分布式融合HLR组网设计与应用

吴仲华，马章罕

（1.皖西学院，安徽 六安 237012；2.中国移动潜山市分公司，安徽 安庆 246300）

1 引言

随着移动用户数量的增加和移动业务的快速发展，运营商需要面对4G、LTE、IMS等多网运营数据管理，针对不同的业务，网络中用户的属性及业务数据分散在许多不同的功能实体中，各功能实体都有自己用户的属性及业务数据的管理方式，分别提供独立的数据库，由此而形成的信息孤岛不利于网络的融合，操作管理也变得复杂，难以实现新业务的快速部署.

现网中运行的HLR采用集中式结构，不仅机房占地面积比较大，且不易扩容，难以满足网络发展的需求.另外，市场竞争的加剧，运营商需要通过降低运维成本来增加营业收入，对传统HLR的挑战也是越来越大.运营商需要一个高容量、高可靠性的HLR，因此有必要向用户数据中心演进，分布式HLR以其架构先进，对数据融合的良好支持，成为HLR升级换代的必然选择.

2 分布式HLR组网技术方案

HLR在网络中处于一个固定的位置，通过查询HLR可以找出一个用户的位置，该用户是可以在网络内部及网络之间自由移动.这种查询也使得受访系统能够获得漫游用户的业务权限.随着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优化、整合，在网络走向融合的同时，用户数据库也需要走向融合.

分布式HLR采用分层设计理念，将用户数据库模块和信令接入部分分离，基于全IP网络互连，上层采用标准的开放性接口，实现了用户数据与业务逻辑的分离组网架构，这样大大简化网络拓扑，加速网络的融合.

图1 项目组网设计方案图

2.1 项目组网设计方案

以组网融合为目标，新部署的分布式HLR应选择能向融合演进的设备，对现网融合演进不足的传统HLR逐渐替换，以满足目前4G业务大规模的商业需求.同时应该按照大区制建设原则，满足面向融合演进，采用开放统一的高性能平台.以某大城市为例，建议采用几个不同的大区，每个大区新建一套分布式HLR设备，采用无缝地理容灾，具体组网方案如下图1所示.

分布式HLR主要包括前端设备FE（Front End,FE）和后端设备 BE（Back End,BE），FE 和BE相互分离，FE主要负责与用户相关的信令和业务逻辑处理，BE负责各种用户数据的存储及处理，并为FE提供数据访问接口，FE与BE之间的接口通过IP承载网承载.

2.2 数据容灾方案设计

分布式HLR组网方案中的BE和FE采用成对方式设置，即两套FE和BE成对设置在同一数据中心城市的不同机房，采用“1+1”互备方式，通过IP承载网保持数据的同步，实现无缝地理数据自容灾，保证数据安全可靠，如图2所示.

图2 数据容灾设计

每个BE都能对前端FE提供数据访问服务，若某个BE的数据发生变化，变化后的数据将通过IP承载网自动同步到另一个BE中去，无需人工干预，也就是说BE数据库中存储的用户数据永远是一致的，真正实现冗余备份.在切换过程中，对用户主叫、被叫及位置更新均无影响.

2.3 IP承载网接入方案

IP承载网组网如图3所示，前端FE和后端BE之间采用IP双平面通信，当其中的一个平面出现网络故障，它们之间可以切换到另外一平面进行通信，实现负载分担的工作方式.在同一个机房部署一对CE，即三层路由器，它们可以通过CE接入IP承载网.

图3 IP承载网组网设计

3 项目实施方案及应用

在LTE大规模覆盖后，VOLTE即Voice over LTE是运营商的发展趋势，随着移动通信核心网向全网IP化及扁平化推进，以及VOLTE技术的成熟和商用，CS域将逐渐消亡，基于IMS的VOLTE是作为LTE网络下的最佳话音解决方案.分布式HLR采用全新的分布式架构，具有高可靠性、高容量、可以平滑演进.目前，有些省份的移动通信运营商已经做了试点建设，取得了明显的效果，正在逐渐向全国范围内推广.

3.1 方案简述

每一套分布式HLR是分布在不同站点构成，之所以采用不同站点就是为了实现多点地理冗余，这也是容灾的一种方式.本次项目三个机房站点分别是机房站点A、机房站点B、机房站点C，共有4套分布式HLR，这4套分布式HLR中BE存储的用户数据是完全一致的，FE可以根据实际情况就近选择读取BE中存储的用户数据.在这里以DHLR50中站点机房A为例，主要介绍DHLR50的实施.

通过此次某移动公司分布式HLR的一期建设和现网测试，在不中断业务的情况下，成功实施对HLR的主备切换，充分证明了分布式HLR在现网可实施性和在容灾方面的突出应用，经过测试为今后的网络建设和故障应急处理提供了第一手操作经验资料.

3.2 DHLR50接入CS-CE和支撑CE

图4为DHLR50接入CE示意图，下面做简要描述.HSS50-FE3通过本设备AHUB板连接CS-CE和支撑CE，采用3层接入方式，HLR50-FE3通过本设备AHUB板连接CS-CE和支撑CE，采用3层接入方式.SGW50-3通过本设备ESA40板连接CS-CE和支撑CE，采用3层接入方式，开通网关-3通过本设备3650连接CS-CE和支撑CE，采用3层接入方式.

图4 DHLR50接入CE示意图

连线及相关端口的IP规划.HSS50-FE3至CS-CE43/44各2根单模GE光纤，HSS50-FE3至支撑 CE19/20各 1根 GE网线；HLR50-FE3至CS-CE43/44各2根单模GE光纤，HLR50-FE3至支撑 CE19/20各 1根 GE网线；SGW50-3至CS-CE43/44各1根单模GE光纤，SGW50-3至支撑CE19/20各1根GE网线.开通网关 -3至CS-CE43/44各1根单模GE光纤，开通网关-3至支撑CE19/20各2根GE网线.相关端口IP见表1.

表1 相关端口IP

3.3 HLR-FE开通集成

典型配置：标准的ATCA机架，每个机架包含3个机框，每个机框有16个槽位，其中14个槽位插CPU处理刀片，中间两个槽位插Hub刀片，每个机框有两个机框管理器，一主一备.

把电脑的网卡的本地连接的IP地址配置为BI接口的IP地址同一个网段，例如：10.200.203.242/24，在电脑上打开PuTTY窗口（记为PuTTY1），使用SSH连接到虚拟机的IP地址（10.200.203.253）登录到虚拟机，输入以下IPMI指令重启槽位1的CPU.ipmitool-I lan-H 10.200.202.3-m 0x20-t 0x9e-A none power cycle.

在PuTTY窗口中可以看到重启时的串口输出.在一出现重启画面时立即按下“DEL”键进入BIOS设置，根据项目要求设置即可.

3.4 HSS-FE开通集成

典型配置：标准的ATCA机架，每个机架包含3个机框，每个机框有16个槽位，其中14个槽位插CPU处理刀片，中间两个槽位插Hub刀片，每个机框有两个机框管理器，一主一备.

在电脑上打开PuTTY窗口，使用SSH连接到TIAMS（可通过BI接口的IP地址 10.200.203.254），假设HSS FE01安装在槽位5，则输入以下IPMI指令激活5槽位CPU的SOL.

输入以下CLIA指令重启对应槽位的CPU，本例中HSS FE01为槽位5.clia boardreset 5

相应槽位的CPU重启，当画面进行选择时，按一下“F2”键进入BIOS设置,根据项目要求设置即可.

4 结束语

当前国家大力倡导运营商落实“提速降费”，分布式HLR以其扁平化的体系架构，有效实现了在网用户数据的融合，它也便于网络维护人员定期对其数据进行维护更新，不仅节约了运营商的成本，而且为网络提速，为今后快速部署5G网络打下了坚实的基础，因此原有HLR设备改造成为分布式HLR设备已经成为电信行业必然的发展趋势.