移动软交换核心网容灾备份技术分析

龙源期刊网移动软交换核心网容灾备份技术分析作者：单林艳屈文杰来源：《科技传播》2009年第23期摘要随着软交换技术在移动通信核心网中得到越来越多的部署,核心网络向全IP化的方向演进过程中,大容量,少局所的网络结构越来越被用户青睐,随之而来的网络安全问题日益突出,网络的容灾备份技术越来越关键。本文介绍了当前较为先进且应用比较光放的两种网络容灾备份技术HLR1+1互备方案和MSCPOOL技术方案,以期共同促进中国移动通信网络的建设。关键词HLR;HLR1+1互备方案;MSC;MSC-POOL技术中图分类号TN929.5文献标识码A文章编号1674-6708(2009)09-0071-031概述随着移动业务的日益发展,移动网络运营商对服务可用性的期望越来越高,对网络可靠性提出了更严格的要求。如果关键网元不可用而导致大面积用户的通信业务受到影响,将对运营商的营业收入和企业形象产生巨大负面影响。因此,保证网络的安全性,提高网络的可用性,业已成为各大运营商重要的关注点。而归属位置寄存器HLR和移动交换中心MSC作为GSM网络的核心部分,其安全性尤为重要。2HLR1+1互备容灾技术归属位置寄存器(以下简称HLR)作为GSM/UMTS网络中最重要的数据中心,网络地位非常重要。HLR一旦发生故障,将直接导致严重后果:就终端用户而言,将无法做为被叫,无法进行位置更新,无法获取鉴权信息,无法接收短消息,无法修改用户自定义的补充业务,部分用户无法做主叫等;就网络运营商而言,将导致营业厅和客服中心不能为用户提供正常服务。因此,HLR的安全性和可靠性在移动网络中十分关键。当前,提高HLR的安全性和可靠性主要通过两种提高HLR系统自身的软硬件可靠性及对HLR进行网元级容灾备份两种方式,通过在不同站点布放备份HLR来实现。目前通行的HLR龙源期刊网网元级容灾备份技术应用较为广泛,主要分为:1+1主备、1+1互备和N+1主备3种方式本文将着中介绍目前使用较多的1+1互备份。2.1方案原理1+1互备方案中,正常状态下,两个HLR以负荷分担的方式处理MAP信令。两个HLR处理的用户被分割为两部分:一部分为Primary和另一部分为Rudundant。其中一个HLR有数据更新时,更新的数据通过IP准实时地复制到对端HLR中,详见图1。1+1互备方案可以在物理上将两个HLR拉远放置,以实现地理级冗余。一旦某个站点遭遇灾难,该站点的HLR将可能完全瘫痪或者部分瘫痪。因此,故障HLR所处理的业务需要重新路由到对端HLR上,而SS7网络可以实现业务的重新路由。对端HLR之所以能够接管故障HLR的业务,源于故障前两个HLR之间进行了数据同步与复制。2.2冗余机制的实现当判定一个HLR出现故障,需要由其容灾HLR承载所有的业务时,可以按照以下的流程进行故障处理工作:在发生故障的HLR1闭掉到的所有方向的链路,如果故障HLR不能够联机,则在与它有直联的所有网元中闭掉到故障HLR链路。同时记录故障HLR故障发生时的上一个COMMANGLOG的子文件号,这是故障HLR业务均由其容灾HLR执行。组织进行用户登记、拨打测试验证工作,确认HLR备份功能正常启用;密切观察留意主用正常HLR的CP负荷和到各个方向的信令负荷的情况;龙源期刊网的故障处理工作;当观察到故障HLR恢复正常时:首先解开到配对HLR方向的链路,留给HLR之间的UPDATE和CONTROL消息的传递使用。当观察到HLRUPDATE完成状态恢复为NORMAL时、决定要倒回到正常两个HLR负荷分担工作状态时,再解开闭塞的所有信令链路。3MSCPOOL技术移动交换中心MSC是GSM网络系统的核心部分,是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体,也是移动通信系统与其他共用通信网之间的接口。其与网络其他部件协同工作,完成移动用户位置登记、越区切换和自动漫游、合法性检查机频道转接等功能。如MSC出现问题,则可能导致用户无法进行呼叫业务(主叫和被叫)。当前对MSC的容灾技术主要是MSCPOOL技术。3.1MSCPOOL技术原理MSCPOOL简称为IuFlex,与传统的RNC/BSC与MSC-S一对一的固定控制关系不同,MSCPOOL是把若干个和BSC/RNC相连的MSC-S放在一个池内,组成一个大的服务区域。池内的BSC/RNC受控于池内所有MSC-S,池里的MSC-S为整个大服务区域服务,如图2所示。MSCPOOL实现机制简单,当终端用户进入到POOL服务区时,BSC/RNC会根据POOL中MSC-S处理能力分配用户登记到一个MSC-S上,用户在该POOL区域内漫游时,一直登记在该MSC-S内,直到出了该POOL区域。一旦某个MSC-S出现故障时,BSC/RNC会自动实时选用POOL中其他正常工作的MSC-S来完成呼叫,无需与其他网元的配合工作。龙源期刊网的实时冗余备份,如果利用MSCPOOL来进行MSC-S的冗余备份,需要考虑MSC-S的节点容量和信令接口的冗余。MSCPOOL实现MSC-S的冗余备份,对MGW没有备份的作用。由于实施MSCPOOL需要MGW启用虚拟MGW功能,即把一个MGW硬件节点从逻辑上划分为多个VirtualMGW,由多个MSC-S分别控制。MGW所有的IP端口资源和其它编解码器资源可以被所有虚拟MGW共享,但是对于TDM端口,每个虚拟MGW需要专用的TDM端口,不能共享,如图3所示。这样当POOL中某个MSC-S故障时,对应虚拟MGW的TDM端口将不可用,所以,MGW的TDM资源以及所有和MGW有TDM连接关系的节点,需要考虑TDM端口资源的冗余。假设POOL中有N个MSC-S,则每个MGW需要定义N个VitualMGW由N個MSC-S分别管理,每个VirtualMGW需要分配不同的TDM资源,其他IP和TC等资源可以共用。一个MSC-S故障时,每个MGW中对应的那一个虚拟MGW的TDM资源变为不可用,即可用TDM端口减少了1/N。MSCPOOL冗余备份机制主要包括MSC的故障检测机制及业务恢复机制。MSC的故障检测机制基于现有的A接口BSSAP信令故障检测机制。当到某个MSC的BSSAP信令确认不通时,BSC认为MSC不可达,自动将收到的用户呼叫请求及位置更新请求按比例转移到MSCPool内的其他可用的MSC,用户将登记在新的MSC内。所以,Pool中的MSCServer之间不需要具备心跳链路等机制来进行故障检测。MSC的业务恢复机制主要包含倒换和倒回两个部分。对于倒换,严格意义上来说,在MSCPool里,故障MSC的业务会被其他正常工作的MSC共同承担,所以故障MSC的用户不会完全倒换到某一个MSC上。从概念上理解,故障MSC的用户会被BSC按照各个正常MSC的相对容量分配到MSCPool里到其他正常工作的MSC上。而且,MSCPool方案下的倒换是基于需求的,也就是说,只有当故障MSC下的用户有呼叫需求的时候,才启动倒换流程。而不是有一个MSC故障,就在故障时刻将该MSC下的用户大规模全部倒换。在MSCPool方式下,如果MSC的故障很快恢复,而且故障期间某个用户并没有呼叫事件发生,那么当该MSC恢复进入Pool后,该用户的业务完全不受影响,MSC的故障对其下用户是透明的。所以,很明显的可以看出,MSCPool下的倒换方式降低了网络负荷、简化了倒换程序、提高了网络效率。例如,如果MSCPool中某个MSC发生故障,当故障MSC下的用户发起呼叫请求或者位置更新请求的时候,BSC根据TMSI中的NRI值,发现原有登记MSC已经故障,于是按照各个剩余MSC的相对容量选择一个MSC处理该用户的呼叫请求,但是该MSC发现此用户不是自己的用户,于是拒绝该业务请求,并且返回相应的错误代码。手机收到错误代码后立即发起位置更新,重新正常注册到Pool中某个正常的MSC。龙源期刊网因此,综上所述,对于故障MSC下的用户,第一次主动呼叫或者位置更新失败,但是后续业务正常恢复,因此从倒换开始到第一次接通用户主叫业务的时间非常短。而且,从倒换开始到业务接管的整个过程,或者说整个业务恢复的过程完全是自动实时进行的,无需事先预置为人工方式。对于倒回,当故障的MSCServer恢復正常后,可将其加入到MSCPool重新提供服务,即我们通常所指的倒回操作。将恢复后的故障MSC加入MSCPool的操作和加入一个新的MSCServer大致相同。对于倒回,严格意义上来说,先前分布到各个正常MSC上的用户也不会全部迁回到恢复后的MSC上,也没有必要全部迁回到恢复后的MSC上。因为在MSCPool里,一个用户只要在Pool里漫游,那么它总是被初始登记的MSC所服务。这种服务方式降低了网络负荷、提高了运行效率。对于短时间的故障,小部分用户发起呼叫请求,会被BSC重新自动分配到其他MSC进行服务(无需事先预置为人工方式),但是大部分用户仍然驻留在原有故障MSC。那么该MSC一旦投入工作,那么其下用户就相应的恢复了服务。对于长时间的故障,可能大部分的用户已经由其他的MSC服务,如果需要的话,可以通过手工方式,作为一种辅助手段,将某个MSC上一定数量或者一定比例的用户通过负载重分配的方式迁移到恢复后的MSC上。这个过程和Pool正常运行时,对某个MSC进行维护操作,转移其部分或者全部用户的流程是相同的。综上所述,使用了MSCPOOL技术,用户的业务是不受到影响的。4结论龙源期刊网网络设备容灾备份的本质要求是确保电信级的网络服务品质和业务服务不中断,在实施备份方案的过程中完全避免人工的干预并提高备份设备的利用率。网络设备的实时热备份是运营商在网络建设过程中追求的理想目标。结合HLR1+1备份方案、MSCPOOL的组网方案,可以在软交换组网中提供各个层面的安全备份机制,满足电信运营商不同层面的安全需求和组网要求,网络建设更有安全保障。随着软交换网络的建设规模越来越大而备受关注,实时的冗余热备份技术必将越来越多的受到青睐。参考文献[1]ITU—TQ.714SpecificationsofsignalingsystemNO.7-Signalingconnectioncontrol.[2]YD/Tl126-2001NO.7信令系统测试规范.一信令链接控制部分(SCCP).[3]YD/T1180-2002No.7信令网网络管理接口技术规范一MTP和SCCP部分.[4]爱立信ALEX.MSCR12,WCDMAR5/GSMR12withAPG40LSV28.[5]陆国军.爱立信移动软交换MSCPOOL的应用[J].科技信息,2008(43):77-78.[6]邱巍.MSCPOOL组网相关问题分析.电信技术[J].北京:人民邮电出版社,2009(7):56-59.第三届海峡两岸高校图书馆建筑学术研讨会召开第三届海峡两岸大学图书馆建筑学术研讨会于11月25~27日在西南交通大学召开。来自海峡两岸90多所高校图书馆的180余名专家、学者以及建筑学界的学者齐聚成都,共同探讨新时期图书馆建筑的理论与实践问题,分享图书馆建造的经验。本次研讨会由中国图书馆学会高等学校图书馆分会、中国图书馆学会建筑与设备专业委员会和西南交通大学图书馆等单位联合主办。大会的主题是“变迁中的大学图书馆建筑”。会议采用主题发言、专题研讨和参观考察相结合的形式,分别从图书馆建筑空间规划与功能布局、图书馆空间形态与文化内涵的营造与提升、图书馆建筑人性化设计、数字化对图书馆建筑的冲击、图书馆建筑防灾减震设计、图书馆建筑与绿色环保,以及图书馆建筑使用评估等方面进行了研讨。此次研讨会是两岸图书馆界与建筑界在多年交流研讨的基础上双方又