LTE與2G/3G用戶數(shù)據(jù)融合過渡方案分析

李赟， 劉宇， 郭紅峰， 趙遠

（1 中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080； 2 中國移動通信集團廣東有限公司，廣州 510623）

LTE與2G/3G用戶數(shù)據(jù)融合過渡方案分析

李赟1， 劉宇1， 郭紅峰2， 趙遠1

（1 中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080； 2 中國移動通信集團廣東有限公司，廣州 510623）

在LTE網(wǎng)絡與2G/3G互操作場景下，2G/3G HLR和EPC HSS中會存放同一用戶的不同數(shù)據(jù)，為保持數(shù)據(jù)的一致性，大多數(shù)運營商選擇采用融合HLR/HSS設備存儲用戶數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)用戶不換號使用LTE業(yè)務，需要將現(xiàn)網(wǎng)已有的大量2G/3G HLR全部升級為融合設備，工期較長且投資很大。各機構和廠家都提出了針對單用戶進行遷移的過渡方案。本文將針對主要的3種過渡方案從方案原理、現(xiàn)網(wǎng)改造需求、存在問題等方面進行分析，給出部署建議。

LTE；用戶數(shù)據(jù)融合；FNR；單用戶攜出

1 研究背景

由于LTE網(wǎng)絡涉及與2G/3G的互操作，2G/3G HLR和EPC HSS中會存放同一用戶的不同數(shù)據(jù)，為保持鑒權數(shù)據(jù)的一致，大多數(shù)運營商選擇采用融合HLR/HSS設備來存儲用戶數(shù)據(jù)。為發(fā)揮存量用戶優(yōu)勢，大多現(xiàn)網(wǎng)運營商均計劃支持現(xiàn)網(wǎng)2G/3G用戶不換號使用LTE業(yè)務。由于現(xiàn)網(wǎng)已有大量2G/3G HLR，為實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)用戶不換號使用LTE業(yè)務，需全部升級為融合設備或將全網(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)，工期較長且投資很大。因此，各機構和廠家都提出了臨時解決方案。

2 方案分析及建議

2.1 方案1：HLR與HSS獨立設置方案（如圖1所示）

基本原理：新建獨立EPC HSS與現(xiàn)網(wǎng)HLR分離設置，兩者之間數(shù)據(jù)不同步，用戶可不更換MSISDN號碼。BOSS同時向2G/3G HLR和EPC HSS開戶。新用戶更換USIM卡后，IMSI號段不變（可更改IMSI，但使用原號段），MSC-S和SGSN的路由數(shù)據(jù)不變（仍指向原來2G/3G HLR)，4G的PS位置更新由MME指向EPC HSS完成；CS的被叫業(yè)務通過查詢HLR完成。本方案所有信令流程均為標準流程。

圖1 HLR與HSS獨立設置方案

采用本方案現(xiàn)網(wǎng)HLR無需進行改造，僅需新建獨立EPC HSS，現(xiàn)網(wǎng)端局及關口局、SGSN、STP等信令路由不需進行變更；由于LTE終端必須采用五元組鑒權，現(xiàn)網(wǎng)HLR需支持五元組鑒權功能。

信令路由的調整需求：對于未遷移的原有2G/3G用戶，IMSI/MSISDN路由不變。對于遷移用戶(開通4G的用戶)，換卡后采用原IMSI號段或分配新IMSI號段給原HLR，分配新IMSI時，在STP上添加新IMSI到HLR路由；MME上添加IMSI號段到EPC HSS的路由。如使用原IMSI號段中的空閑IMSI號碼則GT數(shù)據(jù)無需增加。

本方案需要BOSS改造支持以下功能。

BOSS可識別出這個用戶是一個遷移用戶。針對這個用戶，BOSS同時向HLR中寫入用戶的2G/3G用戶數(shù)據(jù)，并向HSS中寫入用戶的LTE用戶數(shù)據(jù)。

本方案存在的問題： LTE終端采用五元組鑒權方式，五元組中的AUTN參數(shù)用于終端對網(wǎng)絡的鑒權，要求每一次通過AUTN參數(shù)計算出的SQN值必須大于上一次鑒權時的SQN，否則終端鑒權無法通過。本方案中，由于2G/3G HLR和EPC HSS分設，鑒權數(shù)據(jù)不統(tǒng)一有可能造成SQN不匹配，終端第一次鑒權無法通過。出現(xiàn)這種情況，終端會發(fā)起鑒權重同步過程，用戶鑒權的時延會有所增加，并增加網(wǎng)絡的信令流量。

在CSFB業(yè)務流程中，用戶回落到2G后需要到HLR進行鑒權，此時HLR沒有HSS的上一次AUTH值，有可能向用戶發(fā)送較小的AUTH造成第一次鑒權失敗，因此增加CSFB的接通時延。

2.2 方案2：FNR方案（如圖2所示）

方案原理：現(xiàn)網(wǎng)HLR開啟FNR功能，將開通4G的用戶的數(shù)據(jù)全部轉移到新建HSS/HLR存儲，現(xiàn)網(wǎng)HLR僅存儲其FNR路由，并將該用戶相關信令轉接至新建HSS/HLR。

采用本方案需對現(xiàn)網(wǎng)HLR進行改造支持FNR功能，為FNR分配新的SSN號碼。FNR內將定義攜轉的數(shù)據(jù)庫，將遷移號碼綁定到目標HSS/HLR節(jié)點地址。呼叫流程中，F(xiàn)NR通過數(shù)據(jù)定義，將該號碼目的路由改為目標HSS/HLR GT，STP根據(jù)目標GT，將信令路由到目標HSS/HLR。

本方案位置更新信令和鑒權的信令流程如下：由于本方案采用原有IMSI號段，該號段的GT路由仍指向原HLR不變， HLR的FNR模塊判斷此號碼遷出該HLR，將信令經信令網(wǎng)發(fā)送至目標HSS/HLR，如圖3紅色虛線。

本方案用戶被叫信令流程：被叫時，MSC基于被叫號碼的MSISDN查詢被叫歸屬HLR，用戶在用戶換卡不換號情況下，SRI信令會路由指向原歸屬的HLR，原歸屬HLR開啟FNR功能，F(xiàn)NR判斷被叫號碼遷出的目標HSS/HLR局號碼，通過數(shù)據(jù)定義，將該號碼目的路由改為目標HSS/HLR GT。LSTP分析該GT，將SRI送往目標HSS/HLR，HSS/HLR查詢被叫B登記的MSC/VLR，正常流程落地，如圖4所示。

圖2 FNR方案

圖3 位置更新信令和鑒權的信令流程

本方案存在的問題：本方案屬于3GPP定義的標準方案，在國外多個運營商用做號碼攜帶方案。但由于本方案涉及現(xiàn)網(wǎng)所有需要進行單號碼遷移的HLR的改造，現(xiàn)網(wǎng)HLR設備對本方案的支持、投資等都成為需考慮的因素。而且本方案涉及現(xiàn)網(wǎng)改造，存在影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務的風險。

2.3 方案3：定制攜出HSS/HLR設備方案

方案原理：新增定制攜出HSS/HLR設備，攜轉用戶采用新的IMSI號段，路由指向定制HSS/HLR，MSISDN尋址路由仍指向原HLR。在原HLR內存儲用戶的2G CS數(shù)據(jù)，在新的HSS/HLR內存儲2G PS和LTE用戶數(shù)據(jù)。原HLR無需改造，融合HSS/HLR模擬端局向原HLR發(fā)起位置更新，確保用戶在CS域做被叫時的位置信息正確。

由于本方案僅需要HSS支持，因此對HLR沒有改造需求，可以避免對現(xiàn)網(wǎng)設備進行改動。本方案要求BOSS支持以下功能。

（1）BOSS可識別出這個用戶是一個攜轉用戶。

圖4 被叫信令流程

（2）針對這個用戶，BOSS同時向HLR中寫入用戶的2G/3G用戶的CS數(shù)據(jù)，并向HSS中寫入用戶的2G/3G PS和LTE數(shù)據(jù)。

本方案對信令網(wǎng)的調整：對于2G/3G用戶：IMSI/MSISDN路由不變，對于遷移4G用戶，在信令網(wǎng)和MME上添加新IMSI號段到融合HLR/HSS的路由，MSISDN路由不變。融合HLR/HSS建立跟原HLR的鏈路。

本方案的鑒權均在融合HSS/HLR完成，PS域位置更新和切換流程，以及CS被叫信令流程均為標準流程。本方案對信令流程的改動主要在于CS域位置更新流程，具體如圖6所示。

圖5 定制攜出HSS/HLR設備方案

本方案存在的問題：本方案技術可行，但由于對攜出用戶采用了新IMSI號碼段，存在以下問題： 單用戶回遷時，由于單用戶遷移為攜出用戶分配了一個新的IMSI段，這個IMSI段對應了原HLR內多個號段的遷移用戶，因此攜出設備中，同一IMSI號段涉及的MSISDN號碼段的所有用戶必須搬遷至同一套UDC。因此，前期需做好IMSI規(guī)劃，確定目標方案，并依據(jù)此分配IMSI號碼?，F(xiàn)網(wǎng)HLR全部升級為融合設備后，將進行單用戶回遷，將使用單用戶遷移的所有用戶號碼逐個遷至目標HSS/HLR。攜回完成后，由于無法要求用戶再次換卡，MSISDN與IMSI段的對應關系仍無法改回，打亂了MSISDN號碼與IMSI對應關系，可能對后續(xù)維護造成影響。

圖6 流程圖

3 結論及建議

從以上分析可以看出，3個單用戶遷移方案，技術上均可實現(xiàn)，但都存在一定問題，同時現(xiàn)網(wǎng)HLR升級完成后還需要進行單用戶回遷，工作量較大，可能對維護造成一定影響。建議盡量采用現(xiàn)網(wǎng)HLR升級支持用戶融合的方式來實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)用戶不換號支持LTE業(yè)務，僅在升級進度無法滿足業(yè)務開通要求時采用上述3種方式之一作為臨時過渡方案。

3個方案從技術上看各有優(yōu)缺點，實際使用時需充分考慮現(xiàn)網(wǎng)設備的支持情況及投資等多方面因素進行選擇。

Analysis on transition solutions of user data convergence

LI Yun1, LIU Yu1, GUO Hong-feng2, ZHAO Yuan1
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2 China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)

In order to keep the consistency of user data in LTE and GSM/UMTS network, most communication operators prefer store user data in converged HSS/HLR, but it will take much time in transforming all existing HLR to converged HSS/HLR for providing LTE service to subscribers with existing telephone number, it will be necessary to deploy transition solution of user data storage in order to meet the requirement of time to market. This article precisely analyzes three major transition solutions in different aspects and makes suggestions on deployment.

LTE; user data convergence; FNR; mobile number portability

TN929.5

A

1008-5599（2013）08-0012-04

2013-06-08