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隨著GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的逐年增大，移動核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全、資源共享和負荷均衡等需求變得越來越迫切。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MSC POOL的成功實施經(jīng)驗對這種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案進行了闡述和探討。
1 引言
隨著河南移動GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的逐年增大，移動核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全、資源共享和負荷均衡等需求變得越來越迫切。MSC POOL技術(shù)的出現(xiàn)很好地幫河南移動解決了這些需求。河南移動2008年底在南陽移動的GSM網(wǎng)絡(luò)中成功地進行了MSC POOL的部署實施，通過近3個月的運行觀察，MSC POOL技術(shù)的組網(wǎng)優(yōu)勢在實踐中得到了充分的驗證。隨著傳統(tǒng)TDM交換機的退網(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機。隨著3G牌照的發(fā)放，中國移動將大力建設(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)思路如果能驗證是可行的，將對提升河南移動網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有著極大的促進作用。
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MSC POOL的成功實施經(jīng)驗對這種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案進行了闡述和探討。
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)點作為資源池，BSC/RNC可以支持一個RAN節(jié)點到多個核心網(wǎng)節(jié)點的域內(nèi)連接路由功能，允許BSC/RNC節(jié)點把信息在相應(yīng)的CS域或PS域路由到不同的核心網(wǎng)節(jié)點，從而使多個MSC或SGSN之間進行負荷分擔(dān)以進一步提高硬件的使用效率。如圖1所示，POOL Area集中了一個或多個MSC（MSC Server+MGW）或SGSN服務(wù)區(qū)，移動終端可以在此區(qū)域中漫游而不需要改變服務(wù)核心網(wǎng)節(jié)點。一個區(qū)域池可以服務(wù)于幾個并行的核心網(wǎng)節(jié)點，區(qū)域池對CS域和PS域可以獨立配置。MSC為終端用戶分配TMSI和SGSN為用戶分配P-TMSI的臨時標志的字段中分配網(wǎng)絡(luò)資源標志（NRI），標志核心網(wǎng)節(jié)點編號，表明用戶注冊到哪個池中的網(wǎng)元；BSC/RNC通過NRI將上行消息路由接到核心網(wǎng)節(jié)點。從RAN的角度來看，區(qū)域池包括一組并行核心網(wǎng)節(jié)點所服務(wù)的一個或多個BSC/RNC所有的位置區(qū)/路由區(qū)（LA/RA），這組核心網(wǎng)節(jié)點可能還服務(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)點也可以是相應(yīng)的MSC池或SGSN池。一個區(qū)域池中多個核心網(wǎng)節(jié)點可以實現(xiàn)負荷均衡，而且它們所提供的服務(wù)范圍與單個核心網(wǎng)節(jié)點提供的服務(wù)區(qū)相比擴大了許多，這樣可以減少核心網(wǎng)間節(jié)點更新、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)”是移動臺在此區(qū)域內(nèi)漫游而不需要改變?yōu)槠浞⻊?wù)的MSC/MSS的區(qū)域。也就是說只要移動用戶在池區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)，其永遠登記在最開始登記的MSC/VLR內(nèi)。一個池區(qū)可以被多個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)資源標識
一個NRI唯一確定某池區(qū)內(nèi)的一個核心網(wǎng)節(jié)點MSC/MSS，而一個核心網(wǎng)節(jié)點可以設(shè)有多個NRI。NRI是TMSI字段的一部份，是由核心網(wǎng)節(jié)點分配給移動用戶的。按照3GPP的規(guī)范要求，NRI位于TMSI的14~23比特位，也就是說NRI的長度可靈活地在0~10bits之間選擇。在實際組網(wǎng)中，一般會按照POOL的規(guī)模大小及發(fā)展趨勢來分配NRI的長度。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)點選擇功能
簡單來說，NNSF功能模塊為移動用戶選擇服務(wù)核心網(wǎng)節(jié)點、路由話務(wù)及信令到對應(yīng)的核心網(wǎng)元，一般在BSC/RNC或者MGW網(wǎng)元上實現(xiàn)。BSC/RNC或者MGW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)消息路由到這個核心網(wǎng)網(wǎng)元。如果沒有為獲得的NRI配置核心網(wǎng)節(jié)點地址或者得不到NRI的話(例如獲取的用戶標識為IMSI或者沒帶有NRI的TMSI時)，那么NAS節(jié)點選擇功能將自動選擇一個有效的核心網(wǎng)節(jié)點，例如通過BSC/RNC的負載均衡Load Balancing算法選定一個可達的MSC Server，再將消息路由到所選定的核心網(wǎng)節(jié)點。一般而言，移動用戶從外部位置更新到POOL Area里時或在POOL Area中開機做Attach時屬于此類情況。
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。NNSF節(jié)點選擇的不同將導(dǎo)致MSC POOL組網(wǎng)方案的不同。下面分別闡述之。
方案一：BSC實現(xiàn)NNSF
該方案的特點是BSC和池中的多個MGW互聯(lián)，多個MGW分屬于池中不同的MSC Server（見圖3）。
圖3 BSC實現(xiàn)NNSF的MSC POOL組網(wǎng)方案
該方案的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，對于MGW宕機的情形有很好的保護機制。缺點是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BSC下的用戶間呼叫占用兩個MGW資源的情況。
方案二：MGW實現(xiàn)NNSF
該方案的特點是BSC僅和池中的一個MGW相連，BSC透傳用戶請求至MGW，由MGW選擇核心網(wǎng)節(jié)點。MGW和池中的多個MSS有邏輯上的關(guān)聯(lián)關(guān)系（見圖4）。
圖4 MGW實現(xiàn)NNSF的MSC POOL組網(wǎng)方案（略）
該方案的優(yōu)點是A接口物理連接簡單，TDM端口數(shù)要求少，資源利用率較高。缺點是缺乏對MGW宕機情況下冗余保護機制。
3 河南移動現(xiàn)網(wǎng)MSC POOL組網(wǎng)經(jīng)驗介紹
為了驗證MSC POOL組網(wǎng)的優(yōu)勢和成熟性，2008年底河南移動在南陽本地網(wǎng)區(qū)域進行了MSC POOL組網(wǎng)方案的驗證。整個MSC POOL由3臺MSC Server和3臺MGW組成，采用了BSC做NNSF的組網(wǎng)方案。其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)參見圖5。
圖5 南陽移動MSC POOL組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
