诺西分布式HLR技术方案研究

卢学奇 赵昊宇

【摘要】本文以当前诺西分布式HLR实现方案为例，论述了HLR的发展方向及分布式HLR与传统HLR相比的技术特点和优势。

【关键词】分布式HLROne-NDSDXA容灾放号系统

前言：

分布式HLR的引入，由于当今通信业务的不断发展和对通信质量要求的不断提高，运营商网络需要进行进一步的优化、整合，在网络走向融合的同时，用户数据库也在走向融合。现网HLR的设计理念、功能、架构等无法满足网络融合的发展趋势，有必要及时启动面向用户数据中心的演进。分布式HLR的应用正是这方面的有益尝试，其业务处理与用户数据分离的架构设计，可简化网络拓扑、加速网络的融合，使得全网用户数据的统一存储、管理和分析成为可能，有利于个性化新业务的实现和推广。

综述：

相对于传统HLR设备，分布式HLR设备用户数据库采用分布式数据存储技术，硬件节点采用分层架构，具备以下技术特点：

1、业务应用和数据库分离，大容量数据存储。分布式HLR采用应用和数据分离的模式，可以灵活适应现网各种组网需求；支持大容量数据存储，具备千万级以上的用户处理能力，设备集成度高。

2、采用分布式软硬件架构，业务处理节点和数据库节点均支持跨地域分布。分布式HLR系统采用完善的软硬件架构支持分布式应用模式，业务处理和数据存储平面在物理上分离，有完善的机制最大程度保障业务处理节点和数据库节点在跨地域分布下对网络各种异常情况的适应能力。

3、具备灵活有效的容灾机制：分布式HLR业务处理节点之间支持N+X负荷分担和备份机制，数据库节点之间支持N+X实时备份和负荷分担机制，同时，业务处理节点和数据库节点可采取不同的备份措施。实际应用时，可根据需要选择灵活的容灾备份方案。

4、采用开放的网络架构，提供开放接口，业务处理节点与数据库采用开放接口协议。分布式HLR系统采用分层的网络架构，在稳定提供业务功能的前提下层间通信可采用开放的接口，减少各子系统间的耦合，将来随着融合数据中心的演进，具备开放性的功能。

5、业务处理节点和数据库节点均具有高度的可扩展性。分布式HLR业务处理节点和数据库节点应具备模块级、板级到子系统网元级的灵活扩展性，减低维护复杂度。

分布式HLR技术优势：

从以上对分布式HLR的技术特点的分析和与现用传统HLR的比较可以看出，分布式HLR不仅具有传统HLR的所有功能，还具有以下几个方面的优势：

1、分布式HLR将数据存储和业务处理部分分离，内部采用IP网络作为承载，符合核心网设备IP化、大容量、分层架构的网络发展趋势一致。

2、分布式HLR所有业务使用统一的实时用户数据库。通过集中的接口对用户进行快速高效管理，能够为所有业务提供一致性的数据。与此同时，分布式HLR的用户属性和业务特定逻辑相对独立，具备快速数据接人和业务导人的能力，能够在线实现新的业务、在线统计用户数据。

3、分布式HLR采用电信级IT平台作为硬件平台，设备扩展性好，集中度高，单位用户造价和功耗相对较低，占用机房面积小，能够有效降低节点数量，大幅降低维护难度和维护成本。

4、分布式HLR采用开放式的架构设计，业务处理节点（FE）和数据库节点（BE）均支持N+X实时备份和负荷分担机制，在可靠性方面具备很大的优势。

5、分布式HLR作为适应长期网络演进的新技术，提供分离的应用和数据之间开放标准接口，能够适应3G、IMS等新业务和网络的融合，减少网络的改造。

对于分布式HLR的实现方案，诺基亚西门子网络提出了两种技术实施方案：Datafull方案和Dataless方案，现就这两种不同的方案进行论述。

诺基亚西门子分布式HLR主要包括以下几个部分：

2、DXA

DXA基于IBM BladeCenter硬件平台和诺基亚西门子FlexiPlatform软件平台。

Cluster分层：

逻辑上，DXA Cluster设计成三个不同的层：负荷均衡层，应用层和O&M层。

一对IPD节点为外部的操作维护和业务承载提供必要的接口功能，同时它也负责和外部网络之间的负载均衡功能。多个APP节点负责用户数据的处理，APP节点的数量可以根据不同的容量需求而不同；各个APP节点之间可以工作在负荷分担、主备用等冗余模式下。

3、One-NDS主要包括下列节点：

FE-DS

BE-DS

安装服务器（IS）

数据库管理服务器（DBM）

系统监控服务器（SM）

其中FE-DS节点存储数据库分布、分区信息，提供用户数据的索引、路由功能。BE-DS节点负责存放真实的用户数据，在不同站点（地点）的BE-DS存放完全相同的用户数据，并实时同步。

安装服务器（IS）负责对One-NDS进行初始安装的工作，也负责对One-NDS软件系统进行管理和升级的工作。

数据库管理服务器（DBM）管理数据库的整体架构和用户数据的存储结构，同时也对数据库状态进行监管，并且可以对每一个数据库节点进行操作和管理。

系统监控服务器（SM）负责One-NDS系统的性能管理和故障管理，是One-NDS和网管系统之间的接口节点。

一、Datafull方案

诺基亚西门子的Datafull方案的网络架构采用现网DX200平台的HLR作为分布式HLR的前端业务处理节点，有效地利用了现网资源，保护了运营商前期投资资本。

诺基亚西门子的Datafull方案对于现网的HLR提供了网元级的容灾机制：N+X HLR冗余方式。

每个网元内部都有自己内部的冗余机制，除此之外，网络连接也必须是冗余的，在很多情况下，需要使用网元级的冗余机制来保证分级业务的可用性。N+X HLR冗余功能提供一种从DX HLR到One-NDS目录的实时备份用户数据的方式。

在某个HLR宕机的时候，备份HLR（RHLR）的信令链路会激活并通过DXA从One-NDS目录装载数据到RHLR。冗余备份的机制的具体过程主要可分为下列两个阶段：

在第一个阶段，备份HLR（RHLR）基于来自网络的MAP操作来向DXA请求用户数据，并将用户数据创到自己的数据库中。这样，当信令切换到RHLR的时候，来自网络的操作会马上被处理，从而不会产生业务中断。

第二个阶段，通过后台运行的方式，用户数据会从One-NDS目录传送到RHLR。在后台恢复的阶段，DXA会搜索宕机的HLR上的还没有装载到RHLR的用户数据，并将用户数据传到RHLR。

诺西提供的基于One-NDS的N+X HLR容灾方案可以实现网元级容灾、地理容灾，具有灵活、可靠的优点。同时，可以保证当现网的HLR出现宕机故障的时候，备份HLR可以实时地、无缝地、自动地接替现网HLR的业务，对于现网HLR的安全有着重大的意义。

二、Dataless方案

Dataless方案的网络架构如下图所示：

诺基亚西门子的Dataless方案仍然采用DX200平台的HLR作为前端业务处理部分，只是在DXHLR上将不再有用户数据存储，所有的用户数据都存储在后端用户数据存储部分中。对于放号系统的实现方式，与Datafull方案类似，可以通过原有的方式通过DXHLR来进行放号，也可以通过与DXA之间的接口，直接放号到后端用户数据存储部分。

对于网元级容灾功能，Dataless的方案功能更加强大。现网将不需要再有固定的容灾HLR，现网某个负责前端业务处理的HLR如果出现故障，其业务将由其他前端 HLR来处理，可以更好地实现网元故障情况下的零业务损失。

三、两种方案的比较

由于两种方案都采用了DX200平台的HLR作为前端业务处理部分，这使得诺基亚西门子分布式HLR方案在从现网HLR平滑演进到分布式HLR方面具有一定的优势。

两种方案都可以实现业务处理和用户数据存储相分离的目的。Dataless方案相对于Datafull方案具有更强大的网络容灾能力。表现在HLR的容灾机制上面，将不再依赖于专门的容灾HLR；三个站点的配置方案可以更好的为用户数据提供安全保护。Dataless方案可以提供更好的业务多元化服务，符合3G，LTE，IMS等新技术的要求。

四、总结

分布式HLR由于其“大容量，高性能，层次化，标准化，面向融合”等特点，可成功解决运营商现有用户数据库的诸多问题。诺基亚西门子提供的分布式HLR两种实现方案，为运营商向未来的网络融合、用户数据库的融合提供了更多的选择。尤其在网络容灾方案方面，诺基亚西门子的分布式HLR实现方案，在后端用户数据存储部分采用多站点负荷分担的容灾机制，单站点具备完全的服务能力，可以有效地保障网络和用户数据的安全。其中Dataless方案在网络安全、用户数据存储安全方面特点更加突出，可以满足网元统一、用户数据融合、全业务融合的要求。

参考文献

[1]核心网子系统设备入网测试规范-分布式HLR部分

[2]中国移动研究院《分布式HLR技术研讨》

[3]现代电信科技《分布式H LR技术及引入策略研究》