全业务背景下移动网分布式HLR演进技术研究

梁立培

【摘 要】移动核心网络正朝着全业务、全IP网络的方向发展，原有传统集中式HLR的设备性能、网络结构和管理用户数据的方式已经越来越不能适应网络的发展。传统集中式HLR设备主要由处理用户数据的大容量的数据库和处理七号信令消息的信令接入及处理模块两部分组成。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入及处理模块分离，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。

【关键词】全业务；分布式；演进

1.移动网HLR发展需求分析

1.1移动核心网络演进趋势

网络全IP化、融合组网、引入IMS技术已逐步成为移动核心网网络发展的主要方向。IP化是核心网演进的必然趋势，通过引入软交换逐步实现核心网从封闭的、基于电路交换的网络向开放的、基于IP技术的统一承载网络转变；采用2G/3G核心网融合组网可以以GSM网为依托，充分利用GSM网络的覆盖和资源，快速建网，实现GSM网用户向3G网络平滑过渡；对于全业务竞争环境下移动、宽带、固定等多业务接入需求，需要积极引入IMS网络，其业务、控制、承载完全分离的水平架构有利于灵活、快速的提供各种业务应用，因此，以IMS为核心的核心网络是下一代核心网演进的目标架构。

1.2移动网集中式HLR发展存在问题分析

移动核心网络正朝着全业务、全IP网络的方向发展，原有传统集中式HLR的设备性能、网络结构和管理用户数据的方式已经越来越不能适应网络的发展，目前存在以下问题：

1.2.1 HLR单点容量小、数量多，单用户能耗大，网络容灾成本高

现有HLR设备单点容量较小，数量庞大，导致网络结构及用户数据管理复杂，号码资源利用率低；目前网元级实时容灾备份不论采用冷备份方式还是热备份方式需单独配置容灾备份用户容量，使得网络容灾建设成本提高。

1.2.2新业务部署慢，业务逻辑日趋复杂，无法实现向未来网络平滑演进

传统HLR数量多、部署分散，业务处理和数据存储紧耦合，全业务竞争条件下各种新业务层出不穷，业务升级面临较大风险，新业务无法全网统一快速部署；传统HLR基于TDM承载传统架构，不支持IP组网，不能适应未来网络全IP化趋势，无法平滑升级为目标网IMS系统的HSS。

1.2.3缺乏海量数据深度挖掘分析能力，无法实现基于多业务的统一融合用户数据库

传统HLR各厂家各自数据存储网元的对外接口不一，导致数据访问接口复杂，用户数据管理困难，不具备海量数据的挖掘分析能力。

2G/3G核心网融合组网要求2G、3G用户数据统一融合管理，同时IMS技术引入后逐步实现固定、移动用户多种接入的统一控制，需要构建以用户数据为中心的网络架构，传统HLR无法提供统一数据平台实现统一存储多种用户数据的能力。

2.分布式HLR基本原理及优势

2.1 HLR功能及传统集中式HLR网络结构

HLR（归属位置寄存器），是GSM移动通信网中用于管理移动用户的数据库。HLR主要存储两类信息，一类是移动用户签约信息，包括用户号码、业务类别等；一类是移动用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由。因此HLR设备在GSM网络中的作用是为移动网络提供用户的相关信息，包括用户的基本签约信息、新业务签约信息和用户的位置信息等。

传统集中式HLR设备主要由处理用户数据的大容量的数据库和处理七号信令消息的信令接入及处理模块两部分组成，其中大容量数据库主要用来存储用户的静态和动态数据；信令接入及处理模块则用来处理与其它网元间互通的七号信令消息，HLR与No.7信令网内各网元采用基于TDM承载的MAP信令。另外HLR分别与网管网和业务支撑网BOSS系统建立连接，实现对HLR的维护管理及用户数据的运营管理功能。

2.2分布式HLR基本组成及原理

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入及处理模块分离，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。

2.2.1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。

2.2.2分布式HLR的组网方案

分布式HLR BE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间内部组网可按照主备或负荷分担方式组网。如一对BE之间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。

3.移动网集中式HLR向分布式HLR演进的策略

3.1移动网HLR演进总体思路

尽管分布式HLR有着众多优点，在业界已有众多运营商进行商业应用，但目前各厂商设备差异较大，需要进一步推动分布式HLR的技术标准化；从投资保护角度，现有传统HLR网元众多，用户量庞大，现阶段仍可以满足现网2G网络组网条件下用户的数据管理和应用，也不可能在短期内采用分布式HLR替换现有传统集中式HLR。

综合以上两点，移动网HLR向分布式演进的总体思路基于现有的网络条件，以满足全业务竞争环境下的融合业务需求为目标，结合核心网络IP化、融合组网演进及IMS技术引入进程统筹考虑，在确保网络安全的前提下集中式HLR逐步向分布式组网演进。

3.2传统集中式HLR向分布式HLR演进策略

总体看来，移动网由集中式HLR向分布式HLR演进是一个长期渐进的过程。具体来说，移动网HLR向分布式组网主要存在以下几个阶段：

阶段1：积极引入分布式HLR来满足现有HLR容量扩容需求，现有传统集中式HLR停止扩容，以解决传统HLR容量小、网络容灾成本高等问题，提升网络和业务质量，满足移动用户增长需要。

阶段2：根据全业务发展需求核心网络引入IMS技术实现固定用户的接入，并提供移动固定融合业务，分布式HLR FE软件升级为HSS FE，支持分布式与IMS网络互通，分布式HLR BE通过软件升级提供HLR和HSS用户数据融合的功能，实现IMS用户与2G/3G用户共用号码。同时现有传统集中式HLR根据设备老化情况逐步将移动用户数据迁移至分布式HLR内，初步实现CS、PS、IMS、PSTN和业务平台中的用户数据共享。

阶段3：当IMS成为支持移动和固定接入，提供融合业务的目标网络架构，CS和PS成为IMS的接入网时，现有传统集中式HLR用户全部迁移至分布式HLR中，同时对集中式HLR具备改造条件的改造为分布式HLR FE，不具备改造条件的采用分布式HLR进行替换，最终建立成统一融合的用户数据中心，实现用户数据统一管理。

4.结束语

在全业务运营竞争的新阶段，面向业务多样化和接入多样化的全业务需求，未来网络需要构建一个以用户数据为中心的网络架构，实现网络用户数据共享以支持多业务的融合。分布式HLR实现了业务逻辑与用户数据的分层，数据库开放灵活的接口及架构正是顺应了移动核心网络朝着全业务、全IP网络方向发展的趋势，通过建立统一用户数据中心，可有效简化网络，降低维护费用，提高数据的安全性，缩短新业务发布时间，促进业务创新，为运营商提供有竞争力的业务融合奠定基础。