分布式融合HLR組網(wǎng)設(shè)計與應用

吳仲華，馬章罕

（1.皖西學院，安徽 六安 237012；2.中國移動潛山市分公司，安徽 安慶 246300）

1 引言

隨著移動用戶數(shù)量的增加和移動業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，運營商需要面對4G、LTE、IMS等多網(wǎng)運營數(shù)據(jù)管理，針對不同的業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)中用戶的屬性及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散在許多不同的功能實體中，各功能實體都有自己用戶的屬性及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理方式，分別提供獨立的數(shù)據(jù)庫，由此而形成的信息孤島不利于網(wǎng)絡(luò)的融合，操作管理也變得復雜，難以實現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速部署.

現(xiàn)網(wǎng)中運行的HLR采用集中式結(jié)構(gòu)，不僅機房占地面積比較大，且不易擴容，難以滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求.另外，市場競爭的加劇，運營商需要通過降低運維成本來增加營業(yè)收入，對傳統(tǒng)HLR的挑戰(zhàn)也是越來越大.運營商需要一個高容量、高可靠性的HLR，因此有必要向用戶數(shù)據(jù)中心演進，分布式HLR以其架構(gòu)先進，對數(shù)據(jù)融合的良好支持，成為HLR升級換代的必然選擇.

2 分布式HLR組網(wǎng)技術(shù)方案

HLR在網(wǎng)絡(luò)中處于一個固定的位置，通過查詢HLR可以找出一個用戶的位置，該用戶是可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及網(wǎng)絡(luò)之間自由移動.這種查詢也使得受訪系統(tǒng)能夠獲得漫游用戶的業(yè)務(wù)權(quán)限.隨著通信業(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)庫也需要走向融合.

分布式HLR采用分層設(shè)計理念，將用戶數(shù)據(jù)庫模塊和信令接入部分分離，基于全IP網(wǎng)絡(luò)互連，上層采用標準的開放性接口，實現(xiàn)了用戶數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯的分離組網(wǎng)架構(gòu)，這樣大大簡化網(wǎng)絡(luò)拓撲，加速網(wǎng)絡(luò)的融合.

圖1 項目組網(wǎng)設(shè)計方案圖

2.1 項目組網(wǎng)設(shè)計方案

以組網(wǎng)融合為目標，新部署的分布式HLR應選擇能向融合演進的設(shè)備，對現(xiàn)網(wǎng)融合演進不足的傳統(tǒng)HLR逐漸替換，以滿足目前4G業(yè)務(wù)大規(guī)模的商業(yè)需求.同時應該按照大區(qū)制建設(shè)原則，滿足面向融合演進，采用開放統(tǒng)一的高性能平臺.以某大城市為例，建議采用幾個不同的大區(qū)，每個大區(qū)新建一套分布式HLR設(shè)備，采用無縫地理容災，具體組網(wǎng)方案如下圖1所示.

分布式HLR主要包括前端設(shè)備FE（Front End,FE）和后端設(shè)備 BE（Back End,BE），F(xiàn)E 和BE相互分離，F(xiàn)E主要負責與用戶相關(guān)的信令和業(yè)務(wù)邏輯處理，BE負責各種用戶數(shù)據(jù)的存儲及處理，并為FE提供數(shù)據(jù)訪問接口，F(xiàn)E與BE之間的接口通過IP承載網(wǎng)承載.

2.2 數(shù)據(jù)容災方案設(shè)計

分布式HLR組網(wǎng)方案中的BE和FE采用成對方式設(shè)置，即兩套FE和BE成對設(shè)置在同一數(shù)據(jù)中心城市的不同機房，采用“1+1”互備方式，通過IP承載網(wǎng)保持數(shù)據(jù)的同步，實現(xiàn)無縫地理數(shù)據(jù)自容災，保證數(shù)據(jù)安全可靠，如圖2所示.

圖2 數(shù)據(jù)容災設(shè)計

每個BE都能對前端FE提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，若某個BE的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，變化后的數(shù)據(jù)將通過IP承載網(wǎng)自動同步到另一個BE中去，無需人工干預，也就是說BE數(shù)據(jù)庫中存儲的用戶數(shù)據(jù)永遠是一致的，真正實現(xiàn)冗余備份.在切換過程中，對用戶主叫、被叫及位置更新均無影響.

2.3 IP承載網(wǎng)接入方案

IP承載網(wǎng)組網(wǎng)如圖3所示，前端FE和后端BE之間采用IP雙平面通信，當其中的一個平面出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，它們之間可以切換到另外一平面進行通信，實現(xiàn)負載分擔的工作方式.在同一個機房部署一對CE，即三層路由器，它們可以通過CE接入IP承載網(wǎng).

圖3 IP承載網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計

3 項目實施方案及應用

在LTE大規(guī)模覆蓋后，VOLTE即Voice over LTE是運營商的發(fā)展趨勢，隨著移動通信核心網(wǎng)向全網(wǎng)IP化及扁平化推進，以及VOLTE技術(shù)的成熟和商用，CS域?qū)⒅饾u消亡，基于IMS的VOLTE是作為LTE網(wǎng)絡(luò)下的最佳話音解決方案.分布式HLR采用全新的分布式架構(gòu)，具有高可靠性、高容量、可以平滑演進.目前，有些省份的移動通信運營商已經(jīng)做了試點建設(shè)，取得了明顯的效果，正在逐漸向全國范圍內(nèi)推廣.

3.1 方案簡述

每一套分布式HLR是分布在不同站點構(gòu)成，之所以采用不同站點就是為了實現(xiàn)多點地理冗余，這也是容災的一種方式.本次項目三個機房站點分別是機房站點A、機房站點B、機房站點C，共有4套分布式HLR，這4套分布式HLR中BE存儲的用戶數(shù)據(jù)是完全一致的，F(xiàn)E可以根據(jù)實際情況就近選擇讀取BE中存儲的用戶數(shù)據(jù).在這里以DHLR50中站點機房A為例，主要介紹DHLR50的實施.

通過此次某移動公司分布式HLR的一期建設(shè)和現(xiàn)網(wǎng)測試，在不中斷業(yè)務(wù)的情況下，成功實施對HLR的主備切換，充分證明了分布式HLR在現(xiàn)網(wǎng)可實施性和在容災方面的突出應用，經(jīng)過測試為今后的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和故障應急處理提供了第一手操作經(jīng)驗資料.

3.2 DHLR50接入CS-CE和支撐CE

圖4為DHLR50接入CE示意圖，下面做簡要描述.HSS50-FE3通過本設(shè)備AHUB板連接CS-CE和支撐CE，采用3層接入方式，HLR50-FE3通過本設(shè)備AHUB板連接CS-CE和支撐CE，采用3層接入方式.SGW50-3通過本設(shè)備ESA40板連接CS-CE和支撐CE，采用3層接入方式，開通網(wǎng)關(guān)-3通過本設(shè)備3650連接CS-CE和支撐CE，采用3層接入方式.

圖4 DHLR50接入CE示意圖

連線及相關(guān)端口的IP規(guī)劃.HSS50-FE3至CS-CE43/44各2根單模GE光纖，HSS50-FE3至支撐 CE19/20各 1根 GE網(wǎng)線；HLR50-FE3至CS-CE43/44各2根單模GE光纖，HLR50-FE3至支撐 CE19/20各 1根 GE網(wǎng)線；SGW50-3至CS-CE43/44各1根單模GE光纖，SGW50-3至支撐CE19/20各1根GE網(wǎng)線.開通網(wǎng)關(guān) -3至CS-CE43/44各1根單模GE光纖，開通網(wǎng)關(guān)-3至支撐CE19/20各2根GE網(wǎng)線.相關(guān)端口IP見表1.

表1 相關(guān)端口IP

3.3 HLR-FE開通集成

典型配置：標準的ATCA機架，每個機架包含3個機框，每個機框有16個槽位，其中14個槽位插CPU處理刀片，中間兩個槽位插Hub刀片，每個機框有兩個機框管理器，一主一備.

把電腦的網(wǎng)卡的本地連接的IP地址配置為BI接口的IP地址同一個網(wǎng)段，例如：10.200.203.242/24，在電腦上打開PuTTY窗口（記為PuTTY1），使用SSH連接到虛擬機的IP地址（10.200.203.253）登錄到虛擬機，輸入以下IPMI指令重啟槽位1的CPU.ipmitool-I lan-H 10.200.202.3-m 0x20-t 0x9e-A none power cycle.

在PuTTY窗口中可以看到重啟時的串口輸出.在一出現(xiàn)重啟畫面時立即按下“DEL”鍵進入BIOS設(shè)置，根據(jù)項目要求設(shè)置即可.

3.4 HSS-FE開通集成

典型配置：標準的ATCA機架，每個機架包含3個機框，每個機框有16個槽位，其中14個槽位插CPU處理刀片，中間兩個槽位插Hub刀片，每個機框有兩個機框管理器，一主一備.

在電腦上打開PuTTY窗口，使用SSH連接到TIAMS（可通過BI接口的IP地址 10.200.203.254），假設(shè)HSS FE01安裝在槽位5，則輸入以下IPMI指令激活5槽位CPU的SOL.

輸入以下CLIA指令重啟對應槽位的CPU，本例中HSS FE01為槽位5.clia boardreset 5

相應槽位的CPU重啟，當畫面進行選擇時，按一下“F2”鍵進入BIOS設(shè)置,根據(jù)項目要求設(shè)置即可.

4 結(jié)束語

當前國家大力倡導運營商落實“提速降費”，分布式HLR以其扁平化的體系架構(gòu)，有效實現(xiàn)了在網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)的融合，它也便于網(wǎng)絡(luò)維護人員定期對其數(shù)據(jù)進行維護更新，不僅節(jié)約了運營商的成本，而且為網(wǎng)絡(luò)提速，為今后快速部署5G網(wǎng)絡(luò)打下了堅實的基礎(chǔ)，因此原有HLR設(shè)備改造成為分布式HLR設(shè)備已經(jīng)成為電信行業(yè)必然的發(fā)展趨勢.