諾西分布式HLR技術(shù)方案研究

盧學(xué)奇 趙昊宇

【摘要】本文以當(dāng)前諾西分布式HLR實現(xiàn)方案為例，論述了HLR的發(fā)展方向及分布式HLR與傳統(tǒng)HLR相比的技術(shù)特點和優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】分布式HLROne-NDSDXA容災(zāi)放號系統(tǒng)

前言：

分布式HLR的引入，由于當(dāng)今通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展和對通信質(zhì)量要求的不斷提高，運營商網(wǎng)絡(luò)需要進行進一步的優(yōu)化、整合，在網(wǎng)絡(luò)走向融合的同時，用戶數(shù)據(jù)庫也在走向融合。現(xiàn)網(wǎng)HLR的設(shè)計理念、功能、架構(gòu)等無法滿足網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展趨勢，有必要及時啟動面向用戶數(shù)據(jù)中心的演進。分布式HLR的應(yīng)用正是這方面的有益嘗試，其業(yè)務(wù)處理與用戶數(shù)據(jù)分離的架構(gòu)設(shè)計，可簡化網(wǎng)絡(luò)拓撲、加速網(wǎng)絡(luò)的融合，使得全網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、管理和分析成為可能，有利于個性化新業(yè)務(wù)的實現(xiàn)和推廣。

綜述：

相對于傳統(tǒng)HLR設(shè)備，分布式HLR設(shè)備用戶數(shù)據(jù)庫采用分布式數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，硬件節(jié)點采用分層架構(gòu)，具備以下技術(shù)特點：

1、業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫分離，大容量數(shù)據(jù)存儲。分布式HLR采用應(yīng)用和數(shù)據(jù)分離的模式，可以靈活適應(yīng)現(xiàn)網(wǎng)各種組網(wǎng)需求；支持大容量數(shù)據(jù)存儲，具備千萬級以上的用戶處理能力，設(shè)備集成度高。

2、采用分布式軟硬件架構(gòu)，業(yè)務(wù)處理節(jié)點和數(shù)據(jù)庫節(jié)點均支持跨地域分布。分布式HLR系統(tǒng)采用完善的軟硬件架構(gòu)支持分布式應(yīng)用模式，業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)存儲平面在物理上分離，有完善的機制最大程度保障業(yè)務(wù)處理節(jié)點和數(shù)據(jù)庫節(jié)點在跨地域分布下對網(wǎng)絡(luò)各種異常情況的適應(yīng)能力。

3、具備靈活有效的容災(zāi)機制：分布式HLR業(yè)務(wù)處理節(jié)點之間支持N+X負荷分擔(dān)和備份機制，數(shù)據(jù)庫節(jié)點之間支持N+X實時備份和負荷分擔(dān)機制，同時，業(yè)務(wù)處理節(jié)點和數(shù)據(jù)庫節(jié)點可采取不同的備份措施。實際應(yīng)用時，可根據(jù)需要選擇靈活的容災(zāi)備份方案。

4、采用開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供開放接口，業(yè)務(wù)處理節(jié)點與數(shù)據(jù)庫采用開放接口協(xié)議。分布式HLR系統(tǒng)采用分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在穩(wěn)定提供業(yè)務(wù)功能的前提下層間通信可采用開放的接口，減少各子系統(tǒng)間的耦合，將來隨著融合數(shù)據(jù)中心的演進，具備開放性的功能。

5、業(yè)務(wù)處理節(jié)點和數(shù)據(jù)庫節(jié)點均具有高度的可擴展性。分布式HLR業(yè)務(wù)處理節(jié)點和數(shù)據(jù)庫節(jié)點應(yīng)具備模塊級、板級到子系統(tǒng)網(wǎng)元級的靈活擴展性，減低維護復(fù)雜度。

分布式HLR技術(shù)優(yōu)勢：

從以上對分布式HLR的技術(shù)特點的分析和與現(xiàn)用傳統(tǒng)HLR的比較可以看出，分布式HLR不僅具有傳統(tǒng)HLR的所有功能，還具有以下幾個方面的優(yōu)勢：

1、分布式HLR將數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)處理部分分離，內(nèi)部采用IP網(wǎng)絡(luò)作為承載，符合核心網(wǎng)設(shè)備IP化、大容量、分層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢一致。

2、分布式HLR所有業(yè)務(wù)使用統(tǒng)一的實時用戶數(shù)據(jù)庫。通過集中的接口對用戶進行快速高效管理，能夠為所有業(yè)務(wù)提供一致性的數(shù)據(jù)。與此同時，分布式HLR的用戶屬性和業(yè)務(wù)特定邏輯相對獨立，具備快速數(shù)據(jù)接人和業(yè)務(wù)導(dǎo)人的能力，能夠在線實現(xiàn)新的業(yè)務(wù)、在線統(tǒng)計用戶數(shù)據(jù)。

3、分布式HLR采用電信級IT平臺作為硬件平臺，設(shè)備擴展性好，集中度高，單位用戶造價和功耗相對較低，占用機房面積小，能夠有效降低節(jié)點數(shù)量，大幅降低維護難度和維護成本。

4、分布式HLR采用開放式的架構(gòu)設(shè)計，業(yè)務(wù)處理節(jié)點（FE）和數(shù)據(jù)庫節(jié)點（BE）均支持N+X實時備份和負荷分擔(dān)機制，在可靠性方面具備很大的優(yōu)勢。

5、分布式HLR作為適應(yīng)長期網(wǎng)絡(luò)演進的新技術(shù)，提供分離的應(yīng)用和數(shù)據(jù)之間開放標(biāo)準(zhǔn)接口，能夠適應(yīng)3G、IMS等新業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的融合，減少網(wǎng)絡(luò)的改造。

對于分布式HLR的實現(xiàn)方案，諾基亞西門子網(wǎng)絡(luò)提出了兩種技術(shù)實施方案：Datafull方案和Dataless方案，現(xiàn)就這兩種不同的方案進行論述。

諾基亞西門子分布式HLR主要包括以下幾個部分：

2、DXA

DXA基于IBM BladeCenter硬件平臺和諾基亞西門子FlexiPlatform軟件平臺。

Cluster分層：

邏輯上，DXA Cluster設(shè)計成三個不同的層：負荷均衡層，應(yīng)用層和O&M層。

一對IPD節(jié)點為外部的操作維護和業(yè)務(wù)承載提供必要的接口功能，同時它也負責(zé)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的負載均衡功能。多個APP節(jié)點負責(zé)用戶數(shù)據(jù)的處理，APP節(jié)點的數(shù)量可以根據(jù)不同的容量需求而不同；各個APP節(jié)點之間可以工作在負荷分擔(dān)、主備用等冗余模式下。

3、One-NDS主要包括下列節(jié)點：

FE-DS

BE-DS

安裝服務(wù)器（IS）

數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器（DBM）

系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)器（SM）

其中FE-DS節(jié)點存儲數(shù)據(jù)庫分布、分區(qū)信息，提供用戶數(shù)據(jù)的索引、路由功能。BE-DS節(jié)點負責(zé)存放真實的用戶數(shù)據(jù)，在不同站點（地點）的BE-DS存放完全相同的用戶數(shù)據(jù)，并實時同步。

安裝服務(wù)器（IS）負責(zé)對One-NDS進行初始安裝的工作，也負責(zé)對One-NDS軟件系統(tǒng)進行管理和升級的工作。

數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器（DBM）管理數(shù)據(jù)庫的整體架構(gòu)和用戶數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)，同時也對數(shù)據(jù)庫狀態(tài)進行監(jiān)管，并且可以對每一個數(shù)據(jù)庫節(jié)點進行操作和管理。

系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)器（SM）負責(zé)One-NDS系統(tǒng)的性能管理和故障管理，是One-NDS和網(wǎng)管系統(tǒng)之間的接口節(jié)點。

一、Datafull方案

諾基亞西門子的Datafull方案的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用現(xiàn)網(wǎng)DX200平臺的HLR作為分布式HLR的前端業(yè)務(wù)處理節(jié)點，有效地利用了現(xiàn)網(wǎng)資源，保護了運營商前期投資資本。

諾基亞西門子的Datafull方案對于現(xiàn)網(wǎng)的HLR提供了網(wǎng)元級的容災(zāi)機制：N+X HLR冗余方式。

每個網(wǎng)元內(nèi)部都有自己內(nèi)部的冗余機制，除此之外，網(wǎng)絡(luò)連接也必須是冗余的，在很多情況下，需要使用網(wǎng)元級的冗余機制來保證分級業(yè)務(wù)的可用性。N+X HLR冗余功能提供一種從DX HLR到One-NDS目錄的實時備份用戶數(shù)據(jù)的方式。

在某個HLR宕機的時候，備份HLR（RHLR）的信令鏈路會激活并通過DXA從One-NDS目錄裝載數(shù)據(jù)到RHLR。冗余備份的機制的具體過程主要可分為下列兩個階段：

在第一個階段，備份HLR（RHLR）基于來自網(wǎng)絡(luò)的MAP操作來向DXA請求用戶數(shù)據(jù)，并將用戶數(shù)據(jù)創(chuàng)到自己的數(shù)據(jù)庫中。這樣，當(dāng)信令切換到RHLR的時候，來自網(wǎng)絡(luò)的操作會馬上被處理，從而不會產(chǎn)生業(yè)務(wù)中斷。

第二個階段，通過后臺運行的方式，用戶數(shù)據(jù)會從One-NDS目錄傳送到RHLR。在后臺恢復(fù)的階段，DXA會搜索宕機的HLR上的還沒有裝載到RHLR的用戶數(shù)據(jù)，并將用戶數(shù)據(jù)傳到RHLR。

諾西提供的基于One-NDS的N+X HLR容災(zāi)方案可以實現(xiàn)網(wǎng)元級容災(zāi)、地理容災(zāi)，具有靈活、可靠的優(yōu)點。同時，可以保證當(dāng)現(xiàn)網(wǎng)的HLR出現(xiàn)宕機故障的時候，備份HLR可以實時地、無縫地、自動地接替現(xiàn)網(wǎng)HLR的業(yè)務(wù)，對于現(xiàn)網(wǎng)HLR的安全有著重大的意義。

二、Dataless方案

Dataless方案的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：

諾基亞西門子的Dataless方案仍然采用DX200平臺的HLR作為前端業(yè)務(wù)處理部分，只是在DXHLR上將不再有用戶數(shù)據(jù)存儲，所有的用戶數(shù)據(jù)都存儲在后端用戶數(shù)據(jù)存儲部分中。對于放號系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，與Datafull方案類似，可以通過原有的方式通過DXHLR來進行放號，也可以通過與DXA之間的接口，直接放號到后端用戶數(shù)據(jù)存儲部分。

對于網(wǎng)元級容災(zāi)功能，Dataless的方案功能更加強大。現(xiàn)網(wǎng)將不需要再有固定的容災(zāi)HLR，現(xiàn)網(wǎng)某個負責(zé)前端業(yè)務(wù)處理的HLR如果出現(xiàn)故障，其業(yè)務(wù)將由其他前端 HLR來處理，可以更好地實現(xiàn)網(wǎng)元故障情況下的零業(yè)務(wù)損失。

三、兩種方案的比較

由于兩種方案都采用了DX200平臺的HLR作為前端業(yè)務(wù)處理部分，這使得諾基亞西門子分布式HLR方案在從現(xiàn)網(wǎng)HLR平滑演進到分布式HLR方面具有一定的優(yōu)勢。

兩種方案都可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)處理和用戶數(shù)據(jù)存儲相分離的目的。Dataless方案相對于Datafull方案具有更強大的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)能力。表現(xiàn)在HLR的容災(zāi)機制上面，將不再依賴于專門的容災(zāi)HLR；三個站點的配置方案可以更好的為用戶數(shù)據(jù)提供安全保護。Dataless方案可以提供更好的業(yè)務(wù)多元化服務(wù)，符合3G，LTE，IMS等新技術(shù)的要求。

四、總結(jié)

分布式HLR由于其“大容量，高性能，層次化，標(biāo)準(zhǔn)化，面向融合”等特點，可成功解決運營商現(xiàn)有用戶數(shù)據(jù)庫的諸多問題。諾基亞西門子提供的分布式HLR兩種實現(xiàn)方案，為運營商向未來的網(wǎng)絡(luò)融合、用戶數(shù)據(jù)庫的融合提供了更多的選擇。尤其在網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)方案方面，諾基亞西門子的分布式HLR實現(xiàn)方案，在后端用戶數(shù)據(jù)存儲部分采用多站點負荷分擔(dān)的容災(zāi)機制，單站點具備完全的服務(wù)能力，可以有效地保障網(wǎng)絡(luò)和用戶數(shù)據(jù)的安全。其中Dataless方案在網(wǎng)絡(luò)安全、用戶數(shù)據(jù)存儲安全方面特點更加突出，可以滿足網(wǎng)元統(tǒng)一、用戶數(shù)據(jù)融合、全業(yè)務(wù)融合的要求。

參考文獻

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[2]中國移動研究院《分布式HLR技術(shù)研討》

[3]現(xiàn)代電信科技《分布式H LR技術(shù)及引入策略研究》