李赟， 劉宇， 郭紅峰， 趙遠(yuǎn)

（1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080； 2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司，廣州 510623）

LTE與2G/3G用戶數(shù)據(jù)融合過(guò)渡方案分析

李赟1， 劉宇1， 郭紅峰2， 趙遠(yuǎn)1

（1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080； 2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司，廣州 510623）

在LTE網(wǎng)絡(luò)與2G/3G互操作場(chǎng)景下，2G/3G HLR和EPC HSS中會(huì)存放同一用戶的不同數(shù)據(jù)，為保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商選擇采用融合HLR/HSS設(shè)備存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)用戶不換號(hào)使用LTE業(yè)務(wù)，需要將現(xiàn)網(wǎng)已有的大量2G/3G HLR全部升級(jí)為融合設(shè)備，工期較長(zhǎng)且投資很大。各機(jī)構(gòu)和廠家都提出了針對(duì)單用戶進(jìn)行遷移的過(guò)渡方案。本文將針對(duì)主要的3種過(guò)渡方案從方案原理、現(xiàn)網(wǎng)改造需求、存在問(wèn)題等方面進(jìn)行分析，給出部署建議。

LTE；用戶數(shù)據(jù)融合；FNR；單用戶攜出

1 研究背景

由于LTE網(wǎng)絡(luò)涉及與2G/3G的互操作，2G/3G HLR和EPC HSS中會(huì)存放同一用戶的不同數(shù)據(jù)，為保持鑒權(quán)數(shù)據(jù)的一致，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商選擇采用融合HLR/HSS設(shè)備來(lái)存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)。為發(fā)揮存量用戶優(yōu)勢(shì)，大多現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商均計(jì)劃支持現(xiàn)網(wǎng)2G/3G用戶不換號(hào)使用LTE業(yè)務(wù)。由于現(xiàn)網(wǎng)已有大量2G/3G HLR，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)用戶不換號(hào)使用LTE業(yè)務(wù)，需全部升級(jí)為融合設(shè)備或?qū)⑷W(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)，工期較長(zhǎng)且投資很大。因此，各機(jī)構(gòu)和廠家都提出了臨時(shí)解決方案。

2 方案分析及建議

2.1 方案1：HLR與HSS獨(dú)立設(shè)置方案（如圖1所示）

基本原理：新建獨(dú)立EPC HSS與現(xiàn)網(wǎng)HLR分離設(shè)置，兩者之間數(shù)據(jù)不同步，用戶可不更換MSISDN號(hào)碼。BOSS同時(shí)向2G/3G HLR和EPC HSS開戶。新用戶更換USIM卡后，IMSI號(hào)段不變（可更改IMSI，但使用原號(hào)段），MSC-S和SGSN的路由數(shù)據(jù)不變（仍指向原來(lái)2G/3G HLR)，4G的PS位置更新由MME指向EPC HSS完成；CS的被叫業(yè)務(wù)通過(guò)查詢HLR完成。本方案所有信令流程均為標(biāo)準(zhǔn)流程。

圖1 HLR與HSS獨(dú)立設(shè)置方案

采用本方案現(xiàn)網(wǎng)HLR無(wú)需進(jìn)行改造，僅需新建獨(dú)立EPC HSS，現(xiàn)網(wǎng)端局及關(guān)口局、SGSN、STP等信令路由不需進(jìn)行變更；由于LTE終端必須采用五元組鑒權(quán)，現(xiàn)網(wǎng)HLR需支持五元組鑒權(quán)功能。

信令路由的調(diào)整需求：對(duì)于未遷移的原有2G/3G用戶，IMSI/MSISDN路由不變。對(duì)于遷移用戶(開通4G的用戶)，換卡后采用原IMSI號(hào)段或分配新IMSI號(hào)段給原HLR，分配新IMSI時(shí)，在STP上添加新IMSI到HLR路由；MME上添加IMSI號(hào)段到EPC HSS的路由。如使用原IMSI號(hào)段中的空閑IMSI號(hào)碼則GT數(shù)據(jù)無(wú)需增加。

本方案需要BOSS改造支持以下功能。

BOSS可識(shí)別出這個(gè)用戶是一個(gè)遷移用戶。針對(duì)這個(gè)用戶，BOSS同時(shí)向HLR中寫入用戶的2G/3G用戶數(shù)據(jù)，并向HSS中寫入用戶的LTE用戶數(shù)據(jù)。

本方案存在的問(wèn)題： LTE終端采用五元組鑒權(quán)方式，五元組中的AUTN參數(shù)用于終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)，要求每一次通過(guò)AUTN參數(shù)計(jì)算出的SQN值必須大于上一次鑒權(quán)時(shí)的SQN，否則終端鑒權(quán)無(wú)法通過(guò)。本方案中，由于2G/3G HLR和EPC HSS分設(shè)，鑒權(quán)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一有可能造成SQN不匹配，終端第一次鑒權(quán)無(wú)法通過(guò)。出現(xiàn)這種情況，終端會(huì)發(fā)起鑒權(quán)重同步過(guò)程，用戶鑒權(quán)的時(shí)延會(huì)有所增加，并增加網(wǎng)絡(luò)的信令流量。

在CSFB業(yè)務(wù)流程中，用戶回落到2G后需要到HLR進(jìn)行鑒權(quán)，此時(shí)HLR沒(méi)有HSS的上一次AUTH值，有可能向用戶發(fā)送較小的AUTH造成第一次鑒權(quán)失敗，因此增加CSFB的接通時(shí)延。

2.2 方案2：FNR方案（如圖2所示）

方案原理：現(xiàn)網(wǎng)HLR開啟FNR功能，將開通4G的用戶的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)移到新建HSS/HLR存儲(chǔ)，現(xiàn)網(wǎng)HLR僅存儲(chǔ)其FNR路由，并將該用戶相關(guān)信令轉(zhuǎn)接至新建HSS/HLR。

采用本方案需對(duì)現(xiàn)網(wǎng)HLR進(jìn)行改造支持FNR功能，為FNR分配新的SSN號(hào)碼。FNR內(nèi)將定義攜轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，將遷移號(hào)碼綁定到目標(biāo)HSS/HLR節(jié)點(diǎn)地址。呼叫流程中，F(xiàn)NR通過(guò)數(shù)據(jù)定義，將該號(hào)碼目的路由改為目標(biāo)HSS/HLR GT，STP根據(jù)目標(biāo)GT，將信令路由到目標(biāo)HSS/HLR。

本方案位置更新信令和鑒權(quán)的信令流程如下：由于本方案采用原有IMSI號(hào)段，該號(hào)段的GT路由仍指向原HLR不變， HLR的FNR模塊判斷此號(hào)碼遷出該HLR，將信令經(jīng)信令網(wǎng)發(fā)送至目標(biāo)HSS/HLR，如圖3紅色虛線。

本方案用戶被叫信令流程：被叫時(shí)，MSC基于被叫號(hào)碼的MSISDN查詢被叫歸屬HLR，用戶在用戶換卡不換號(hào)情況下，SRI信令會(huì)路由指向原歸屬的HLR，原歸屬HLR開啟FNR功能，F(xiàn)NR判斷被叫號(hào)碼遷出的目標(biāo)HSS/HLR局號(hào)碼，通過(guò)數(shù)據(jù)定義，將該號(hào)碼目的路由改為目標(biāo)HSS/HLR GT。LSTP分析該GT，將SRI送往目標(biāo)HSS/HLR，HSS/HLR查詢被叫B登記的MSC/VLR，正常流程落地，如圖4所示。

圖2 FNR方案

圖3 位置更新信令和鑒權(quán)的信令流程

本方案存在的問(wèn)題：本方案屬于3GPP定義的標(biāo)準(zhǔn)方案，在國(guó)外多個(gè)運(yùn)營(yíng)商用做號(hào)碼攜帶方案。但由于本方案涉及現(xiàn)網(wǎng)所有需要進(jìn)行單號(hào)碼遷移的HLR的改造，現(xiàn)網(wǎng)HLR設(shè)備對(duì)本方案的支持、投資等都成為需考慮的因素。而且本方案涉及現(xiàn)網(wǎng)改造，存在影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 方案3：定制攜出HSS/HLR設(shè)備方案

方案原理：新增定制攜出HSS/HLR設(shè)備，攜轉(zhuǎn)用戶采用新的IMSI號(hào)段，路由指向定制HSS/HLR，MSISDN尋址路由仍指向原HLR。在原HLR內(nèi)存儲(chǔ)用戶的2G CS數(shù)據(jù)，在新的HSS/HLR內(nèi)存儲(chǔ)2G PS和LTE用戶數(shù)據(jù)。原HLR無(wú)需改造，融合HSS/HLR模擬端局向原HLR發(fā)起位置更新，確保用戶在CS域做被叫時(shí)的位置信息正確。

由于本方案僅需要HSS支持，因此對(duì)HLR沒(méi)有改造需求，可以避免對(duì)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)。本方案要求BOSS支持以下功能。

（1）BOSS可識(shí)別出這個(gè)用戶是一個(gè)攜轉(zhuǎn)用戶。

圖4 被叫信令流程

（2）針對(duì)這個(gè)用戶，BOSS同時(shí)向HLR中寫入用戶的2G/3G用戶的CS數(shù)據(jù)，并向HSS中寫入用戶的2G/3G PS和LTE數(shù)據(jù)。

本方案對(duì)信令網(wǎng)的調(diào)整：對(duì)于2G/3G用戶：IMSI/MSISDN路由不變，對(duì)于遷移4G用戶，在信令網(wǎng)和MME上添加新IMSI號(hào)段到融合HLR/HSS的路由，MSISDN路由不變。融合HLR/HSS建立跟原HLR的鏈路。

本方案的鑒權(quán)均在融合HSS/HLR完成，PS域位置更新和切換流程，以及CS被叫信令流程均為標(biāo)準(zhǔn)流程。本方案對(duì)信令流程的改動(dòng)主要在于CS域位置更新流程，具體如圖6所示。

圖5 定制攜出HSS/HLR設(shè)備方案

本方案存在的問(wèn)題：本方案技術(shù)可行，但由于對(duì)攜出用戶采用了新IMSI號(hào)碼段，存在以下問(wèn)題： 單用戶回遷時(shí)，由于單用戶遷移為攜出用戶分配了一個(gè)新的IMSI段，這個(gè)IMSI段對(duì)應(yīng)了原HLR內(nèi)多個(gè)號(hào)段的遷移用戶，因此攜出設(shè)備中，同一IMSI號(hào)段涉及的MSISDN號(hào)碼段的所有用戶必須搬遷至同一套UDC。因此，前期需做好IMSI規(guī)劃，確定目標(biāo)方案，并依據(jù)此分配IMSI號(hào)碼?，F(xiàn)網(wǎng)HLR全部升級(jí)為融合設(shè)備后，將進(jìn)行單用戶回遷，將使用單用戶遷移的所有用戶號(hào)碼逐個(gè)遷至目標(biāo)HSS/HLR。攜回完成后，由于無(wú)法要求用戶再次換卡，MSISDN與IMSI段的對(duì)應(yīng)關(guān)系仍無(wú)法改回，打亂了MSISDN號(hào)碼與IMSI對(duì)應(yīng)關(guān)系，可能對(duì)后續(xù)維護(hù)造成影響。

圖6 流程圖

3 結(jié)論及建議

從以上分析可以看出，3個(gè)單用戶遷移方案，技術(shù)上均可實(shí)現(xiàn)，但都存在一定問(wèn)題，同時(shí)現(xiàn)網(wǎng)HLR升級(jí)完成后還需要進(jìn)行單用戶回遷，工作量較大，可能對(duì)維護(hù)造成一定影響。建議盡量采用現(xiàn)網(wǎng)HLR升級(jí)支持用戶融合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)用戶不換號(hào)支持LTE業(yè)務(wù)，僅在升級(jí)進(jìn)度無(wú)法滿足業(yè)務(wù)開通要求時(shí)采用上述3種方式之一作為臨時(shí)過(guò)渡方案。

3個(gè)方案從技術(shù)上看各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際使用時(shí)需充分考慮現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的支持情況及投資等多方面因素進(jìn)行選擇。

Analysis on transition solutions of user data convergence

LI Yun1, LIU Yu1, GUO Hong-feng2, ZHAO Yuan1
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2 China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)

In order to keep the consistency of user data in LTE and GSM/UMTS network, most communication operators prefer store user data in converged HSS/HLR, but it will take much time in transforming all existing HLR to converged HSS/HLR for providing LTE service to subscribers with existing telephone number, it will be necessary to deploy transition solution of user data storage in order to meet the requirement of time to market. This article precisely analyzes three major transition solutions in different aspects and makes suggestions on deployment.

LTE; user data convergence; FNR; mobile number portability

TN929.5

A

1008-5599（2013）08-0012-04

2013-06-08