0  前言

近年来由于通信设备制造技术的迅猛发展以及刀片式服务器在电信级应用中的逐步普及，在数字移动通信核心网建设中，电信核心网“大容量、少局所”的传统设置原则，已经在HLR部署策略上得到充分体现。各种大容量和超大容量的HLR设备也已经在国内各运营商商用网络中屡见不鲜。

大容量设备在提高了设备及配套资源利用率的同时，也给现网的安全运行带来了更大的风险，一旦其发生故障，受影响的用户和业务范围也将非常广泛。最近，工信部发布的《电信网络运行监督管理办法》进一步表明了国家对通信保障重要性已经提高到了一个新的高度，加之在通信行业重组，市场竞争越来越激烈的大环境下，核心网元的严重故障对运营商整体信誉和竞争能力的影响是不可估量的，因此在引进大容量核心网设备的同时，通过技术手段提高设备和网络的稳定性和可靠性，已经成为迫在眉睫的问题。

目前，数字移动通信网络中的HLR设备的容灾备份技术主要分为两大类：数据容灾和业务容灾。其中，数据容灾实际为HLR内用户数据的异地（异系统）备份方案，数据容灾是业务容灾的基础，单纯的数据容灾对主备用HLR设备的功能均无特别要求，一般仅备份静态数据，倒换和倒回都是非实时的，倒换效果较差；而业务容灾技术则可以保证较短的倒换时间和用户业务使用对倒换的感知度较小，但一般只能在同一厂家的HLR之间进行，具体又可以分为1+1互备、N+1主备、M+N主备等方式。

本文主要讨论各种HLR网元级容灾技术的技术实现和特点，以及在其应用中对周边网元、支撑系统的影响和要求，并根据各主流技术特点和现网需求，分类提出HLR设备容灾建议。

1  HLR的数据容灾

数据容灾的方案实际为数据异地（异系统）备份的方案，即新建一个（或多个）HLR容灾备份中心，每个HLR容灾备份中心存储了所有（或部分）主用HLR的用户数据。在正常的运行过程中，对用户的任何静态数据的更改都将通过营账系统同步到HLR容灾备份中心，以保证数据的一致性。当发现有主用HLR发生故障时，通过人工对备用HLR加载故障HLR的用户数据，然后修改MSC、GMSC、HSTP、LSTP等相关设备的配置，使对原主用HLR的信令流程重路由到容灾备份HLR。由于容灾备份HLR设备已经加载了和故障HLR同步的用户静态数据，因此可以顺利接管故障HLR的一般功能。当故障HLR修复后，首先恢复该主用HLR的用户数据，然后把相关的信令流程重新定位回到该主用HLR，便实现了故障恢复。

单纯的HLR设备数据容灾对主备用HLR设备的功能均无特别要求，一般仅备份静态数据，倒换和倒回都需要人工操作完成，是非实时的，考虑到备用HLR加载数据和启动的时间，一般倒换时间较长（在数十分钟级）。

而在倒换效果上，数据容灾可以很好地保证用户主叫业务不受影响，但是，由于无法做到HLR设备的动态数据的同步，备份HLR中只有用户的静态数据，缺乏如VLR位置信息，前转号码、漫游限制等补充业务的动态数据，因此，需要对全网下发MAP_HLR_Reset消息，在用户位置信息更新前，故障HLR设备内用户做被叫无法正常接续。至于用户的呼叫前转、呼叫限制等补充业务则由于动态数据丢失，而无法使用，需要用户再次设置方可，因此，备份效果较差。

一般的，单纯的HLR设备数据容灾，对除营账系统外的周边网元的功能没有特别要求。但是，由于各厂家HLR设备内部数据格式各不相同，数据结构差异很大，而各厂家HLR设备对营账接口的指令格式和指令语言也大不相同，因此，如果要实现异厂家HLR数据的容灾，就需要营账系统具备以下功能。

a） 如果主备用HLR设备厂家对营账系统的接口指令不能使用统一的标准操作指令，则需要主用HLR厂家接口指令对备用HLR厂家接口指令翻译功能。

b） 营账系统对主用HLR设备操作指令成功写入后，能自动将操作指令存储为文件存放在指定存储位置，以供备份HLR倒换时加载使用。

c） 在主用HLR故障期间，营账系统对备用HLR设备操作指令成功写入后，需要能自动将操作指令存储为文件存放在指定存储位置，以备主用HLR恢复时加载。

2  HLR的业务容灾

业务容灾是指容灾倒换后，备用HLR能基本上在功能上替代主用HLR，倒换效果较好，用户业务使用连续性基本不受影响的容灾方式。由于目前各厂家HLR设备内部数据结构各不相同，且数据格式互不开放，因此，业务容灾一般只能在同一厂家的HLR之间进行，主用HLR和备份HLR之间通过内部协议进行动态数据的更新，动态数据的更新可以是实时的，也可以是准实时的（根据网上的实际负荷情况，可以用人工的方式定义动态数据更新周期间隔）。当主用HLR发生故障时，由于在容灾实施时，主用HLR相关直连网元设备的配置已经修改为用备用HLR的信令链路作为迂回路由，可以使对原来HLR的信令自动重新路由到容灾备份HLR。由于备份HLR具有和故障HLR同步的数据，因此很容易就接管了故障HLR的一切操作。当故障恢复后，首先恢复该主用HLR的用户数据，然后恢复主用HLR相关信令链路，则相关的信令重新路由到该HLR，这样便实现了故障恢复。

2.1  1+1互备

HLR设备1+1互备容灾方式数据关系如图1所示。

HLR设备1+1互备容灾方式是指在HLR配置时，每2台HLR设备之间配置成互为备份的关系，每台的备份容量都等于另外1台HLR的主用容量，互备HLR之间通过IP专网/线或七号信令链路相连，实时或定时进行数据同步，任何静态、动态数据更改都必须实时同步到备份HLR中，互备HLR中的用户数据部分应保持完全一致，并有定期一致性检查能力。当“配对”中的某个HLR故障时，另一台MSC Server能以自动或人工方式激活对故障HLR备份的相关静态配置数据和动态用户数据，接管故障HLR的业务。配置为1+1互备容灾的HLR设备基本网络组织如图2所示。

2.2  N+1主备

HLR设备N+1互备容灾方式数据关系如图3所示。

HLR设备N+1容灾方式是指在建设有N个主用HLR的网络中，设置一个备份用的HLR设备，平时N个HLR正常工作，备份用的HLR设备只同时运行与主HLR设备相同的软件和数据，并存储所有主用HLR设备内数据的镜像，而其与外部网元如MSC／（G）MSC Server／SGSN/SCP／SMSC／STP的信令链路正常连接，且这些链路中一般并无信令负荷，只在与主用HLR的心跳链路（可以通过STP转接）中有定期传递的“心跳”消息。当N个正常工作的HLR中任一个出现故障时，备份HLR将通过“心跳”消息判断出来，并提出告警，在倒换时，加载并激活故障的HLR设备用户数据，从而达到备用的HLR完全接管故障的HLR下用户业务功能的效果。配置为N+1主备容灾的HLR设备基本网络组织如图4所示。

2.3  N+M主备

HLR设备的N+M主备容灾实现，一般是基于用户数据的统一管理的，而其中基于用户数据的统一存储和调用的技术，被称为分布式HLR技术，作为一种新兴的超大容量HLR组网技术，正成为近年来HLR设备制造技术发展的热点。

分布式HLR技术，将HLR分为业务前端（FE）和数据后端（BE），分离设置，BE集中存储用户数据，BE一般采用数据库服务器实现，本身也可以做异地分布式设置，BE之间采用内部接口，统一提供用户数据的存储和高可靠性的备份能力；FE完成业务处理，可以实现N+M主备设置。FE使用内部接口，通过IP承载专网对BE进行数据访问。

HLR设备N+M主备容灾方式数据关系如图5所示。

在N+M主备容灾组网中，建设有N个主用HLR与M个备用HLR，设置一个或多个集中用户数据调度或存储用的数据库设备，平时N个HLR正常工作，实时通过IP承载专网将动静态数据更新传送给数据库，备份用的HLR设备只同时运行与主HLR设备相同的软件和数据，并不激活任何用户数据，而其与外部网元如MSC／（G）MSC Server／SGSN/SCP／SMSC／STP的信令链路正常连接，且这些链路中一般并无信令负荷。当N个主用HLR中任一个出现故障时，备份HLR将通过分布式HLR故障判断机制发现，并提出告警，在倒换时，通过IP承载专网从用户数据库加载并激活故障的HLR设备用户数据，从而达到备用的HLR完全接管故障的HLR下用户业务功能的效果。配置为N+M主备容灾的HLR设备基本网络组织如图6所示。