MSCPool技術(shù)在實際組網(wǎng)中的優(yōu)勢和問題

1、 TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No.7PRODUCT AND TECHNOLOGY SCHEME 78 電信網(wǎng)技術(shù) 2008年 7月第 7期 產(chǎn)品與技術(shù)方案人員修改。 表 1說明 MSC-S1/MSC-S2/MSC-S3的處理 能力是 MSC-S4的 2倍。如圖 2所示 , 當新用戶進入到 MSC Pool 的覆蓋 區(qū)域時 , RNC/BSC 就會按照負載均衡的原則將用戶的 位 置 更 新 請 求 隨 機 地 分 配 給 池 組 中 的 某 一 個 MSC Server , 保持池中每個 MSC Server 的負荷大致相當。 同 時 , 這個

2、MSC Server 完成位置更新過程并給用戶分配 一個 TMSI , 這個 TMSI 里面攜帶了 “ 網(wǎng)絡(luò)資源標志” (NRI 字 段 , 用 來 標 識 為 這 個 用 戶 服 務(wù) 的 MSC Server 節(jié) 點 編 號 , 表 明 用 戶 已 經(jīng) 注 冊 到 池 中 的 MSC Server 上。當用戶在 MSC Pool 的服務(wù)區(qū)域內(nèi)移動時 , 將一直 由 MSC Server 為其服務(wù) , 直到它離開 MSC Pool 的服 務(wù)區(qū)域。在這期間 , 用戶如果有業(yè)務(wù)請求 , 系統(tǒng)將根據(jù) 請求消息中所帶的 TMSI 中的 NRI 信息 , 將話務(wù)分配 到對應的 MSC Server 進行

3、處理。圖 2MSC Server 選擇原理示意圖在 這 種 工 作 模 式 下 , 一 個 區(qū) 域 池 中 多 個 MSC Server 節(jié)點可以看作是一個大容量的 MSC , 它所提供 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 , 可 以 減 少 MSC 間 的 更 新 、 切 換 和 重 定 位 , 降低歸屬位置寄存器 (HLR 更新流量。3MSC Pool 組網(wǎng)方案的優(yōu)勢3.1MSC Pool 提供了網(wǎng)絡(luò)級自動實時冗余備份機制 在軟交換組網(wǎng)模式下 , 由于控制和承載分離 , 如 果 采 用 MSC Pool 的 方 式 組 網(wǎng)

4、 , 則 在 一 個 “ 池 區(qū) ” 中 所 有的 MSC-Server 之間都是互為備份的。如果 其 中 任 何 一 個 發(fā) 生 了 故 障 , 它 所 服 務(wù) 的 用 戶 一 旦 有 業(yè) 務(wù) 請 求 , 馬上會被 MSC Pool 中其它 MSC Server 接管 , 實現(xiàn) 了真正意義上的自動、 實時冗余安全保障機制。3.2避免網(wǎng)絡(luò)資源的不均衡利用 , 提高投資利用率 在傳統(tǒng)組網(wǎng)模式下 , 每個 MSC 由于服務(wù)區(qū)地理位 置不同、 服務(wù)的用戶行為也不同 , 話務(wù)高峰通常出現(xiàn)在 不同時間、 不同地點。因此 , 經(jīng)常會造成在話務(wù)高峰某 些 MSC 因負荷過高而限呼 , 而某些 MSC 負荷卻

5、很低 的情況。 MSCPool 的引入 , Pool 的引入可以均衡不同地 區(qū)、 不同網(wǎng)絡(luò)時段的話務(wù)高峰 , 如均衡工作區(qū)和住宅區(qū) 在上班、 下班后的不同話務(wù)峰值 , 使話務(wù)在池內(nèi)所有節(jié) 點中動態(tài)分配 , 這樣就在很大程度上克服了不同時段、 不同地域話務(wù)分布不均對網(wǎng)絡(luò)的沖擊。只要合理配置 MSCPool 的總?cè)萘?, 單個 MSC Server 就不會有擁塞的 危險。對于突發(fā)的話務(wù)高峰、 節(jié)假日和大型活動等也可 從容應對 , 增強了網(wǎng)絡(luò)的抗沖擊能力。3.3減輕核心網(wǎng)信令開銷 , 提高核心網(wǎng)絡(luò)容量傳統(tǒng)組網(wǎng)方式 , 對于擁有密集人口的發(fā)達城市 , 每 個 MSC Server 的 覆 蓋 范 圍

6、很 小 , MSC 間 的 位 置 更 新 /切 換 非 常 頻 繁 。 MSC Pool 的 引 入 擴 大 了 MSC Server 的服務(wù)區(qū)域 , 原有的 MSC 間的位置更新 /切換 優(yōu)化為 MSC 內(nèi)的位置更新 /切換。 大大降低了局間切 換的次數(shù) , 減少了 MSC 和 HLR 的系統(tǒng)信令開銷 , 相 應的 MSC , HLR 的系統(tǒng)能力可用來處理用戶話務(wù) , 進 一步提升了 MSC/HLR 的處理能力。3.4核心網(wǎng)和無線網(wǎng)設(shè)計規(guī)劃相對獨立以往進行核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時 , 要 劃 分 各 自 MSC 的服務(wù)區(qū) , 考慮覆蓋的不同用戶行為進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè) 計 , 按 照 各 自 覆 蓋 區(qū)

7、 最 大 可 能 出 現(xiàn) 的 話 務(wù) 來 配 置 各 MSC 節(jié)點的容量。 采用 MSC Pool 組網(wǎng) , 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃會大 大簡化 , 直接按需要支持的總的用戶話務(wù)需求來設(shè)計 池的容量即可 , 用戶會被均攤到池內(nèi) 每個 MSC Server 節(jié)點。核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和容量需求不再受制于無線覆表 1MSC Server 能力參數(shù)表79 TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No.7蓋 的 具 體 情 況 , 無 線 網(wǎng) 和 核 心 網(wǎng) 擴 容 相 對 獨 立 , 可 以 實 現(xiàn) 最 優(yōu) 化 的 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 單 獨 規(guī) 劃 、 分 布 擴 容 , 無 需 考

8、慮某個特定 MSC Server 的容量匹配和端口限制。 3.5有助于集中化管理 , 降低運維成本核心網(wǎng)元的集中化設(shè)置和管理是降低運營成本的 一個方向。 MSCPool 中所有節(jié)點具有完全一致的局數(shù) 據(jù) , 包括位置區(qū)數(shù)據(jù)、 小區(qū)數(shù)據(jù)、 RNC/BSC 數(shù)據(jù)等。數(shù) 據(jù)制作和后期維護都比較簡單 , 網(wǎng)管人員可以統(tǒng)一管 理池區(qū)內(nèi)的網(wǎng)元 , 能夠有效提高效率 , 降低運維成本。4MSC Pool 技術(shù)在 GSM 網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)試驗 及應用效果為了進一步提升 GSM 網(wǎng)絡(luò)性能 , 提高網(wǎng)絡(luò)安全 可靠性 , 優(yōu)化資源配置 , 提高資源利用率 , 遼寧移動公 司 在 沈 陽 地 區(qū) 組 織 實 施 了 愛 立

9、 信 軟 交 換 設(shè) 備 MSC Pool 的組網(wǎng)試驗。4.1組網(wǎng)方案試 驗 網(wǎng) 選 取 了 2個 MSC Server , 2個 MGW , 3個 BSC 進行組網(wǎng)。 GS54覆蓋渾南開發(fā)區(qū)、 奧體中心和大 學城 , GS53覆蓋新城子區(qū)大學城等。區(qū)域選擇主要考 慮工作區(qū)與大學城在白天與晚上忙時的話務(wù)均衡以及 對奧體中心區(qū)域的安全保障 , 組網(wǎng)示意如圖 3所示。圖 3沈陽 MSC Pool 試驗網(wǎng)組網(wǎng)示意圖愛立信設(shè)備 MSC Pool 試驗方案采用由 BSC 實現(xiàn) NNSF (非接入層節(jié)點選擇功能 功能的方式 , 即由 BSC 完成為一個移 動 用 戶 選 擇 服 務(wù) 的 MSC Serve

10、r 節(jié) 點。 Pool 中所有 BSC 需要定義 Pool 內(nèi)各 MSC 的容量 因子 , 該因子對應各 MSC 處理能力的大小。 BSC 會根 據(jù)容量因子 , 確定分配至各個 MSC 的用戶比例 , 例如 Pool 內(nèi)有 3個 MSC , 各 MSC 的容量因子為 4:2:2, 則 BSC 分配到各個 MSC 的用戶比例為 50%:25%:25%。 4.2主要測試內(nèi)容測試內(nèi)容主要包括 MSC Pool 的特性測試以及與 現(xiàn)網(wǎng)的一致性測試 , 兼容性測試 , OSS 測試 , 并觀察 MSC Pool 實施前后網(wǎng)絡(luò)性能指標的變化。 整個測試均 在現(xiàn)網(wǎng)實際環(huán)境中完成 , 主要測試項包括 :MSC

11、 Pool 創(chuàng)建 , 相同容量因子及不同容量因子下 MSC 的選擇 功能測試 , MSC Server 的容災功能測試 , 負載重分配功 能測試 , 用戶漫游出或漫游入 MSC Pool 的位置更新 及切換測試 , 虛擬 MGW 功能測試 , Pool 內(nèi)用戶之間 以及 Pool 內(nèi)用戶與 Pool 外用戶之間的呼叫及短信業(yè) 務(wù)驗證 , 各種呼叫情況的計費驗證。4.3主要測試結(jié)論(1 MSC Pool 能夠起到平衡話務(wù)、抵御高峰話務(wù) 對網(wǎng)絡(luò)沖擊的作用從 MSC Server 的 CP 負 荷 的 分 析 看 , Pool 內(nèi) GS53和 GS54共 同 分 擔 了 BSCE1/BSCI1/BS

12、CI2的 話 務(wù) , 在 Pool 建立前 , GS53的 CP 負荷較高 , GS54的 CP 負荷較低 , 在 Pool 建立后兩 個 Server 的 CP 負荷達到 了均衡。同時 , 在大話務(wù)量運行 的考驗下 , Pool 內(nèi) CP 負 荷 分 布 情 況 與 預 先 設(shè) 定 的 容 量 因 子 的 分 配 情 況 完 全一致 , 不會由于某些用戶的不可預知的話務(wù)行為造 成負荷的不均勻現(xiàn)象 (見圖 4 。從 VLR 登 記 用 戶 分 析 看 , GS53和 GS54共 同 分 擔了 Pool 內(nèi)用戶 , 且用戶分布情況與預先設(shè)定的容量 因子的分配情況完全一致 (見圖 5 。(2 MS

13、C Pool 能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級容災通過 MSC-S 的容災測試 , 驗證了 MSC Pool 的實 時 容 災 功 能 。當 觸 發(fā) GS53故 障 終 止 服 務(wù) 時 , MSC53上登記的用戶全部轉(zhuǎn)移到 GS54中 , 并能正常建立各 類話務(wù)。 當 GS53恢復工作后 , 通過負載重分配功能將 兩個 MSC-S 中的用戶重新均衡分配。(3 提升網(wǎng)絡(luò)性能 , 改善網(wǎng)絡(luò)指標通過對 MSC Pool 實施前后掉話率、 位置更新、 切 換、 信令負荷、 中繼負荷等網(wǎng)絡(luò)指標的觀測看 , 話務(wù)和 中 繼 負 荷 的 分 布 是 否 與 預 先 設(shè) 定 的 容 量 因 子 的 分 配 情況相一致 , 掉話

14、指標無太大變化 , 由 于 兩 個 MSC PRODUCT AND TECHNOLOGY SCHEME80 電信網(wǎng)技術(shù) 2008年 7月第 7期Server 的覆蓋區(qū)域不連續(xù) , 位置更新、 切換的指標改善 不明顯 , 但隨著 Pool 無線區(qū)域連續(xù)擴大 , 對于以上網(wǎng) 絡(luò)性能的提升特性將會體現(xiàn)的更加明顯。5現(xiàn)階段采用 MSC Pool 組網(wǎng)存在的問題5.1傳輸資源的浪費和對虛擬媒體網(wǎng)關(guān)的要求 要實現(xiàn) MSC Pool , 就要做到每個池中 MSC Server 和覆蓋區(qū)中的所有 BSC/RNC 都有邏輯連接。 在未來實 現(xiàn)全 IP 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下 , MSCPool 優(yōu)勢可以得到充分的發(fā) 揮。但

15、在目前 2G 網(wǎng)絡(luò)中 , A 接口采用 TDM 承載方式 , 如果 MGW 能夠支持虛擬 MGW 功能 , BSC 只需和一 個物理 MGW 相連即可 , 但是如果虛擬 MGW 的 TDM 端口不能被共享使用 , 那么在設(shè)置 MGW 和 TDM 網(wǎng)的 連接時 , 就需要設(shè)置多個中繼群 (每個虛擬 MGW 都要 設(shè)置一個中繼群 , 局數(shù)據(jù)制作會非常復雜。若要實現(xiàn) 容災備份功能 , A 接口電路需要配置足夠 冗 余 才 能 保 證話務(wù)不損失 , 因此傳輸資源的浪費在所難免。如果 MGW 不支持虛擬 MGW 功能 , 則需要 BSC 和 Pool 內(nèi) 所有 MGW 進行電路連接 , 傳輸資源的浪費會

16、更多。 從原理上講 , 雖然 MSC Pool 功能 不需要依 賴 虛 擬 MGW 功 能 , 但 是 在 R4組網(wǎng)條件下 , 從工程的角度看 , 如 果能與虛擬 MGW 配 合 組 網(wǎng) , 可 以 顯 著降低組網(wǎng)成本 , 增加網(wǎng)絡(luò)靈 活 性 。 由 于 多 個 虛 擬 MGW 實 際 上 是 一 個 物理單元 , 因此這種方案比 BSC 與多 個 MGW 相連的方案節(jié)省了 TDM 傳 輸資源。5.2呼叫丟失使 用 MSC Pool 進 行 容 災 時 , 當 MSC-Server 發(fā)生故障后 , 必須由用戶 主 動發(fā)起位置更新或者主呼后 , 更新 HLR 中用戶的 MSC/VLR 數(shù)據(jù)才能作

17、 被叫。在這期間的被叫業(yè)務(wù)會丟 失 , 用戶被叫無法接通。對這種問題有多 種解決方案 :(1 對 周 期 性 位 置 更 新 時 間 進 行 合理設(shè)置 , 放棄部分被叫話務(wù) ;(2 對 HLR 進行改造 , 在 HLR 中 設(shè) 置 備 份 MSC Server , 當 主 用 MSC Server 不可達時 , 由 HLR 將呼叫轉(zhuǎn)移 到備用 MSC Server 上 ;(3 在 STP 配置備份路由 , 當主用 MSC Server 不 可 達 時 , STP 將 被 叫 信 令 路 由 到 備 份 MSCServer 處理。具體采用上述哪種方式處理被叫丟失問題 , 需要 結(jié)合用戶需求和現(xiàn)網(wǎng)

18、設(shè)備能力來確定。5.3池組容量和 NRI 的分配如 圖 6所 示 , NRI 標 識 和 標 識 用 戶 的 TMSI 共 享 25bit (其中 NRI 最多 10位 。如果 NRI 的 位 數(shù) 越 多 , 則在同一個 MSC Server 池中所能容納的 MSC Server 的數(shù)量就越多 , 但 同時每個 MSC Server 所 能 服 務(wù) 的 用戶數(shù)就會減少 , 因此 NRI 一般取 45位比較合適 , 這 時 每 個 MSC Server 的 最 大 用 戶 數(shù) 在 100200萬 左右。表 2表示了 NRI 位數(shù)和單 MSC Server 最大容 量的關(guān)系。圖 4TMSI , N

19、RI 示意圖圖 5NRI 分配示意圖產(chǎn)品與技術(shù)方案81 TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No.7由于這一限制 , 每個 MSC Pool 的最大容量限制 在 3200萬左右用戶。在實際組網(wǎng)中 , 如果每個 MSC Pool 中 節(jié) 點 個 數(shù) 過 多 , 會 對 局 數(shù) 據(jù) 制 作 , 網(wǎng) 元 維 護 管 理 帶 來 很 大 困 難 。 因 此 , 建 議 當 一 個 MSC PooL 中 MSC Server 的數(shù)量 (含備份的 MSC Server 超 過 10個 時應考慮分裂。此外 , 由于 Iu-Flex 采用 NRI 算法實施調(diào)度 , 因此 相鄰兩個 MSC-S 池中的 NRI 號不能重復。 這是因為當 某用戶從其中一個 MSC-S 池 1漫游到另一個 MSC-S 池 2的時候 , 本應重新