1、在3gppr5中（3gppts23.236）規(guī)定了核心網(wǎng)控制節(jié)點（mss，sgsn等）以池組方式工作的機制，打破了以往bsc/rnc與mss之間一對一的控制關(guān)系。本文簡要闡述了msc pool組網(wǎng)技術(shù)的原理、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方式、在實際組網(wǎng)中帶來的優(yōu)勢，分析了網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用效果以及存在的不足和待解決的問題。 1mscpool原理 mscpool技術(shù)定義的初衷是為了引入虛擬運營商而制定的，mscpool技術(shù)既適用于分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)wcdma系統(tǒng)（mscserver），也適用于非分層結(jié)構(gòu)gsm系統(tǒng)（傳統(tǒng)msc）。msc pool技術(shù)在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源、合理分配話務(wù)、提高網(wǎng)絡(luò)性能、保證網(wǎng)絡(luò)安全、提高投資利用率等

2、方面的許多優(yōu)勢使得這種組網(wǎng)方式成為未來電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要趨勢之一。 在3gppr99和r4版本中，核心網(wǎng)仍延續(xù)了傳統(tǒng)的樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一個rnc只能被一個核心網(wǎng)節(jié)點控制（如msc-server），如果核心網(wǎng)節(jié)點發(fā)生故障，其所管理的rnc就無法正常工作。mscpool技術(shù)引入了“池區(qū)”（poolarea）的概念，多個核心網(wǎng)節(jié)點組成一個區(qū)域池。與以往rnc/bsc與msc一對一的控制關(guān)系不同，在msc pool內(nèi)的每個rnc/bsc都可以受控于池內(nèi)所有的msc節(jié)點，每個msc節(jié)點都同等地服務(wù)池區(qū)內(nèi)所有rnc/bsc覆蓋的區(qū)域，連接到rnc/bsc的終端用戶可以注冊到池中的任意一個msc節(jié)點。通過引入

3、msc pool技術(shù)，提供了一種避免點到多點的連接限制，同時達到網(wǎng)絡(luò)資源共享的手段。圖1表示了msc pool的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 圖1mscpool原理示意圖 2mscpool實現(xiàn)機制 在mscpool工作模式中，每個rnc/bsc中都保存了池中每一個mscserver的能力參數(shù)表，這個參數(shù)根據(jù)每個mscserver的處理能力確定，并可以由網(wǎng)管人員修改。表1說明msc-s1/msc-s2/msc-s3的處理能力是msc-s4的2倍。 表1mscserver能力參數(shù)表 如圖2所示，當新用戶進入到mscpool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

4、個mscserver，保持池中每個mscserver的負荷大致相當。同時，這個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(yīng)的msc server進行處理。 圖2mscserver選擇原理示意圖 在這種工作模式下

5、，一個區(qū)域池中多個mscserver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。 3mscpool組網(wǎng)方案的優(yōu)勢 3.1mscpool提供了網(wǎng)絡(luò)級自動實時冗余備份機制 在軟組網(wǎng)模式下，由于控制和承載分離，如果采用mscpool的方式組網(wǎng)，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mscpool中其它mscserver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)

6、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)萘浚瑔蝹€mscserver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(yīng)對，增強了網(wǎng)絡(luò)

7、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mscserver的覆蓋范圍很小，msc間的位置更新/切換非常頻繁。mscpool的引入擴大了mscserver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(yīng)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)最大可能出現(xiàn)

8、的話務(wù)來配置各msc節(jié)點的容量。采用mscpool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mscserver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，無需考慮某個特定mscserver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

9、網(wǎng)元，能夠有效提高效率，降低運維成本。 4mscpool技術(shù)在gsm網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)試驗及應(yīng)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)組織實施了愛立信軟交換設(shè)備mscpool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mscpool試驗網(wǎng)組網(wǎng)示意圖 愛立信設(shè)備mscpool試驗方案采用由bsc

10、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mscserver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(yīng)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mscpool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mscpool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：mscpool創(chuàng)建

11、，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(zāi)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）mscpool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mscserver的cp負荷的分析看，pool內(nèi)gs53和gs54共同分擔了bsce1/bsci1/bsci2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

12、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）。 圖4tmsi，nri示意圖 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）。 圖5nri分配示意圖 （2）mscpool能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級容災(zāi) 通過msc-s的容災(zāi)測試，驗證了mscpool的實時容災(zāi)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

13、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mscpool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，掉話指標無太大變化，由于兩個mscserver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mscpool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)mscpool，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

14、實現(xiàn)全ip網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，mscpool優(yōu)勢可以得到充分地發(fā)揮。但在目前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(zāi)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，傳輸資源的浪費會更多。 從原理上講，雖然mscpool功能不需要依賴虛擬mgw功能，但

15、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mscpool進行容災(zāi)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： （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mscserver，當主用mscserver不可達時，由hl

16、r將呼叫轉(zhuǎn)移到備用mscserver上； （3）在stp配置備份路由，當主用mscserver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)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

17、表示了nri位數(shù)和單msc-server最大容量的關(guān)系。 圖6tmsi結(jié)構(gòu)示意圖 表2nri位數(shù)與單msc-server最大容量關(guān)系表 由于這一限制，每個mscpool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mscpool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mscpool中msc server的數(shù)量（含備份的msc server）超過10個時應(yīng)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(yīng)重新啟動調(diào)動算法，按照容量將用戶重新分配到一個合理的msc-server中，但如果兩個池的nri有重復，則原有tmsi中的nri代表的msc-server在新的池中已有存在，因此不會重新啟動調(diào)動算法，該用戶會被直接分配到nri所標識的msc-server上，這樣有可能造成池中用戶分配不均。為了避免這一情況的發(fā)生，在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時就應(yīng)該充分考慮到未來的發(fā)展，在相鄰msc-s池中參照無線載頻分配的方法合理分配nri