MSC POOL技术在河南移动网络中的应用与组网探讨

随着GSM网络规模的逐年增大，移动核心网的网络安全、资源共享和负荷均衡等需求变得越来越迫切。MSC POOL技术的出现很好地解决了这些需求。本文在介绍了MSC POOL的技术原理和组网方案后，结合河南移动MSC POOL的成功实施经验对这种全新的网络架构方案进行了阐述和探讨。

1  引言

随着河南移动GSM网络规模的逐年增大，移动核心网的网络安全、资源共享和负荷均衡等需求变得越来越迫切。MSC POOL技术的出现很好地帮河南移动解决了这些需求。河南移动2008年底在南阳移动的GSM网络中成功地进行了MSC POOL的部署实施，通过近3个月的运行观察，MSC POOL技术的组网优势在实践中得到了充分的验证。随着传统TDM交换机的退网，新部署的软交换设备为MSC POOL的推广应用提供了绝佳的部署时机。随着3G牌照的发放，中国移动将大力建设TD-SCDMA网络，并制定了2G/3G共用核心网的建设方针。通过调研得知大部分RNC厂商都已宣称支持Iu-Flex技术，从理论上讲GSM网络和TD-SCDMA网络共用MSC POOL的核心网络架构将成为可能。这种全新的网络架构思路如果能验证是可行的，将对提升河南移动网络质量有着极大的促进作用。

本文在介绍了MSC POOL的技术原理和组网方案后，结合河南移动MSC POOL的成功实施经验对这种全新的网络架构方案进行了阐述和探讨。

2  MSC POOL技术原理与组网方案

3GPP在R5中开始支持A/Iu-Flex功能(3GPP 23.236)，引入了"区域池（POOL Area）"的概念，即核心网节点作为资源池，BSC/RNC可以支持一个RAN节点到多个核心网节点的域内连接路由功能，允许BSC/RNC节点把信息在相应的CS域或PS域路由到不同的核心网节点，从而使多个MSC或SGSN之间进行负荷分担以进一步提高硬件的使用效率。如图1所示，POOL Area集中了一个或多个MSC（MSC Server+MGW）或SGSN服务区，移动终端可以在此区域中漫游而不需要改变服务核心网节点。一个区域池可以服务于几个并行的核心网节点，区域池对CS域和PS域可以独立配置。MSC为终端用户分配TMSI和SGSN为用户分配P-TMSI的临时标志的字段中分配网络资源标志（NRI），标志核心网节点编号，表明用户注册到哪个池中的网元；BSC/RNC通过NRI将上行消息路由接到核心网节点。从RAN的角度来看，区域池包括一组并行核心网节点所服务的一个或多个BSC/RNC所有的位置区/路由区（LA/RA），这组核心网节点可能还服务于该区域池之外的LA/RA，也可能服务于其他的区域池。这组核心网节点也可以是相应的MSC池或SGSN池。一个区域池中多个核心网节点可以实现负荷均衡，而且它们所提供的服务范围与单个核心网节点提供的服务区相比扩大了许多，这样可以减少核心网间节点更新、切换和重定位，降低归属位置寄存器（HLR）的更新流量。

图1  MSC POOL组网示意图

"池区"是移动台在此区域内漫游而不需要改变为其服务的MSC/MSS的区域。也就是说只要移动用户在池区的覆盖范围内，其永远登记在最开始登记的MSC/VLR内。一个池区可以被多个MSC服务，池区可以重叠，在规范中称为Overlapping区。

2.1  MSC POOL关键技术名词介绍

(1)NRI网络资源标识

一个NRI唯一确定某池区内的一个核心网节点MSC/MSS，而一个核心网节点可以设有多个NRI。NRI是TMSI字段的一部份，是由核心网节点分配给移动用户的。按照3GPP的规范要求，NRI位于TMSI的14~23比特位，也就是说NRI的长度可灵活地在0~10bits之间选择。在实际组网中，一般会按照POOL的规模大小及发展趋势来分配NRI的长度。图2所示即是规范中要求的NRI在TMSI中的比特位示意图。

图2  NRI在TMSI中的比特位示意图

(2)NNSF非接入层节点选择功能

简单来说，NNSF功能模块为移动用户选择服务核心网节点、路由话务及信令到对应的核心网元，一般在BSC/RNC或者MGW网元上实现。BSC/RNC或者MGW根据非接入层的信令消息或者LLC帧推导出NRI，根据NRI判断出所属的核心网网元，然后将相关消息路由到这个核心网网元。如果没有为获得的NRI配置核心网节点地址或者得不到NRI的话(例如获取的用户标识为IMSI或者没带有NRI的TMSI时)，那么NAS节点选择功能将自动选择一个有效的核心网节点，例如通过BSC/RNC的负载均衡Load Balancing算法选定一个可达的MSC Server，再将消息路由到所选定的核心网节点。一般而言，移动用户从外部位置更新到POOL Area里时或在POOL Area中开机做Attach时属于此类情况。

2.2  MSC POOL组网方式

根据3GPP规范，BSC/RNC和MGW都可以作为NNSF节点。NNSF节点选择的不同将导致MSC POOL组网方案的不同。下面分别阐述之。

方案一：BSC实现NNSF

该方案的特点是BSC和池中的多个MGW互联，多个MGW分属于池中不同的MSC Server（见图3）。

图3  BSC实现NNSF的MSC POOL组网方案

该方案的优点是网络结构清晰，对于MGW宕机的情形有很好的保护机制。缺点是A接口物理连接复杂，TDM环境下A接口数需求较高。另外，存在一个BSC下的用户间呼叫占用两个MGW资源的情况。

方案二：MGW实现NNSF

该方案的特点是BSC仅和池中的一个MGW相连，BSC透传用户请求至MGW，由MGW选择核心网节点。MGW和池中的多个MSS有逻辑上的关联关系（见图4）。

图4  MGW实现NNSF的MSC POOL组网方案（略）

该方案的优点是A接口物理连接简单，TDM端口数要求少，资源利用率较高。缺点是缺乏对MGW宕机情况下冗余保护机制。

3  河南移动现网MSC POOL组网经验介绍

为了验证MSC POOL组网的优势和成熟性，2008年底河南移动在南阳本地网区域进行了MSC POOL组网方案的验证。整个MSC POOL由3台MSC Server和3台MGW组成，采用了BSC做NNSF的组网方案。其组网结构参见图5。

图5  南阳移动MSC POOL组网结构图

来源：电信网技术