打造可靠健壯的用戶數(shù)據(jù)中心

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1 背景介紹

近期幾個知名電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了癱局事件,導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷,凸顯了核心網(wǎng)設(shè)備的可靠性健壯性至關(guān)重要。如法國電信(FT)本土網(wǎng)絡(luò)中斷業(yè)務(wù)12小時,導(dǎo)致3300萬用戶無法進(jìn)行通信;英國O2(Telefonica)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障,無法打電話和發(fā)短消息,中斷業(yè)務(wù)達(dá)6個小時。這兩個事件的主要原因就是核心網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)元HLR發(fā)生故障,說明核心網(wǎng)設(shè)備尤其是用戶數(shù)據(jù)中心HLR的可靠性和健壯性必須引起重視。用戶數(shù)據(jù)中心HLR保存了用戶簽約信息,一旦發(fā)生意外宕機(jī)(比如火山,地震,或者人為因素),就會給運(yùn)營商和用戶帶來嚴(yán)重的損失。只有確保用戶數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)行,運(yùn)營商才能為用戶提供更好的服務(wù),在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

2 分析

HLR(Home Location Register:歸屬位置寄存器)是移動通信系統(tǒng)電路域核心網(wǎng)和分組域核心網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)實(shí)體,存儲用戶的基本業(yè)務(wù)簽約信息、補(bǔ)充業(yè)務(wù)簽約信息、位置信息以及移動智能網(wǎng)(CAMEL)簽約信息,為呼叫提供路由信息,并能夠根據(jù)客戶的需求提供個性化業(yè)務(wù)。

近期頻繁發(fā)生的通信網(wǎng)絡(luò)故障事件是因傳統(tǒng)HLR系統(tǒng)架構(gòu)很多固有缺陷造成的:

1) 用戶數(shù)據(jù)的存儲和處理集中在一起,業(yè)務(wù)流程采用緊耦合方式,導(dǎo)致系統(tǒng)容量小,網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜,增加了故障點(diǎn)。

2) 傳統(tǒng)的HLR只支持1+1主備容災(zāi),不支持N+K容災(zāi),數(shù)據(jù)實(shí)時同步能力差,可靠性低。

3) 采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫表的數(shù)量龐大,維護(hù)復(fù)雜,數(shù)據(jù)恢復(fù)時間長。

4) 使用了大量第三方軟硬件設(shè)備,系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜,業(yè)務(wù)恢復(fù)難度大。

隨著通信和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的HLR已不能滿足運(yùn)營商和用戶對網(wǎng)絡(luò)可靠性和健壯性的要求,因此3GPP組織提出了UDC(User Data Convergence:用戶數(shù)據(jù)融合)架構(gòu)的用戶數(shù)據(jù)系統(tǒng),在考慮到數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高用戶數(shù)據(jù)的健壯性和可靠性:

1) UDC采用全分布式架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的分離,減少了業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的耦合度,網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)容量得到提升,網(wǎng)元數(shù)量大大減少,降低了組網(wǎng)復(fù)雜度。同時,采用了全分布式架構(gòu)的UDC系統(tǒng),在不影響用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)的基礎(chǔ)上可根據(jù)需要實(shí)施平滑擴(kuò)容。

2) 支持N+K容災(zāi),最多允許K個節(jié)點(diǎn)宕機(jī),相比傳統(tǒng)的1+1容災(zāi),提高了K倍的可靠性。支持地理容災(zāi),即使在火山,地震等自然災(zāi)害情況下,系統(tǒng)也能夠正常運(yùn)行。此外,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)支持負(fù)荷分擔(dān)方式,每個節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)需要承擔(dān)業(yè)務(wù),大大提高了設(shè)備利用率,降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

3) 用戶數(shù)據(jù)的組織采用樹型結(jié)構(gòu),增加新的應(yīng)用只需原樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中增加新的業(yè)務(wù)子樹,既簡化了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),也方便以后的升級。

用戶數(shù)據(jù)的健壯性和可靠性是一個系統(tǒng)工程,除了在系統(tǒng)架構(gòu)上的增強(qiáng),還需要提供完善的過負(fù)荷控制機(jī)制,對CPU、內(nèi)存和硬盤的使用率實(shí)時監(jiān)控和預(yù)警,并能夠根據(jù)CPU負(fù)荷,處理的消息速度判斷系統(tǒng)是否過負(fù)荷。在業(yè)務(wù)過負(fù)荷的情況下優(yōu)先保障基本業(yè)務(wù)的正常使用,比如根據(jù)消息的優(yōu)先級等有選擇的處理不同業(yè)務(wù)請求,確保用戶的關(guān)鍵業(yè)務(wù)體驗(yàn)。同時,當(dāng)系統(tǒng)檢測到過負(fù)荷時,運(yùn)行商營要及時進(jìn)行妥善的處理,比如合理規(guī)劃調(diào)整網(wǎng)絡(luò),或者進(jìn)行擴(kuò)容,從而保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3 成功案例

目前,采用UDC架構(gòu)的用戶數(shù)據(jù)中心是業(yè)界的主流,在很多大國的運(yùn)營商特別是跨國運(yùn)營商中廣泛采用。

3.1 AM(美洲電信)

AM是拉美領(lǐng)先運(yùn)營商,同時也是全球最大的無線運(yùn)營商之一,是財富500強(qiáng)企業(yè),在拉丁美洲擁有超過2億的移動用戶。和其他運(yùn)營商一樣,AM也面臨著用戶數(shù)據(jù)可靠性的問題。經(jīng)過慎重考慮與對比分析,AM最終選擇了中興通訊基于UDC架構(gòu)的ZXUN USPP(統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)平臺)解決方案。

根據(jù)全球知名咨詢公司IDC的報告,新的UDC用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心采用1+1分布式地理容災(zāi),一個節(jié)點(diǎn)宕機(jī)后,另外一個節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時接管業(yè)務(wù),大大提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。此外,該用戶數(shù)據(jù)中心采用了業(yè)界先進(jìn)的ATCA硬件平臺,實(shí)現(xiàn)了99.9999%以上的高可靠性。該數(shù)據(jù)中心采用標(biāo)準(zhǔn)開放的LDAP接口,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)平臺之間無縫對接,實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)網(wǎng)26個用戶數(shù)據(jù)庫平臺的割接和對接,順利完成了網(wǎng)絡(luò)平滑升級和業(yè)務(wù)的快速開展。

AM的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫是目前業(yè)界最大容量的用戶數(shù)據(jù)庫平臺,建設(shè)容量1億用戶,也是業(yè)界最大規(guī)模的符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的UDC應(yīng)用案例。

3.2 Telenor

跨國電信巨頭挪威電信Telenor已經(jīng)啟動了傳統(tǒng)HLR的改造工作,在匈牙利和馬來西亞市場,中興通訊先進(jìn)的UDC架構(gòu)解決方案成功替換原有的陳舊設(shè)備并成功商用。新的UDC解決方案基于ATCA硬件平臺,采用全分布架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)間地理容災(zāi)。支持內(nèi)存/磁陣/本地存儲三級備份和恢復(fù)機(jī)制,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)可靠性,在提高安全性的同時提高了產(chǎn)品集成度,降低了功耗和占地,為運(yùn)營商降低了TCO。

4 總結(jié)

隨著電信業(yè)務(wù)的發(fā)展,運(yùn)營商需要從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商轉(zhuǎn)型為綜合信息服務(wù)提供商,用戶數(shù)據(jù)將成為運(yùn)營商的關(guān)鍵資產(chǎn),用戶數(shù)據(jù)的健壯性和可靠性要求日益突出。UDC全分布式架構(gòu)有效的解決了這個問題,有利于網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)和業(yè)務(wù)部署,降低TCO和運(yùn)營風(fēng)險。運(yùn)營商在實(shí)際部署的時候需要根據(jù)自身情況,全方位考慮,逐步實(shí)施,這樣才能在激烈的市場競爭中不斷發(fā)展壯大,贏得用戶的青睞。

作者:中興通訊股份有限公司 武廣維 賀旻捷


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