MSC POOL技術(shù)原理與組網(wǎng)應(yīng)用實(shí)踐

【摘 要】隨著GSM、WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，MSC POOL技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在池組網(wǎng)中，各個MSC/MSS不再是相對獨(dú)立的網(wǎng)元，核心網(wǎng)資源在整個池內(nèi)做到了共享，不僅提高了核心網(wǎng)的可靠性，也有效地提高了核心網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

【關(guān)鍵詞】核心網(wǎng)容災(zāi)；NRI

1.引言

隨著GSM、WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，軟交換大規(guī)模的投入使用，移動用戶數(shù)也在不斷增長，話務(wù)量日益增加，這些都使得網(wǎng)絡(luò)對MSC/MSC Server的容量合理配置及話務(wù)合理分配提出了更高的要求，如何進(jìn)一步提高設(shè)備的資源利用率、減小單點(diǎn)故障對業(yè)務(wù)的影響，簡化網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行與維護(hù)成為擺在運(yùn)營商和通訊設(shè)備廠商面前的新問題。另一方面，網(wǎng)絡(luò)需要不斷的增加節(jié)點(diǎn)來滿足其發(fā)展，每次擴(kuò)容都使運(yùn)營商不得不重新規(guī)劃和分割網(wǎng)絡(luò)的位置區(qū)，越來越多的位置更新和切換對網(wǎng)絡(luò)資源是一種不小的開銷。于是簡化網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容越來越受到重視，合理分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)中的話務(wù)也顯得越發(fā)重要，此外還要兼顧網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)安全，所有這些都成為運(yùn)營商亟待解決的問題，因此MSC POOL技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

MSC POOL解決方案是基于3GPPTS23.236規(guī)范開發(fā)的，旨在提高核心網(wǎng)控制網(wǎng)元的運(yùn)行效率和安全可靠性。在3GPPTS23.236規(guī)范中，規(guī)定了核心網(wǎng)控制節(jié)點(diǎn)（MSC或MSC Server）以池組方式工作的機(jī)制，打破了原有的無線接入網(wǎng)控制節(jié)點(diǎn)（BSC或RNC）與核心網(wǎng)控制節(jié)點(diǎn)（MSC或MSC Server）之間一對一的分區(qū)固定連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了靈活的一對多的冗余連接控制關(guān)系，由多個MSC或MSC Server以資源共享的池組方式協(xié)同工作，共同控制一個較大服務(wù)區(qū)域內(nèi)的所有BSC和RNC，實(shí)現(xiàn)A接口和Iu接口控制層面的邏輯全連接。

3GPP在RS中開始支持A/Iu-Flex功能，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RAN節(jié)點(diǎn)到多個CN節(jié)點(diǎn)的域內(nèi)連接路由功能，允許BSC/RAN節(jié)點(diǎn)把信息在相應(yīng)的CS域或PS域路由到不同的CN節(jié)點(diǎn)，從而使多個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。在MSC POOL組網(wǎng)規(guī)劃中可將高話務(wù)區(qū)域和相鄰的低話務(wù)區(qū)域規(guī)劃成一個池區(qū)，將有頻繁人口流動的區(qū)域規(guī)劃成一個池區(qū)，比如城鎮(zhèn)和市郊規(guī)劃成一個池區(qū)，可適應(yīng)現(xiàn)網(wǎng)中不同區(qū)域用戶數(shù)潮汐變化情況，合理配置網(wǎng)絡(luò)資源。

2.MSC POOL技術(shù)原理與組網(wǎng)方案

2.1 MSC POOL的概念

MSC POOL是一個MSC池，在池里的每個MSC覆蓋的范圍是一樣的。這也就意味著池里的每個MSC都和所有的BSC/RNC相連（見圖2-1），最多一個池里能包括32個MSC。

每個MSC的話務(wù)分布是由它們的處理能力決定的，BSC里會定義話務(wù)在MSC中分布的比例。當(dāng)用戶漫游到MSC POOL的服務(wù)區(qū)域后，會根據(jù)話務(wù)分布比例選擇MSC POOL里的一個MSC。當(dāng)用戶從POOL里的一個位置區(qū)移動到另一個位置區(qū)后，移動臺會將MSC的標(biāo)識通知新的BSC/RNC，因此BSC/RNC會將位置更新請求路由到相同的MSC。也就是說，一旦用戶選擇POOL區(qū)域的MSC后，在POOL的服務(wù)區(qū)域漫游時，會一直登記在被選擇的MSC里，直到移出MSC POOL的服務(wù)區(qū)。當(dāng)用戶移出POOL區(qū)域后，目標(biāo)MSC仍然可以向用戶原來登記的MSC索要用戶信息，以減少和HLR的交互。

2.2 MSC POOL實(shí)現(xiàn)的前提

MSC POOL里的所有MSC與BSC都有邏輯上的連接。MSC POOL里的所有MSC對POOL內(nèi)無線側(cè)的數(shù)據(jù)定義是一致的。MSC POOL里的所有MSC需要激活TMSI功能，并預(yù)先規(guī)劃好NRI值。TMSI是4字節(jié)長的臨時識別碼，是MSC在用戶登記時分配給手機(jī)終端的。手機(jī)終端在與MSC進(jìn)行通信時，就使用被分配的TMSI替代IMSI，以避免IMSI在空中接口傳送。在MSC POOL里，TMSI的概念沒有改變，但結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

2.3 MSC POOL的優(yōu)點(diǎn)

2.3.1 MSC負(fù)載降低

用戶在MSC POOL的服務(wù)區(qū)內(nèi)漫游時，無需再進(jìn)行正常的位置更新，降低了BSC/RNC、MSC和HLR的負(fù)荷；也無需再進(jìn)行MSC間的切換，因此進(jìn)一步降低了MSC的負(fù)荷，還減少了局間切換引起的掉話。據(jù)估計，負(fù)荷大約能降低6%～10%。

2.3.2 MSC負(fù)載均衡

BSC/RNC根據(jù)MSC的處理能力設(shè)定MSC登記用戶的比例，當(dāng)用戶漫游到MSC POOL的服務(wù)區(qū)域，登記到某個MSC后，只要用戶具有該MSC下發(fā)給它的TMSI標(biāo)識，就會一直登記在這個MSC上。這樣即使用戶早晚由市中心移到郊區(qū)，忙時話務(wù)仍能在POOL里的各MSC上均衡分布，從而最大限度地利用了各MSC。

2.3.3 MSC冗余保護(hù)

由于MSC POOL內(nèi)的各MSC有相同的覆蓋區(qū)域，因此，在POOL內(nèi)增加和刪除MSC非常簡單，且對正在進(jìn)行的話務(wù)干擾很小。對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)一個MSC宕掉后，除非用戶移動到另一個MSC覆蓋的服務(wù)區(qū)，否則網(wǎng)絡(luò)是無法為用戶提供服務(wù)的。在MSC POOL的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)一個MSC宕掉后，用戶撥打電話、發(fā)送短信或進(jìn)行正常的位置更新后，就可以登記到POOL中其他的MSC上正常使用電話了。如果用戶一直未進(jìn)行上述活動，經(jīng)過一個周期性位置更新后，也會登記到POOL中其他的MSC上正常使用電話。

3.MSC池組改造的具體實(shí)施案例

下面以無錫聯(lián)通MSC池組工程改造為例，說明MSC POOL組網(wǎng)架構(gòu)和具體實(shí)施過程。

3.1 MSC POOL組網(wǎng)方案

3.1.1 池組組成

池組由安裝在兩個物理地點(diǎn)的MSC Server組成，兩個Server同時與所有的無錫RNC、BSC相連。

3.1.2 組網(wǎng)方式

MSC POOL組網(wǎng)下，一個BSC/RNC到POOL內(nèi)每個MSC Server上信令可達(dá)，MSC POOL中的每一個MSC Server共同服務(wù)于MSC POOL中的每個BSC/RNC。

3.1.3 NNSF節(jié)點(diǎn)選擇

采用BSC/RNC代理NNSF，BSC、RNC均具備MSC POOL技術(shù)規(guī)范所要求的功能，能夠提供節(jié)點(diǎn)選擇算法，根據(jù)負(fù)載平衡的原則配置POOL內(nèi)各MSC節(jié)點(diǎn)的容量；BSC、RNC通過數(shù)據(jù)配置，必須與POOL內(nèi)每個MSC Server設(shè)置鏈路連接。

3.1.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

無錫聯(lián)通MIP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改造后（見圖3-1），池組由2個MSC Server、3個MGW、7個BSC和7個RNC組成。3個MGW同時與2個MSC Server相連，所有的BSC、RNC的A接口電路、Iucs接口電路平均分配至2個MSC Server，這樣每臺MSC server均就能夠控制所有的MGW、BSC、RNC。

3.1.5 NRI設(shè)置

NRI設(shè)置原則如下，（見圖3-2）：

（1）NRI長度統(tǒng)一為7位；

（2）POOL內(nèi)同一MSC-S用戶容量過大時，可配置持多個NRI；

（3）POOL內(nèi)不同MSC-S的NRI值不能相同；

（4）相鄰的不同POOL之間，NRI值不能重復(fù)。

NRI具體規(guī)劃方式（TMSI標(biāo)識中23-17bit位）如下：

（1）23-21bit位：區(qū)分相鄰POOL的標(biāo)識。

（2）覆蓋省際邊緣區(qū)域的POOL：

①23-22bit位由全國統(tǒng)一分配；

②21bit位省內(nèi)自行分配，保證省際邊緣相鄰POOL的NRI不重。

（3）未覆蓋省際邊緣區(qū)域的POOL：

23-21bit位省內(nèi)自行分配，保證未來省內(nèi)相鄰POOL的NRI不重。

（4）20-17bit位：區(qū)分POOL內(nèi)不同MSC-S的標(biāo)識。

每個POOL最多有15-16個NRI（同一MSC-S可配置多個NRI）。

在TMSI結(jié)構(gòu)中，除去PS/CS標(biāo)識位、重啟位、NRI位等，其他bit用于標(biāo)識用戶，對于廠家，由于剩余19個bit，每個NRI支持的用戶數(shù)僅為50萬用戶。因此在本次無錫聯(lián)通MIP實(shí)施過程中每個MSC均分配了3個NRI，NRI分配如下（見表3-1）：

3.2 MIP割接（BSC/RNC入池）過程

3.2.1 割接步驟

（1）CP分邊，并激活分離側(cè)。

（2）在BSC中定義到新歸屬M(fèi)SC的信令路由表。

在新歸屬M(fèi)SC和MGW中定義BSC的M3UA路由，在SCCP中定義BSC的信令點(diǎn)，確認(rèn)BSC/MSC的SCCP中SUBSYSTEMSTATE狀態(tài)為“ALLOWED”。

（3）在BSC的執(zhí)行側(cè)裝載有關(guān)MIP的局?jǐn)?shù)據(jù)，包括定義池組內(nèi)各MSC對應(yīng)的NRI長度和NRI值，此時到新歸屬M(fèi)SC的狀態(tài)為“INACTIVE”。

（4）在BSC中調(diào)整到原歸屬M(fèi)SC的A接口電路，重新定義到新歸屬M(fèi)SC的A接口電路。

（5）在新歸屬M(fèi)SC中定義和BSC相關(guān)的A接口話務(wù)數(shù)據(jù)，不解閉設(shè)備。

（6）24：00點(diǎn)在兩個MGW中通過裝載腳本文件的方式，對TDM電路進(jìn)行不同VMGW之間的重新分配，在原歸屬M(fèi)SC確認(rèn)重分配電路已閉塞。

（7）檢查原歸屬M(fèi)SC和BSC之間的話務(wù)，確保正常。（原歸屬M(fèi)SC中只有部分電路可用，閉塞電路數(shù)應(yīng)與重分配的電路數(shù)相等）。

（8）解閉新增MSC和BSC之間的話務(wù)電路（每個MGW解閉兩條），確保設(shè)備狀態(tài)正常。 （下轉(zhuǎn)第13頁）（上接第9頁）

（9）在新增MSC中，將BSC下的LAC數(shù)據(jù)由外部小區(qū)改為內(nèi)部LAC。

（10）在新增MSC中，將BSC下的所有小區(qū)數(shù)據(jù)定義為內(nèi)部小區(qū)。

（11）在BSC中修改到新增MSC的MODE為ACTIVE，此時新遷入該BSC的用戶將按照MIP中有關(guān)用戶分派的原則注冊到不同的MSC上去。

（12）新增MSC單通測試。在撥測前，務(wù)必確認(rèn)手機(jī)登記在哪個MSC，以確保撥測的正確性。單通測試將通過監(jiān)聽的方式來完成，每一個重分配的2M電路都需監(jiān)聽。

（13）確認(rèn)POOL功能正常后，CP并邊。

（14）在另外一個MSC中定義和BSC有直接切換的外部小區(qū)。

（15）刪除并重新定義到新增MSC信令路由及其他MIP功能參數(shù)。

（16）進(jìn)行所有MSC全業(yè)務(wù)撥打測試和切換測試。

3.2.2 用戶重分配步驟

由于MSC中MIP的功能激活早于BSC中MIP的功能激活，所以在BSC入池以前，在該BSC覆蓋下登記在原歸屬M(fèi)SC的用戶已分配了屬于該MSC NRI的TMSI，這樣的用戶，在BSC入池后，還是會登記在原歸屬M(fèi)SC上，所以需要通過用戶重分配流程來讓這部分用戶均勻地登記到池組的每一個成員上，具體步驟為：

（1）在用戶遷移階段，為縮短用戶遷移的時間，在網(wǎng)絡(luò)信令負(fù)荷允許的情況下，適當(dāng)縮短T3212的時長，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，位置更新的定時器設(shè)為12分鐘。

（2）用命令RLTDC在BSC中啟動重選流程。

（3）檢查新歸屬M(fèi)SC登記用戶數(shù)增加，原歸屬M(fèi)SC登記用戶數(shù)減少。

（4）在經(jīng)過至少兩次T3212周期（約40分鐘）后，或MSC登記用戶數(shù)基本不變后，在BSC中恢復(fù)到該MSC的狀態(tài)為ACTIVE，并恢復(fù)BSC T3212值，改為4個小時，減少位置更新消息對信令負(fù)荷的影響。

4.割接后的網(wǎng)絡(luò)評估

經(jīng)過MIP割接前后的話務(wù)統(tǒng)計比較顯示，組成池組以后網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)有了明顯提升，主要表現(xiàn)在：

（1）兩個MSC的CPU利用率基本保持一致，CPU利用率的變化趨勢比割接前要平滑許多；

（2）POOL內(nèi)部登記用戶數(shù)、開機(jī)用戶數(shù)保持穩(wěn)定，由于在池組內(nèi)無需進(jìn)行位置更新，減少了波峰、波谷等現(xiàn)象；

（3）至各中繼局向話務(wù)量基本均衡，改善了原有Server間負(fù)荷均衡難的問題；

（4）局間切換數(shù)量明顯變少，減少了局間切換信令負(fù)荷，提高了網(wǎng)絡(luò)的性能；

（5）網(wǎng)絡(luò)接通率得到了一定程度的提升，原因主要是局間切換數(shù)量減少、HLR信令查詢數(shù)量減少、位置更新數(shù)量減少。

總之，本次MSC池組工程的實(shí)施極大的提升了無錫聯(lián)通移動核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全，對改善切換成功率、交換系統(tǒng)接通率等網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵指標(biāo)也起到一定的促進(jìn)作用。

5.結(jié)束語

MSC POOL技術(shù)為移動核心網(wǎng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)帶來了革命性的變化，各個MSC/MSS不再是相對獨(dú)立的網(wǎng)元，通過運(yùn)用MSC POOL技術(shù)，將其結(jié)合成一個有機(jī)的整體，核心網(wǎng)資源在整個池內(nèi)做到了共享，不僅提高了核心網(wǎng)的可靠性，也有效地提高了核心網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。同時，由于MSC POOL技術(shù)有助于大大減少切換時所產(chǎn)生的信令消息，這也為解決2G/3G共核心網(wǎng)時面臨的頻繁系統(tǒng)切換問題找到了可行的解決方案。

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