軟交換核心網(wǎng)MSCPOOL技術(shù)研究

孫志剛　姜金池

【摘要】 隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，電信運營商的核心網(wǎng)絡(luò)正在經(jīng)歷著翻天覆地的變化。在3G軟交換時代，核心網(wǎng)通過引入A/Iu-Flex技術(shù)，將傳統(tǒng)軟交換網(wǎng)絡(luò)改造成MSC POOL網(wǎng)絡(luò)，極大地提升了通信網(wǎng)絡(luò)的各項性能。本文從技術(shù)原理、組網(wǎng)設(shè)計等方面入手，對MSC POOL技術(shù)進行了深入研究。

【關(guān)鍵字】 軟交換 MSC POOL 改造 代理NNSF

當前，各大電信運營商的3G核心網(wǎng)絡(luò)都已采用軟交換設(shè)備。但是，傳統(tǒng)的軟交換網(wǎng)絡(luò)由于采用了獨立的組網(wǎng)方式，這使其在提高網(wǎng)絡(luò)利用率、降低綜合運營成本等方面存在缺陷。而通過組建MSC POOL網(wǎng)絡(luò)，則可以合理的避免這些問題。

一、傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的弊端

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通常以MSC為單位組網(wǎng)，每臺交換機獨立覆蓋某一區(qū)域。這就使其在應(yīng)對潮汐效應(yīng)和容災(zāi)備份等問題上存在安全隱患。由于移動用戶具有隨機移動性，這就使得移動通信網(wǎng)存在“潮汐效應(yīng)”——大規(guī)模用戶的移動會造成網(wǎng)絡(luò)負荷的劇烈變化。對于潮汐現(xiàn)象明顯的交換機，不同的信令和中繼板卡會出現(xiàn)高負荷運轉(zhuǎn)情況，影響設(shè)備正常運行。

在容災(zāi)方面，如果某臺交換機出現(xiàn)故障，相關(guān)區(qū)域下的用戶都會受到影響。即使采用了N+1方式進行容災(zāi)備份，也會受限于備用交換機運行狀態(tài)、維護人員技術(shù)水平等因素。

二、MSC POOL技術(shù)原理

MSC POOL技術(shù)即A/Iu-Flex技術(shù)，它是在3G R5版本中被引入到CS域核心網(wǎng)的一項全新技術(shù)。簡單地講，MSC POOL就是將相鄰區(qū)域內(nèi)多臺MSC互相連接，組成一個軟交換池組，區(qū)域內(nèi)所有的BSC通過A接口接入到MSC POOL中，并與多個MSC連接，從而由多個MSC動態(tài)地為池內(nèi)所有BSC提供服務(wù)。

這里，涉及到MSC POOL技術(shù)的幾個重要概念。

2.1 MSC池和MSC池區(qū)

MSC池是指某區(qū)域內(nèi)所有交換機組成的MSC POOL，而MSC池所服務(wù)的區(qū)域則被稱為MSC池區(qū)，即MSC POOL 下BSC和RNC所覆蓋的區(qū)域。

2.2 虛擬媒體網(wǎng)關(guān)

為了簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，避免組POOL時對現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備進行過多的改動，MSC POOL允許把一個實體MGW在軟件層面分離成若干個虛擬VMGW。通過VMGW技術(shù)，每個BSC只需要與POOL內(nèi)一對或者一個MGW有物理連接即可。BSC通過VMGW與POOL內(nèi)每個MSC實現(xiàn)信令連接。

2.3 TMSI和NRI

TMSI，臨時用戶標識，是由網(wǎng)絡(luò)分配給所有登記到設(shè)備上的合法用戶的一個臨時性標識，用于替代IMSI。

TMSI的標準長度為32bit，其中第23-14bit用于網(wǎng)絡(luò)資源標識，即NRI。NRI是MSC POOL技術(shù)中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。當用戶第一次進入MSC POOL網(wǎng)絡(luò)時，它會登記到POOL內(nèi)某一個MSC上。對應(yīng)的MSC會為該用戶分配一個新的TMSI，其中就包括本局的NRI信息。BSC通過NRI信息，將與其相關(guān)業(yè)務(wù)路由到NRI對應(yīng)的MSC上。

2.4 NNSF功能

NNSF 是指NAS節(jié)點選擇功能。在MSC POOL網(wǎng)絡(luò)中，為了實現(xiàn)移動用戶選擇向其提供服務(wù)的MSC設(shè)備，由MGW或者BSC/RNC實現(xiàn)對NRI的識別和判斷。

三、MSC POOL組網(wǎng)研究

作為一種全新的組網(wǎng)方式，MSC POOL網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)有較大的區(qū)別。MSC POOL網(wǎng)絡(luò)在切換、負荷分擔(dān)和用戶遷移等方面均有明顯的優(yōu)勢。

3.1切換原理

獨立交換機組建MSC POOL后，原有的局間切換都變?yōu)镻OOL內(nèi)切換，本地網(wǎng)絡(luò)的切換量將會有大幅度下降。只有用戶移出或移入MSC POOL，才會發(fā)生傳統(tǒng)意義上的局間切換，極大的降低了網(wǎng)絡(luò)負荷，有效提升了用戶感知。

3.2負荷分擔(dān)

NNSF功能實體根據(jù)各交換機的當前負荷情況，將新用戶動態(tài)的分配到負荷較低的MSC上，被稱為常規(guī)負荷分擔(dān)。當POOL內(nèi)交換機出現(xiàn)宕機或者其他嚴重故障時，登記在該交換機下的用戶通過主被叫或者周期性位置更新方式，自動登記到正常的交換機下。實現(xiàn)異常情況下的負荷分擔(dān)。

3.3用戶遷移

通過給MSS下發(fā)負荷重分配指令，實現(xiàn)特定MSS上空閑狀態(tài)用戶的遷移，以達到對POOL內(nèi)MSS負荷進行均衡的目的。用戶遷移通常可以應(yīng)用到以下場景：日常維護（如重大升級導(dǎo)致用戶分配不均），故障恢復(fù)和POOL網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)調(diào)整（如新增或減少MSS）。

四、結(jié)束語

通過采用MSC POOL技術(shù)，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了革命性的變化。相對于傳統(tǒng)的軟交換網(wǎng)絡(luò)，MSC POOL組網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)容量大、負荷分擔(dān)靈活、自動容災(zāi)備份、維護簡單等優(yōu)點。

在實際組網(wǎng)操作中，需要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、設(shè)備特點等合理選擇組網(wǎng)方式和相關(guān)技術(shù)參數(shù)，從而更加有效的發(fā)揮MSC POOL網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢。

參 考 文 獻

[1] 郎為民.軟交換體系結(jié)構(gòu)研究. 數(shù)字通信世界， 2007年2期

[2] 崔紅莉.軟交換容災(zāi)技術(shù)在移動通信網(wǎng)中應(yīng)用研究. 南京郵電大學(xué)，2012年