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隨著GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的逐年增大，移動(dòng)核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全、資源共享和負(fù)荷均衡等需求變得越來(lái)越迫切。MSC POOL技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了這些需求。本文在介紹了MSC POOL的技術(shù)原理和組網(wǎng)方案后，結(jié)合河南移動(dòng)MSC POOL的成功實(shí)施經(jīng)驗(yàn)對(duì)這種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案進(jìn)行了闡述和探討。
1 引言
隨著河南移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的逐年增大，移動(dòng)核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全、資源共享和負(fù)荷均衡等需求變得越來(lái)越迫切。MSC POOL技術(shù)的出現(xiàn)很好地幫河南移動(dòng)解決了這些需求。河南移動(dòng)2008年底在南陽(yáng)移動(dòng)的GSM網(wǎng)絡(luò)中成功地進(jìn)行了MSC POOL的部署實(shí)施，通過(guò)近3個(gè)月的運(yùn)行觀察，MSC POOL技術(shù)的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)在實(shí)踐中得到了充分的驗(yàn)證。隨著傳統(tǒng)TDM交換機(jī)的退網(wǎng)，新部署的軟交換設(shè)備為MSC POOL的推廣應(yīng)用提供了絕佳的部署時(shí)機(jī)。隨著3G牌照的發(fā)放，中國(guó)移動(dòng)將大力建設(shè)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，并制定了2G/3G共用核心網(wǎng)的建設(shè)方針。通過(guò)調(diào)研得知大部分RNC廠商都已宣稱支持Iu-Flex技術(shù)，從理論上講GSM網(wǎng)絡(luò)和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)共用MSC POOL的核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將成為可能。這種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思路如果能驗(yàn)證是可行的，將對(duì)提升河南移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有著極大的促進(jìn)作用。
本文在介紹了MSC POOL的技術(shù)原理和組網(wǎng)方案后，結(jié)合河南移動(dòng)MSC POOL的成功實(shí)施經(jīng)驗(yàn)對(duì)這種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案進(jìn)行了闡述和探討。
2 MSC POOL技術(shù)原理與組網(wǎng)方案
3GPP在R5中開(kāi)始支持A/Iu-Flex功能(3GPP 23.236)，引入了“區(qū)域池（POOL Area）”的概念，即核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)作為資源池，BSC/RNC可以支持一個(gè)RAN節(jié)點(diǎn)到多個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的域內(nèi)連接路由功能，允許BSC/RNC節(jié)點(diǎn)把信息在相應(yīng)的CS域或PS域路由到不同的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，從而使多個(gè)MSC或SGSN之間進(jìn)行負(fù)荷分擔(dān)以進(jìn)一步提高硬件的使用效率。如圖1所示，POOL Area集中了一個(gè)或多個(gè)MSC（MSC Server+MGW）或SGSN服務(wù)區(qū)，移動(dòng)終端可以在此區(qū)域中漫游而不需要改變服務(wù)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。一個(gè)區(qū)域池可以服務(wù)于幾個(gè)并行的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，區(qū)域池對(duì)CS域和PS域可以獨(dú)立配置。MSC為終端用戶分配TMSI和SGSN為用戶分配P-TMSI的臨時(shí)標(biāo)志的字段中分配網(wǎng)絡(luò)資源標(biāo)志（NRI），標(biāo)志核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，表明用戶注冊(cè)到哪個(gè)池中的網(wǎng)元；BSC/RNC通過(guò)NRI將上行消息路由接到核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。從RAN的角度來(lái)看，區(qū)域池包括一組并行核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)所服務(wù)的一個(gè)或多個(gè)BSC/RNC所有的位置區(qū)/路由區(qū)（LA/RA），這組核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可能還服務(wù)于該區(qū)域池之外的LA/RA，也可能服務(wù)于其他的區(qū)域池。這組核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)也可以是相應(yīng)的MSC池或SGSN池。一個(gè)區(qū)域池中多個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均衡，而且它們所提供的服務(wù)范圍與單個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)區(qū)相比擴(kuò)大了許多，這樣可以減少核心網(wǎng)間節(jié)點(diǎn)更新、切換和重定位，降低歸屬位置寄存器（HLR）的更新流量。
圖1 MSC POOL組網(wǎng)示意圖
“池區(qū)”是移動(dòng)臺(tái)在此區(qū)域內(nèi)漫游而不需要改變?yōu)槠浞⻊?wù)的MSC/MSS的區(qū)域。也就是說(shuō)只要移動(dòng)用戶在池區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)，其永遠(yuǎn)登記在最開(kāi)始登記的MSC/VLR內(nèi)。一個(gè)池區(qū)可以被多個(gè)MSC服務(wù)，池區(qū)可以重疊，在規(guī)范中稱為Overlapping區(qū)。
2.1 MSC POOL關(guān)鍵技術(shù)名詞介紹
(1)NRI網(wǎng)絡(luò)資源標(biāo)識(shí)
一個(gè)NRI唯一確定某池區(qū)內(nèi)的一個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)MSC/MSS，而一個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以設(shè)有多個(gè)NRI。NRI是TMSI字段的一部份，是由核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分配給移動(dòng)用戶的。按照3GPP的規(guī)范要求，NRI位于TMSI的14~23比特位，也就是說(shuō)NRI的長(zhǎng)度可靈活地在0~10bits之間選擇。在實(shí)際組網(wǎng)中，一般會(huì)按照POOL的規(guī)模大小及發(fā)展趨勢(shì)來(lái)分配NRI的長(zhǎng)度。圖2所示即是規(guī)范中要求的NRI在TMSI中的比特位示意圖。
圖2 NRI在TMSI中的比特位示意圖
(2)NNSF非接入層節(jié)點(diǎn)選擇功能
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，NNSF功能模塊為移動(dòng)用戶選擇服務(wù)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、路由話務(wù)及信令到對(duì)應(yīng)的核心網(wǎng)元，一般在BSC/RNC或者M(jìn)GW網(wǎng)元上實(shí)現(xiàn)。BSC/RNC或者M(jìn)GW根據(jù)非接入層的信令消息或者LLC幀推導(dǎo)出NRI，根據(jù)NRI判斷出所屬的核心網(wǎng)網(wǎng)元，然后將相關(guān)消息路由到這個(gè)核心網(wǎng)網(wǎng)元。如果沒(méi)有為獲得的NRI配置核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)地址或者得不到NRI的話(例如獲取的用戶標(biāo)識(shí)為IMSI或者沒(méi)帶有NRI的TMSI時(shí))，那么NAS節(jié)點(diǎn)選擇功能將自動(dòng)選擇一個(gè)有效的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，例如通過(guò)BSC/RNC的負(fù)載均衡Load Balancing算法選定一個(gè)可達(dá)的MSC Server，再將消息路由到所選定的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。一般而言，移動(dòng)用戶從外部位置更新到POOL Area里時(shí)或在POOL Area中開(kāi)機(jī)做Attach時(shí)屬于此類情況。
2.2 MSC POOL組網(wǎng)方式
根據(jù)3GPP規(guī)范，BSC/RNC和MGW都可以作為NNSF節(jié)點(diǎn)。NNSF節(jié)點(diǎn)選擇的不同將導(dǎo)致MSC POOL組網(wǎng)方案的不同。下面分別闡述之。
方案一：BSC實(shí)現(xiàn)NNSF
該方案的特點(diǎn)是BSC和池中的多個(gè)MGW互聯(lián)，多個(gè)MGW分屬于池中不同的MSC Server（見(jiàn)圖3）。
圖3 BSC實(shí)現(xiàn)NNSF的MSC POOL組網(wǎng)方案
該方案的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，對(duì)于MGW宕機(jī)的情形有很好的保護(hù)機(jī)制。缺點(diǎn)是A接口物理連接復(fù)雜，TDM環(huán)境下A接口數(shù)需求較高。另外，存在一個(gè)BSC下的用戶間呼叫占用兩個(gè)MGW資源的情況。
方案二：MGW實(shí)現(xiàn)NNSF
該方案的特點(diǎn)是BSC僅和池中的一個(gè)MGW相連，BSC透?jìng)饔脩粽?qǐng)求至MGW，由MGW選擇核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。MGW和池中的多個(gè)MSS有邏輯上的關(guān)聯(lián)關(guān)系（見(jiàn)圖4）。
圖4 MGW實(shí)現(xiàn)NNSF的MSC POOL組網(wǎng)方案（略）
該方案的優(yōu)點(diǎn)是A接口物理連接簡(jiǎn)單，TDM端口數(shù)要求少，資源利用率較高。缺點(diǎn)是缺乏對(duì)MGW宕機(jī)情況下冗余保護(hù)機(jī)制。
3 河南移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)MSC POOL組網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)介紹
為了驗(yàn)證MSC POOL組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)和成熟性，2008年底河南移動(dòng)在南陽(yáng)本地網(wǎng)區(qū)域進(jìn)行了MSC POOL組網(wǎng)方案的驗(yàn)證。整個(gè)MSC POOL由3臺(tái)MSC Server和3臺(tái)MGW組成，采用了BSC做NNSF的組網(wǎng)方案。其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖5。
圖5 南陽(yáng)移動(dòng)MSC POOL組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
