WCDMA的R4版本于2001年3月凍結,且廠商設備已趨于成熟穩(wěn)定。因此，WCDMA核心網采用R4版本已不容置疑。而R4的“控制與承載分離”的特性，使運營商紛紛選擇“大容量，少局所”的核心網建設原則。所以，核心網的備份策略十分重要。本文就MSCPool這一MSCServer的備份技術進行解析。
3GPPTS23.236“Intra-domainconnection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes” 定義了核心網控制節(jié)點（MSC,SGSN）以池組方式工作的機制。這打破了以往RNC與MSC間一對一的控制關系，如圖1所示。

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圖1
MSCPool適用于非分層網絡結構（傳統MSC）或分層網絡結構（軟交換MSC），其規(guī)范中定義Iumode和A/Gsmode也分別適用于WCDMA和GSM。當其用于GSM系統時，簡稱為A-Flex，用于WCDMA系統時簡稱Iu-Flex。

1關鍵技術
MSCPool技術的實現涉及一個關鍵參數和一個關鍵功能，關鍵參數是指網絡資源標識(NRI)，關鍵功能是指非接入層網絡節(jié)點選擇功能(NAS)。
NRI在所有的核心網節(jié)點中獨一無二地標識單個核心網節(jié)點(即MSC或SGSN)，并且NRI的長度在一個池域中所有節(jié)點應該相同。當在不同池域重疊內，一個核心網節(jié)點可以分配多個NRI，但是NRI應該配置相同的長度。NRI是TMSI或P-TMSI的一部分，是由服務核心網節(jié)點分配給手機的。NRI具有靈活的長度分配，從0個比特到10個比特。0個比特表示不能使用Iu-Flex技術。NRI往往在TMSI和P-TMSI的23到14比特位編碼，23位是NRI的高比特位。假設NRI為10bit，圖2為TMSI的比特示意圖。

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圖2
NAS功能在RAN網元實現（一般是在RNC），這個功能用于路由初始的非接入層的信令消息或者LLC幀，通過NRI標識選擇特定的核心網網元。首先，RNC根據非接入層的信令消息或者LLC幀推導出NRI，并根據NRI獲得配置的核心網網元節(jié)點將消息路由到這個核心網網元。如果對推導出來的NRI沒有配置核心網網元地址，或者沒有推導出NRI(如MS帶上來的指示表明不包含NRI)，則選擇有效的核心網網元(如根據負荷分擔)，并將路由消息或LLC幀傳送給選擇的核心網網元。
2實現機制

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圖3
用戶剛進入MSCPool的服務區(qū)域，RNC根據負載均衡的原則為用戶分配一個MSC，MSC給用戶分配一個TMSI并完成位置更新過程。TMSI里面帶有NRI（NetworkResourceIdentifier），用于在池組內標識MSC。用戶注冊在此MSC后一直由這個MSC為其服務，直到他離開該MSC Pool的服務區(qū)域。在此期間用戶如有業(yè)務請求，系統將根據請求中TMSI所帶的NRI，把話務分配到相應的MSC處理。如圖3所示：1個 MSC Pool中共有3個MSC，NRI分別用值1～3表示，RNC必須記錄該對應關系，無線接入用戶請求中的TMSI中NRI為1，則RNC根據其保存的對應關系，將用戶建鏈請求直傳到對應CN：MSC1。
當MS從一個池區(qū)進入另一池區(qū)的時候，MS在新池區(qū)發(fā)起位置更新請求（帶LAIo,TMSIo），RNC算出NRI不在自己池區(qū)中，則選擇自己池區(qū)中某個 MSC來服務，新MSC發(fā)現LAIo對應多個MSC，則再根據TMSIo得到NRIo，根據NRIo得到惟一的MSC，即向該MSC取用戶標識等信息。之后的流程同通常流程。

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圖4
當MSC有一個Pool的情況，用戶在RNC間切換，包括在MSCServer中切換，都沒有核心網的切換及位置更新流程。而用戶在Pool間切換，如上文所述，新MSC需向原MSC取用戶信息。如圖4，上半圖表示一個Pool，下半圖表示Pool間切換的情況。
3流程分析

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圖5
我們通過一個ISMI附著的過程來說明使用MSCPool的具體流程，如圖5所示。
(1)UE發(fā)起RRC連接，并發(fā)送包含IDNNS信息的Initial_DT（Iu模式）。
(2)RNC任選一核心網節(jié)點，并產生Initial_UE消息，通過Iu-CS接口發(fā)送到所選的MSC/VLR。
(3)執(zhí)行安全功能（可選）。
(4)如果UE沒有注冊到MSC，MSC會激發(fā)到HLR的位置更新的步驟。
a.發(fā)送位置更新UpdateLocation到HLR；
b.如果UE曾經注冊到另一VLR，HLR將發(fā)送該位置信息刪除的步驟給舊的VLR；
c.舊VLR回復CancelLocationAck；
d.HLR給新的VLR下發(fā)用戶數據；
e.新VLR回復Ack，表示收到用戶數據；
f.結束位置更新過程后，HLR給新的VLR返回Ack；
g.MSC/VLR為UE分配一個新的TMSI，并將該值通過位置更新接收流程送到UE。該TMSI就包括了VLR的NRI值。
4應用場景
MSCPool技術為運營商對移動網絡的運維帶來了諸多優(yōu)勢，其主要應用如下。
(1)減少核心網絡信令開銷負荷
Pool的概念提供了公共MSC/SGSN服務區(qū)，原有MSC/SGSN間的位置更新全部優(yōu)化為MSC內位置更新。因此，MSCPool可大大降低局間的位置更新/切換次數，減少MSC和HLR的系統信令開銷，降低核心網節(jié)點負荷，提升網元容量，減少網元占用。
(2)核心網設備負載均衡
傳統網絡中不同節(jié)點由于覆蓋范圍不同，話務峰值出現在不同時間不同地點，網絡規(guī)劃都按各自最大可能出現的話務來配置單個節(jié)點。MSCPool的引入，使話務在所有節(jié)點中平均分配，避免網絡資源不均衡利用。
(3)網絡規(guī)劃擴容靈活、簡化工程實施
Pool的引入，實現了無線接入網絡和核心網絡的互不影響。無線網絡和核心網絡的擴容相對獨立，無需考慮與某個特定MSCServer的容量匹配。同時，該技術的應用，使擴容不會對網絡產生影響，也無需無線設備的割接過程。因為擴容時，無須重新劃分位置區(qū)，也不會涉及RAN的重新歸屬。
(4)實現網絡級冗余備份保障
假如網絡中某一節(jié)點故障或擁塞，RNC可相應選擇“池”內其他可用節(jié)點實時接替，實現真正意義上的實時網絡級冗余安全保障。
5問題分析
在以上應用中，當MSCPool用于網絡備份時還存在一定的缺陷。
(1)第一次主叫不成功
當某MSCServer故障（或其鏈路不可達），由其分配TMSI的用戶第一次主叫，RNC還是會根據NRI，送到故障MSCServer，因此第一次主叫不成功。但是，當用戶主叫不成功，網絡會要求UE進行一次IMSI的位置更新，當UE進行位置更新時，RNC會將其根據負荷均衡的原則路由到正常的MSCServer。
(2)被叫不可達（無位置更新發(fā)生）
當某MSCServer故障，HLR根據其保存的位置信息向該MSCServer要用戶的漫游號碼MSRN。但是該MSCServer故障，除非用戶發(fā)起新的位置更新，將HLR的位置信息更改，否則由該MSC分配TMSI的用戶作為被叫均不可達。
而有4種情況會發(fā)生位置更新：用戶發(fā)生跨MSCPool的位置更新，周期性位置更新中UE計時器到時而觸發(fā)，用戶開關機以及用戶主叫。
以上4種只有“周期性位置更新中UE計時器到時觸發(fā)”是非用戶行為。我們可以調整RNC中周期性位置更新周期時長，將其設為最小周期，RNC通過廣播信道通知UE，使終端在較短時間內進行自動位置更新。但是，在TS25331的規(guī)范中定義，如果終端發(fā)現該計時器值發(fā)生變化，UE先還是按原周期進行一次自動的位置觸發(fā);其后，UE再根據新計時器值進行位置更新。因此，該方式還是不可用。
目前有一種私有協議能改善該現象。首先，為Pool中每個MSCServer定義一個defaultMSC。當HLR查詢某故障MSC中動態(tài)數據時，發(fā)現信令不可達則改向預先定義的某備用MSC進行數據恢復，通過Global Paging功能激發(fā)被叫用戶的位置更新（IMSI）。但是，該方法也有一定的局限性，由于3G的規(guī)范中定義了MSC Server使用IMSI進行尋呼時，UE的Paging Response 必須使用IMSI，這與2G的網絡不同。因此，即使采用了該私有協議，用戶以TMSI進行位置更新時，RNC不知道該發(fā)往池內的哪個MSC，因此池內 MSC數眾多時隨機“命中”的概率就較小。所以，該方案也僅僅是改善了，而不是解決了該問題。
但瑕不掩瑜，MSCPool技術在提高設備容量為運營商節(jié)約投資成本的同時，其便于擴容，負荷均衡，減少核心信令鏈路等也大大節(jié)約了運營成本。尤其是隨著運營商對服務可靠性、網絡穩(wěn)定性以及降低OPEX的日益關注，該技術必將在2G/3G網絡中得到廣泛的運用。

作者：席平亞　上海電信長途無線部

[ 本帖最后由 kunsino 于 2008-3-10 07:28 編輯 ]