基于分布式架构的融合用户数据中心部署方案研究

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本文摘自《移动通信》2012年16期。作者：易曼

【摘要】文章针对用户数据管理在各大电信运营商网络中的发展趋势，提出了基于分布式架构的融合用户数据中心部署方案，并对UDC、分布式HLR、融合数据中心等关键技术进行分析，探讨了融合用户数据中心的应用前景以及价值，为电信运营商网络和互联网业务融合奠定基础。
　　【关键词】UDC 融合 数据中心 分布式架构
　　1 概述
　　纵观电信运营商近几年的网络演进趋势，各大电信运营商正逐步向全业务纵深发展，在PSTN、GSM网络、IP宽带接入网络的基础上，涌现了3G、TD、WLAN和IMS等新兴网络，并产生了一系列的新业务。这些新网络、新业务的发展，必将引起单用户数据量、用户数据的属性、用户数据总量的突增。受限于早期的技术水平和网络结构，电信运营商不同网络的用户数据一直被分别存储在不同的实体中，对每种新兴网络均设置了专用的用户数据中心。这种相互独立的用户数据储存会导致用户数据不统一且难以管理，为种类繁多的业务发展带来一系列挑战，从而进一步增加了电信运营商的资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）。
　　为了解决网络中用户数据分散、访问接口多、数据冗余、数据不一致等问题，用户数据融合（UDC，User Data Convergence）作为用户数据管理（SDM，Subscriber Data Management）的替代技术逐渐被各大运营商们所公认，并进行部署及应用。
　　2 UDC技术介绍
　　UDC定义为对同一用户的多个异构网络中的多个业务提供统一的数据存储和访问服务，是用户数据管理方面的主流发展趋势，对用户数据管理平台进行了深层次的架构上的变革。
　　用户数据融合的关键机制是将用户数据存储和业务处理逻辑分离开来。后端用户数据库通过统一、可扩展的数据模型，提供基于用户各种数据的存储和访问；而前端负责处理来自服务提供网络的信令逻辑、业务请求等。
　　用户数据融合可能包括与特定用户相关的业务数据，如用户特定业务逻辑、业务数据等；还可能包括用户终端上的用户数据，如个人通信录等。同时，用户数据融合的部署方案应该具备平滑演进、融合未来可能出现的用户数据的能力。
　　UDC架构很好地顺应了运营商对降低CAPEX/OPEX、高效运营的需求。融合的用户数据库可以数据中心的形式在各个运营商网络集中部署，前端靠近运营商网络的信令转接点，处理用户业务逻辑。
　　3 融合用户数据中心部署方案
　　3.1 分布式HLR系统架构
　　UDC在作HLR使用时称为分布式HLR，与集中式HLR的主要区别在于信令处理设备和数据存储设备的分离。UDC主要由以下三部分组成：
　　（1）前端设备（FE）
　　核心处理模块：负责MAP、Diameter等信令消息的高层协议处理功能；
　　信令模块：负责MAP等七号信令以及LTE HSS的Diameter等信令消息的底层协议处理功能；
　　E1中继模块：用于直联、准直联TDM七号信令链路接口；
　　IP模块：用于IP信令及Diameter信令的接口，连接IP承载网络。
　　（2）后端设备（BE）
　　AUC功能模块：生成用户鉴权数据等；
　　中央数据库：存储用户数据，包括用户签约信息等。
　　（3）其它公共设备
　　交换矩阵：TDM交换总线、数据交换总线；
　　同步：时钟同步、时间同步；
　　此外，还有BOSS接口、网管接口、输入输出设备（I/O设备）、维护终端等。
　　分布式HLR的技术本质是用分布式软件系统提供全面的HLR/AUC功能。除了满足集中式HLR的各种技术要求之外，分布式HLR系统整体还具备以下技术特性：
　　（1）自身是一个由多种具有不同功能的设备组成的网络，其中设备可以异地分布设置；
　　（2）系统网络内部设备通信全部通过IP网络承载；
　　（3）自身具备地理容灾能力；
　　（4）具备大容量用户数据存储能力，并提供统一的用户数据管理；
　　（5）具备与大容量用户数据存储相匹配的业务处理和数据管理性能；
　　（6）存储容量、用户数据内容、业务处理能力及处理逻辑可以独立灵活在线扩展。
　　3.2 分布式HLR部署方案
　　分布式HLR的BE设备负责存储用户数据，FE设备负责信令处理。FE和BE可以同局址放置，也可以分离放置。当采取同局址放置方式时，FE和BE间的信令消息可通过机房内的网络设备连接；当采取分离放置方式时，FE和BE间的信令消息可通过IP承载网络或IP专线方式进行连接。
　　从部署方式来看，分布式HLR的BE设备应集中设置，减少网元数量，降低运营商的CAPEX/OPEX。各本地网可以通过设置返拉终端的方式，管理存放在BE中的本地用户数据。FE可采取与BE集中放置或分散各本地网设置。一般而言，BE和FE分离设置没有明显意义，还可能带来安全隐患和路由迂回，建议FE和BE同本地网放置。
　　分布式HLR部署方案如图1所示：
　　同时，针对未来电信网与互联网的融合趋势，现阶段在部署BE时，可考虑与IDC机房局址的融合。
　　3.3 分布式HLR承载方式
　　分布式HLR的承载方式主要是指FE与BE的数据访问、BE与BE之间的数据同步。分布式HLR设备应基于IP承载方式进行通信，FE与BE、BE与BE之间可以通过IP专线方式进行连接，也可通过运营商内部专用的IP承载网络进行连接。
　　考虑到MAP信令对于时延有较高要求，FE与BE之间若通过运营商内部专用的IP承载网络进行连接，IP承载网络应具有完善的网络架构以及接入的便利性、灵活性。IP承载网络的QoS必须满足MAP信令传送的需求。
　　4 融合用户数据中心的能力开放
　　融合用户数据中心的核心思想是将业务应用和用户数据解耦，从各种不同的业务平台将用户数据剥离出来集中存储，从不同业务逻辑中剥离后的用户数据相互关联，对外呈现统一的数据模型，业务系统、营帐系统和网管系统等通过统一开放的接口协议访问融合的用户数据。

其中，应用系统可以扩展至Internet业务以及未来出现的新业务，也同样通过统一开放接口直接接入融合用户数据中心，获取用户的相关业务数据或者个人信息等。因此，融合数据中心能够平滑演进，融合未来可能出现用户数据的能力开放。
　　4.1 融合用户数据中心架构
　　分布式融合用户数据中心架构可以便捷实现基础电信业务的能力开放，主要体现在：统一认证鉴权、统一业务发放、统一策略管理、用户自助服务、个人信息管理、隐私保护控制、用户行为分析等方面。在此基础上，可以基于用户行为分析，提供更为个性化的服务。
　　为避免对HLR设备产生影响，对于融合用户数据库的能力开放，建议设置单独的用户数据分析系统，进行用户数据的分析整理和挖掘，并设置单独的鉴权及业务提供服务器，与SP的网站及业务平台连接，在保障用户隐私的前提下与SP合作，提供多样的个性化业务，创造新的业务增长点。融合数据中心架构如图2所示：
　　4.2 融合用户数据中心的价值
　　UDC不仅可以解决运营商面临的很多现实问题，还为用户数据的全面融合和深入分析、电信业务的能力开放做好准备。用户数据的融合，为运营商提供了挖掘数据的巨大潜在价值，可以在此基础上开发新的商业模式。通过对网络数据和个人数据的分析挖掘，运营商可以更好地了解用户及网络的状况。借助专用的数据分析工具和数据管理体系，运营商能更快速地响应终端用户的投诉、查询要求，而且可以有针对性地制定客户关怀计划，保持客户忠诚度，降低离网率，如融合用户数据中心可直接提供以下用户数据：
　　（1）用户基础资料：用户名称、年龄、所在地、VIP级别、使用产品品牌等；
　　（2）用户业务信息：用户开通的业务、每类业务的使用量情况、选择的资费信息等；
　　（3）用户位置信息：用户常在地点、漫游次数、时间、主要漫游地、当前所在位置等；
　　（4）用户使用的终端型号、IP地址等信息。
　　根据上述信息，在充分保护用户隐私权和知情权的前提下，通过对用户数据的深度挖掘和分析，可提供多种类的增值业务，例如：针对VIP用户提供高等级的网络资源保障服务；针对用户行为习惯的个性化业务提供（常出差用户的差旅预定、天气、交通信息提供服务等）；互联网统一的鉴权认证；针对用户家庭和个人情况的精确广告投放等。
　　5 结束语
　　本文阐述了融合用户数据中心的概念、架构以及应用价值，通过分析融合用户数据中心的部署方案以及针对其价值的探讨，验证了融合用户数据中心的能力开放。其不仅满足了各运营商需要的大容量、高性能、高可用性、开放能力的要求，而且为用户数据的全面融合和深入挖掘、分析做好了准备，也为电信运营商开拓新的业务领域奠定了基础。
　　参考文献：
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　　[3] 中国移动通信集团公司研究院. 一种用于电信级数据融合的用户数据库网络[EB/OL]. [2008—08—05]. http：//labs.chinamobile.com/mblog/154_2735.