分布式HLR规划方案.doc

分布式HLR规划方案建议分布式HLR规划方案建议一、背景简介1、为什么部署分布式？考虑到要支持现网用户不换号开通LTE，因此，要求现网HLR升级支持LTE-HSS，即HLR与LTE-HSS融合设置。目前全网中有大量的HLR不支持升级，需在LTE建设前进行替换，为LTE建设做好准备。藉此契机，考虑到融合数据的趋势以及分布式HLR的诸多优势，替换设备建议采用分布式HLR，即采用FE+BE的分层架构。2、分布式HLR简介分布式HLR基于3GPP UDC架构，将传统HLR的信令接入及处理模块和用户数据库模块分离，分别成为分布式HLR的前端（FE）和后端（BE）。FE实现协议接入与业务处理功能，BE实现用户数据的存储、访问、管理、接入控制、同步等功能。分布式HLR的优点主要体现在设备容量大、组网能力强、容灾方案完善、设备利用率高、可靠性强、可平滑演进的特性，在多业务竞争时代，分布式HLR的统一的融合数据库为解决传统HLR所遇到的问题提供了基础，并符合未来用户数据融合的发展方向。 图1：分布式HLR架构图分布式HLR系统由前端和用户数据库功能实体构成：（1）前端前端功能实体FE（Front End）实现协议接入与业务处理功能。HLR前端、HSS前端分别实现MAP、Diameter协议接入与业务处理功能。（2）用户数据库用户数据库功能实体，也称作BE（BackEnd），实现用户数据的存储、访问、管理、接入控制、同步等功能。（3）接口HLR前端实体受理来自MAP业务实体（如MSC(S)、SGSN等）的业务操作，与各MAP业务实体的接口与传统HLR相同；BSS通过用户数据库的营业厅接口进行用户数据的管理操作；通过营业厅接口用户数据库接收来自BSS系统的操作指令；前端FE通过Ud接口访问用户数据库BE，对用户数据库进行查询、修改等操作；用户数据库BE之间通过Rs接口访问对方数据，数据同步、一致性校验等操作通过该接口进行。3、前期测试情况2010年-2011年组织厂家完成内场试验环境搭建，对华为、中兴、诺西、爱立信、阿朗五厂家完成分布式HLR内场测试及总结。并完成了广东外场试验一阶段设计、测试环境搭建及华为、诺西外场试点测试总结工作。3.1内场技术试验在主语城实验室现有2/3G试验环境的基础上，补充搭建华为、中兴、诺西、爱立信和阿朗分布式HLR试验网络。从内场测试结果来看，对于HLR FE和信令网的组网情况，大部分厂家的HLR FE能够满足不同FE负责不同号段或负责所有号段的用户接入，两个FE之间可以互备容灾，也可以单独备份FE容灾；但对于MSC/STP对两个FE的负荷分担，诺西FE不支持、上海贝尔未测试。对于BSS FE和BE的组网情况，部分厂家采用BSS 直接与BE连接的方式，部分厂家采用BSS FE的方式，两种方式在功能上差异不大。对于FE与BE的组网，所有厂家均支持FE到BE的主备容灾，大部分厂家支持FE对两地设置的BE互备容灾，即FE就近进入。由于FE到BE的负荷分担，厂家的支持率不高，尚未进行测试。FE对两地设置的BE主备容灾足以满足用户需求。由于现场部分厂家不具备网管系统，因此对网管部分的测试工作没有全部完成，对于虚拟HLR的支持情况，从测试情况来看，所有厂家均支持虚拟HLR的功能。3.2现网广东试点华为在广州和中山各设置了一套FE/BE，诺西在佛山设置了两套FE/BE。通过外场试验，分别试验了基于IP承载网和专线承载分布式HLR前段FE和后端BE的方案，在现网实际中验证了引入分布式HLR的可行性。对于HLR FE和信令网的组网情况，测试厂家的HLR FE能够满足不同FE负责不同号段或负责所有号段的用户接入，两个FE之间可以互备容灾，也可以单独备份FE容灾；但对于MSC/STP对两个FE的负荷分担，由于需要修改现网数据，华为未进行测试，而诺西HLR FE不支持该功能。对于BSS FE和BE的组网情况，由于外场环境不具备，未进行测试，但从内场测试结果看，华为支持BSS 直接与BE连接的方式，诺西支持BSS FE和BE组网，和BSS 直接与BE连接两种方式，两种方式在功能上差异不大。对于HLR FE与BE的组网，所有厂家均支持HLR FE对两地设置的BE互备容灾，即HLR FE的就近进入。由于HLR FE到BE的负荷分担，厂家的支持率不高，尚未进行测试。HLR FE对两地设置的BE互备容灾足以满足用户需求。3.3设备版本信息厂家/设备爱立信阿朗华为中兴诺西HLR FEAPZ212 60/ R13.5 FD1ATCA/R4OSTA2.0/ V900R006V3/ V3.07.50M14HLR BEOEM blade/11AATCA/R4OSTA2.0/ V900R006V3/ V3.07.50SR23.4测试情况小结（1）FE容灾HLR FE和信令网的组网情况下，以上两种组网方式，所有参与测试的厂家均支持。l 不同FE负责不同号段的接入，独立备份FE容灾l 不同FE负责不同号段的接入，两个FE互备容灾但是对于MSCs直连或STP转接两个FE负荷分担的方式，诺西HLR FE不支持该组网方式。该部署方式，还要求现网MSC或STP支持负荷分担的功能。（2）BE容灾对于HLR FE与BE的组网，主要考虑FE到BE的主备容灾，以及FE对两地设置的BE互备容灾（即HLR FE的就近进入）两种组网情况。除阿朗的设备不支持HLR FE的就近接入，所有参与测试的厂家设备均支持以下两种方式。l HLR FE到BE的主备容灾l HLR FE对两地设置的BE互备容灾（3）营帐开户营帐系统采用两种方式和BE连接：（1）BSS和BSS FE、BSS FE与BE组网方式BSS可以通过主备或负荷分担方式与BSS FE（接口机）进行连接，当采用负荷分担方式时，需要BSS自身支持负荷分担方式对BSS FE进行用户数据操作。本次试验，考虑到数据同步的复杂性，BSS FE与BE采用主备方式进行测试。从测试结果来看，阿朗、诺西、中兴、爱立信均支持该组网方式。（2）BSS和BE组网方式BSS通过主备方式与BE进行连接，从测试结果来看，华为、诺西支持该组网方式。此外对于预配置的用户，诺西采取BSS直接向BE设置用户数据的方式，对于已激活的用户，用户数据同时存储在HLR FE和BE上。二、部署方案意见1、目标方案1.1 分布式HLR目标架构根据分布式HLR/HSS的设备容量大、容灾能力强、融合数据库等特点，远期的目标架构应为集中方式，以省为单位统一规划建设。即HLR/HSS在省会和区域中心集中设置，统一维护管理，其他地市设置分权分域管理功能。（1）BE的设置：BE集中设置在省会和区域中心城市，根据容量需求可设置多套主用设备，优先采用1主用+1备用+1备用的容灾方式（第一个备用局设置在同城异局址，第二个备用局考虑异地设置），其次选择本地1+1主备或互备（异局址）设置方式。BE接入IP承载B网时，优先考虑使用现网分组域接入路由器。（2）FE的设置FE集中设置在省会和区域中心城市，也可根据容量和传输条件，设置在本地网。HSS-FE从本地接入IP承载网，HLR-FE采用2Mb/s高速信令链路与H/LSTP相联，HLR-FE也可和本地端局/SGSN等网元开设直联信令链路。 现阶段的总体规划思路为：（1） 对于不满足升级支持LTE-HSS的HLR，全部采用分布式HLR替换，并新建分布式容灾系统；（2） 对于能够软件升级支持LTE-HSS的HLR，暂时保持原有设置及容灾方式;（3） 新增需求优先考虑分布式部署的分布式架构设备、其次考虑集中部署的分布式架构设备，非分布式架构设备原则上不再规模扩容；（4） 未来随着业务发展和网络演进，传统HLR的用户数据逐步迁移到分布式HLR中，最终演进到目标架构。1.2分布式HLR容灾方式根据前期测试以及与厂家初步交流的情况，各厂家对各种容灾方式的支持情况如下表所示：注：（1）各厂家FE和BE对主备容灾方式支持度较好。（2）FE的负荷分担需要STP在MTP层动态选择路由，受STP设备对MTP负荷分担链路的限制，且厂家支持情况不一。初期不建议采用。 （3）FE到BE的负荷分担，厂家的支持率不高，尚未进行测试，也不建议采用。建议的容灾方式：（1）FE可采用N+1备份方式（N=1）；当N=1时，可采用1+1主备或1+1互备；当N=2时，应采用N+1主备方式。当主用FE故障时，信令消息自动/手动切换到备用FE；当FE恢复后，信令消息再恢复到FE。（2）BE一般采用1+1主备方式，每个BE都可对FE提供数据访问服务，形成BE的容灾系统。每个BE中保存所有用户数据，一个BE故障，另外一个BE自动接管，提供服务。1+1+1主备方式是使用三个BE组合为一个带有数据冗余的最小存储单元，一个为主用BE，其余为备用BE，提供1+2冗余，多增加了一份数据拷贝，数据冗余性较强。但是总体而言，两种设置在性能上差别不大。（3）BE也可采用N+1主备方式（N=2），一个BE为多个BE提供容灾备份，备份BE容量是多个主用BE的容量之和。2、现阶段方案分析全国现网大部分HLR 设置在各个地市，少量HLR覆盖多个地市，各地容量差别较大。基于网络现状、设备规模和容灾能力，现阶段的HLR替换主要考虑根据本地网容量和二干传输条件，针对省会/区域中心、中等地市（替换规模大于150万）、小地市（替换规模小于150万）需要考虑不同方案。对于省会和区域中心城市，可直接按照目标方案部署，采用大容量分布式HLR进行“1比多”替换，主用FE/BE与备用FE/BE设置在省会或区域中心，FE采用1+1或N+1容灾，BE采用1+1容灾。对于中等地市和小地市的替换，有以下三种建议方案：方案一：主用FE/BE本地设置，备份FE/BE集中。中等地市在本地设置主用FE和主用BE，同时在省会/区域中心设置一套备份FE和备份BE为多个地市进行容灾，即FB和BE均采用N+1备份方式；对于容量小于150万的小地市，为避免设备浪费，可多个地市合设一套主用FE和主用BE，此时应将合设的主用FE/BE放在省会/区域中心。此方案适用于FE和BE均支持N+1容灾备份的厂家（爱立信、中兴、贝尔）。方案二：主用FE/BE和备份FE/BE均本地设置。中等地市在本地同时设置主用FE/BE和备份FE/BE，即FE和BE均采用1+1备份方式；小地市可多个地市合设一套主用FE/BE和备份FE/BE，合设的主、备用FE/BE均放在省会/区域中心。此方案适用于BE不支持N+1容灾备份的厂家（比如华为）。方案三：主用BE、备用BE集中，备用FE集中。中、小地市所有需替换的HLR统一考虑，主、备用BE和备用FE均集中设置在省会和区域中心，中等地市的主用FE分散在各地市，小地市的主用FE合设在省会和区域中心。FE采用N+1备份，BE采用1+1备份。方案对比分析：方案一和方案二与现有HLR设置方式相比变化不大，主用FE和主用BE同局址放置，并未拉远，网络基本保持稳定，安全风险低。两个方案不同之处在于备用FE/BE的设置：方案一的备用FE/BE是集中设置，BE数量少、容量大，有利用向目标架构演进，方案二的备用FE/BE分散在各地市，BE数量多，容量小，未来演进会浪费部分BE资源。方案三与前两个方案不同之处是地市不设置BE，全部集中在省会或区域中心。更接近目标架构，大容量，分布式部署，数据库集中，但网络架构调整较大，安全风险增加。如果全部集中，地市MSC server与主备用FE的七号信令都必须经过二干传输；如果主用FE和主用BE拉远设置，FE和BE之间的数据通信也要经过省内承载网和二干传输，因此方案三对承载网和传输的要求较高。从投资上看，由于目前是按用户容量采购，因此在规模确定的前提下，几个方案的投资不会相差太大。预计需要的投资包括：替换设备的工程服务费+分布式软件费用+新建分布式容灾的费用+配套费用。鉴于分布式HLR在联通是初次大规模商用，不宜过于激进，建议采用较为稳妥的方式引入，逐步过渡到目标架构。从上述分析中可看出，方案一对现有网络架构影响不大，新建网元数量适中，实施较为简单，为快速提供LTE能力提供了条件，同时大容量备份数据库的集中设置也体现了分布式大容量的优势，为演进到目标架构奠定了基础，避免了多个地市分别设置备用BE的资源浪费；虽然有部分IP链路需要通过省内承载网和二干，但都是备用链路；因此目前阶段建议采用方案一作为替换方案。对于部分不支持BE的N+1容灾方式的厂家，建议采用方案二。3、FE和BE容量建议建议增加对设备后续发展演进能力的要求。（1） 分布式HLR建设初期，应根据本地传输、承载网性能充分评估FE、BE间IP承载网的安全可靠性，建议一套分布式HLR主用容量考虑为500万800万用户。（2） 每个FE的主用容量不超过300万用户，容灾FE的容量与N个主用FE中的最大容量FE相同。4、信令组网方案（1） FE与STP或本地MSC建立连接，采用TDM 2M信令承载方式。（需要测算STP新增2M信令链路的需求。）（2） FE与DRA通过IP承载网建立连接，转接HSS-FE与SGSN/MME之间的Diameter信令。（3） 每一个HLR FE都应分配独立的信令点和GT地址。通过STP在GT翻译时指定号段的主备用信令点，通过主备信令点保障网络的可靠性。6、局址设置建议（1） 初期主用BE和主用FE设置在同一局址，备份BE和备份FE设置在另一局址。两套系统通过不同的传输路由和现网DRASTPSGSNMSC等设备互通。（2） 主、备用设备应当设置在不同局址（或异地设置）；如果只有一处枢纽楼，则主、备用设备必须放置在不同楼层，采用不同的电源系统和传输通路。 6、IP承载网方案（1） 分布式HLR设备的FE、BE统一