（计算机应用技术专业论文）wcdma核心网hlr受理台模块的设计与实现.pdf

南京理t 人学颂j 学位论文 w c d m a 核心嘲h l r 受理音模块的啦计，实现 摘要 w c d m a 是第三代移动通信系统的主流技术之一，能够提供统一的全球范围内覆 盖和使用的系统，支持从话音到分组数据到多媒体业务，能够根据需要提供带宽。 h l r 即归属位置寄存器( h o m el o c a t i o nr e g i sl e t ) ，是w c d m a 移动通信网络系统 中的一个基本的功能单元，用于存储移动用户的数据，包括移动用户的业务特征、 位置信息和活动状态，并对移动用户进行管理。h l r 受理台是客户端，主要完成用 户鉴权、放号、销号、签约、换卡、换号等操作。它和h l r 服务器( d b i o ) 以及h l r 物理数据库共同构成数据库应用中的三层体系结构。受理台是人机操作界面( g u i 界面) ，负责向h l r 服务器发出访问h l r 物理数据库的请求，这种请求是m m l ( 人 机语言) 格式的命令，d b i o 收到受理台的请求后，操作h l r 物理数据库，并把操作 结果返回给受理台，受理台则将操作结果显示在界面上。论文首先介绍了w c d m a 系 统的主要技术特点及其核心网络结构从u m t sr 9 9 到u m t s r 5 版本的演进，然后分析 了h l r 子系统的设计原理和系统结构，为h l r 受理台模块的设计与实现做出系统级 概念上的背景铺垫。本文主要阐述了h l r 受理台模块的相关系统功能和业务功能以 及三层体系结构和m m l 命令在模块设计中的应用。在系统功能的实现中，本文重点 分析了受理台启动、配置数据获取和命令发送等几个基本流程。最后具体描述了开 户模板、查询用户、鉴权和放号等几项基本业务功能的实现。 关键词： w c d m a核心网h l r h l r 受理台三层结构 人机语言 顾f 。论文 a b s t r a c t w c d m aiso n eo ft h em o s ti m p o rr a n tt e e h n o l o g i e so ft h et h ir dg e n e r a t i o n m o b il ec o m m u n i c a ti o ns y s t e m ，w h i c hc a np r o v i d eu n i f l e ds y s t e mu s e di nt h e w h o l ew o r l d ，s u p p o r ts u c hs e r v i c e sa sp a c k e td a t aa n dm e d i at r a n s a c t i o n sa n d p r e yid e t h er e q u i r e db a n d h l rr e f e r st oh o m el o c a t i o nr e g is t e rw h i c hisab a s icf u n c t i o n a lu n it i nw c d m am o b i l ec o m m u n i c a ti o nc o r en e t w o r ks y s t e m i ti su s e df o rt h es t o r a g e o f t h eu s e r s d a t ain c l u d i n g t h eu s e r s s e r v i c ep r o f i l e ，l o c a t i o nf n f o r m a t i o n a n da c t i v jt ys t a t u s a n da l s o ，h l rp r e y i d e st h ed a t am a n a g e m e n tt ot h eu s e r s h l ra g e n ti sac l i e n tw h i c hm a i n l yc o m p e t e st h eo p e r a t i o n ss u c ha s s u b s c r i b e ta u t h e n t i c a t i o n ，n u m b e ra 1 1 0 c a t i o n ，s u b s c r i b e rd e l e t i o i l ，s e r v i c e s s u b s c rj p t i o i la n dc h a n g i n go fs i mc a r do rn u m b e r e t c w i t hh l rs e r v e ra n d h l rp h y s i c a ld a t a b a s e ，i tc o m p o s e st h r e e t i e r e ds t r u c t u r eo fd ba p p i i c a t i o n i t sg u ii n t e r f a c e + i nc h a r g e0 fs e n d i n gr e q u e s to fa c c e s s i n gp h y s i c a ld b t oh l rs e r v e r ，w h i c hi nt h ef o r m a to fm m lc o m m a n d i td 1s p l a y st h eo p e r a t i o i l r e s u l tr e t u r n e df r o mh l rs e r v e rw h i c hr e s p o n s e st h er e q u e s tt oo p e r a t e p h y s ic a ld b t h i st h e s isf i r s t l ye x p l a i n st h em a i nt e c h n i c a lc h a r a c t e r is t i c so ft h e w c d m as y s t e m ，i n t r o d u c e st h es t r u c t u r e0 ft h ec o r en e t w o r k ，v e r s i o nf r o m u m t s r 9 9t ou m t s r 5 ，a n da 1s o a n a y s e st h ed e s i g np r i n c i d l ea n ds y s t e m s t r u c t u r eo fh l rs u b s y s t e r n t h i sp r e y i d e st h eb a c k g r o u n dc o n c e p t sa ts y s t e m i e v e if o rb u i l d i n gh l ra g e n tm o d u l es 0 1 u t i o n t h isp a p e re l a b o r a t e st h e f u n cl i o n so fm o d u e0 ns y s t e r na n ds e r v i c e a n dt h ea p p li c a t i o no f t h r e e t i e r e ds t r u c t u r ea n dm a l lc o m m a n di nd e s i g n a b o u tt h ei m p l e m e n t a t i o n 0 fs y s t e mf u n c t i o n s ，i tf o c u s e so nt h eb a s icf l o w so fs t a r t i n g ，c o n f i g u r a t i o n d a t ao b t a in i n ga n dc o m m a n ds e n d i n g i nt h el a s t0 ft h e p a p e r ，t h e i m p l e m e n t a t i o n0 fu s e rp r o f i l e ，s u b s c r i h e rq u e r y ，a u t h e n t i c a t i o na n dn u m b e r a 1 1 0 c a t i o na r es p e c i f i cd e s c r i b e d k e y w o r d w c d m ac o r en e t w o r kh l rh l ra g e n t t h t e e t i e r e ds t r u c t u r em m l 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名：j 婢 沙哆年月f 日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名： 聋兰蜂 刃。f 年月歹日 南京理工大学硬i ：学位论文w c d 姒核心嘲h 幔受理台模块的设计与实现 1 绪论 1 1 w c d i n 概述 科学技术的飞速发展给人们的生活带来日新月异的变化。通信技术的进步更是 对社会的文明与进步产生着深刻的影响。移动通信系统由于综合利用了有线和无线 的传输方式，解决了人们在移动中与固定终端或者其他移动载体上的对象进行通信 联系的要求。个入通信概念的出现更是为未来的通信服务展示了美好的前景，它的 发展将使人类步入一个新的“信息时代”。 i i 1 第三代移动通信系统的发展历程 第三代移动通信系统i m t 一2 0 0 0 是国际电信联盟( i t u ) 在1 9 8 5 年提出的工作在 2 0 0 0 m h z 的频段、预期在2 0 0 2 年左右商用的系统，当时称为公用陆地移动通信系统， 即：f p l m t s 。1 9 9 6 年了f 式更名为i m t 一2 0 0 0 。1 9 9 2 年世界无线电大会也为i m t 一2 0 0 0 分配了2 3 0 m h z 的频段。”1 从1 9 9 6 年丌始，第三代移动通信的研究已经成为移动通信领域的研究热点， i m t 一2 0 0 0 主要采用宽带c d m a 技术，在这一点上各国已达成共识，在各国陆续提交 的各自的标准中，w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 成为三种主要的方案标准。其中w c d m a 方案为欧洲提出的宽带c d m a 技术，它与日本提出的宽带c d m a 技术基本相同，双方 的标准化组织经过进一步的融合形成了欧日同意的第三代移动通信无线接口建议 w c d 姒，开始它的码片速率( c h i pr a t e ) 为4 0 9 6 m c h i p s ，后由于o h g ( o p e r a t o r s h a r m o n i z a t i o ng r o u p ) 组织的建议，现码片速率( c h i p s ) 定为3 8 4 m c h i p s 。”3 经过各国标准化组织的多次融合和i t u rt g 8 1 多次会议的讨论以及o h g 组织 的协调，在i t u r t g 8 1 赫尔辛基会议上通过了“i m t 一2 0 0 0 无线接口技术规范建议” ( i m t r s p c ) ，表明了t g 8 i 在制订第三代移动通信系统无线接口技术标准方面的 工作基本完成，第三代移动通信系统的开发和应用进入实质性阶段。 1 1 2 舵d 姒系统概述 3 gw c d m a 系统的网络结构示意图如图1 1 2 1 ，w c d m a 网络分为无线接入网 ( u t r a n ) 和核心网( c n ) 两大部分，其中接入网设备包括u e ( 用户设备) 、n o d eb ( 基站) 、r n c ( 基站控制器) ，核心网设备包括m s c 、g s n 、h l r 等等。网络的标准 接1 3 包括i u b 、l u r 、i u 等接口。” 绪论硕士论文 图1 1 ，2 1w c d i 曲网络系统示意图 1 1 3 氍d 凇系统技术特点 双向采用快速闭环功率控制技术；双向采用导频进行相干解调；采用发射、 接收分集技术；先进的无线资源管理算法。“ 码片速率高( 3 8 4 m c p s ) ；采用编码增益高的信道编码技术：采用b p s k 和 q p s k 调制解调技术3 基站之间不需g p s 同步；多种切换技术；多种速率传输：支持高速数据传输 1 2h l r 子系统概述 h l r ( 归属位置寄存器) 是g s m 或者3 g 核心网中的重要网元，存储与移动用户 有关的数据。一个h l r 能够控制若干个移动交换区域或整个移动通信网，所有用户 的重要的静态数据都存贮在h l r 中，包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别 和补充业务等数据。h l r 还存储为m s c 提供移动台实际漫游所在的m s c 区域的信息 ( 动态数据) ，这样就使任何入局呼叫立即按选择的路径送往被叫用户。“” 本章所介绍的h l r 子系统及受理台模块以o m t s r 9 9 网络结构版本协议为参考。 1 z 1i - i l r 系统框架 h l r 系统由信令前置机部分和后台部分组成，系统框架如图1 2 1 1 所示。 前置机为信令和业务处理机架，e l 接入时，使用窄带信令接口模块处理多路 n o 7 号信令的下层，信令处理模块完成上层的信令处理；i p 接入时，i p 信令接口 模块完成【p 转发，信令处理模块实现信令处理。业务处理模块进行m a p 协议处理， 南京理工大学硕上学位论文w c d m a 拔心蜘h l r 受理台模块的搜计与实现 操作维护模块完成系统控制管理的相关功能。信令处理模块和业务处理模块在系统 配置时是合一的，以减少模块间通讯。”1 幽1 2 1 ih l r 系统框架 后台部分包括h l r 数据库服务器( 安装物理数据库) 、受理台( 用户签约数据 的操作界面) 、d b i o 服务器( 用户数据受理平台) 、h l r 接口机( 对外部提供b o s s 接口) 、网管服务器( 系统配置数据的存储和分发平台) 、网管客户端( 系统配置 数据的操作界面) 。对于精简配置，且都使用相同的操作系统的前提下，d b i o 可以 和数据库服务器合一，d b l 0 可以和网管服务器合一，d b i o 和受理台可以合一( 需 n t 平台) ，受理台和网管客户端可以合一。 前、后台之间的连接可以通过后台服务器接口模块来实现，也可通过操作维护 模块进行直接连接( 适合模块少、性能要求不高的h l r 精简配置) 。 1 2 2b l r 系统特点 1 ) 信令处理模块和信令接口板共同完成基于e 1 的窄带n o 7 号信令、基于i p 的宽带信令处理；业务处理模块完成业务处理、内存数据库的访问以及内存数据库 的数据同步：数据库服务器上提供数据同步引擎模块、数据受理模块；”1 2 ) 单扳采用多模块负荷分担方式，备份机制为1 + 1 备份；业务模块按用户标识 号段管理用户数据，完成相应用户的业务处理； 3 ) 多模块可进行叠加扩容，适应不同的局容量配置要求； 4 ) 当用户数据加载到模块内存后，业务模块通过接口函数直接存取位于本模块 上的内存数据库，业务响应速度快： 绪论硕士论文 5 ) 数据受理模块采用主控进程分发，多应用处理进程负荷分担方式受理近端、 远端受理台的用户签约请求，完成数据库的修改： 6 ) 数据同步引擎模块采用主控进程分发，多应用处理进程负荷分担方式响应前 台模块数据加载和同步请求，并返回结果； 7 ) 后台服务器提供u n i x n t 版本，满足不同的系统配置要求。 1 3t k r 受理台模块概述 h l r 受理台是客户端，主要完成用户鉴权、放号、销号、签约、换卡、换号等 操作。它和h l r 服务器( d b i o ) 以及h l r 物理数据库共同构成数据库应用中的三层 体系结构。受理台是一个人机操作界面( g u i 界面) ，负责向h l r 服务器发出访问 h l r 物理数据库的请求，这种请求是一种m i , i l ( 人机语言) 格式的命令，d b i o 收到 受理台的请求后，操作h l r 物理数据库，并把操作结果返回给受理台，受理台则将 操作结果显示在晃面上。 1 4 本文的工作简介及论文结构 本文针对中兴通讯公司z x w n 产品系列的h l r 子系统，重点研究h l r 受理台模块 的设计和实现，以及三层体系结构和删l 命令在模块设计中的应用。 论文的主要工作如下： 1 详细介绍了w c d m a 系统核心网的技术特点以及各版本的网络结构，并分析了 h l r 子系统的设计原理和系统结构。 2 提出了h l r 受理台模块的设计方案，确定了模块软件结构和相关功能。 3 分析了三层体系结构和m m l 命令在h l r 受理台模块设计中的应用。 4 具体阐述了h l r 受理台模块的实现方案，包括相关系统功能和业务功能，并 设计了相应的处理流程。 论文主要结构如下： 第一章介绍w c d i a 技术背景及其发展趋势，以及h l r 子系统和h l r 受理台模块 总体概述。 第二章具体阐述w c d m a 核心网网络结构从u m t s r 9 9 到u m t s r 5 的版本演进。及 h l r 子系统的设计原理和系统结构。 第三章提出了h l r 受理台模块的设计方案，并分析了三层体系结构和m m l 命令 在方案中的应用。 第四章给出了h l r 受理台模块系统功能和业务功能的具体实现方案，并进行了 相关的程序流程设计。 南京理工人学硕士学位论文w c d m a 核心嘲h l r 受理台模块的设计与实现 2w c d 姒系统网络结构及h l r 子系统 2 1w c d m a 系统核心网结构 i t u ( 国际电信联盟) 确认的w c d m a 核心网结构及协议共有3 g p pr 9 9 、3 g p pr 4 、 3 g p pr 5 三个阶段的3 g 网络协议。本文将要研究的h l r 受理台模块，其核心网结构 属于r 9 9 版本，如图2 1 1 所示。r 9 9 、r 4 、r 5 阶段的协议分别是在2 0 0 0 年3 月、 2 0 0 1 年3 月、2 0 0 2 年6 月冻结功能。另外3 g p p 组织目前正在研究和规划r 6 阶段的 规范协议。“” 幽2 1 1w c d m ar 9 9 系统基本结构 从协议发展的角度来看，3 g p p 协议的各个阶段点备有侧重。 r 9 9 阶段与2 gg s m 以及2 5 gg p r s 体系相比，主要是无线接入侧升级为w c d m a 无线接入系统，核心网侧无根本性变化。“” r 4 阶段在核心网电路域分离成m s cs e r v e r 和媒体网关m g w 两个部分，实现了 控制和承载的分离，同时电路域采用了与分组域相同的分组传输网络，除继续使用 g s m 或者r 9 9 阶段的t d m 传输介质承载话音和信令外，还实现了在i p 网络、a t m 上 承载分组话音数据和信令的能力。实现承载面和控制面分离的体系后，两个平面可 根据业务需求各自独立进行扩展，承载面专注于媒体流的传输、不同承载类型之间 w c d m a 系统恤9 络结构及h l r 子系统 硕j ：论文 媒体转换、各种编解码器以及回波抵消、语音等资源的提供，而控制面专注于进行 承载无关的呼叫控制、业务流程处理，并且通过提供标准a p i 接口连接外部应用服 务器，方便地扩充和生成新的业务应用。 而在r 5 阶段主要是增加了i p 多媒体域i m s ，提供实施i p 多媒体业务。网络的 结构基于i p v 6 ，增强了i p 网络上的q o s 保证。在r 5 阶段i m s 域和p s 域成为网络 发展的重点。但r 5 阶段的部件及业务实现的思想也是基于控制和承载相分离的结构 基础之上。“” z 1 1 w c 嗍1 1 9 9 系统网络设备功能描述 对于核一t i 网设备： m s c v l r ：c s 域核心网节点，完成c s 域( c i r c u i ts w i t c h i n gd o m a i n ) 的移动 性管理、呼叫建立、鉴权和加密等功能。 g m s c ：p l m n 与外部网络之间的网关，完成呼叫路由功能。 s g s n ：提供p s 域( p a c k e ts w i t c h i n gd o m a i n ) 的移动性管理、会话建立、鉴权 和加密等功能。 g g s n ：提供会话建立、i p 地址分配、防火墙、外部代理等功能； h l r ：存放用户的签约信息。 对于接入网设备： r n c ：完成无线资源管理和控制功能、移动性管理功能、连接控制和管理功能； n o d eb ：完成空中无线信号的发送、接收等功能。 2 1 2 托d 姒r 9 9 系统特点 在r 9 9 核心网的网络结构以及内部的协议上，和g s m g p r s 非常相似，体现 了对g s m g p r s 网络的继承性和可演进的特点； 在接口与功能上，r 9 9 核心网和g s m g p r s 相比，最主要的差别体现在i u 和 a g b 接口上：但是在核心网内部的接口上，两者非常相似，只是在部分接口与功能 上，r 9 9 网络有所增强，例如：增加了g s 、f u r 等接口；“” 在业务能力上，r 9 9 网络所提供的业务和g s m g p r s 相比要丰富得多，例如在 r 9 9 中，增加了对短消息业务的c a m e l 业务和g p r sc a m e l 业务的控制；另外，r 9 9 系统对业务的提供更加灵活，例如短消息业务既可以通过电路域实现，也可以通过 分组域实现，网络可根据实际情况灵活选择；“” 为了更好地支持各种业务的传输，r 9 9 网络采用宽带分组交换技术，如a t m ： 在传输方面，既可以采用t d m 这种传统的传输方式，也可以采用a t m 传输。 6 南京理工大学硕士学位论文w c d i i a 核心网h l r 受理台模块的设计与实现 2 1 3w c b m ar 9 9 系统核心网结构及主要接口 幽2 1 3 1w c d m ar 9 9 系统核心网结构 i u 接口：m s c s g s n 或u m s c 和r n c 之间的接口 b 接口：m s c 和v l r 之间的接口，内部接口 c 接口：( g ) m s c 和h l r 之间的接口 d 接口：v l r 和h l r 之间的接口 e 接口：m s c 和m s c 之间的接口 g a 接口：g s n 和c g 之间的接口 g c 接口：g g s n 和h l r 之间的接口，可选接口 g d 接口：s g s n 和s c i w g m s c 之间的接口 g n 接口：同一个p l m n 内s g s n 和g g s n 之间的接口 g p 接口：两个不同p l m n 内的s g s n 和g g s n 之间的接口 g s 接口：m s c 和s g s n 之间的接口 g i 接口：g g s n 和i n t e r n e t 之间的接口“” 7 w c d i a 系统嘲络结构及i t l r 于系统硕匕论文 2 1 4 - c d 姒r 4 系统网络结构及特点 图21 4 1w c d m ar 4 系统基本结构 w c d m a 网络在向全i p 演进的过程中是逐步演进的，首先实现的是电路域的 i p 传输，然后再考虑实现w c d m a 整个网络的i p 传输；“ r 4 网络和r 9 9 相比，主要的变化在c s 域，p s 域没有任何变化； r 4c s 域基于控制与承载分离的思想，将m s c 分为m g w 和m s cs e r v e r ； r 4 核心网内部的信令采用i p 传输；为了实现和p s t n 以及其它非i p 的p l m n 之怕j 的信令互通，增加了t - s g w ( 传输信令网关) 和r - s g w ( 漫游信令网关) ；。2 1 t - s g w 和r - s g w 是逻辑上的功能实体，在物理上，两者可能是合一的； 为了实现控制和承载之间的关联，m s cs e r v e r 通过h 2 4 8 协议控制m g w 完成 媒体之间的转换。7 1 南京理t 大学硕l 学位论文w c d h a 核心嘲h l r 受理台模块的设计与实现 2 1 5w c d i i ar 5 系统网络结构及特点 幽2 1 5 1w c d m ar 5 系统基本结构 r 5 网络和r 4 相比，增加了i m s ( 多媒体子系统：i pm u l t i p l es u b s y s t e m ) ； i m s 主要完成基于i p 的移动多媒体业务，因此将其称之为i p 多媒体域； 为了实现i p 多媒体子系统i m s 和其它网络如r 4 、r 9 9 以及p s t n 或其它的p l m n 网络之间的互通，在i m s 中增加了m g w ，为了区别于r 4 的m g w ，通常称之为i m s m g w ， 而将c s 域m g w 称之为c s m g w ；。” 在i m s 系统内部，采用s i p 协议支持i p 多媒体业务。” 2 2 h l r 系统原理 2 2 1 网元位置 本章所介绍的h l r 系统结构以r 9 9 版本协议为参考，u m t s 网络结构r 9 9 版本相 对于引进g p r s 的g s m 网络来说，其主要变化在无线侧，网络侧与无线侧的接口为 i u 口，完全替换了g s m 网络中的a 口。对网元h l r a u c 来说，从2 5 g 的g s m 网络 演进到3 gr 9 9 ，其在网络中的位置和与其他网元的接口没有变化，具体结构如图 2 2 1 1 所示。1 w c d m a 系统嘲络结构及h l r 于系统硕， ：论文 幽2 2 1 1h l r 在核心网中的位置 h l r 与a u c 之间的接口h 为内部接口，与其他网元之间的接口c 、 g r 为标准接口，标准接口应用标准协议栈传递各网元之间的消息。 2 2 2 设计原理 h l r a u c 合为一个物理实体，在满足业务要求的同时，可以降低设备的成本。 a u c ( 鉴权中心) 的鉴权参数产生单元提供内部函数调用接口，供h l r 在需要鉴权 参数时调用。“ h l r 软硬件设计都基于模块化设计思想。纵向，根据协议结构和功能划分模块， 模块之间的接口力求简洁，争取达到最小的模块间耦合性。横向，各节点之间相互 独立，单独处理部分用户业务信令，通过扩展节点，平滑提升系统容量。“3 系统架构：硬件采用3 gc n 的硬件结构，用户数据库采用内存数据库，每个业 务模块处理一定号段( i m s i ) 的用户，称为一个节点。每节点采用双机保护，物理 数据库只是用户数据的可靠备份，业务模块上电时，从：物理数据库加载用户数据。 物理数据库到内存数据库的用户数据需实时同步，这些数据主要是用户的静态数据； 内存数据库到物理数据库的用户数据也需定时同步，这些数据主要是用户动态数据。 f 常的业务处理过程中，直接在内存数据库查询和更新用户数据。 2 2 3 系统结构 h l r a u c 的系统结构，如图2 2 3 1 所示。 南京理工人学硕士学位论文 w c d ) d a 核心网h l r 受理台模块的设计1 j 实现 图2 2 3 1h l r a u c 的系统结构 h l r a u c 系统由业务处理部件( s h m ) ，数据库部件( d b m ) ，共路信令部件( c s m ) ， 操作维护部件( o m m ) 四大部分组成，各部件之间用百兆以太网经h u b 相连，通过 t c p i p 进行通信。为了提高系统整体可靠性，内部以太网采用双网保护机制。” s h m ( s e r v i c eh a n d l i n gm o d u l e ) ：业务处理部件，处理m a p 信令以及各种业务， 采用内存数据库，内存数据库位于业务处理部件，并完成与物理数据库部件的交互。 s h i d 部件采用多节点分布式负荷分担方式，每一业务处理部件处理一定号段用户的 业务，每一节点采用主各机热备用，以增强系统的可靠性，采用多节点，以满足大 容量的要求。 d b m ( d a t ab a s em o d u l e ) ：数据库部件，完成用户数据管理以及与s h m 和o m m 的交互。数据库部件采用多节点负荷分担方式，按用户号码段分担负荷。 c s m ( c o m m o ns i g n a lm o d u l e ) ：共路信令部件，完成t c a p 及其以下的s s 7 信令 处理，提供基于m t p 、i p 、a t m 的s s 7 信令协议栈。r 9 9 版本只提供基于m t p 的s s 7 信令协议栈。实现h l r a u c 实体与u m t s 网内其他实体间的s s 7 消息的发送与接收， 在全i p 网络结构中，通过漫游信令网关r s g w 与基于m t p 的r 9 9 或g s m 网络实体 互通。c s m 采用多节点负荷分担方式，每节点采用双机保护。通过模块叠加可实现 系统平滑扩容。1 o m b l ( o p e r a t i o nm a i n t e n a n c em o d u l e ) ：操作维护部件，采用统一网管功能， 提供用户数据增加、删除、修改等用户数据维护和h l r a u c 系统的操作维护，并为 u t m s 网络系统提供o m c 接口。提供远端受理和维护功能，远端受理台和维护台可用 多种连接方式，如d d n 专线、以太网、p s t n 、x 2 5 等经路由器与o m cs e r v e r 相连。 并且提供开放的远端受理接口，可挂接第三方厂家的远端受理系统。“” f i l r 受理台模块的设计预上论文 3 i i l r 受理台模块的设计 在h l r 予系统中，受理台模块只和h l r 服务器( d b i o ) 模块交互，采用t c p i p 方式连接。受理台的底层通讯支撑采用了w l n n t t c p 程序，以m m l 命令行格式的消息 与d b i o 进行通讯。图3 1 说明了h l r 受理台在系统中所处的位置。 圈3 1 受理台在系统中。的位置 3 1 软件结构 根据受理台在h l r 子系统中所处的位置和所要实现的功能，本文设计了受理台 的软件结构，如图3 1 i 所示。 图3 i 1 受理台软件结构 南京理工火学硕上学位论文删a 核心网m 虞受理台模块的设计与实现 应用部分：实现受理台的多项业务功能，包括开户模板管理、鉴权管理、用户 信息管理等功能； 配置数据控制：负责配置数据的读取( 包括系统初始化) 及各界面配置数据的 更新显示： 操作权限控制：控制不同级别用户对系统菜单及界面的操作访问； 受理台用户属性：查询当前登录帐户的操作权限及可操作的号码范围； 异常处理：包括与d b i o 之间的异常，配置更新，受理台定时器，e s c 键功能等； 帮助：提供丰富的在线帮助： 打印：用户信息打印。 3 2 相关功能 受理台负责向d b i o 发出操作数据库的各种命令，完成各种操作。为了满足用户 数据管理的需求，受理台应具备的业务功能包括： 】) 获取h l r 配置数据 2 ) 权限管理 3 ) 管理开户模板 4 ) s i m 卡管理 5 ) 查询用户信息 6 ) 批量查询用户鉴权 7 ) 单个、批量增加、删除鉴权 8 ) 单个、批量放号 9 ) 单个、批量删除用户 1 0 ) 单个、批量更换s i m 卡 1 1 ) 单个、批量更换基本号码 1 2 ) 单个、批量修改用户网络接入模式 i3 ) 基本信息单个、批量签约 1 4 ) 电信业务单个、批量签约 1 5 ) 运营商决定闭锁业务( o d b ) 单个、批量签约 1 6 ) 承载业务单个、批量签约 1 7 ) 区域限制单个、批量签约 1 8 ) 漫游方案单个、批量签约 1 9 ) g p r s 业务单个、批量签约 2 0 ) 智能业务单个、批量签约 t t l r 受理俞模块的计 硕士论文 2 1 ) 定位业务单个、批量签约 2 2 ) 补充业务单个、批量签约、激活、登记：呼叫识别、呼叫完成、呼叫转移、 呼叫限制、闭合用户群、多方通话、显示呼叫转接、呼叫转向、计费通知 ( 计费) 、计费通知( 信息) 、e m l p p 2 3 ) 多号码单个签约 2 4 ) 修改位置信息 2 5 ) 固网单个、批量放号 2 6 ) 固网单个、批量删除用户 2 7 ) 固网单个、批量更换物理号码 2 8 ) 固网单个、批量更换逻辑号码 2 9 ) 固网单个、批量设置智能业务 3 0 ) e i r 记录的单个、批量放号 3 1 ) e i r 记录的查询 3 2 ) e i r 记录的单个、批量修改 3 3 ) e i r 记录的单个、批量删除 除了上述业务功能，受理台还需要提供以下功能： 1 ) 反馈给用户的出错信息，如果是来自d b i o 的，需将错误原因显示出来： 2 ) 具备链路检测功能； 3 ) 支持命令行窗口命令输入； 4 ) 检测到配置数据修改后，能自动获取新的配置数据； 5 ) 在批量操作中，支持连续号码和非连续号码的批量操作功能，批量操作中 有记录同志功能，同志文件可以手工选择； 6 ) 在批量处理过程中，个别用户的修改失败，不会导致批量处理中止： 7 ) 操作员可以通过e s c 键终止批量操作，或退出因未收到d b i o 回应的长时间 等待状态； 8 ) 版本信息记录在环境变量中，在帮助菜单的关于信息中可以查看版本信息。 根据受理台所需实现的功能项所属的不同分类，本方案设计了两级功能菜单， 以便用户操作时，能根据所要执行的操作类别快速选择菜单项。 一级功能菜单设计如图3 2 1 所示。 南京理工大学硕上学位论文w c d m a 核心嘲h l r 受理台模块的鼓计与实现 图3 2 1 一级功能菜单 二级功能菜单设计如图3 2 2 所示。 1 5 h l r 受理台模块的设计硕上论文 l 6 幽3 2 2 二级功能菜单 南京理t 人学硕上学位论文w c d m a 核心网h l r 受理台模块的i 殳计与实现 3 。3 三层体系结构的应用 3 3 。1 传统c s 模式 在传统朐数据库应用体系中，客户端与数据库完全分开，在客户端上运行了大 部分服务，如数据访问规则、业务规则、合法性校验等等。每个客户端都存在数据 引擎，并且每个客户端与数据库服务器建立独立的数据库连接。眦 基于这种体系结构的数据库应用系统的优势：开发周期较短，能够适应大部分 中小型数据库应用系统的要求( 当客户端数量少于5 0 时) 。但是，随着数据库应用 的日渐发展、数据容量的不断增大、客户端数量的不断增加，这种体系结构显示出 了诸多缺陷，主要体现在以下几个方面： 1 、可扩充性 对于数据库服务器端，每建立一个数据连接，就会占用大量系统资源，当数据 连接达到一定数量( 如2 0 个) 时，数据库服务器的响应速度与处理速度将大打折扣。 2 、可维护性 基于传统c s 模式的数据库应用系统，业务规则通常置于客户端应用程序中。 如果业务规则一旦发生变化，就必须修改客户端应用程序，并且需要将每个客户端 进行相应的升级。 3 、安全性 在c s 结构下，大量代码化的业务流程驻留在客户端，给系统的安全性带来了 极大的考验。同时随着用户数量的增加，这种业务逻辑的维护成本也越来越高。 3 3 2 三层体系结构 所谓三层体系结构，即用户层、应用层和数据库服务器。用户层主要是指用户 界面，它要求尽可能的简单，使最终用户不需要进行任何培训就能方便地访问信息； 第二层就是应用服务器，所有的应用系统、应用逻辑、控制都在这一层，而系统的 复杂性也主要体现在应用层；最后的数据库服务器存储大量的数据信息和数据逻辑， 所有与数据有关的安全、完整性控制、数据的一致性、并发操作等均在第三层完成。 采用三层结构的好处主要体现在以下几点： 1 能有效降低建设和维护成本，简化管理 多层应用结构在各层次上的组件能单独更新、替换或增加、拆除。因此，系统 维护更方便，代价相对低得多。而且，因各组件互相独立，更换组件对系统的其它 部分并无影响，所以更新维护更加安全可靠。 客户端采用瘦客户机。因为客户机不必进行大量的计算或数据处理，其硬件的 h l r 受理台模块的设计硕j j 论文 配置就不需要太高。 通过将业务逻辑集中到中间层，系统获得了对业务逻辑的独立性，即当用户的 需求改变时，丌发人员可以迅速地在中间层( 应用服务器) 上更新业务逻辑，而无 需将更新后的应用提交到众多的p c 终端系统上去，即客户端无需任何改动。 2 适应大规模和复杂的应用需求 三层或多层结构，可以将数据处理从客户端转移到应用服务器和数据库服务器 上。这样，尽管客户端与应用服务器之间可能存在着多个甚至数百个的连接，但是 应用服务器与数据库服务器之间的连接却只有少数几个，从而达到减少通信线路上 所传递的数据量的目标。这样的功能分配提供了很强的系统可伸缩性，使得在用户 数量急剧增加时还能保持系统性能的稳定。而使用传统的c l i e n t s e r v e r 模式根本 无法胜任上千个客户枫同时运行同时需要访问数据库的工作。即使在用户数量很大 的情况下，数据库仍能保持良好的工作负载，保持系统的快速的响应速度。“ 3 可适应不断的变化和新的业务需求 任何应用系统实施的重点不在于需求确定以后能否实现这些需求，而是在系统 实施后如何适应变化的需求。在三层系统结构和组件式系统的开发和维护过程中， 技术人员可以按照新的需求，通过在不同系统层次上调度更新的组件或新增的组件 来调整旧的系统，以适应新的与不断变化的要求。以往的系统只能靠专业维护人员 或系统丌发商的再次开发或修改原有系统，才能满足新的需求，代价往往很大，且 无法保证时间上的要求。 4 访问异构数据库 多层结构的中间层即应用服务器能够提供广泛的异构数据库访问和复制能力。 传统的客户机服务器结构则需要在客户端安装许多访问异构数据库的驱动程序，而 三层多层结构只要在中间层有相应的驱动程序就可以访问异构数据源。“1 5 能有效提高系统并发处理能力 传统的一体化集中式系统或客户机服务器架构，在处理大信息量的业务时，都 可能形成瓶颈。而多层体系架构的组件式系统将界面、业务应用逻辑以及数据存储 分为多个层次分散管理，逻辑或物理地将它们分开，可以减轻系统压力，提高整体 性能。并且中间层可以采取多机并行、相互备份的方式，保证系统的高可用性。 6 能有效提高系统安全性 多层体系结构将数据与程序、数据控制与应用逻辑分层独立管理，能更严格地 控制信息访问；信息传递中采用数据加密技术，可以进一步减低信息失密的风险。 应用服务器内建安全控制数据库，实现应用服务器与数据服务器的双重权限控制， 对权限的划分更准确、灵活、严格。系统在信息访问、传递和存储三个环节上均有 严格的安全措施。 南京理_ 大学硕j = 学位论文 w c d i a 核心嘲h l r 受理台模块的设计与实现 3 3 3 模块设计中的应用 在h l r 子系统中，为了减少受理台数据操作对后台数据库结构的依赖性，将h l r 服务器作为受理台与数据库系统之间的数据库操作服务层，为受理台提供准确无误 的数据服务，同时维护了数据的正确性、一致性、安全性。“” h l r 受理台是客户端，即用户层，和h l r 服务器( d b i o ) ，即应用层，以及h l r 物理数据库共同构成了三层结构。受理台是一个人机操作界面( g u i 界面) ，负责 向h l r 服务器发出访问h l r 物理数据库的请求，这种请求是一种胁l ( 人机语言) 格式的命令，d b i o 收到受理台的请求后，对m m l 命令进行解析，并进行合法性检查， 再操作h l r 物理数据库，进行用户数据的增加、删除或修改，完成商用数据库中的 数据修改，然后把操作结果返回给受理台，受理台将操作结果显示在界面上。 3 4r o l l 命令的应用 3 4 1m 几命令简介 m m l 命令是为了实现受理台与d b i o 之间的消息传递而采用的一种字符流形式， 其格式如图3 4 1 1 所示。 幽3 4 1 1m m l 命令格式 命令码规定了系统应该执行的功能，其所需的参数部分由参数块定义。参数块 是以“参数名”+ “= ”+ “参数值”的形式组成的。每个参数块之间以“，”隔开。 “参数名”与“_ ，、“= ”与“参数值”、“参数值”与“，”、“，”与下一个 “参数名”之间可以有若干个空格或者t a b 键。字符串结尾可以有“；”号，也可 以没有“；”号。 以增加鉴权为例，其m m l 命令格式如下： a d da u t h ：s u b t y p e = l ，i m s i = 4 6 0 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 ，s e c v e r = 2 0 ， k i 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3