàn)有傳統(tǒng)集中式HLR根據(jù)設(shè)備老化情況逐步將移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)遷移至分布式HLR內(nèi)，初步實(shí)現(xiàn)CS、PS、IMS、PSTN和業(yè)務(wù)平臺(tái)中的用戶數(shù)據(jù)共享。

階段3：當(dāng)IMS成為支持移動(dòng)和固定接入，提供融合業(yè)務(wù)的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，CS和PS成為IMS的接入網(wǎng)時(shí)，現(xiàn)有傳統(tǒng)集中式HLR用戶全部遷移至分布式HLR中，同時(shí)對(duì)集中式HLR具備改造條件的改造為分布式HLR FE，不具備改造條件的采用分布式HLR進(jìn)行替換，最終建立成統(tǒng)一融合的用戶數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

4.結(jié)束語

在全業(yè)務(wù)運(yùn)營競爭的新階段，面向業(yè)務(wù)多樣化和接入多樣化的全業(yè)務(wù)需求，未來網(wǎng)絡(luò)需要構(gòu)建一個(gè)以用戶數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)共享以支持多業(yè)務(wù)的融合。分布式HLR實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯與用戶數(shù)據(jù)的分層，數(shù)據(jù)庫開放靈活的接口及架構(gòu)正是順應(yīng)了移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)朝著全業(yè)務(wù)、全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展的趨勢，通過建立統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)中心，可有效簡化網(wǎng)絡(luò)，降低維護(hù)費(fèi)用，提高數(shù)據(jù)的安全性，縮短新業(yè)務(wù)發(fā)布時(shí)間，促進(jìn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新，為運(yùn)營商提供有競爭力的業(yè)務(wù)融合奠定基礎(chǔ)。