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文档简介
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
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