分布式HLR

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

　　分布式HLR是一种新型HLR结构,该结构将接入设备和用户数据库分离,具有传统HLR所不具有的多种优势。

　　分布式HLR采用分层设计的理念．将传统HLR中用户数据库模块和信令接人及处理模块分离．基于IP网络互联．采用标准的的开放性接口，与具体应用无关．实现了业务逻辑与用户数据的分离组网架构。

　　(一)分布式HLR基本组成及接口协议

　　分布式HLR系统由前端(FE)设备和用户数据库(UDR)设备组成，其功能实体通过特定拓扑、接口构成分布式HLR网络结构。

　　FE(Front End)：

　　前端功能实体．提供TDM、IP等对外信令接口以及应用处理功能，实现协议接入与业务处理。HLRFE(HLR前端功能实体)实现MAP协议的接人与业务处理功能．HSSFE(HSS前端)功能实体实现Diameter协议的接人与业务处理功能分布式HLR系统中的FE类型可以根据业务需求灵活扩展。

　　UDR(User Data Repository)：

　　用户数据库，又称BE．实现用户数据的存储、访问、管理、接人控制、同步等功能。作为网络中统一的用户数据中心，存储统一用户数据模型．即将同一用户分布在不同网元上的数据融合起来．设置用户ID作为基本标识．按照统一的数据结构组织．作为所有网络的惟一用户数据源．从而为多个网元提供用户数据的统一管理和访问。接口与协议：

　　分布式HLR将传统HLR中用户数据库模块和信令接人及处理模块物理分离，因此分布式除支持传统HLR的基于MAP协议相关接口外新增加了下列接口：

　　Rz：FE与UDR间接口．采用基于TC-IP的LDAP(Lightweight Directory Access Protoco1)协议，提供数据的访问，其接口与具体数据结构无关。

　　Rs：UDR与UDR间接口．用于用户数据库间用户数据的同步功能，基于IP互联．目前采用不同设备厂家采用各自的私有协议cx、Dx、sh、Dh：HSSFE与IMS系统中CSCF、AS等相关网元的接口．采用基于IP承载的Diameter协议。

　　(二)分布式HLR的组网方案

　　(1)分布式HLRBE内部组网方案

　　为达到用户数据库满足电信级可用性和可靠性要求．BE采用分布式数据存储架构．BE具备N+K负荷分担容灾能力．BE问内部组网可按照主备或负荷分担方式组网如一对BE之问可建立相互备份关系并通过Rs接口进行用户数据实时更新同步．其中任意一个BE设备故障对用户业务无影响BE间可分多物理地点设置以实现物理地理上容灾。

　　BE组网支持如下两种方式：两地设置、三地设置通常采用主备方式或负荷分担方式与FE进行通信．当主用BE故障时．其中一个BE将变为主用，承担业务。

　　(2)分布式HLRFE与NO．7信令网组网方案。

　　FE主要提供TDM、IP等对外信令接口以及应用处理功能．FE不再存储用户数据．因此FE可以服务于任何用户多个FE可以组成一个“池”．“池”内FE间可以以负荷分担或主备用N+K实时容灾备份方式工作。当池内某个(或某些)FE发生故障时，“池”仍然正常工作．不影响业务。

　　通信网络中，用户是网络服务的主体，对运营商而言，用户数据信息是至关重要的资源。目前各移动运营商的现有移动通信网络中，用户数据均存储在HLR中，随着用户规模的不断扩大和业务的不断发展，引入分布式HLR的已经十分必要，主要原因有以下几个方面：

　　(1)传统HLR的容灾成本高，容灾效果不理想。由于用户数据的重要性，因此HLR的安全问题十分重要。目前，现网HLR容灾方式主要有以下两种：同厂家的HLR1+1实时容灾，该容灾方式是将两个相同的HLR地理位置分布并且提供之间的数据实时同步技术，来实现系统实时容灾切换。由于备用HLR在平时为闲置状态，导致该解决方案设备利用率低，成本较高。另一种方式为异厂家的N+I非实时容灾，一个HLR容灾中心为多个不同厂家的主用HLR提供容灾备份。由于目前没有开放的HLR间同步数据的接口，该方案只能通过BOSS同步静态数据，用户位置信息等网络修改的动态数据无法实时备份，导致在主用HLR宕机，切换到容灾中心时，有一定的业务损失，无法提供实时容灾功能。

　　分布式HLR具备灵活有效的容灾机制。分布式HLR中，业务处理节点(FE)和数据库节点(BE)均支持N+K实时备份和负荷分担机制，而且分布式HLR的业务处理与数据存储部分可采用不同的容灾备份机制。对于重要的用户数据的容灾备份，可以采用“2N或3N”的方式进行实时备份，对于业务处理部分可以采用池组的方式进行容灾，这样即保证了用户数据的可靠性，又能控制整个系统的成本，真正做到根据需要灵活选择容灾备份方案。

　　(2)传统HLR新业务开展困难。由于目前核心网络中用户数据分布在BOSS、HLR以及SCP等多个网元，各网元内部的应用和数据耦合度较大。因此在开展新业务时，需要升级多个网元的数据库子系统和应用子系统，并且需要考虑网元间的数据一致性以及配合交互等问题，导致新业务开展成本很大。引入分布式HLR后，业务拓展能力大大增强。分布式HLR的数据存储模块和应用模块松偶合，提供开放的数据库访问接口，便于第三方应用获取用户数据，极大节省业务部署成本，并降低增加新业务数据的复杂性，增强运营商提供创新业务的能力。

　　(3)传统HLR单个设备容量偏小、单用户占用资源高。在移动网络用户数量增加迅猛，需要提供大容量的HLR满足移动用户迅速增涨的需求的现实情况下，现网HLR设备存在单用户的集成度低，空间占用大，功耗高，号码资源，传输资源利用率低等缺点。

　　分布式HLR采用电信级IT平台作为硬件平台，各厂家设备均具备千万级以上的用户处理能力，设备集成度提高，能够有效降低单位用户造价和功耗。

　　(4)传统HLR数据管理手段落后，数据库中垃圾数据难以清理，IMSI与MSISDN对应混乱问题无法解决。HLR中放号时的数据IMSI和MSISDN对应关系原本是正确的，但当出现用户换卡时，就可能出现IMSI和MSISDN对应关系发生混乱的情况。这一问题会引起两个后果，一个是造成HLR用户数据迁移困难，另外一个是进行交换机数据配置时，需要将端局和LSTP／HSTP的号段数据做成千号段，甚至更细的划分才能保证正确的数据路由，大量的号段数据给维护带来了很大的工作量和困难。

　　目前，分布式HLR的容量一般都在千万级甚至亿级以上，多个具有相连号段的现有HLR用户数据将汇集于一个BE。上述用户数据的IMSI与MSIS—DN号段配对合并，重新合并成为万号段甚至更大粒度号段，将极大减小数据路由层的路由信息量。

　　另外，由于分布式HLR的路由层拥有到所有用户数据的路由信息，使得包括MSC在内的业务系统极大简化路由表。在一个省网采用一套大容量分布式HLR的前提下，业务系统对省内所有用户数据的路由可以通过合并省内所有号段并指向任一HLRFE实现，大大简化网络和数据配置复杂度。

　　(5)传统HLR由于接口数量较少、数据访问效率低下、协议(MML)处理和数据访问功能串行紧耦合等原因造成BOSS接口能力有限，导致BOSS对用户签约操作的不稳定执行，进而造成BOSS和HLR中的数据不一致，产生计费、统计信息错误等管理问题，并造成用户投诉。

　　针对这一问题，分布式HLR以负荷分担方式处理BOSS突发性大量操作，提高用户签约数据的存取效率。协议处理和数据访问功能分离且可以独立灵活、动态扩展，实现BOSS操作任务多路径并行分流处理，避免了BOSS操作任务流拥塞瓶颈，极大地提高了BOSS接口效率。

　　综合上述分析，分布式HLR将是今后HLR技术发展的方向，在网络中根据容量扩充和业务需求引入分布式HLR是有必要的。

　　针对目前现网已有大量传统HLR且分散设置的网络现状，分布式HLR的引入可分为以下三个阶段：

　　(1)规模试商用阶段。传统HLR与分布式HLR独立建设，HLR按需板卡扩容但不再新建新局点，新引入板卡必须具备软件升级到HLRFE能力，并以设备扩容为契机，规模新建分布式HLR局点，引入HLRFE和BE。

　　(2)全面扩张阶段。在分布式HLR组网的可行性、实用性得到充分的现网验证后，全面停止传统HLR设备扩容，所有新增用户数据采用分布式HLR解决。

　　(3)全面替代阶段。随着传统HLR的设备老化、厂商停止支持，逐渐用分布式HLR替代。对于传统HLR，充分考虑软件升级至分布式HLRFE以利对原有设备的投资保护。