msc pool移动交换中心池
msc pool
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概念
工作原理
MSCPool是3GPPR5中提出的概念通常情况下我们将MSCPool在3G中的应用称为Iu-Flex在2G中的应用称为A-Flex其基本工作原理如下当用户进入到某个MSC Pool 的覆盖区域时RAN节点会按照负载均衡的原则将用户的位置更新请求随机地分配给池组中的某一个MSC这个MSC完成位置更新过程并给用户分配一个TMSI这个TMSI里面携带了网络资源标志NRI字段用来标识为这个用户服务的MSC编号该用户在MSC Pool 的服务区域内移动时将一直由这个MSC为其服务直到离开MSC Pool的服务区域为止在这期间如果用户有业务请求那么RAN节点将根据请求消息中所带的TMSI中的NRI 信息将话务直接分配到对应的MSC进行处理
在这种工作模式下一个MSCPool中多个MSC节点可以看作是一个大容量的MSC用户在Pool的移动可以认为是在一个MSC管辖区域内移动从而减少了MSC间的位置更新切换和重定位降低了C/D/E接口消息流量
当MSCPool内某个MSC发生故障退出服务时RAN节点将会把该MSC下用户的业务请求分配到Pool内其他有效的MSC根据负荷均衡原则从而实现对MSC的容灾
技术要点
NRI参数
NRI网络资源标识用于独一无二地标识MSCPool中的核心网节点在核心网
电路域NRI是TMSI的一部分取自TMSI的一部分比特位从0～10个比特0比特表示不采用NRI即不应用Iu-Flex技术其具体结构如图1所示
TMSI高两位即3031位比特保留用于区分域类型即不能用于区分用户26～29位比特用于VLR重启这段长度各厂商可以灵活分配这里假设长度为4位比特这样TMSI的有效长度只剩下26位比特其中NRI可以占用14～23位比特NRI长度可变
NRI长度的取定和MSC的容量相互制约不同厂商的TMSI结构有一定差异为了便于说明本文假定TMSI的可用长度为26位比特单个MSCPool的NRI长度与MSC容量制约关系见表1
另外当相邻Pool区NRI相同时会出现负荷失衡的现象因此全网相邻Pool间的NRI要避免重复为了避免相邻Pool的NRI相同按照4色原理将所有NRI分成4组色集具体如图2所示4种不同颜色Pool区域的NRI不能重复
假设NRI有效长度为5bit取值0～31那么NRI红色集10～7供Pool1使用NRI蓝色集28～15供Pool2使用NRI黄色集316～23供Pool3使用NRI绿色集424～31供Pool4使用
当NRI长度为5bit时MSCPool里的MSC服务器的实际个数最大为32/4=8个此时对应的每个MSC服务器的最大容量约200万当一个MSC Pool里的MSC服务器的个数超过8个时则需要NRI取到6 bit每个MSC服务器的最大容量就会下降到100万左右
由于NRI一旦应用之后对其进行调整改变将会对网络造成较大影响同时为了避免相邻Pool之间的用户漫游时出现NRI取值相同而发生负荷失衡的现象建议对NRI进行全网统一规划全网NRI使用相同的长度和比特位Pool重叠或者相邻的几个MSCPool中所有节点的NRI必须唯一同一个Pool内一个核心网节点可以分配多个NRI但同一个NRI只能唯一归属于一个核心网节点
NNSF功能
NNSF功能即根据NRI来选择特定的核心网网元用于路由初始的NAS信令消息或者LLC帧此功能在RAN节点RNC或者BSC实现也有设备厂商在MGW上实现该功能如果NNSF功能根据NAS信令消息或者LLC帧推导出NRI并配置了该NRI对应的核心网网元节点地址则这些消息路由到这个核心网网元如果推导出来的NRI没有配置对应的核心网网元地址或者配置了地址但是该核心网网元发生故障退出服务又或者没有推导出NRI如MS带上来的指示表明不包含NRI则NNSF功能将随机选择Pool内有效的核心网网元根据负荷均衡原则并路由消息或LLC帧到选择的核心网网元
在不同的接入方式下NNSF推导NRI的方法如下
1当MS在Iu口接入时NNSF从IDNNS域内NAS节点选择器字段获得NRIIDNNS字段由MS提供给RNCIDNNS源自TMSIIMSIIMEI等参数在IDNNS字段中有指示比特指明其源自哪个参数
2当MS在A口接入时NNSF从TMSI字段获得NRI
组建MSCPool的前提条件
要实现MSCPool并尽可能发挥其组网优势应解决以下问题
1MSCPool的无线管辖区域尽可能连续覆盖
如果多个Pool区域交错混杂在一起或者单个Pool与非Pool区域混杂在一起将导致Pool间或者Pool与非Pool区域间的切换和位置登记大大增加C/D接口以及E接口的信令流量也将大大增加同时无线数据配置的复杂度也会大大增加因此规划时需要根据网络实际情况调整部分传统MSC的管辖区域使得软交换网络的管辖区域尽可能连续
2虚拟MGW技术
目前一个MGW同一时刻只能唯一归属于一个MSC服务器双归属技术也是如此而在MSCPool中MGW需要与Pool内所有的MSC服务器相连同时接受每个MSC 服务器的管理虚拟MGW技术就是将单个MGW虚拟成N个MGWN的取值与Pool内MSC服务器的数量相同每个虚拟MGW分别与对应的MSC 服务器连接接受MSC 服务器的管理
由于目前A接口难以实现IP化每个MGW虚拟成N个MGW后每个BSC需要分别与N个虚拟MGW连接A接口电路将由Pool内所有的MSC服务器来管理这样就降低了统计复用效率极大浪费了A接口资源也限制了Pool内MSC的数量同时Pool内每次扩容增加MSC服务器所有的BSC都需要进行相应的调整今后的维护难度将增大因此虚拟MGW技术将增加A接口的管理难度目前有设备厂商提出将MSC服务器的A接口电路管理控制功能转移到MGW来解决该问题但会增加MGW的复杂度因此该问题还有待进一步的研究
3Nb接口IP化
由于采用虚拟MGW技术每个MGW都被虚拟成N个MGW与对应的N个MSC服务器互联如果是传统的TDM方式虚拟MGW之间的网络连接将是非常复杂的而且随着Pool中MSC服务器数量的增加每个MGW都需要进行调整
Nb接口的IP化将能很好地解决这个问题可以极大地简化网络连接节省投资便于维护管理
4MSCPool的安全策略
MSCPool应具备某种安全策略即当Pool内所有可用MSC的剩余容量之和不足以分担其中一个MSC的业务需求时若某个MSC出现故障则将不允许此MSC的用户被分配到Pool内的其他MSC避免造成整个Pool的瘫痪这要求在MSCPool的规划维护过程中要关注Pool的实时负荷提前预警及时处理
5被叫恢复问题
MSCPool内某MSC故障后HLR将无法发送PRN消息提供漫游号码消息到该MSC此时注册在该故障MSC中的用户无法做被叫只有等待该故障MSC的用户主动做了位置更新或做了主叫而注册到MSCPool内其他有效的MSC后才能够做被叫周期性位置更新在RAN侧通常配置为60min如果用户在周期性位置更新时间内没有做主叫或者进行主动位置更新则被叫将一直没有办法接通
另外当故障MSC恢复后恢复时间在一个周期性位置更新周期内VLR中用户相关信息已被清空注册在该MSC的用户由于故障恢复后的MSC中无用户LAI信息因此需要进行全网寻呼才能呼叫用户而在MSCPool组网情况下不能启用全网寻呼在MSCPool组网情况下由于服务区域很大因此不允许启用全网寻呼这也将导致被叫失败
被叫问题是由MSCPool的自身组网方式带来的如果不对呼叫流程进行一定的更改只有缩短位置更新周期来减少影响时间但是无法彻底解决问题被叫问题将给客户满意度带来较大的负面影响因此该问题需要进一步研究解决
引入MSCPool对现网的影响
对网络运行维护的影响
1话统指标的变化
由于Pool内所有MSC将为每一个RAN节点服务因此以前单个MSC基于LAI和RNC/BSC的话统指标将发生改变MSC间的切换指标也将产生变化由于Pool的引入也将产生一些新的基于Pool的话统指标例如Pool间的位置登记切换等现有的北向接口必须对MSCPool话统KPI统一定义重新修改指标
2用户跟踪方式的变化
由于RAN节点归属于每一个MSC/VLR因此无法根据位置确定用户的归属MSC/VLR这样在MSC/VLR就无法对投诉用户进行跟踪需要在更高一级的网管系统中查询获知用户归属的MSC/VLR从而进行用户跟踪处理
3数据配置的成倍增加
由于Pool内的MSC服务器需要配置整个辖区内所有的RAN节点和MGW的数据造成数据量的成倍增加因此需要有数据配置工具来降低数据配置的工作量减少数据配置错误的可能性网元间的一致性检查和校验也是很重要的功能
4MSC负荷的手工调整
MSCPool运行一段时间后由于种种原则例如初期规划的不合理新增MSC的加入等都会造成Pool内MSC之间的负荷不均衡这时需要进行负荷的手工调整即负荷重分配功能以使Pool内负荷重新达到均衡因此需要制定规程来明确负荷状态的监控和调整机制
对计费的影响
目前中国移动运营商的计费主要以本地网为基础不同本地网计费的标准不一致如果跨本地网引入MSCPool之后就会导致计费问题例如跨本地网组建Pool时两个本地网的用户可能由同一个MSC服务这时会出现同一个MSC的用户拨打同一个号码而资费不一致的情况
为了真实反映用户的实际位置根据用户的实际位置来实现灵活的计费建议根据LAI来进行计费采用LAI方式计费需要对BOSS系统进行改造同时需要HLR支持PSI提供用户信息功能由HLR发出PSI消息以获得被叫的最新位置信息再反馈给SCP
MSCPool组网规划建议
MSCPool的组网规划是一项系统工程需要考虑很多因素这里列出几个需重点考虑的方面并给出相关建议
1MSCPool引入的时机
当前面提到的关于MSCPool组网的几个问题得到了较好的解决后便可引入MSCPool至于2G3G是分别组网还是独立组网需要根据3G牌照的发放时间和MSCPool技术的成熟程度具体考虑
2NRI全网统一规划
NRI的规划不统一会导致Pool内的负荷不均衡也将为以后Pool的维护管理带来很大的困难因此建议NRI全网统一规划
3MSCPool容量规划
如果全网组建MSCPoolMSCPool内核心网节点的数量应当统筹考虑太少则Pool区域过小无法体现Pool的大区和容灾优势太多则维护规划难度加大根据本文前面章节的假设建议MSC服务器个数以8～16个为宜实际组网时的核心网节点具体个数需根据实际规划的TMSI可用长度及NRI位数而定
MSCPool内MSC的容量冗余度应根据容灾的具体要求来考虑在MSC数量一定的前提下要求同时容灾的MSC数量越多MSC的容量冗余度越大
4MSCPool组网的地域选择
MSCPool组网规划的Pool在无线管辖区域应该连续同时为了运维的便利不建议跨省组网为了解决特大城市的潮汐效应和移动性信令问题以及发达地区与欠发达地区的劳务人口流动和话务不平衡问题MSCPool区域的选择应考虑区域性的话务互补例如大城市与卫星城市共同组建Pool发达地区和不发达地区共同组建Pool以提高设备的利用率充分发挥MSCPool的组网优势
5DefaultMSC的规划
DefaultMSC用于Pool内的用户漫游出Pool区域注册到Pool外的MSC时的移动性管理问题或者用于用户切换到Pool外MSC时的切换请求DefaultMSC需要配置Pool内所有的MSC信息和NRI用于向Pool内目标MSC转发Pool外MSC的切换/位置登记请求信息因此可以认为DefaultMSC充当了MSC Pool内核心网网元与外界MSC之间的消息转接点
Pool的每个MSC都可以配置成DefaultMSC为了防止单点故障应规划两个以上的DefaultMSC
6MSCPool的扩容分裂以及重组
MSCPool的扩容分裂以及重组应当尽量保证Pool的地域连续性,减小对现网的影响尽量不增加运维的复杂度充分发挥MSCPool的优越性
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