打造可靠健壮的用户数据中心

1 背景介绍

近期几个知名电信运营商网络发生了瘫局事件，导致业务中断，凸显了核心网设备的可靠性健壮性至关重要。如法国电信（FT）本土网络中断业务12小时，导致3300万用户无法进行通信；英国O2（Telefonica）网络发生故障，无法打电话和发短消息，中断业务达6个小时。这两个事件的主要原因就是核心网设备网元HLR发生故障，说明核心网设备尤其是用户数据中心HLR的可靠性和健壮性必须引起重视。用户数据中心HLR保存了用户签约信息，一旦发生意外宕机（比如火山，地震，或者人为因素），就会给运营商和用户带来严重的损失。只有确保用户数据中心的稳定运行，运营商才能为用户提供更好的服务，在激烈的市场竞争中立于不败之地。

2 分析

HLR（Home Location Register：归属位置寄存器)是移动通信系统电路域核心网和分组域核心网的主要网络实体，存储用户的基本业务签约信息、补充业务签约信息、位置信息以及移动智能网（CAMEL）签约信息，为呼叫提供路由信息，并能够根据客户的需求提供个性化业务。

近期频繁发生的通信网络故障事件是因传统HLR系统架构很多固有缺陷造成的：

1) 用户数据的存储和处理集中在一起，业务流程采用紧耦合方式，导致系统容量小，网络复杂，增加了故障点。

2) 传统的HLR只支持1+1主备容灾，不支持N+K容灾，数据实时同步能力差，可靠性低。

3) 采用关系型数据库，数据库表的数量庞大，维护复杂，数据恢复时间长。

4) 使用了大量第三方软硬件设备，系统架构复杂，业务恢复难度大。

随着通信和移动互联网技术的迅猛发展，传统的HLR已不能满足运营商和用户对网络可靠性和健壮性的要求，因此3GPP组织提出了UDC(User Data Convergence：用户数据融合)架构的用户数据系统，在考虑到数据融合的基础上，进一步提高用户数据的健壮性和可靠性：

1) UDC采用全分布式架构，实现了业务和数据的分离，减少了业务和数据的耦合度，网元节点容量得到提升，网元数量大大减少，降低了组网复杂度。同时，采用了全分布式架构的UDC系统，在不影响用户的业务体验的基础上可根据需要实施平滑扩容。

2) 支持N+K容灾，最多允许K个节点宕机，相比传统的1+1容灾，提高了K倍的可靠性。支持地理容灾，即使在火山，地震等自然灾害情况下，系统也能够正常运行。此外，网络节点支持负荷分担方式，每个节点都可根据需要承担业务，大大提高了设备利用率，降低了网络建设成本。

3) 用户数据的组织采用树型结构，增加新的应用只需原树型数据结构中增加新的业务子树，既简化了数据结构，也方便以后的升级。

用户数据的健壮性和可靠性是一个系统工程，除了在系统架构上的增强，还需要提供完善的过负荷控制机制，对CPU、内存和硬盘的使用率实时监控和预警，并能够根据CPU负荷，处理的消息速度判断系统是否过负荷。在业务过负荷的情况下优先保障基本业务的正常使用，比如根据消息的优先级等有选择的处理不同业务请求，确保用户的关键业务体验。同时，当系统检测到过负荷时，运行商营要及时进行妥善的处理，比如合理规划调整网络，或者进行扩容，从而保证网络的可靠性。

3 成功案例

目前，采用UDC架构的用户数据中心是业界的主流，在很多大国的运营商特别是跨国运营商中广泛采用。

3.1 AM(美洲电信)

AM是拉美领先运营商，同时也是全球最大的无线运营商之一，是财富500强企业，在拉丁美洲拥有超过2亿的移动用户。和其他运营商一样，AM也面临着用户数据可靠性的问题。经过慎重考虑与对比分析，AM最终选择了中兴通讯基于UDC架构的ZXUN USPP（统一用户数据平台）解决方案。

根据全球知名咨询公司IDC的报告，新的UDC用户业务数据中心采用1+1分布式地理容灾，一个节点宕机后，另外一个节点可以实时接管业务，大大提高了网络的安全性。此外，该用户数据中心采用了业界先进的ATCA硬件平台，实现了99.9999%以上的高可靠性。该数据中心采用标准开放的LDAP接口，实现了数据库和业务平台之间无缝对接，实现了与现网26个用户数据库平台的割接和对接，顺利完成了网络平滑升级和业务的快速开展。

AM的用户业务数据库是目前业界最大容量的用户数据库平台，建设容量1亿用户，也是业界最大规模的符合3GPP标准的UDC应用案例。

3.2 Telenor

跨国电信巨头挪威电信Telenor已经启动了传统HLR的改造工作，在匈牙利和马来西亚市场，中兴通讯先进的UDC架构解决方案成功替换原有的陈旧设备并成功商用。新的UDC解决方案基于ATCA硬件平台，采用全分布架构，实现了站点间地理容灾。支持内存/磁阵/本地存储三级备份和恢复机制，进一步提高了系统可靠性，在提高安全性的同时提高了产品集成度，降低了功耗和占地，为运营商降低了TCO。

4 总结

随着电信业务的发展，运营商需要从传统的基础网络运营商转型为综合信息服务提供商，用户数据将成为运营商的关键资产，用户数据的健壮性和可靠性要求日益突出。UDC全分布式架构有效的解决了这个问题，有利于网络的平滑演进和业务部署，降低TCO和运营风险。运营商在实际部署的时候需要根据自身情况，全方位考虑，逐步实施，这样才能在激烈的市场竞争中不断发展壮大，赢得用户的青睐。

作者：中兴通讯股份有限公司 武广维 贺旻捷