淺議移動軟交換大容量集中化部署

一、山重水復(fù)-移動軟交換的危機和挑戰(zhàn)

- 移動話音業(yè)務(wù)的現(xiàn)狀及預(yù)測

首先看一組愛立信今年11月《流量與市場數(shù)據(jù)報告》中的數(shù)字：

全球移動用戶普及率在2012年第三季度達到了91%，移動用戶數(shù)已經(jīng)達到了64億。實際用戶數(shù)約為43億左右，這是因為許多用戶擁有多個移動終端或者進行了多重訂購注冊。到2012年年底，移動用戶總量將達到66億。到2018年年底，這一數(shù)字預(yù)計將達到93億（不含M2M用戶）。

2012年第三季度移動用戶數(shù)量年同比增長9%，季度同比增長2%。

智能手機用戶總數(shù)到2012年年底將達到11億，預(yù)計到2018年年底將增加到33億。目前大多數(shù)用戶都采用的是僅具備基本功能的手機。

全球所有的WCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)部署HSPA。LTE正在全球部署建設(shè)，再未來五年內(nèi)，LTE網(wǎng)絡(luò)將覆蓋全世界50%的人口地區(qū)。到2018年LTE將擁有大約16億用戶，這些用戶將代表高端用戶群體。

愛立信多年來對大量現(xiàn)網(wǎng)進行了測量，這些測量為計算全球網(wǎng)絡(luò)的總流量提供了有代表性的依據(jù)。

圖：2007-2012年全球移動網(wǎng)絡(luò)總流量

從上圖（2007-2012年全球移動網(wǎng)絡(luò)總流量）可以看出，移動數(shù)據(jù)用戶增長迅猛，驅(qū)動數(shù)據(jù)流量和每用戶的平均數(shù)據(jù)量也呈持續(xù)增長態(tài)勢。移動語音流量繼續(xù)穩(wěn)定增長，主要是由于亞太地區(qū)、中東以及非洲的新增用戶驅(qū)動的。

未來，語音流量增長將保持在一個平穩(wěn)的水平上，而數(shù)據(jù)流量將會突飛猛進。到2018年，在全球范圍內(nèi)，相比數(shù)據(jù)流量，語音流量將會變得非常小。

隨著語音流量的增長趨緩或停止，電路域核心網(wǎng)的未來開始越來越多地被探討。目前的電路域核心網(wǎng)主要都是基于以承載與控制功能分離、語音IP化傳輸為特征的移動軟交換網(wǎng)絡(luò)。移動軟交換網(wǎng)絡(luò)大約從2006年開始部署，曾經(jīng)為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源結(jié)構(gòu)、全網(wǎng)IP化奠定基石，如今卻不得不思考它的下一步發(fā)展。

對于移動軟交換的未來，為保護對現(xiàn)有軟交換的已有巨大資產(chǎn)和收入來源，運營商需要考慮如下幾個方面：降低運營成本、保持和提高語音質(zhì)量、向LTE演進。

具體方案包括：優(yōu)化移動軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過集中化地部署大容量移動軟交換節(jié)點以降低運營成本；持續(xù)改善語音質(zhì)量，確保移動軟交換語音業(yè)務(wù)的競爭優(yōu)勢，并通過部署高清語音方案（AMR-WB語音編解碼）為用戶提供更好的語音業(yè)務(wù)體驗；通過移動軟交換功能演進，如部署CSFB功能，實現(xiàn)與LTE無線技術(shù)共存。

在移動軟交換的后續(xù)發(fā)展策略中，集中化地部署大容量移動軟交換節(jié)點居于核心地位。它將對移動軟交換網(wǎng)絡(luò)運營維護、新功能引入和今后演進產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。這也正是本文探討的話題。

二、它山之石-移動軟交換大容量集中化部署案例

隨著技術(shù)的進步，新一代處理器芯片的處理能力隨摩爾定律持續(xù)增長。電信設(shè)備供應(yīng)商基于這些芯片，基于分布式的刀片處理架構(gòu)，已能提供具備大容量能力的新一代MSC Server產(chǎn)品。新一代的MSC Server產(chǎn)品近兩年開始在全球逐步擴大部署。由于其相對上一代產(chǎn)品的節(jié)能減排的明顯優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸成為新入網(wǎng)運行的MSC Server設(shè)備的主流。

基于刀片式MSC Server大容量的處理能力，部分海外運營商已經(jīng)開始采用新平臺進行大容量的集中化部署，業(yè)界趨勢已經(jīng)形成。澳大利亞、印度尼西亞和尼日利亞等國家已經(jīng)先后部署了大容量集中化的MSC Server，通過對現(xiàn)網(wǎng)的老舊設(shè)備的逐步替換，逐漸實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代化改造。愛立信已經(jīng)部署的MSC Server節(jié)點中，最大的單節(jié)點設(shè)計容量460萬用戶，約7.5萬愛爾蘭。隨著承載了大話務(wù)量的MSC Server設(shè)備的在現(xiàn)網(wǎng)的長期運行，其穩(wěn)定性和可靠性已經(jīng)逐步得到驗證。大容量集中化部署的MSC Server所帶來的運營成本下降和節(jié)能減排效果顯著。

- 案例之一：澳大利亞電信的NextG計劃

澳大利亞Telstra在2008年啟動了其移動軟交換網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化改造項目-Next G計劃，以降低網(wǎng)絡(luò)OPEX。

Next G第一期采用愛立信CP60 MSC Server，并集中部署在5個中心城市，節(jié)省OPEX約50%

Next G第二期采用愛立信刀片式MSC服務(wù)器（MSC-S BC），集中部署在兩個中心城市，進一步節(jié)省OPEX約60%

Telstra的案例可以作為中國運營商進行省內(nèi)大容量集中化部署MSC Server的參考。

案例之二：印度尼西亞的XL Axiata

印度尼西亞XL Axiata從2010年開始引入愛立信MSC-S BC，逐步替代其現(xiàn)網(wǎng)CP50 MSC-S。

Jabodetabek大區(qū)計劃率先于2012年全部完成MSC-S的大容量集中化，將由4個MSC-S BC（每個BC帶9刀片）代替原有16個MSC-S。

XL Axiata全網(wǎng)將預(yù)計在201X年完成全部MSC-S的大容量集中化，將由19個MSC-S BC（每個BC帶刀片數(shù)5～9個）代替原有56個MSC-S。

另外，XL Axiata引入愛立信GMPv4的MGW代替原有MGW，使得MGW也實現(xiàn)大容量集中化，全網(wǎng)MGW數(shù)量從94個減少為19個。

實施效果：

• XL Axiata全網(wǎng)用戶量增長速度較快，但進行大容量集中化部署后，其MSC-S的人均年OPEX有了顯著下降，預(yù)計2012年比2009年節(jié)省約31%。Jabodetabek大區(qū)的優(yōu)化效果更為明顯，預(yù)計2012年比2009年節(jié)省約57%。

• MGW大容量集中化后，其人均年OPEX也顯著下降，預(yù)計2012年將比2009年節(jié)省約44%。Jabodetabek大區(qū)的優(yōu)化效果更為明顯，預(yù)計2012年比2009年節(jié)省約48%。

- 案例小結(jié)：

上述移動軟交換大容量集中化部署案例給其他仍在猶豫和觀望的運營商帶來啟示：移動軟交換大容量集中化部署技術(shù)上已經(jīng)完全成熟，網(wǎng)絡(luò)易運營、易管理。全球逐步增加的大容量集中化移動軟交換部署案例，也將增強中國運營商進行大容量集中化部署的信心。

三、解決之道-移動軟交換大容量集中化部署的關(guān)鍵點

當(dāng)前，主要的中國運營商目前都有數(shù)量龐大的移動軟交換設(shè)備節(jié)點。中國運營商的移動軟交換的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是：以地市或本地網(wǎng)為單位，再根據(jù)用戶數(shù)量建設(shè)1個或若干個MSC Pool。每個Pool內(nèi)含若干個MSC Server，少則2到3個，多個7到8個。每個MSC Server的用戶數(shù)通常約40萬至70萬，最多不超過100萬。

基于目前的移動軟交換網(wǎng)絡(luò)，移動運營商面臨的主要問題有：全網(wǎng)性的新功能引入緩慢，由于需要對現(xiàn)網(wǎng)所有節(jié)點進行補丁升級或版本升級，龐大的設(shè)備基數(shù)導(dǎo)致升級工期漫長，完成一輪升級往往需要一年半以上的時間。數(shù)量龐大的節(jié)點需要相應(yīng)數(shù)量的機房、能耗和維護管理網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測人員。各地維護人員水平參差不齊。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點多，導(dǎo)致單個呼叫的路徑中的潛在故障點也多，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提升遇到一定瓶頸。提升單個節(jié)點承載的話務(wù)量，大幅減少移動軟交換的節(jié)點數(shù)量，并進行集中化部署已經(jīng)成為移動運營商正在考慮的對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行現(xiàn)代化改造一個選項。

對于部署集中化大容量的移動軟交換，中國運營商所擔(dān)心的主要問題有：部署多大容量的節(jié)點比較合適？大容量集中化的移動軟交換網(wǎng)絡(luò)的安全性是否有保障？如何實現(xiàn)從現(xiàn)網(wǎng)到大容量集中化移動軟交換的平滑部署？等等。下面就這些問題一一進行分析。

1、大容量移動軟交換節(jié)點的部署容量

• 最低容量

建議最低容量為150萬用戶左右，相當(dāng)于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備2~3倍容量。此時刀片式MSC-S的節(jié)能減排指標(biāo)的優(yōu)勢開始充分顯現(xiàn)。

• 上限警戒容量

建議刀片式MSC-S使用中的上限警戒容量為最低容量的3倍：450萬用戶。

考慮到20%的話務(wù)處理能力冗余，一臺刀片式MSC-S的硬件最大處理能力應(yīng)該至少達到540萬用戶。

• 正常使用容量

正常使用容量需在上限警戒容量的基礎(chǔ)上額外考慮Pool內(nèi)設(shè)備單點故障時的容災(zāi)方案。

通常情況下現(xiàn)網(wǎng)Pool內(nèi)MSC數(shù)目為3-7臺。

考慮3臺MSC組Pool的情況，當(dāng)1臺大容量MSC單點故障時，剩余每臺大容量MSC需額外承載50%的用戶量，所以正常情況下大容量MSC的用戶數(shù)為450/1.5=300萬用戶。

基于200-300萬用戶的正常使用容量，5臺大容量MSC的Pool服務(wù)一個大城市或大本地網(wǎng)（1000萬~1500萬移動用戶）。超大城市和超大本地網(wǎng)（2000萬用戶），可增加Pool內(nèi)的大容量MSC數(shù)量到7臺左右。

2、大容量集中化的移動軟交換網(wǎng)絡(luò)的安全保障機制

大容量集中化的移動軟交換網(wǎng)絡(luò)將使用MSC Pool機制提供網(wǎng)絡(luò)安全保障。為了地理容災(zāi)，如何設(shè)置中心點及其機房，中心點之間是否容災(zāi)，距離多遠(yuǎn)合適，有不同的方案。

方案1：采用省內(nèi)雙中心異地部署，每個中心多局址的方式，每個中心服務(wù)一個片區(qū)的MSC Pool，中心之間不容災(zāi)，同一MSC Pool內(nèi)的MSC不跨中心放置；

方案2：采用省內(nèi)雙中心異地部署，每個中心多局址的方式，每個中心服務(wù)全部片區(qū)的MSC Pool，中心之間通過MSC Pool機制容災(zāi)，同一MSC Pool內(nèi)的MSC跨中心放置；

這兩個方案的對比分析如下：

總的來說，在MSC Pool內(nèi)為保證地理安全，應(yīng)將同一MSC Pool中的MSC放于至少兩個不同地方的機房。

根據(jù)容災(zāi)程度的不同，同一MSC Pool中的MSC可以選擇跨中心點機房部署。比如，如果只是考慮火災(zāi)、斷電等范圍較小的災(zāi)害，可以選擇同一中心點內(nèi)異局址部署。而如果需要考慮地震、海嘯等范圍較大的災(zāi)害，可以選擇跨中心點部署。

3、大容量集中化的移動軟交換網(wǎng)絡(luò)的平滑部署

為實現(xiàn)大容量集中化的移動軟交換網(wǎng)絡(luò)的平滑部署，有如下建議。

建議全網(wǎng)部署MSC Pool，并加快A接口IP化改造進度，A接口IP化有利于大容量的MSC Server平滑加入MSC Pool。

建議加快全網(wǎng)信令I(lǐng)P化進度，MAP/CAP信令I(lǐng)P化將使得大容量MSC Server實施更為簡便。

為配合大容量移動軟交換跨本地網(wǎng)組網(wǎng)，建議計費方式統(tǒng)一采用LAC計費方式。由BOSS側(cè)進行軟件功能升級實現(xiàn)，核心網(wǎng)話單格式可保持不變�，F(xiàn)有基于本地網(wǎng)的網(wǎng)管統(tǒng)計，建議由綜合話務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)來進行功能開發(fā)，網(wǎng)管系統(tǒng)基于現(xiàn)有的MSC Pool統(tǒng)計功能之上，細(xì)分本地網(wǎng)粒度，實現(xiàn)分本地網(wǎng)的話務(wù)統(tǒng)計功能。

四、總結(jié)

移動軟交換節(jié)點的大容量化和集中化，有利于節(jié)能減排打造“綠色”網(wǎng)絡(luò)，有利于網(wǎng)絡(luò)功能演進，有利于節(jié)省網(wǎng)絡(luò)運營開支。目前大容量集中化軟交換的相關(guān)支撐技術(shù)已經(jīng)成熟，全球越來越多的運營商已經(jīng)部署愛立信大容量移動軟交換MSC-S BC設(shè)備。

同時，移動軟交換是移動網(wǎng)絡(luò)提供電信級業(yè)務(wù)最重要的網(wǎng)元設(shè)備。在集中化建設(shè)中，大容量設(shè)備的使用，需要考慮容量需求和組網(wǎng)安全這兩個重要因素。大容量設(shè)備，可以快速滿足網(wǎng)絡(luò)的容量建設(shè)需求，但是單套設(shè)備較大，其安全更為重要。容量和安全，就是把雙刃劍。在這雙刃劍之下，采用大容量設(shè)備組網(wǎng)時，網(wǎng)元設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)組織需要繼續(xù)保持各項業(yè)務(wù)及功能，實現(xiàn)最小限度的調(diào)整，保障網(wǎng)絡(luò)的安全及穩(wěn)定。