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MSC池组化组网问题的分析和研究
作&&&&者：
来&&&&源： 华南理工大学
摘&&&&要： MSC池组化是3GPP在技术规范TS23.236中提出的新一代移动网络核心网组网技术方案。其基本思路是让一组MSC，共同分担池组内的业务负荷，要求池组内所有MSC在逻辑上与池组内的所有BSC/RNC相连接，池组内所有BSC/RNC的业务可以按照预先设定的比例分配到池组内的MSC上。由于它可以有效的提高网络的稳定性，均衡整个池组中各个MSC节点的话务负荷，减轻网络中的信令负荷，很快就被各主流电信设备商及运营商接受，提出了各自的解决方案。
完整的MSC池组化解决方案，应包括核心网中的MSC server及MGW，和接入侧的BSC及RNC，且MSC池组化并不仅仅是新建网元，还涉及到现有运行网络的调整。为了保证这个网络结构的平滑演进，本文对MSC池组化技术进行深入的理论研究，并结合广东首个MSC池组改造实践经验，对网络改造过程中出现各种不同的问题进行研究，并提出了相应的应对措施，对网络改造完成以后，网络的运行数据进行了仔细分析，在现网中充分验证了MSC池组化技术的先进性，并提出了适合新的网络的各种关键指标值监控体系，为以后的网络扩展打好基础。
作为一个全新的组网方案，虽然MSC池组化比之前的网络的安全性有了很大的提高，但是同时它也会有自身的可能触发全网性网络事故的隐患点，本文结合理论分析和工程实践总结，对MSC池组化后的网络隐患进行挖掘，并提出解决方案或者应急方案。
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摘要5-6? Abstract6-10? 英语缩略词说明10-11? 第一章 绪论11-14?
1.1 传统组网模式的局限12?
1.2 MSC 池组化的优势12-13?
1.3 小结13-14? 第二章 3GPP 中对于 MSC 池组化的规定14-19?
2.1 新增术语及功能规定14-17?
2.1.1 池组区域14?
2.1.2 网络资源标识（NRI）14-15?
2.1.3 非接入层节点选择功能15?
2.1.4 负荷均衡15-16?
2.1.5 负荷重分配16-17?
2.1.6 移动性管理17?
2.1.7 默认 MSC Server 及向后兼容性17?
2.2 网络节点相应功能规定17-18?
2.2.1 移动终端相应功能规定17?
2.2.2 BSC 相应功能规定17-18?
2.2.3 MSC Server 相应功能规定18?
2.3 小结18-19? 第三章 MSC 池组化现网改造19-32?
3.1 MSC 池组化前期网络规划19-26?
3.1.1 NNSF 功能实现节点的选择19-20?
3.1.2 池组内 MSC Server 数目规划20?
3.1.3 池组内 MSC Server 容量规划20-21?
3.1.4 覆盖区域规划21-22?
3.1.5 NRI 规划22-23?
3.1.6 容量因子的设置23-24?
3.1.7 池组相邻小区规划24-25?
3.1.8 代理 MSC Server 规划25?
3.1.9 BSC 与 MGW 的连接规划25-26?
3.2 MSC 池组化改造对现网影响及应对26-31?
3.2.1 吸尘器效应27-28?
3.2.2 BSC 往某个 MSC Server 的 A 接口占用率过高28-29?
3.2.3 MSC Server 间用户不均衡29?
3.2.4 个别 MSC Server 寻呼成功率大幅下降29-30?
3.2.5 个别 MSC Server 被叫接通率异常30-31?
3.2.6 新登记用户位置更新成功率下降31?
3.3 小结31-32? 第四章 MSC 池组化改造后网络性能分析32-42?
4.1 NNSF 选择功能32-33?
4.2 登记用户数均衡33-35?
4.3 核心处理器负荷的均衡和降低35-36?
4.4 信令负荷的均衡与降低36-39?
4.5 A 接口电路负荷的均衡39-40?
4.6 MSC SERVER 话务模型均衡40-41?
4.7 位置更新及 MSC 间切换次数减少41?
4.8 小结41-42? 第五章 MSC 池组化的关键监控指标42-55?
5.1 MSC SERVER 相关指标42-50?
5.1.1 核心处理器负荷42-44?
5.1.2 登记用户数，利用率及均衡系数44-45?
5.1.3 用户流入及流出数量45-46?
5.1.4 信令负荷46-48?
5.1.5 MSC 内部切换成功率48-49?
5.1.6 语音业务话务量及接通率49-50?
5.2 MGW 相关指标50-52?
5.2.1 MGW 实时话务量50-51?
5.2.2 TDM 资源利用率51-52?
5.3 BSC 相关指标52-54?
5.3.1 MSC Server 选择次数52-53?
5.3.2 A 接口电路使用情况53-54?
5.4 小结54-55? 第六章 池组化网络结构的不足及应对建议55-59?
6.1 MGW 双联冗余效果不足55-56?
6.2 BSC 单点故障56-57?
6.3 话务均衡机制不够完善57-58?
6.4 小结58-59? 结语59-62? 参考文献62-63? 攻读硕士学位期间取得的研究成果63-64? 致谢64-65? 附件65
中国学术期刊网络出版总库前10篇[1] 范中领;;现代通信;1994年08期[2] 张世平;何捷;李永清;欧雯;;;办公自动化;1998年01期[3] 李振邦;;通信技术;2000年03期[4] 颜迎春;;广西通信技术;2002年04期[5] 杨改琴;;通信电源技术;2004年03期[6] 陈运清;;电信网技术;2005年04期[7] 金大海;;工矿自动化;2005年05期[8] 李钢;;现代电信科技;2005年09期[9] 王志刚;孙超;;;计算机仿真;2007年02期[10] 李松;邵建林;;;低压电器;2007年16期
中国博士学位论文全文数据库[1] 孙玉婷;;中国海洋大学;2009年[2] 张锋辉;;北京邮电大学;2010年[3] 刘强;;电子科技大学;2012年[4] 章步云;;南京理工大学;2004年[5] 黄操;;中国科学技术大学;2011年[6] 汤郁;;南京中医药大学;2011年[7] 潘家义;;中南大学;2012年[8] 王先酉;;中南大学;2010年[9] 汪文勇;;电子科技大学;2011年[10] 童若飞;;浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库[1] 王旋;;华南理工大学;2012年[2] 穆秀玫;;电子科技大学;2011年[3] 董宏伟;;西安电子科技大学;2010年[4] 王贺;;黑龙江大学;2008年[5] 李东;;西北工业大学;2001年[6] 段兴仕;;重庆大学;2005年[7] 冯广坤;;南昌大学;2005年[8] 王晓峰;;吉林大学;2006年[9] 杜丽敏;;天津工业大学;2007年[10] 殷希庆;;北京邮电大学;2007年
中国重要会议论文全文数据库[1] 于凯;易先清;唐署;张耀鸿;;;第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年[2] 刘亚;;;中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集（下册）[C];2011年[3] 徐正清;;;湖北省通信学会、武汉通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年[4] 张阳;;;2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年[5] 程楠;孟德香;;;2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年[6] 吴承英;张英华;任宝春;;;中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集（下册）[C];2011年[7] 戴剑锋;;;2002’中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2002年[8] 彭军;谢丛刚;李中华;秦建峰;鲁静;;;推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集（下册）[C];2004年[9] 彭军;谢丛刚;李中华;秦建峰;鲁静;;;2004年湖北省气象学会年会学术论文详细摘要集[C];2004年[10] 王毅;查光明;;;2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年
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MSC POOL技术原理与组网应用实践
为您推荐的文章标签：，，，，（原作者：王琴）【摘 要】随着GSM、WCDMA移动通信网络的快速发展，MSC POOL技术应运而生。在池组网中，各个MSC/MSS不再是相对独立的网元，核心网资源在整个池内做到了共享，不仅提高了核心网的可靠性，也有效地提高了核心网络资源的利用率。
【关键词】核心网容灾；NRI
随着GSM、WCDMA移动通信网络的快速发展，软交换大规模的投入使用，移动用户数也在不断增长，话务量日益增加，这些都使得网络对MSC/MSC Server的容量合理配置及话务合理分配提出了更高的要求，如何进一步提高设备的资源利用率、减小单点故障对业务的影响，简化网络的运行与维护成为摆在运营商和通讯设备厂商面前的新问题。另一方面，网络需要不断的增加节点来满足其发展，每次扩容都使运营商不得不重新规划和分割网络的位置区，越来越多的位置更新和切换对网络资源是一种不小的开销。于是简化网络的扩容越来越受到重视，合理分担网络中的话务也显得越发重要，此外还要兼顾网络资源和网络安全，所有这些都成为运营商亟待解决的问题，因此MSC POOL技术应运而生。
MSC POOL解决方案是基于3GPPTS23.236规范开发的，旨在提高核心网控制网元的运行效率和安全可靠性。在3GPPTS23.236规范中，规定了核心网控制节点（MSC或MSC Server）以池组方式工作的机制，打破了原有的无线接入网控制节点（BSC或RNC）与核心网控制节点（MSC或MSC Server）之间一对一的分区固定连接关系，实现了灵活的一对多的冗余连接控制关系，由多个MSC或MSC Server以资源共享的池组方式协同工作，共同控制一个较大服务区域内的所有BSC和RNC，实现A接口和Iu接口控制层面的逻辑全连接。
3GPP在RS中开始支持A/Iu-Flex功能，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CN节点的域内连接路由功能，允许BSC/RAN节点把信息在相应的CS域或PS域路由到不同的CN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。在MSC POOL组网规划中可将高话务区域和相邻的低话务区域规划成一个池区，将有频繁人口流动的区域规划成一个池区，比如城镇和市郊规划成一个池区，可适应现网中不同区域用户数潮汐变化情况，合理配置网络资源。
2.MSC POOL技术原理与组网方案
2.1 MSC POOL的概念
MSC POOL是一个MSC池，在池里的每个MSC覆盖的范围是一样的。这也就意味着池里的每个MSC都和所有的BSC/RNC相连（见图2-1），最多一个池里能包括32个MSC。
每个MSC的话务分布是由它们的处理能力决定的，BSC里会定义话务在MSC中分布的比例。当用户漫游到MSC POOL的服务区域后，会根据话务分布比例选择MSC POOL里的一个MSC。当用户从POOL里的一个位置区移动到另一个位置区后，移动台会将MSC的标识通知新的BSC/RNC，因此BSC/RNC会将位置更新请求路由到相同的MSC。也就是说，一旦用户选择POOL区域的MSC后，在POOL的服务区域漫游时，会一直登记在被选择的MSC里，直到移出MSC POOL的服务区。当用户移出POOL区域后，目标MSC仍然可以向用户原来登记的MSC索要用户信息，以减少和HLR的交互。
2.2 MSC POOL实现的前提
MSC POOL里的所有MSC与BSC都有逻辑上的连接。MSC POOL里的所有MSC对POOL内无线侧的数据定义是一致的。MSC POOL里的所有MSC需要激活TMSI功能，并预先规划好NRI值。TMSI是4字节长的临时识别码，是MSC在用户登记时分配给手机终端的。手机终端在与MSC进行通信时，就使用被分配的TMSI替代IMSI，以避免IMSI在空中接口传送。在MSC POOL里，TMSI的概念没有改变，但结构发生了改变。
2.3 MSC POOL的优点
2.3.1 MSC负载降低
用户在MSC POOL的服务区内漫游时，无需再进行正常的位置更新，降低了BSC/RNC、MSC和HLR的负荷；也无需再进行MSC间的切换，因此进一步降低了MSC的负荷，还减少了局间切换引起的掉话。据估计，负荷大约能降低6%～10%。
2.3.2 MSC负载均衡
BSC/RNC根据MSC的处理能力设定MSC登记用户的比例，当用户漫游到MSC POOL的服务区域，登记到某个MSC后，只要用户具有该MSC下发给它的TMSI标识，就会一直登记在这个MSC上。这样即使用户早晚由市中心移到郊区，忙时话务仍能在POOL里的各MSC上均衡分布，从而最大限度地利用了各MSC。
2.3.3 MSC冗余保护
由于MSC POOL内的各MSC有相同的覆盖区域，因此，在POOL内增加和删除MSC非常简单，且对正在进行的话务干扰很小。对传统的网络，当一个MSC宕掉后，除非用户移动到另一个MSC覆盖的服务区，否则网络是无法为用户提供服务的。在MSC POOL的网络结构中，当一个MSC宕掉后，用户拨打电话、发送短信或进行正常的位置更新后，就可以登记到POOL中其他的MSC上正常使用电话了。如果用户一直未进行上述活动，经过一个周期性位置更新后，也会登记到POOL中其他的MSC上正常使用电话。
3.MSC池组改造的具体实施案例
下面以无锡联通MSC池组工程改造为例，说明MSC POOL组网架构和具体实施过程。
3.1 MSC POOL组网方案
3.1.1 池组组成
池组由安装在两个物理地点的MSC Server组成，两个Server同时与所有的无锡RNC、BSC相连。（原作者：王琴）3.1.2 组网方式
MSC POOL组网下，一个BSC/RNC到POOL内每个MSC Server上信令可达，MSC POOL中的每一个MSC Server共同服务于MSC POOL中的每个BSC/RNC。
3.1.3 NNSF节点选择
采用BSC/RNC代理NNSF，BSC、RNC均具备MSC POOL技术规范所要求的功能，能够提供节点选择算法，根据负载平衡的原则配置POOL内各MSC节点的容量；BSC、RNC通过数据配置，必须与POOL内每个MSC Server设置链路连接。
3.1.4 网络拓扑结构
无锡联通MIP网络拓扑结构改造后（见图3-1），池组由2个MSC Server、3个MGW、7个BSC和7个RNC组成。3个MGW同时与2个MSC Server相连，所有的BSC、RNC的A接口电路、Iucs接口电路平均分配至2个MSC Server，这样每台MSC server均就能够控制所有的MGW、BSC、RNC。
3.1.5 NRI设置
NRI设置原则如下，（见图3-2）：
（1）NRI长度统一为7位；
（2）POOL内同一MSC-S用户容量过大时，可配置持多个NRI；
（3）POOL内不同MSC-S的NRI值不能相同；
（4）相邻的不同POOL之间，NRI值不能重复。
NRI具体规划方式（TMSI标识中23-17bit位）如下：
（1）23-21bit位：区分相邻POOL的标识。
（2）覆盖省际边缘区域的POOL：
①23-22bit位由全国统一分配；
②21bit位省内自行分配，保证省际边缘相邻POOL的NRI不重。
（3）未覆盖省际边缘区域的POOL：
23-21bit位省内自行分配，保证未来省内相邻POOL的NRI不重。
（4）20-17bit位：区分POOL内不同MSC-S的标识。
每个POOL最多有15-16个NRI（同一MSC-S可配置多个NRI）。
在TMSI结构中，除去PS/CS标识位、重启位、NRI位等，其他bit用于标识用户，对于厂家，由于剩余19个bit，每个NRI支持的用户数仅为50万用户。因此在本次无锡联通MIP实施过程中每个MSC均分配了3个NRI，NRI分配如下（见表3-1）：
3.2 MIP割接（BSC/RNC入池）过程
3.2.1 割接步骤
（1）CP分边，并激活分离侧。
（2）在BSC中定义到新归属MSC的信令路由表。
在新归属MSC和MGW中定义BSC的M3UA路由，在SCCP中定义BSC的信令点，确认BSC/MSC的SCCP中SUBSYSTEMSTATE状态为“ALLOWED”。
（3）在BSC的执行侧装载有关MIP的局数据，包括定义池组内各MSC对应的NRI长度和NRI值，此时到新归属MSC的状态为“INACTIVE”。
（4）在BSC中调整到原归属MSC的A接口电路，重新定义到新归属MSC的A接口电路。
（5）在新归属MSC中定义和BSC相关的A接口话务数据，不解闭设备。
（6）24：00点在两个MGW中通过装载脚本文件的方式，对TDM电路进行不同VMGW之间的重新分配，在原归属MSC确认重分配电路已闭塞。
（7）检查原归属MSC和BSC之间的话务，确保正常。（原归属MSC中只有部分电路可用，闭塞电路数应与重分配的电路数相等）。
（8）解闭新增MSC和BSC之间的话务电路（每个MGW解闭两条），确保设备状态正常。 （下转第13页）（上接第9页）
（9）在新增MSC中，将BSC下的LAC数据由外部小区改为内部LAC。
（10）在新增MSC中，将BSC下的所有小区数据定义为内部小区。
（11）在BSC中修改到新增MSC的MODE为ACTIVE，此时新迁入该BSC的用户将按照MIP中有关用户分派的原则注册到不同的MSC上去。
（12）新增MSC单通测试。在拨测前，务必确认手机登记在哪个MSC，以确保拨测的正确性。单通测试将通过监听的方式来完成，每一个重分配的2M电路都需监听。
（13）确认POOL功能正常后，CP并边。
（14）在另外一个MSC中定义和BSC有直接切换的外部小区。
（15）删除并重新定义到新增MSC信令路由及其他MIP功能参数。
（16）进行所有MSC全业务拨打测试和切换测试。
3.2.2 用户重分配步骤
由于MSC中MIP的功能激活早于BSC中MIP的功能激活，所以在BSC入池以前，在该BSC覆盖下登记在原归属MSC的用户已分配了属于该MSC NRI的TMSI，这样的用户，在BSC入池后，还是会登记在原归属MSC上，所以需要通过用户重分配流程来让这部分用户均匀地登记到池组的每一个成员上，具体步骤为：
（1）在用户迁移阶段，为缩短用户迁移的时间，在网络信令负荷允许的情况下，适当缩短T3212的时长，根据网络现状，位置更新的定时器设为12分钟。
（2）用命令RLTDC在BSC中启动重选流程。
（3）检查新归属MSC登记用户数增加，原归属MSC登记用户数减少。
（4）在经过至少两次T3212周期（约40分钟）后，或MSC登记用户数基本不变后，在BSC中恢复到该MSC的状态为ACTIVE，并恢复BSC T3212值，改为4个小时，减少位置更新消息对信令负荷的影响。
4.割接后的网络评估
经过MIP割接前后的话务统计比较显示，组成池组以后网络指标有了明显提升，主要表现在：
（1）两个MSC的CPU利用率基本保持一致，CPU利用率的变化趋势比割接前要平滑许多；
（2）POOL内部登记用户数、开机用户数保持稳定，由于在池组内无需进行位置更新，减少了波峰、波谷等现象；
（3）至各中继局向话务量基本均衡，改善了原有Server间负荷均衡难的问题；
（4）局间切换数量明显变少，减少了局间切换信令负荷，提高了网络的性能；
（5）网络接通率得到了一定程度的提升，原因主要是局间切换数量减少、HLR信令查询数量减少、位置更新数量减少。
总之，本次MSC池组工程的实施极大的提升了无锡联通移动核心网的网络安全，对改善切换成功率、交换系统接通率等网络关键指标也起到一定的促进作用。
MSC POOL技术为移动核心网的组网结构带来了革命性的变化，各个MSC/MSS不再是相对独立的网元，通过运用MSC POOL技术，将其结合成一个有机的整体，核心网资源在整个池内做到了共享，不仅提高了核心网的可靠性，也有效地提高了核心网络资源的利用率。同时，由于MSC POOL技术有助于大大减少切换时所产生的信令消息，这也为解决2G/3G共核心网时面临的频繁系统切换问题找到了可行的解决方案。
参考文献：
[1]黄嘉.MSC Pool组网规划研究及问题分析[J].电信技术，2007（12）：42-46.
[2]赫罡，朱斌，马瑞涛.MSC池部署问题分析[J].邮电设计技术，2010（1）：20-23.欢迎您转载分享并保留本文链接：
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