基本介紹
- 中文名：移動交換中心池
- 外文名：MSC POOL
- 概念：3GPPR5中提出的概念
- 前提條件：無線管轄區域儘可能連續覆蓋
- 類型：名詞
概念,工作原理,MSC POOL組網方式的優點,技術要點,NRI參數,NNSF功能,組建MSCPool的前提條件,引入MSCPool對現網的影響,對網路運行維護的影響,對計費的影響,MSCPool組網規劃建議,
概念
MSC POOL：移動交換中心池。
為了便於向3G網路平滑演進，當前基於3GR4組網的軟交換在各大運營商網路均得到了大規模套用。軟交換承載控制分離的架構以及網路中MSC Server（簡稱MSCS）容量的不斷增大，其安全性顯得越來越重要，需要有完善的容災手段，以保證某個節點故障後用戶的服務不會被中斷。而傳統MSC基於單板和連線埠的安全備份機制已經不能滿足軟交換網路的安全要求，有必要引入新的安全容災備份機制，以提高網路的安全性，在激烈的市場競爭中爭取有利的地位。在這種背景下，各種軟交換容災方式先後出現，例如1+1互助方式、N+1主備方式、雙歸屬以及MSCPool方式。MSC Server容災技術主要有雙歸屬和MSC POOL兩種：雙歸屬作為一種可選的容災方式，其數據配置較為複雜，容災能力較低；MSC POOL是一種負荷分擔式的容災技術，它使得POOL內的多個節點一起分擔網路流量，節點之間處理能力動態的調配，從而可以接管多個節點故障的情況，容災能力較強。同時，在保證網路安全的前提下，如何有效地進行容量合理配置以及話務合理分配，提高網路設備利用率，也是需要重點考慮的問題。
工作原理
MSCPool是3GPPR5中提出的概念。通常情況下，我們將MSCPool在3G中的套用稱為Iu-Flex，在2G中的套用稱為A-Flex。其基本工作原理如下：當用戶進入到某個MSC Pool 的覆蓋區域時，RAN節點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，這個MSC完成位置更新過程並給用戶分配一個TMSI，這個TMSI裡面攜帶了“網路資源標識（NRI）”欄位，用來標識為這個用戶服務的MSC編號。該用戶在MSC Pool 的服務區域內移動時，將一直由這個MSC為其服務，直到離開MSC Pool的服務區域為止。在這期間，如果用戶有業務請求，那么RAN節點將根據請求訊息中所帶的TMSI中的NRI 信息，將話務直接分配到對應的MSC進行處理。
在這種工作模式下，一個MSCPool中多個MSC節點可以看作是一個大容量的MSC，用戶在Pool的移動，可以認為是在一個MSC管轄區域內移動，從而減少了MSC間的位置更新、切換和重定位，降低了C/D/E接口訊息流量。
MSC POOL組網方式的優點
圖1 傳統的網路組網圖
圖2 MSC POOL組網方式
MSC POOL組網方式的優點主要有如下幾個方面：
l MSC POOL池內話務靈活分配：根據MSCS的容量進行話務負荷的靈活分配，多個MSCS間分擔網路負荷，提升整個核心網資源利用率，節省設備投資。
l 減少MSC POOL內的潮汐效應：傳統網路中，如果用戶從一個MSCS覆蓋區域移動到另一個MSCS服務區域時，需要發起位置更新流程；在POOL組網方式中，用戶將始終保持登記在某個MSCS上，直到用戶漫遊出該POOL所管轄的所有位置區，從而降低了核心網的信令負荷。特別是對於某些大城市而言，每天上班高峰期都有大量人群湧入市中心，下班後則集中返回市郊，傳統組網方式下的用戶集中位置更新會對網路造成一定的衝擊，而MSC POOL的組網方式可以有效的減少這種潮汐效應，並減少到HLR的信令流量。
其實不僅僅是MSCS網元可以有POOL功能，該特性對於網路中所有需要容災的網元都可以實施，比如MGW POOL、SGSN POOL和GGSN POOL等，均是為了提升網路健壯性和提高設備資源利用率所做出的種種改進。
技術要點
NRI參數
NRI（網路資源標識）用於獨一無二地標識MSCPool中的核心網節點。在核心網電路域，NRI是TMSI的一部分，取自TMSI的一部分比特位（從0～10個比特，0比特表示不採用NRI，即不套用Iu-Flex技術）。其具體結構如圖1所示。
圖1 TMSI結構
圖1 TMSI結構TMSI高兩位，即30、31位比特保留，用於區分域類型，即不能用於區分用戶。26～29位比特用於VLR重啟，這段長度各廠商可以靈活分配，這裡假設長度為4位比特。這樣，TMSI的有效長度只剩下26位比特，其中NRI可以占用14～23位比特（NRI長度可變）。 NRI長度的取定和MSC的容量相互制約（不同廠商的TMSI結構有一定差異，為了便於說明，本文假定TMSI的可用長度為26位比特），單個MSCPool的NRI長度與MSC容量制約關係見表1。
表1 NRI與MSC容量對應關係
表1 NRI與MSC容量對應關係另外，當相鄰Pool區NRI相同時，會出現負荷失衡的現象，因此全網相鄰Pool間的NRI要避免重複。為了避免相鄰Pool的NRI相同，按照4色原理將所有NRI分成4組色集，具體如圖2所示，4種不同顏色Pool區域的NRI不能重複。
假設NRI有效長度為5bit，取值0～31。那么NRI紅色集1：0～7供Pool1使用；NRI藍色集2：8～15供Pool2使用；NRI黃色集3：16～23供Pool3使用；NRI綠色集4：24～31供Pool4使用。
圖2 相鄰Pool的NRI的4種色集
圖2 相鄰Pool的NRI的4種色集當NRI長度為5bit時，MSCPool里的MSC伺服器的實際個數最大為32/4=8個，此時對應的每個MSC伺服器的最大容量約200萬。當一個MSC Pool里的MSC伺服器的個數超過8個時，則需要NRI取到6 bit，每個MSC伺服器的最大容量就會下降到100萬左右。
由於NRI一旦套用之後，對其進行調整改變將會對網路造成較大影響，同時為了避免相鄰Pool之間的用戶漫遊時出現NRI取值相同而發生負荷失衡的現象，建議對NRI進行全網統一規劃，全網NRI使用相同的長度和比特位；Pool重疊或者相鄰的幾個MSCPool中所有節點的NRI必須唯一；同一個Pool內一個核心網節點可以分配多個NRI，但同一個NRI只能唯一歸屬於一個核心網節點。
NNSF功能
（1）當MS在Iu口接入時，NNSF從IDNNS（域內NAS節點選擇器）欄位獲得NRI，IDNNS欄位由MS提供給RNC，IDNNS源自TMSI、IMSI、IMEI等參數，在IDNNS欄位中有指示比特指明其源自哪個參數；
（2）當MS在A口接入時，NNSF從TMSI欄位獲得NRI。
組建MSCPool的前提條件
要實現MSCPool並儘可能發揮其組網優勢，應解決以下問題。
（1）MSCPool的無線管轄區域儘可能連續覆蓋
如果多個Pool區域交錯混雜在一起，或者單個Pool與非Pool區域混雜在一起，將導致Pool間或者Pool與非Pool區域間的切換和位置登記大大增加，C/D接口以及E接口的信令流量也將大大增加；同時，無線數據配置的複雜度也會大大增加。因此，規劃時需要根據網路實際情況調整部分傳統MSC的管轄區域，使得軟交換網路的管轄區域儘可能連續。
（2）虛擬MGW技術
目前，一個MGW同一時刻只能唯一歸屬於一個MSC伺服器（雙歸屬技術也是如此），而在MSCPool中，MGW需要與Pool內所有的MSC伺服器相連，同時接受每個MSC 伺服器的管理。虛擬MGW技術就是將單個MGW虛擬成N個MGW（N的取值與Pool內MSC 伺服器的數量相同），每個虛擬MGW分別與對應的MSC 伺服器連線，接受MSC 伺服器的管理。
由於目前A接口難以實現IP化，每個MGW虛擬成N個MGW後，每個BSC需要分別與N個虛擬MGW連線，A接口電路將由Pool內所有的MSC伺服器來管理，這樣就降低了統計復用效率，極大浪費了A接口資源，也限制了Pool內MSC的數量。同時，Pool內每次擴容增加MSC伺服器，所有的BSC都需要進行相應的調整，今後的維護難度將增大。因此虛擬MGW技術將增加A接口的管理難度。目前有設備廠商提出將MSC伺服器的A接口電路管理控制功能轉移到MGW來解決該問題，但會增加MGW的複雜度，因此該問題還有待進一步的研究。
（3）Nb接口IP化
由於採用虛擬MGW技術，每個MGW都被虛擬成N個MGW，與對應的N個MSC伺服器互聯。如果是傳統的TDM方式，虛擬MGW之間的網路連線將是非常複雜的，而且，隨著Pool中MSC伺服器數量的增加，每個MGW都需要進行調整。
Nb接口的IP化將能很好地解決這個問題，可以極大地簡化網路連線，節省投資，便於維護管理。
（4）MSCPool的安全策略
MSCPool應具備某種安全策略，即當Pool內所有可用MSC的剩餘容量之和不足以分擔其中一個MSC的業務需求時，若某個MSC出現故障，則將不允許此MSC的用戶被分配到Pool內的其他MSC，避免造成整個Pool的癱瘓。這要求在MSCPool的規劃、維護過程中，要關注Pool的實時負荷，提前預警，及時處理。
（5）被叫恢復問題
另外，當故障MSC恢復後（恢復時間在一個周期性位置更新周期內，VLR中用戶相關信息已被清空），註冊在該MSC的用戶由於故障恢復後的MSC中無用戶LAI信息，因此需要進行全網尋呼才能呼叫用戶，而在MSCPool組網情況下不能啟用全網尋呼（在MSCPool組網情況下，由於服務區域很大，因此不允許啟用全網尋呼），這也將導致被叫失敗。
被叫問題是由MSCPool的自身組網方式帶來的，如果不對呼叫流程進行一定的更改，只有縮短位置更新周期來減少影響時間，但是無法徹底解決問題。被叫問題將給客戶滿意度帶來較大的負面影響，因此，該問題需要進一步研究、解決。
引入MSCPool對現網的影響
對網路運行維護的影響
1）話統指標的變化
由於Pool內所有MSC將為每一個RAN節點服務，因此以前單個MSC基於LAI和RNC/BSC的話統指標將發生改變；MSC間的切換指標也將產生變化。由於Pool的引入，也將產生一些新的基於Pool的話統指標，例如Pool間的位置登記、切換等。現有的北向接口必須對MSCPool話統KPI統一定義，重新修改指標。
（2）用戶跟蹤方式的變化
由於RAN節點歸屬於每一個MSC/VLR，因此無法根據位置確定用戶的歸屬MSC/VLR，這樣在MSC/VLR就無法對投訴用戶進行跟蹤，需要在更高一級的網管系統中查詢獲知用戶歸屬的MSC/VLR，從而進行用戶跟蹤處理。
（3）數據配置的成倍增加
由於Pool內的MSC伺服器需要配置整個轄區內所有的RAN節點和MGW的數據，造成數據量的成倍增加。因此需要有數據配置工具來降低數據配置的工作量，減少數據配置錯誤的可能性。網元間的一致性檢查和校驗也是很重要的功能。
（4）MSC負荷的手工調整
MSCPool運行一段時間後，由於種種原則，例如初期規劃的不合理、新增MSC的加入等，都會造成Pool內MSC之間的負荷不均衡，這時需要進行負荷的手工調整（即負荷重分配功能），以使Pool內負荷重新達到均衡。因此，需要制定規程來明確負荷狀態的監控和調整機制。
對計費的影響
目前中國移動運營商的計費主要以本地網為基礎，不同本地網計費的標準不一致。如果跨本地網引入MSCPool之後，就會導致計費問題。例如，跨本地網組建Pool時，兩個本地網的用戶可能由同一個MSC服務，這時會出現同一個MSC的用戶撥打同一個號碼而資費不一致的情況。
為了真實反映用戶的實際位置，根據用戶的實際位置來實現靈活的計費，建議根據LAI來進行計費。採用LAI方式計費，需要對BOSS系統進行改造，同時需要HLR支持PSI（提供用戶信息）功能，由HLR發出PSI訊息以獲得被叫的最新位置信息，再反饋給SCP。
MSCPool組網規劃建議
MSCPool的組網規劃是一項系統工程，需要考慮很多因素，這裡列出幾個需重點考慮的方面，並給出相關建議。
（1）MSCPool引入的時機
當前面提到的關於MSCPool組網的幾個問題得到了較好的解決後，便可引入MSCPool。至於2G、3G是分別組網還是獨立組網，需要根據MSCPool技術的成熟程度具體考慮。
（2）NRI全網統一規劃
NRI的規劃不統一會導致Pool內的負荷不均衡，也將為以後Pool的維護管理帶來很大的困難，因此建議NRI全網統一規劃。
（3）MSCPool容量規劃
如果全網組建MSCPool，MSCPool內核心網節點的數量應當統籌考慮，太少，則Pool區域過小，無法體現Pool的大區和容災優勢；太多，則維護規劃難度加大。根據本文前面章節的假設，建議MSC伺服器個數以8～16個為宜（實際組網時的核心網節點具體個數，需根據實際規劃的TMSI可用長度及NRI位數而定）。
MSCPool內MSC的容量冗餘度應根據容災的具體要求來考慮，在MSC數量一定的前提下，要求同時容災的MSC數量越多，MSC的容量冗餘度越大。
（4）MSCPool組網的地域選擇
MSCPool組網、規劃的Pool在無線管轄區域應該連續，同時為了運維的便利，不建議跨省組網。為了解決特大城市的“潮汐效應”和移動性信令問題，以及發達地區與欠發達地區的勞務人口流動和話務不平衡問題，MSCPool區域的選擇應考慮區域性的話務互補，例如大城市與衛星城市共同組建Pool，發達地區和不發達地區共同組建Pool，以提高設備的利用率，充分發揮MSCPool的組網優勢。
（5）DefaultMSC的規劃
DefaultMSC用於Pool內的用戶漫遊出Pool區域註冊到Pool外的MSC時的移動性管理問題，或者用於用戶切換到Pool外MSC時的切換請求。DefaultMSC需要配置Pool內所有的MSC信息和NRI，用於向Pool內目標MSC轉發Pool外MSC的切換/位置登記請求信息，因此，可以認為DefaultMSC充當了MSC Pool內核心網網元與外界MSC之間的訊息轉接點。
Pool的每個MSC都可以配置成DefaultMSC，為了防止單點故障，應規劃兩個以上的DefaultMSC。
（6）MSCPool的擴容、分裂以及重組
MSCPool的擴容、分裂以及重組，應當儘量保證Pool的地域連續性,減小對現網的影響，儘量不增加運維的複雜度，充分發揮MSCPool的優越性。
