吳仲華，馬章罕

（1.皖西學(xué)院，安徽 六安 237012；2.中國(guó)移動(dòng)潛山市分公司，安徽 安慶 246300）

1 引言

隨著移動(dòng)用戶數(shù)量的增加和移動(dòng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商需要面對(duì)4G、LTE、IMS等多網(wǎng)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)管理，針對(duì)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(shí)體中，各功能實(shí)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(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)，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(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速部署.

現(xiàn)網(wǎng)中運(yùn)行的HLR采用集中式結(jié)構(gòu)，不僅機(jī)房占地面積比較大，且不易擴(kuò)容，難以滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求.另外，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，運(yùn)營(yíng)商需要通過(guò)降低運(yùn)維成本來(lái)增加營(yíng)業(yè)收入，對(duì)傳統(tǒng)HLR的挑戰(zhàn)也是越來(lái)越大.運(yùn)營(yíng)商需要一個(gè)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(jìn)，分布式HLR以其架構(gòu)先進(jìn)，對(duì)數(shù)據(jù)融合的良好支持，成為HLR升級(jí)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(gè)固定的位置，通過(guò)查詢HLR可以找出一個(gè)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(dòng).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(duì)通信質(zhì)量要求的不斷提高，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行優(yōu)化、整合，在網(wǎng)絡(luò)走向融合的同時(shí)，用戶數(shù)據(jù)庫(kù)也需要走向融合.

分布式HLR采用分層設(shè)計(jì)理念，將用戶數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和信令接入部分分離，基于全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)互連，上層采用標(biāo)準(zhǔn)的開放性接口，實(shí)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(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，加速網(wǎng)絡(luò)的融合.

圖1 項(xiàng)目組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案圖

2.1 項(xiàng)目組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

以組網(wǎng)融合為目標(biāo)，新部署的分布式HLR應(yīng)選擇能向融合演進(jìn)的設(shè)備，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)融合演進(jìn)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(shí)應(yīng)該按照大區(qū)制建設(shè)原則，滿足面向融合演進(jìn)，采用開放統(tǒng)一的高性能平臺(tái).以某大城市為例，建議采用幾個(gè)不同的大區(qū)，每個(gè)大區(qū)新建一套分布式HLR設(shè)備，采用無(wú)縫地理容災(zāi)，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(fù)責(zé)與用戶相關(guān)的信令和業(yè)務(wù)邏輯處理，BE負(fù)責(zé)各種用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及處理，并為FE提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，F(xiàn)E與BE之間的接口通過(guò)IP承載網(wǎng)承載.

2.2 數(shù)據(jù)容災(zāi)方案設(shè)計(jì)

分布式HLR組網(wǎng)方案中的BE和FE采用成對(duì)方式設(shè)置，即兩套FE和BE成對(duì)設(shè)置在同一數(shù)據(jù)中心城市的不同機(jī)房，采用“1+1”互備方式，通過(guò)IP承載網(wǎng)保持?jǐn)?shù)據(jù)的同步，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫地理數(shù)據(jù)自容災(zāi)，保證數(shù)據(jù)安全可靠，如圖2所示.

圖2 數(shù)據(jù)容災(zāi)設(shè)計(jì)

每個(gè)BE都能對(duì)前端FE提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，若某個(gè)BE的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，變化后的數(shù)據(jù)將通過(guò)IP承載網(wǎng)自動(dòng)同步到另一個(gè)BE中去，無(wú)需人工干預(yù)，也就是說(shuō)BE數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的用戶數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是一致的，真正實(shí)現(xiàn)冗余備份.在切換過(guò)程中，對(duì)用戶主叫、被叫及位置更新均無(wú)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(dāng)其中的一個(gè)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(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)的工作方式.在同一個(gè)機(jī)房部署一對(duì)CE，即三層路由器，它們可以通過(guò)CE接入IP承載網(wǎng).

圖3 IP承載網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)

3 項(xiàng)目實(shí)施方案及應(yīng)用

在LTE大規(guī)模覆蓋后，VOLTE即Voice over LTE是運(yùn)營(yíng)商的發(fā)展趨勢(shì)，隨著移動(dòng)通信核心網(wǎng)向全網(wǎng)IP化及扁平化推進(jìn)，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L(zhǎng)TE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(jìn).目前，有些省份的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)做了試點(diǎn)建設(shè)，取得了明顯的效果，正在逐漸向全國(guó)范圍內(nèi)推廣.

3.1 方案簡(jiǎn)述

每一套分布式HLR是分布在不同站點(diǎn)構(gòu)成，之所以采用不同站點(diǎn)就是為了實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)地理冗余，這也是容災(zāi)的一種方式.本次項(xiàng)目三個(gè)機(jī)房站點(diǎn)分別是機(jī)房站點(diǎn)A、機(jī)房站點(diǎn)B、機(jī)房站點(diǎn)C，共有4套分布式HLR，這4套分布式HLR中BE存儲(chǔ)的用戶數(shù)據(jù)是完全一致的，F(xiàn)E可以根據(jù)實(shí)際情況就近選擇讀取BE中存儲(chǔ)的用戶數(shù)據(jù).在這里以DHLR50中站點(diǎn)機(jī)房A為例，主要介紹DHLR50的實(shí)施.

通過(guò)此次某移動(dòng)公司分布式HLR的一期建設(shè)和現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試，在不中斷業(yè)務(wù)的情況下，成功實(shí)施對(duì)HLR的主備切換，充分證明了分布式HLR在現(xiàn)網(wǎng)可實(shí)施性和在容災(zāi)方面的突出應(yīng)用，經(jīng)過(guò)測(cè)試為今后的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和故障應(yīng)急處理提供了第一手操作經(jīng)驗(yàn)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(jiǎn)要描述.HSS50-FE3通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(biāo)準(zhǔn)的ATCA機(jī)架，每個(gè)機(jī)架包含3個(gè)機(jī)框，每個(gè)機(jī)框有16個(gè)槽位，其中14個(gè)槽位插CPU處理刀片，中間兩個(gè)槽位插Hub刀片，每個(gè)機(jī)框有兩個(gè)機(jī)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(gè)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(jī)的IP地址（10.200.203.253）登錄到虛擬機(jī)，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(shí)的串口輸出.在一出現(xiàn)重啟畫面時(shí)立即按下“DEL”鍵進(jìn)入BIOS設(shè)置，根據(jù)項(xiàng)目要求設(shè)置即可.

3.4 HSS-FE開通集成

典型配置：標(biāo)準(zhǔn)的ATCA機(jī)架，每個(gè)機(jī)架包含3個(gè)機(jī)框，每個(gè)機(jī)框有16個(gè)槽位，其中14個(gè)槽位插CPU處理刀片，中間兩個(gè)槽位插Hub刀片，每個(gè)機(jī)框有兩個(gè)機(jī)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(guò)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(duì)應(yīng)槽位的CPU，本例中HSS FE01為槽位5.clia boardreset 5

相應(yīng)槽位的CPU重啟，當(dāng)畫面進(jìn)行選擇時(shí)，按一下“F2”鍵進(jìn)入BIOS設(shè)置,根據(jù)項(xiàng)目要求設(shè)置即可.

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前國(guó)家大力倡導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商落實(shí)“提速降費(fèi)”，分布式HLR以其扁平化的體系架構(gòu)，有效實(shí)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(hù)人員定期對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)更新，不僅節(jié)約了運(yùn)營(yíng)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(jiān)實(shí)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(shì).