（电磁场与微波技术专业论文）fmc环境下用户数据库设计及移动性管理策略研究.pdf

北京邮电大学硕上论文 摘要 随着固网智能化的成功实施以及3 g 网络的建成，今后网络上将存 在多种网络的用户数据库，这样分散的用户数据在不同的网络中，不 仅增加了用户数据维护的复杂性，而且也不利于跨网络业务的灵活开 展个性化和定制化，建立跨越不同网络平台的用户信息和无缝服务。 基于这个层面上来讲，建立综合的用户数据库是f m c 的必然要求。但从整体上看， 目前各个网络的用户数据十分复杂，真正实现所有网络用户数据的统一管理还需 要进行进一步的探讨和研究。 同时，用户的移动性管理是用户数据库中非常重要的数据。由于 移动通信的移动特性，如何有效地跟踪移动台并快速有效地与移动台 建立通信，即移动性管理问题成为移动通信发展中最迫切和最具挑战 性的问题之一。 本课题主要工作如下： 1 分析比较各网络环境下的数据库，提出综合用户数据库整体 设计方案，其中主要负责对综合用户数据库中控制功能模块 h c f 进行设计。 2 对综合用户数据库应用进行研究，分析相关新业务流程。 3 研究现有移动性策略，包括s u p e r - c h a r g e r ，g r o u pr e g i s t r a t i o n 策略，前转指针，位置缓存，用户归档等策略，对各种策略 进行分析比较，阐述其优缺点。 论文章节安排： 第一章：介绍课题研究背景，目前对综合用户数据库的应用经验； 第二章：综合数据库的需求分析，同时介绍融合h l r 的发展思路； 第三章：介绍s d h l r 网络架构，参与s d h l r 整体方案设计；详 细阐述实际负责的h c f 模块，说明h c f 的设计与实现。 第四章：研究s d h l r 提供的丰富的业务功能，分析其业务流程， 同时提出s d h l r 针对p h s 网络智能化改造的方案； 第五章：引出移动性管理概念，对目前的几种移动性管理策略进 行分析比较； 第六章：工作总结及展望。 关键字：f m c ，s h l r ，h l r 容灾，移动性管理策略，s u p e r - c h a r g e r 北京邮电大学硕士论文 a b s t r 众c t w i t ht h es u c c e s s f u li m p l e m e n t a t i o no f i n t e l l i g e n t ，a sw e l la st h ec o m p l e t i o no f 3 gn e t w o r k s , t h ef u t u r en e t w o r kw i l le x i s tm d f i # en e t w o r ku s e r d a t a b a s e 。t h i s d e c e n t r a l i z e du s e rd a t ai nd i f f e r e n tn e t w o r k s ，w h i c hn o to n l yi n c r e a s e dt h el l s f f l t h e c o m p l e x i t yo f t h ed a t am a i n t e n a n c e ，b u ta l s on o tc o n d u c i v et oc r o s s n e t w o r k f l e x i b i l i t y a n di ti sn o tg o o df o rp r o v i d i n gs e a m l e s ss o l v i c ef o rd i f f e r e n tu s e r s b a s e do nt h i s ，t h ee s t a b l i s h m e n to fac o m p r e h e n s i v ed a t a b a s eo f u s e r si st h em e v i t a b l e r e q u i r e m e n tf o rn g n h o w e v e r , a saw h o l e , a l lt h ec u r r e n td a t a b a s ef o rn e t w o r k sa te v e r yc o m p l e x ，t h er e a la c h i e v e m e n to fa l lu s e r si nt h eu n i f i e dm a n a g e m e n tw i l ln e e d f o rf u r t h e re x p l o r a t i o na n ds t u d y h o wt ot r a c em o b i l es t a t i o n se f e c t i v e l ya n dh o wt oe s t a b l i s ht h ec o m m u n i c a t i o n w i t ht h e nr a p i d l y ，i e m o b i l i t ym a n a g e m e n t ，h a sb e c o m eo n eo ft h em o s tc h a l l e n g e t o p i c si nm o b i l es y s t e m t oe s t a b l i s hak i n do f r a t i o n a l ，e f e c t i v ea n do p t i m i z e d m o b i l i t ym a n a g e m e n ts c h e m aa l eo n e o f m o s ti m p o r t a n t s u b j e c t t h i st o p i cf o c u so n ： 1 c o m p a r ew i t ht h e t h ed a t a b a s eu n d e rt h en e t w o r ke n v i r o n m e n t ，p r o v i d ea o v e r a l ld e s i g hf o rt h ec o m p r e h e n s i v ed a t a b a s e ( s d h l r ) ，a n dr e s p o n s i b l ef o r t h ed e s i g nf o rt h em u l t i - p r o t o c o lm o d u l e - h c f 2 r e s e a r c ht h er i c hb u s i n e s sf u n e t i o ms d h l r p r o v i d e d ，a n a l y z et h e i r b u s i n e s sp r o c e s s e s 。 3 a n a l y z et h ec u r r e n tr e s e a r c ho f t h em o b i l i t y m a n a g e m e n ts t r a t e g e s , s u p e r - c h a r g e r , g r o u pr e # s t r a t i o n , ，f o r w a r dp o i n t e r , a n ds oo n c h a p t e rl ：d e s c r i b et h er e s e a r c hb a c k g r o u n do ft h et o p i c , t h ec u r r e n tu s e r d a t a b a s ea p p l i c a t i o ne x p e r i e n c e c h a p t e r2 ：a n a l y z et h ed e m a n df o rac o m p r e h e n s i v ed a t a b a s ea n di n t e g r a t i o n h l ro nt h ed e v e l o p m e n ti d e a s 。 c h a p t e r3 ：d e s c r i b es d h l r n e t w o r ki n f r a s t r u c t u r e , p a r t i c i p a t ei ns d h l rt h e h i g l l j e v e rd e s i g n ；e l a b o r a t eo nt h er e s p o n s i b l em o d u l e - h c f c h a p t e r4 ：r e s e a r c ht h er i c hb u s i n e s sf u n c t i o n ss d h l rp r o v i d e d ，a n a l y z et h e i r b u s i n e s sp r o c e s s e s ，a n dp r o p o s e di n t e l l i g e n tn e t w o r kt r a n s f o r m a t i o n r e s o l v e n t ； 北京邮电大学硕十论文 c h a p t e r5 ：g i v et h e i n t r o d u c t i o no fm o b i l i t ym a n a g e m e n ta n da l s oa n a l y z et h e c u r r e n tr e s e a r c ho ft h em o b i l i t y m a n a g e m e n ts t r a t e g e s ，c o m p a r et h e m c h a p t e r6 ：s u m m a r ya n do u t l o o k k e yw o r d s ： f m c ，s h l r , d i s a s t e rr e c o v e r y , m o b i l i t ym a n a g e m e n t , s u p e r - c h a r g e r 独创性( 或创薪性) 声噗 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加数标注和致谢中所罗列酶内容以外，论文中不 包含其他入尸哆发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构魂学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承掇一切相关责任。 本人签名： 猛凌 日期： 越喀乏2 2 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期闯论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被 查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、 缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守 此规定) 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：猃盗日期： 塑2 星：厶：兰3 导师签名： 北京邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1 课题研究背景 第一章绪论 电信网中的用户业务数据库是g s m 网络引入的概念。g s m 黼络第一次将用户 业务数据库集中储存在h l r 上，由此带来了业务提供能力的极大提升。前一段时 间由国内运营商发起的网络智能化改造，核心思想就是将分散在多个交换机上的 固舞用户数据库集中到一个单独设置的数据库中，郎s h l r 。实现露定和移动业务 的有效融合。这也从另一方面证明了用户数据库在网络中的重要位置。 随着固网智能化的成功实施以及3 g 网络的建成，今后网络上将存在多种网 络的用户数据库，包括软交换网络中的s h l r ，p h s 耀络的h l r ，2 g 网中的h l r ，3 g 网络中的h l i l i m s 中的h s s 服务器等，它们之间都是独立的。这样分散 的用户数据在不同的网络中，不仅增加了用户数据维护的复杂性，而且也不利于 跨网络业务的灵活开展。 运营商希望利用多样纯酶终端和接入方式，通过对用户数攒统一管理，实现 多个网络的集中鉴权，认证，业务的集中触发，为用户提供灵活丰富的业务。在 网络融合的大背景下，用户的统一管理将有利于运营商完成以客户为核心的经营 模式的转变，实现用户信息的集中纯，个性纯和定制化，建立跨越不同鼹络平台 的用户信息和无缝服务。基于这个层丽上来讲，建立综合的用户数据库是f 粼的 必然要求。但从整体上看，目前各个网络的用户数据十分复杂，真正实现所有网 络用户数据的统一管理还需要进行进一步的探讨和研究。 统一翊户数据管理( 固网乃毛擂h s ) 在网络智巍化后期实现与p h s 融合1 2 l 艨， p h s 用户数据将逐步与固网融合实现统一管理，用户数据融合将带来更多的个性 化融合业务，如混合放号，号码携带，移机不改号等。在固网n g n 和移动3 g 实 现互逶嚣，可以通过用户数据的进一步敲合，实现固网和移动3 g 用户数据的统 一管理，实现三网融合性业务。h l r h s s 集中存放全网用户数据，要求支持m a p 标准协议，以实现从用户数据层面的真正融合。 前期圈网智能化h l r 采用的协议主要是基予m a p 基础上的简化改动版本 ( 部分也采用了标准m a p ) ，简化改动的协议局限性主要在于无法支撑用户数据 全部上移至h l r ，一次只能带一个用户属性返回，无法支持用户的很多属性。 h l r 只存储逻辑物理号码对应关系和智能业务数据，其他用户数据仍分散到各 个端蜀维护，业务控制也在端局。 在p h s 、移动3 g 移动网络架构下，除逻辑号码物理转换对应关系数据和 北京邮电人学硕上论文 第一鬻绪论 智能业务数据外，用户其他用户数据( 如呼叫权限、补充业务) 也都集中在h l r h s s 集中管理和维护。 在f m c ( 固移融合) 总体需求下，当前固网的用户数据需簧进一步集中管理， 才能实现固网、p h s 和移动3 g 网络真正的融合【触，开展融合性的业务应用。 同时，用户的移动性管理是用户数据库中非常重要的数据。如何结合综合用 户数据库制定一套高效，合理，适用的移动性管理策略也是当前移动通信领域中 一项重要课题。 1 。2 国际上对统一数据库研究进震及经验 1 2 统一数据库研究进展 统一用户数据库作为一种网络的通用件，是目前下一代网络架构，网络融合， 业务融合领域的研究热点。在这个研究领域比较有影响力的研究成果有3 g p p 在 晒版本中提出的i m s 架构，以及e t s i 的t i s p a n 计翔。目前因内对统一数据库 标准方面的研究还在起步阶段。 1 t i s p a n 计划【3 】 国际性“下一代网络 标准组织t e l e c o m m u n i c a t i o n sa n di n t e r n e tc o n v e r g e d s e r v i c e sa n dp r o t o c o l sf o ra d v a n c e dn e t w o r k i n g ( t i s p a n r ) 在其最新的版本中 ( t i s p a nn g n r e l e a s el ，2 0 0 5 年3 月) 提出了下一代网络的结构图，其中特别提 出了外嚣独立数据库( u s e rp r o f i l e , ) 的概念，即把用户及业务控制数据存储在专 一的数据痒中，用于服务多两融合的环境。 2 3 g p p 研究进展 h s s ( h o m es u b s c r i b e rs e r v e r ) 是用户数据库系统，存放着用户的认证信息，用户 的业务信息。用户的漫游信息等等。h s s 也用来记录用户的原始计费数据。 1 2 2 豳前应用经验 匿前一些善外的运营商在构建i m s 网络孛，弓l 入统一数据库增强i m s 霹络中 的h s s 的功能。目前国内的运营商在进行下一代网络研究时，也在考虑引入统 一数据库。 1 。数据融合方案 4 1 ： 方案一：原有数据库的互访：通过数据库新增与异网数据库的接口进行互通， 获取异网数据，间接达到数据融合的目的。见图l l 2 北京邮电大学硕士论文 第一章绪论 图1 - 1 方案一 方案二：改造交换机接口改造交换机与原有数据库的接口，由交换机访问异 网数据库实现互通。见图卜2 图i - 2 方案二 方案三：新建统一数据库通过引入新的网元统一数据库，存储多网数据，达 到数据融合的目的。见图3 3 北京邮电欠学硕士论文 第一章绪论 2 。方案比较 图1 - 3 方案基 表1 - 1 数据融合方案比较 方案优势问题 方案一： 无需增加新的网元原有数据库之阅开发 h l r 互逶方案互通接口较难； 方案二：无需增加新的网元网络结构复杂；交换 交换机改造接口方案机，原有数据库开发新 的接躁以支持互遴，改 造量大，难度大；异网 数据库互访安全性不 好。 方案三：对交换机可以保留原亏l 入新的网元，带来组 统一数据库方案有与数据库交互的接网，安全等问题。 口，该思路符合当前国 际研究的趋势。 。3 论文安排及主要贡献 本论文分析比较各网络环境下的数据库，提出综合用户数据库的整体设计方 案，详细描述s u p e rd i s t r i b u t eh l r 网元的系统需求。参与整体功能设计，并 对控制功能模块进行设计和实现。阕时，针对与综合用户数据库需要实现的移动 性管理，对目前业界比较热门的移动性管理策略进行研究和介绍，包括 4 北京邮电大学硕士论文第一章绪论 s u p e r c h a r g e r 策略，g r o u pr e g i s t r a t i o n 策略，前转指针策略，位置缓存，用 户归档等，对各种策略进行分析比较。 第一章：介绍课题研究背景，目前国际上对综合用户数据库的应用经验； 第二章：对综合数据库需求进行分析，同时介绍融合h l r 的发展思路； 第三章：介绍s 蹦淡的网络架构，参与s d h l r 整体方案的设计；结合作者在 实际负责的模块，详缨阐述了支持多协议模块的设计，各模块之闻 的信令交互，并对其关键技术进行了详细的描述 第四章：主要分两个部分：1 研究s d h l r 提供的丰富的业务功能，分析其业 务流程；2 提出s d h l r 针对p h s 翔终智麓化改造的方案； 第五章：引出移动性管理的概念，对目前的移动性管理策略进行分析比较； 第六章：工作总结及展望。 本文主要贡献： l - 分析比较各网络环境下的数据库，提出综合用户数据库的整体设计方 案，其中主要负责对综合用户数据库支持多协议的模块进行设计。 羔 2 对综合焉户数据库的应耀进行研究，分析相关新业务的流程；提出s d h l r 应用于p h s 网络智能化改造中的方案。 3 在大量研究了现有移动性策略的基础上，对各种策略进行分析比较，阐 述其优缺点。 5 北京邮电大学硕上论文第二章综合用户数据库需求分析 第二章综合用户数据库需求分析 2 1 运营商数据融合的需求 数据融合的意义是同时存储、管理多个业务网的用户数据，实现用户信息的 集中化、个性化、定制化；可以完美的实现数据容灾功能，大幅提升网络的业务 能力和面向客户的能力。 数据融合给运营商带来的好处体现在以下几个方面： 实现不同类型网络问号码携带：通过统一融合的h l r ，可以实现不同类型 网络间转网用户号码携带。目前中国移动已完成部署，在3 g 网络建成后，2 g 用户向3 g 升级不需要更换用户号码和s i m 卡；中国电信和中国网通通过固网智 能化改造及软交换网络建设后，p h s 用户以及p s t n 用户可以在不改号码的前提 下平滑迁移到软交换网络以及3 g 网络，成为其签约用户，这样可以利用原先网 络的用户资源和品牌优势迅速开展软交换和3 g 业务。很好解决了运营商原有网 络用户向未来网络的过度问题，降低离网率，提高运营收益，提升了运营商的市 场竞争能力。 灵活开展统一融合的业务：统一的数据管理在为不同网络类型用户提供相同 的业务签约信息的情况下，可以实现相同的业务特征，带来用户业务定制、受理、 变更的便捷性，方便开展一些跨网相关的号码携带、漫游类及异地补卡等特色业 务，提高客户个性化服务能力。比如目前中国电信已经开展的网间自由行、p h s 手机伴侣等业务。 大大节约网络建设投资：融合的h l r 可以兼做g s m 、p s t n 、s s 、p h s 、 3 g 以及i m s 等网络中的h l r ，大大降低了网络建设方面的投资； 降低运维成本：有利于运营商建立集中维护体系，运行维护上采用统一网管、 统一b o s s 系统。统一管理网元以及用户数据，方便了用户数据的管理，从而降 低运维成本。 2 2 数据融合可行性分析 如上所述数据融合的优势是显而易见的，实现融合的难点是是否能在一个功 能实体中实现g s mh l r 、固网h l r 、p h sh l r 、3 gh l r 及i m sh s s 的功能和 6 北京邮电大学硕士论文 第二章综含用户数据库需求分析 数据的共存，实质上是要解决两个层蕊的问题：一是技术上是否可行性，二是单 个功能实体的能力是否能够满足要求。霉前鲎界麓实现的最大的移动h l r 已达 到1 亿动态用户，单个功能实体处理能力完全可以满足要求。技术上的可行性要 解决的核心问题是协议的兼容性和数据的共存性问题。 对于协议的兼容性，要求该功能实体必须提供g s mh l r 、圈网h l r 、p h s h l r 、3 gh l r 及i m sh s s 的协议和接口，即支持与g s m 互连的m a p 协议、 与p s t n 互连的i s u p + 、m a p + 协议、与s s 、p h s 互连的m a p 协议、与3 g 互 连的3 g p p 3 g p p 2 的m a p 协议、与i m s 互连的d i a m e t e r 协议。 g s m 3 g 的m a p 协议和p h s 互连的m a p 协议在协议栈架构上来看是一致 的，仅仅在一些m a p 消息参数上有一些差异； 解决了以上问题，一个功能实体完全可以做到协议的兼容。 对予用户数据的共存性，共存的用户数据总共有六类，分别是g s m 用户、 p s t n 用户，s s 用户，p h s 用户，3 g 用户，i m s 用户。目前固网h l r 中存储 的主要是用户的d n 、l r n 、智能业务的签约数据；p h sh l r 除了增加一些附加 业务相关的数据之外，与g s m 脯c d m a h l l t 的c s 域用户数据基本一致； 可以看到，不同网络类型的用户数据存在很大的共性，由予震户在不同网络 可以携带号码迁移，由此无法单从用户号码格式方面判断用户所属的网络类型， 因此在数据库中不同网络类型的用户数据基本均是存储在相同的表中，仅仅为一 些特定两络的特殊数据分别定义表进行存储，由此霹觅数据共存在一个功能实体 中是可以实现的。 2 3 融合h l r 的发展思路 h l r 设备在移动网里早己存在，现在在固网中引入s h l r t 5 1 设备，随着网络 的演进，s h l r 网元在整个网络中还会继续发展，我们可以把s h l r 演进以及各 阶段在网络中的位置划分为六个阶段。目前，网络演进到第二阶段：p s t n 网络 与p h s 网络融合阶段。 7 j 匕京邮 毡犬学硕士论文 第二章综合用户数摆库鬻求分析 第一阶段：交换枧与h l r 之阕可以通过扩展酌i s u p 秘议，以实现混合放号 以及智能业务触发等业务功能。如图2 - 1 图2 - 1 第一阶段h l r 融合 第二阶段：s h l r 在提供p s t nh l r 功能的基础上，合入p h sh l r ，实现 p h sh l r 功能以及p s t n 用户不改号转p h s 网的功能。s h l r 与p h s 网络的 豫嗍。r 之间通过p h sm a p 协议进行交互，p h sm a p 是在m a pp h a s e l + 规范 的基础上，针对p h s 网络的特点进行了修改和扩充形成的协议。如图2 - 2 图2 - 2 第二阶段h l r 融合 第三阶段：目前，软交换可以通过m a p + 规范与s h l r 交互，实现混合放号、 智能业务触发功能。为将软交换用户数据全部上移到s h l r ，有两种备选方案： 氛软交换采用p h sm a p 协议与s h l r 交互，为实现软交换的一些特殊功能， 需要进一步扩展p h sm a p 协议； 北京邮电大学硕士论文第二章综含用户数据库需求分析 b 软交换采用d i a m e t e r 协议与s h l r 交互，实现的功能与上一种方案相同。 图2 - 3 第三阶段h l r 融合 第四阶段：s h l r 合入w c d m a h l r , 实现w c d m a h l r 功麓以及p s t n 、软 交换以及p c s 用户不改号转w c d m a 网的功能。如图2 4 图2 - 4 第四阶段h l r 融合 第五阶段：在3 g p p 发展到r 5 阶段，w c d m a 核心网被分为三个域：c s 域、 p s 域和i m s 域。w c d m a h l r a u c 除了提供原来的c s 。p s 域接墨之外，也提 供了与i m s 域相关网元的接口，h l r 随之升级为h s s 。如图2 5 9 北京邮电人学硕上论文第二章综合用户数据库需求分析 图2 - 5 第五阶段h l r 融合 第六阶段：随着网络的不断演进，电路域最终消亡，i m s 域同时支持各种固 定接入方式和移动接入方式。如图2 6 2 4 本章小结 图2 - 6 第六阶段h l r 融合 本章从运营商的角度出发，分析了数据融合的需求：能给运营商带来以下的 好处：灵活开展统一融合的业务，大大节约网络建设投资，降低运维成本，有利 于运营商建立集中维护体系。 在需求分析的基础上进行了可行性分析：技术上的可行性要解决的核心问题 是协议的兼容性和数据的共存性问题。一个功能实体完全可以做到协议的兼容； 并且不同网络类型的用户数据存在很大的共性，由此可见数据共存在一个功能实 体中是可以实现的。 最后概括了融合h l r 随着网络演进发展思路。对六个阶段进行了简单介绍。 1 0 北京邮电大学硕十论文 第三章综合用户数据库设计与实现 第三章综合用户数据库设计与实现 本章在分析s h l r 的基础上，提出s d h l r 的概念，介绍s d h l r 的网络架构， 参与s d h l r 整体方案的设计：结合实际负责的模块，详细阐述控制功能模块 h c f 的设计及其实现。设计各模块之间的信令交互，并对其关键技术进行详细 的描述。 3 1s h l r s m a r th l r 3 1 1 概述 固网智能化的课题是中国电信在2 0 0 3 年初提出的，其核心思想是在固定电 话网络中引入s m a r th l r ( s m a r th o m el o c a t i o nr e 西s t e r ) ，以一个或多个本地网 为单位的综合用户属性数据库是独立于交换设备的新网元。固网s m a r th l r 源 自于移动h l r 的网络应用思路，借鉴了移动网用户归属位置寄存器概念。该寄 存器记录了用户对应的逻辑号码和物理号码，并提供两者之间的转换，同时还记 录了用户的智能业务签约属性等信息。当前主要实现用户的机号分离、解决现有 智能业务触发的问题，长远来看该网元有利于网络的进一步演进，为多业务网络 的融合奠定基础。 固网s m a r th l r 源自于移动h l r 的网络应用思路网。当前主要实现用户的 机号分离，解决现有智能业务触发的问题，借鉴了移动网络归属位置寄存器的概 念。该寄存器记录了用户对应的逻辑号码和物理号码，并提供两者之间的转换， 同时还记录了用户的智能业务签约属性等信息长远来看该网元有利于网络的进 一步演进，为业务网络的如何奠定基础。 s m a r th l r ( 综合智能h l r ) 首先作为3 g 网络标准网元，满足3 g 网络的 h l r 的业务功能与接口标准要求，同时增加了固网h l r 部分功能，记录固网用 户逻辑号码，物理号码以及两者间映射关系，固网用户智能业务签约属性等信息。 我们可以将s m a r th l r 理解为一个综合的集中用户数据库。 北京邮电大学硕一1 二论文 第三章综合用户数据库设计与实现 3 1 2 网络架构 争扣】篡l i l 叠固 s m s c 菇、o 融 囝市 西囤 ?、 ， ，、 岱鬻岱鬻岱鬻a 鬻 e 亡 e亡 l 嗖 霞 镬 图3 - i 网络架构 1 主要功能实体： 1 ) s h l r ：包括四大功能： a ) 集中管理用户数据。s h l r 集中存储用户的属性信息，包括号码信息、 业务信息、网络标识等，并具备数据扩充能力； b ) 提供号码可携带的能力。s h l r 保存用户的业务号码和物理号码，其 中业务号码是用户对外公布的号码，用于主叫号码显示和计费；物 理号码是反映用户实际位置的路由号码，用于呼叫的路由接续。 s h l r 存储这两种号码及其对应关系，交换机通过查询获取相应的号 码信息； c ) 提供基于用户属性触发业务的能力。s h l r 中存储用户的签约业务属 性，交换机或软交换设备通过查询获取属性对应的接入码，然后发相应 的增值业务； d ) 提供p h sh l r 功能。存储网络中所有p h s 用户的信息，包括用户 的标识、用户的位置信息及用户的业务签约信息等，s h l r 还集成了 鉴权中心的功能。 2 ) v l r ：负责存储和更新漫游到该v l r 区域的p s 的用户数据。当p s 进 北京邮电大学硕士论文 第三章综合用户数据库设计与实现 入新位置区时会进行登记。该区的i g w 收到登记信息后将p s 所在的 位置区标识传给v l r ，如果该用户迸未登记，v l r 翱h l r 交换用户 信息。v l r 需在数据库中存储呼叫建立所必需的信息。 3 ) i g w ：处理该i g w 区域用户所有交换和信令功能的交换机，主要功能 是处理用户呼叫的建立( 包括鉴权处理) 、呼目峰控制和计费等。 4 ) s m s c ：其主要功能是接收、存储和转发期户的短消息。 5 ) s c p ：包括s c f 和s d f 的功能。s c f 是业务控制功能，在智能网中起 呼叫控制的作用；s d f 是业务数据功能，包含用户数据和网络数据， s c f 在执行粼业务时需要实时提取。 6 ) s s p ：是连接现有p s t n 以及i s d n 与智能网的连接点，提供接入智能 网功能集的功能；s s p 可检出智能业务的请求，并与s c p 通信，对s c p 的请求馋出响应，允许s c p 孛的业务逻辑影响呼叫处理。 2 系统实体之间的主要接口 1 ) s h l r 与i g w 、s m s c 之间的接口为c 接口。g i g w 在请求呼叫及短 消息路由信息时通过该接口查询s h l r 。 2 ) s h l r 与v l r 之闻的接翻为d 接西。该接口用来交换用户位置信息 及处理信息。v l r 通知s h l r 用户位置信息而且在呼叫时提供用户漫 游号码。s h l r 发送v l r 所需的用户业务数据。交换数据通常发生在 焉户请求特殊业务，用户或嬲络运营商改变用户数据的时候。 3 ) s h l r 与s c p 之间的接口为了接口。s c p 通过该接口来查询用户的位 置信息及状态信息。 3 实现s m a r th l r 的意义 1 ) 在引入了s m a r th l r 之后，便能实现混合放号鹃功铙，从而实现号码 的可携带性。混合放号业务的基本思想是实现用户使用的号码与用户实 际的端口、设备、网络的分离，一方面，某一用户号码可以为运营商的 任一网络使焉，丽不局限予某一特定丽络的特定交换蜀：另一方面，用 户所使用的某一号码可以随用户的接入端口在网络内随意迁移而无需 改变。 4 结论 作为电信运营商的一项战略性王作，积极稳妥地以s m a r th l r 为“引擎静 实施固网智能化是近期可以实施的、适应市场需求并且可以形成业务增长点、提 高固网盈利能力的重要方式，亦是业务融合和网络平滑迁移的基础。 通过以上分析，可以看出通过全网智能化可以快速地在固定交换嬲上雩| 入各 类新业务。而s m a r th l r 的引入，有效地解决了端局的业务触发问题，增强了 1 3 北京邮电人学硕士论文 第三章综合用户数据库设计与实现 本地网的智能化能力。采用2 g 的硬件平台，采用3 g ( n g n ) 开放式的网络架构、 开放的协议和接口，引进业务方便：采用网络分层和移动网架构，实现移动化、 智能业务的快速开展：不光立足于解决现网问题，满足个性化业务需求，优化网 络结构，也为现网向n g n 演进和3 g 融合做好了准备。 3 2s d h l r 整体设计方案 3 2 1s d h l r 网络架构 s u p e r - d i s t r i b u t eh l r ( s d h l r ) 是w c d m a ，g s m ，c d m a 网络都能共用的 综合用户数据库。移动网络中用于存储用户数据并提供数据接入的重要网元。是 实现网络融合f m c 的重要网元。 如图3 2 ，s d h l r 能无缝支持多种网络，p s t n ，p h s ，g s m 等，实现不同 网络不同接入的综合用户数据库。 图3 - 2s d h l r 在网络中的位置 3 2 2s d h l r 的功能需求分析 1 综合用户数据最重要的需求是体现在“综合”上。即s d h l r 能在不同的网络 中公用。 s u p e r 在s d h l r 中的含义是同一用户能无缝支持多种网络协议：g s m ， g p r s ，p h s ，p s t n ，a n s m l ，i e t fs i p , 协议。根据这一需求，s d h l r 就需 要具备同一用户的数据能适用于不同的网络，即能支持多协议的转换。 1 4 北京邮电大学硕j ：论文 第三章综合用户数据库设计与实现 2 解决数据存储的冗余：在网络融合的背景下，势必要求数据库能同时储存不 同网络的用户数据。在传统的h l r 中，由于一个用户在数据库中对应不同 的网络其相关的数据需要有多份拷贝。除了此情况外，一个用户还能对应不 同的终端，这样也会出现有多份拷贝。这样势必会造成数据存储的冗余。 u n i f i e dd a t a - 一将用户共同的数据存储为一个通用的模板，然后根据网络， 以及通过用户策略的定制将数据再转化为多份拷贝。在网络融合的大背景 下，用户的统一管理将有利于运营商完成以客户为核心的经营模式的转变， 实现用户信息的集中化，个性化和定制化，建立跨越不同网络平台的用户信 息和无缝服务。如图3 - 2 ，在g s m ，p h s ，p s t n 网络中，用户的数据保 存在s d h l r 中只有一份拷贝。 3 传统h l r 与s d h l r 的对比，如图3 - 3 ，图3 4 = “”刚胁9 i ”圳幻“”u 州k 扎3 呻d q管7丽、蒲p r o t o c o ls p e c i f i c c l o s e ds y s t e m s 一：l l ：l k ：= ：i 图3 - 3 传统h l r图3 4s d h l r s d h l r 与传统h l r 相比，优势如下： 逻辑处理与存储相分离，便于接入的扩展；能适应网络融合的需求； h c f 采用n + k 备份方式，稳定性更高； 3 2 3s d h l r 整体设计方案 1 d i s t r i b u t e d - - 分布式结构：将i t l r 分为两大模块，( 1 ) h c f 8 l - h l rc o n t r o l f u n c t i o n 主要负责逻辑功能的处理。此模块处理与协议相关的各种逻辑。( 2 ) h d f - - h l rd a t af u n c t i o n 主要负责对数据进行存储。如图3 6 所示： 北京邮电人学硕士论文第三章综合用户数据库设计与实现 翅隧露嘲露嘲豳露 e 麈 ! 叁嚼黝拈 n t 士w or k n e t w 如r k 图3 - 6s d h l r 整体解决方案 其中，d i s t r i b u t e d 有2 层含义： 1 ) 将h l r 分为两大模块： h c f - - h l rc o n t r o lf u n c t i o n 主要负责逻辑功能的处理。此模块处理与协 议相关的各种逻辑。 h d f - - h l rd a t af u n c t i o n 主要负责对数据进行存储。 2 ) 提高稳定性，容灾性 h c f 的结构为n + k 模式。n 个h c f 能满足网络的需要，但所有 n + k 个h c f 进行工作。当有k 个h c f “罢工”时，n + k 的结构 能保证h l r 正常工作； h d f 总是成对出现。一对h d f 储存了相同的用户数据。且在真实的 网洛中成对h d f 存放在不同的地域，以提高容灾性。以图示为例： 第一对h d f 存储了1 - 1 0 0 万用户的数据；第二对h d f 存储了1 0 1 万一2 0 0 万用户的数据，以此类推。 以下是一个用于刚商用于美国的s d h l r 的实际例子： 1 6 北京邮电大学硕士论文第三章综合用户数据库设计与实现 蛐r o c k ，艨：附啪。c , a ：g r i m a c e r , a r ：枞，g a 竺。! ! 呻： ： _ _ - n “岫霉嘲蜊期n 图3 - 7s d h l r 分层结构 如图3 - 7 所示：在美垦豹四个区中，一共有8 个d f 存储用产的数据。其 中d f 0 1 与d f 0 2 ，d f 0 3 与d f 0 4 ，d f 0 5 与d f 0 6 ，d f 0 7 与d f 0 8 分别是一对， 一对存储了相同的用户数据，且每一对分别放在不同的地域。这样就能提高容灾 性。 3 ) h d f 与h c f 的结构保证s d h l r 的稳定性为：9 9 9 9 9 g s m ，g p r s ，c d m a 网络与s d h l r 通过s s 7 网络进行通信；i m s 网络逶过s i p 进行通信。 h c f 与h d f 之间的数据传输是通过t c p f l p e s m 用于运营商侧主动对数据进行修改时将数据灌入s d h l r 的接 口。 o m c - h 侔为露管对整个s d h l r 进行性能监测，安全监测，故障监 测等。 3 。3 控制功能模块h c f 设计 h c f h l rc o n t r o lf u n c t i o n 控制功能模块，主要完成多协议的转换。 由予h c f 需要处理与协议相关的逻辑，将h c f 分为多线程： p d l s - p r o t o c o ld e p e n d a n tl o # cs e r v e ：处理具体与协议相关的逻辑。 根据不同的协议可以分为：p h sp d l s ；a n s ip d l s ；3 g p p p d l s 等。 c l s - - c o r el o 敷cs e r v e r ：将与协议相关的数据封装成与协议无关的数 据。便于不同的网络的用户共有的数据只有一份拷贝。如图3 8 ： 1 7 北京邮电大学硕士论文 第三章综合用户数据库设计与实现 图3 8 各网络的p d l s 示意图 如图3 8 所示，不同网络的协议由不同的p d l s 线程进行处理。举个例子： 此时用户在p h s 网络进行了注册。此时，s d h l r 将启动p h sp d l s 这一线程 来处理相关的信令转换以及用户的相关数据的认证和处理。同时，同一用户的数 据在数据库中仅有一份拷贝，储存在u n i f i e du s e rp r o f i l ed b 中。c l s 线程负 责将协议有关的数据封装成与协议无关的数据，以便于统一数据库进行交互。这 样的设计不仅能很好解决数据的重复备份，而且还能很方便与网络的扩充。若需 要让综合用户数据库支持一种新的网络，从这个层面上来说，不需要增加新的网 元，仅是增加一个能处理新的网络协议的p d l s 线程。 3 3 1h c f 的逻辑功能模块设计 逻辑功能模块是s u p e r - d i s t r i b u t e dh l r 用于h l r 移动性管理，安全管理和 用户的签约信息管理的模块。此框架的设计包括了h l r 支持的各种服务。 北京邮电大学硕士论文第三章综合用户数据库设计与实现 i 弛t 毓 s y s t e mi m e g r i t y , u s e ri n l e r f a c e - t r a c a ，c u , r c v , d i s p l a yp a g e s ffff 、 ，帆i 凇lf f 隆j _ _ _ 嘭_ j - _ 暾勰ip l a t f o r ma w s _ _ _ 彰_ 嗍l _ 功社啦溉 v 礤麟 s l 冀i c e s ： m 矗p c o p c o m d b o o m 西麟 h l rc o n t r o lf u n c t i o nl h