LTE与2G/3G用户数据融合过渡方案分析

李赟， 刘宇， 郭红峰， 赵远

（1 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080； 2 中国移动通信集团广东有限公司，广州 510623）

LTE与2G/3G用户数据融合过渡方案分析

李赟1， 刘宇1， 郭红峰2， 赵远1

（1 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080； 2 中国移动通信集团广东有限公司，广州 510623）

在LTE网络与2G/3G互操作场景下，2G/3G HLR和EPC HSS中会存放同一用户的不同数据，为保持数据的一致性，大多数运营商选择采用融合HLR/HSS设备存储用户数据。为实现现网用户不换号使用LTE业务，需要将现网已有的大量2G/3G HLR全部升级为融合设备，工期较长且投资很大。各机构和厂家都提出了针对单用户进行迁移的过渡方案。本文将针对主要的3种过渡方案从方案原理、现网改造需求、存在问题等方面进行分析，给出部署建议。

LTE；用户数据融合；FNR；单用户携出

1 研究背景

由于LTE网络涉及与2G/3G的互操作，2G/3G HLR和EPC HSS中会存放同一用户的不同数据，为保持鉴权数据的一致，大多数运营商选择采用融合HLR/HSS设备来存储用户数据。为发挥存量用户优势，大多现网运营商均计划支持现网2G/3G用户不换号使用LTE业务。由于现网已有大量2G/3G HLR，为实现现网用户不换号使用LTE业务，需全部升级为融合设备或将全网的用户数据，工期较长且投资很大。因此，各机构和厂家都提出了临时解决方案。

2 方案分析及建议

2.1 方案1：HLR与HSS独立设置方案（如图1所示）

基本原理：新建独立EPC HSS与现网HLR分离设置，两者之间数据不同步，用户可不更换MSISDN号码。BOSS同时向2G/3G HLR和EPC HSS开户。新用户更换USIM卡后，IMSI号段不变（可更改IMSI，但使用原号段），MSC-S和SGSN的路由数据不变（仍指向原来2G/3G HLR)，4G的PS位置更新由MME指向EPC HSS完成；CS的被叫业务通过查询HLR完成。本方案所有信令流程均为标准流程。

图1 HLR与HSS独立设置方案

采用本方案现网HLR无需进行改造，仅需新建独立EPC HSS，现网端局及关口局、SGSN、STP等信令路由不需进行变更；由于LTE终端必须采用五元组鉴权，现网HLR需支持五元组鉴权功能。

信令路由的调整需求：对于未迁移的原有2G/3G用户，IMSI/MSISDN路由不变。对于迁移用户(开通4G的用户)，换卡后采用原IMSI号段或分配新IMSI号段给原HLR，分配新IMSI时，在STP上添加新IMSI到HLR路由；MME上添加IMSI号段到EPC HSS的路由。如使用原IMSI号段中的空闲IMSI号码则GT数据无需增加。

本方案需要BOSS改造支持以下功能。

BOSS可识别出这个用户是一个迁移用户。针对这个用户，BOSS同时向HLR中写入用户的2G/3G用户数据，并向HSS中写入用户的LTE用户数据。

本方案存在的问题： LTE终端采用五元组鉴权方式，五元组中的AUTN参数用于终端对网络的鉴权，要求每一次通过AUTN参数计算出的SQN值必须大于上一次鉴权时的SQN，否则终端鉴权无法通过。本方案中，由于2G/3G HLR和EPC HSS分设，鉴权数据不统一有可能造成SQN不匹配，终端第一次鉴权无法通过。出现这种情况，终端会发起鉴权重同步过程，用户鉴权的时延会有所增加，并增加网络的信令流量。

在CSFB业务流程中，用户回落到2G后需要到HLR进行鉴权，此时HLR没有HSS的上一次AUTH值，有可能向用户发送较小的AUTH造成第一次鉴权失败，因此增加CSFB的接通时延。

2.2 方案2：FNR方案（如图2所示）

方案原理：现网HLR开启FNR功能，将开通4G的用户的数据全部转移到新建HSS/HLR存储，现网HLR仅存储其FNR路由，并将该用户相关信令转接至新建HSS/HLR。

采用本方案需对现网HLR进行改造支持FNR功能，为FNR分配新的SSN号码。FNR内将定义携转的数据库，将迁移号码绑定到目标HSS/HLR节点地址。呼叫流程中，FNR通过数据定义，将该号码目的路由改为目标HSS/HLR GT，STP根据目标GT，将信令路由到目标HSS/HLR。

本方案位置更新信令和鉴权的信令流程如下：由于本方案采用原有IMSI号段，该号段的GT路由仍指向原HLR不变， HLR的FNR模块判断此号码迁出该HLR，将信令经信令网发送至目标HSS/HLR，如图3红色虚线。

本方案用户被叫信令流程：被叫时，MSC基于被叫号码的MSISDN查询被叫归属HLR，用户在用户换卡不换号情况下，SRI信令会路由指向原归属的HLR，原归属HLR开启FNR功能，FNR判断被叫号码迁出的目标HSS/HLR局号码，通过数据定义，将该号码目的路由改为目标HSS/HLR GT。LSTP分析该GT，将SRI送往目标HSS/HLR，HSS/HLR查询被叫B登记的MSC/VLR，正常流程落地，如图4所示。

图2 FNR方案

图3 位置更新信令和鉴权的信令流程

本方案存在的问题：本方案属于3GPP定义的标准方案，在国外多个运营商用做号码携带方案。但由于本方案涉及现网所有需要进行单号码迁移的HLR的改造，现网HLR设备对本方案的支持、投资等都成为需考虑的因素。而且本方案涉及现网改造，存在影响现网业务的风险。

2.3 方案3：定制携出HSS/HLR设备方案

方案原理：新增定制携出HSS/HLR设备，携转用户采用新的IMSI号段，路由指向定制HSS/HLR，MSISDN寻址路由仍指向原HLR。在原HLR内存储用户的2G CS数据，在新的HSS/HLR内存储2G PS和LTE用户数据。原HLR无需改造，融合HSS/HLR模拟端局向原HLR发起位置更新，确保用户在CS域做被叫时的位置信息正确。

由于本方案仅需要HSS支持，因此对HLR没有改造需求，可以避免对现网设备进行改动。本方案要求BOSS支持以下功能。

（1）BOSS可识别出这个用户是一个携转用户。

图4 被叫信令流程

（2）针对这个用户，BOSS同时向HLR中写入用户的2G/3G用户的CS数据，并向HSS中写入用户的2G/3G PS和LTE数据。

本方案对信令网的调整：对于2G/3G用户：IMSI/MSISDN路由不变，对于迁移4G用户，在信令网和MME上添加新IMSI号段到融合HLR/HSS的路由，MSISDN路由不变。融合HLR/HSS建立跟原HLR的链路。

本方案的鉴权均在融合HSS/HLR完成，PS域位置更新和切换流程，以及CS被叫信令流程均为标准流程。本方案对信令流程的改动主要在于CS域位置更新流程，具体如图6所示。

图5 定制携出HSS/HLR设备方案

本方案存在的问题：本方案技术可行，但由于对携出用户采用了新IMSI号码段，存在以下问题： 单用户回迁时，由于单用户迁移为携出用户分配了一个新的IMSI段，这个IMSI段对应了原HLR内多个号段的迁移用户，因此携出设备中，同一IMSI号段涉及的MSISDN号码段的所有用户必须搬迁至同一套UDC。因此，前期需做好IMSI规划，确定目标方案，并依据此分配IMSI号码。现网HLR全部升级为融合设备后，将进行单用户回迁，将使用单用户迁移的所有用户号码逐个迁至目标HSS/HLR。携回完成后，由于无法要求用户再次换卡，MSISDN与IMSI段的对应关系仍无法改回，打乱了MSISDN号码与IMSI对应关系，可能对后续维护造成影响。

图6 流程图

3 结论及建议

从以上分析可以看出，3个单用户迁移方案，技术上均可实现，但都存在一定问题，同时现网HLR升级完成后还需要进行单用户回迁，工作量较大，可能对维护造成一定影响。建议尽量采用现网HLR升级支持用户融合的方式来实现现网用户不换号支持LTE业务，仅在升级进度无法满足业务开通要求时采用上述3种方式之一作为临时过渡方案。

3个方案从技术上看各有优缺点，实际使用时需充分考虑现网设备的支持情况及投资等多方面因素进行选择。

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