諾西分布式HLR技術方案研究

盧學奇 趙昊宇

【摘要】本文以當前諾西分布式HLR實現方案為例，論述了HLR的發展方向及分布式HLR與傳統HLR相比的技術特點和優勢。

【關鍵詞】分布式HLROne-NDSDXA容災放號系統

前言：

分布式HLR的引入，由于當今通信業務的不斷發展和對通信質量要求的不斷提高，運營商網絡需要進行進一步的優化、整合，在網絡走向融合的同時，用戶數據庫也在走向融合。現網HLR的設計理念、功能、架構等無法滿足網絡融合的發展趨勢，有必要及時啟動面向用戶數據中心的演進。分布式HLR的應用正是這方面的有益嘗試，其業務處理與用戶數據分離的架構設計，可簡化網絡拓撲、加速網絡的融合，使得全網用戶數據的統一存儲、管理和分析成為可能，有利于個性化新業務的實現和推廣。

綜述：

相對于傳統HLR設備，分布式HLR設備用戶數據庫采用分布式數據存儲技術，硬件節點采用分層架構，具備以下技術特點：

1、業務應用和數據庫分離，大容量數據存儲。分布式HLR采用應用和數據分離的模式，可以靈活適應現網各種組網需求；支持大容量數據存儲，具備千萬級以上的用戶處理能力，設備集成度高。

2、采用分布式軟硬件架構，業務處理節點和數據庫節點均支持跨地域分布。分布式HLR系統采用完善的軟硬件架構支持分布式應用模式，業務處理和數據存儲平面在物理上分離，有完善的機制最大程度保障業務處理節點和數據庫節點在跨地域分布下對網絡各種異常情況的適應能力。

3、具備靈活有效的容災機制：分布式HLR業務處理節點之間支持N+X負荷分擔和備份機制，數據庫節點之間支持N+X實時備份和負荷分擔機制，同時，業務處理節點和數據庫節點可采取不同的備份措施。實際應用時，可根據需要選擇靈活的容災備份方案。

4、采用開放的網絡架構，提供開放接口，業務處理節點與數據庫采用開放接口協議。分布式HLR系統采用分層的網絡架構，在穩定提供業務功能的前提下層間通信可采用開放的接口，減少各子系統間的耦合，將來隨著融合數據中心的演進，具備開放性的功能。

5、業務處理節點和數據庫節點均具有高度的可擴展性。分布式HLR業務處理節點和數據庫節點應具備模塊級、板級到子系統網元級的靈活擴展性，減低維護復雜度。

分布式HLR技術優勢：

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

1、分布式HLR將數據存儲和業務處理部分分離，內部采用IP網絡作為承載，符合核心網設備IP化、大容量、分層架構的網絡發展趨勢一致。

2、分布式HLR所有業務使用統一的實時用戶數據庫。通過集中的接口對用戶進行快速高效管理，能夠為所有業務提供一致性的數據。與此同時，分布式HLR的用戶屬性和業務特定邏輯相對獨立，具備快速數據接人和業務導人的能力，能夠在線實現新的業務、在線統計用戶數據。

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

4、分布式HLR采用開放式的架構設計，業務處理節點（FE）和數據庫節點（BE）均支持N+X實時備份和負荷分擔機制，在可靠性方面具備很大的優勢。

5、分布式HLR作為適應長期網絡演進的新技術，提供分離的應用和數據之間開放標準接口，能夠適應3G、IMS等新業務和網絡的融合，減少網絡的改造。

對于分布式HLR的實現方案，諾基亞西門子網絡提出了兩種技術實施方案：Datafull方案和Dataless方案，現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設計成三個不同的層：負荷均衡層，應用層和O&M層。

一對IPD節點為外部的操作維護和業務承載提供必要的接口功能，同時它也負責和外部網絡之間的負載均衡功能。多個APP節點負責用戶數據的處理，APP節點的數量可以根據不同的容量需求而不同；各個APP節點之間可以工作在負荷分擔、主備用等冗余模式下。

3、One-NDS主要包括下列節點：

FE-DS

BE-DS

安裝服務器（IS）

數據庫管理服務器（DBM）

系統監控服務器（SM）

其中FE-DS節點存儲數據庫分布、分區信息，提供用戶數據的索引、路由功能。BE-DS節點負責存放真實的用戶數據，在不同站點（地點）的BE-DS存放完全相同的用戶數據，并實時同步。

安裝服務器（IS）負責對One-NDS進行初始安裝的工作，也負責對One-NDS軟件系統進行管理和升級的工作。

數據庫管理服務器（DBM）管理數據庫的整體架構和用戶數據的存儲結構，同時也對數據庫狀態進行監管，并且可以對每一個數據庫節點進行操作和管理。

系統監控服務器（SM）負責One-NDS系統的性能管理和故障管理，是One-NDS和網管系統之間的接口節點。

一、Datafull方案

諾基亞西門子的Datafull方案的網絡架構采用現網DX200平臺的HLR作為分布式HLR的前端業務處理節點，有效地利用了現網資源，保護了運營商前期投資資本。

諾基亞西門子的Datafull方案對于現網的HLR提供了網元級的容災機制：N+X HLR冗余方式。

每個網元內部都有自己內部的冗余機制，除此之外，網絡連接也必須是冗余的，在很多情況下，需要使用網元級的冗余機制來保證分級業務的可用性。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據的方式。

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目錄裝載數據到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）基于來自網絡的MAP操作來向DXA請求用戶數據，并將用戶數據創到自己的數據庫中。這樣，當信令切換到RHLR的時候，來自網絡的操作會馬上被處理，從而不會產生業務中斷。

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

諾西提供的基于One-NDS的N+X HLR容災方案可以實現網元級容災、地理容災，具有靈活、可靠的優點。同時，可以保證當現網的HLR出現宕機故障的時候，備份HLR可以實時地、無縫地、自動地接替現網HLR的業務，對于現網HLR的安全有著重大的意義。

二、Dataless方案

Dataless方案的網絡架構如下圖所示：

諾基亞西門子的Dataless方案仍然采用DX200平臺的HLR作為前端業務處理部分，只是在DXHLR上將不再有用戶數據存儲，所有的用戶數據都存儲在后端用戶數據存儲部分中。對于放號系統的實現方式，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據存儲部分。

對于網元級容災功能，Dataless的方案功能更加強大。現網將不需要再有固定的容災HLR，現網某個負責前端業務處理的HLR如果出現故障，其業務將由其他前端 HLR來處理，可以更好地實現網元故障情況下的零業務損失。

三、兩種方案的比較

由于兩種方案都采用了DX200平臺的HLR作為前端業務處理部分，這使得諾基亞西門子分布式HLR方案在從現網HLR平滑演進到分布式HLR方面具有一定的優勢。

兩種方案都可以實現業務處理和用戶數據存儲相分離的目的。Dataless方案相對于Datafull方案具有更強大的網絡容災能力。表現在HLR的容災機制上面，將不再依賴于專門的容災HLR；三個站點的配置方案可以更好的為用戶數據提供安全保護。Dataless方案可以提供更好的業務多元化服務，符合3G，LTE，IMS等新技術的要求。

四、總結

分布式HLR由于其“大容量，高性能，層次化，標準化，面向融合”等特點，可成功解決運營商現有用戶數據庫的諸多問題。諾基亞西門子提供的分布式HLR兩種實現方案，為運營商向未來的網絡融合、用戶數據庫的融合提供了更多的選擇。尤其在網絡容災方案方面，諾基亞西門子的分布式HLR實現方案，在后端用戶數據存儲部分采用多站點負荷分擔的容災機制，單站點具備完全的服務能力，可以有效地保障網絡和用戶數據的安全。其中Dataless方案在網絡安全、用戶數據存儲安全方面特點更加突出，可以滿足網元統一、用戶數據融合、全業務融合的要求。

參考文獻

[1]核心網子系統設備入網測試規范-分布式HLR部分

[2]中國移動研究院《分布式HLR技術研討》

[3]現代電信科技《分布式H LR技術及引入策略研究》