淺析移動通信中MSC POOL的原理及應用

李 龍，周 健

（1. 愛立信（中國）通信有限公司，北京 100102；2. 廣東賽諾科技發展有限公司，廣東 南海 528200）

在傳統的移動通信網絡中，一個 RNC/BSC只能與一個MSC相連，而在MSC POOL組網中，一個RNC/BSC可以與多個MSC相連，MSC POOL的方案基于3GPP的標準TS 23.236“Intra Domain Connection of RAN nodes to Multiple CN Nodes”，MSC POOL 技術簡稱為 A－Flex（GSM），Iu－Flex（WCDMA），MSC POOL可以在MSC間分擔網絡負荷，提升整個核心網資源利用率，節省設備投資。實現MSC級的容災備份，提高網絡可靠性。減少局間位置更新，降低C/D接口信令流量。減少局間切換，提高用戶通話質量。

1 MSC POOL的工作原理

1.1 移動通信網絡中NRI規劃原則

（1）NRI長度為7位。

（2）23 bit位：預留，缺省值為“0”。為今后省際間相鄰POOL的NRI分配沖突或擴容預留。

（3）21～22 bit位：省內自行按四色原理規劃，保證POOL間NRI不重復。

（4）17～20 bit位：POOL內區分每個MSC－S的標識。按照上述原則，NRI使用7位，則每個NRI支持50萬用戶，NRI應該按照4色原理分為如下4組：

（1）000XXXX：包含 14個 NRI，取值為 2～15（0和 1建議不用，防止池組外手機攜帶該相同NRI接入池組，導致負荷分配不均）。

（2）001XXXX：包含16個NRI，取值為16～31。

（3）010XXXX：包含16個NRI，取值為32～47。

（4）011XXXX：包含16個NRI，取值為48～63。

1.2 TMSI和NRI的關系

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TMSI它包含一個NRI域，NRI域位于TMSI的第23～14 bit。在定義NRI時，可以定義其長度和值。NRI長度的范圍是0～10 bit。MSC POOL功能的實現依賴于MSC池中的各MSC啟用TMSI重分配功能，包括位置更新時分配TMSI和業務接入時分配TMSI。

1.3 負荷調整原理

（1）MSC Server廣播當前可用容量方式：①MSC Server可以向與之相連的MGW廣播當前MSC Server的負荷狀況；從而使MGW能夠根據各MSC Server當前可用容量動態調整負荷；②可設定是否下發以及廣播的起始時間、廣播周期；③MGW根據收到的各 MSC Server的當前可用容量對新接入本 MSC POOL的用戶進行負荷分擔；④核心技術：動態調整分發算法。

（2）手動配置MSC Server容量方式（必須配置）：在MGW上手動配置 MSC Sever容量，MGW 根據手動配置的 MSC Server容量進行用戶分發。

（3）如果兩種方式同時打開，MGW首先采用“MSC Server廣播當前可用容量”方式。

（4）符合自動調整只對未選擇MSC Server的用戶有用，適合小步幅、自動調整。

（5）對運營的好處：①MSC Server和MGW間的負荷通知機制不涉及無線側網元，在CN側內部完成，不需要CN節點和RAN節點緊耦合；②解決了因為MSC與BSC之間A接口無負荷反饋機制，導致BSC無法自動調整分發、必須運維人員干預的問題。

1.4 用戶重選原理

（1）根據TMSI中的NRI字段值分配話務和信令：BSC節點根據TMSI中的NRI字段值將話務和信令分配給池組中相關聯的MSC成員。如果關聯某個TMSI用戶的話務或者信令中的NRI字段值沒有相應的池組MSC成員與之對應，或者某個NRI字段值對應的池組MSC成員處于非ACTIVE狀態，MSC Selection將被啟用將相關信令和話務分配到新的池組MSC成員上。

（2）MSC過負荷處理：如果MSC池組中某個MSC成員過負荷，它將向池組內服務區內所有BSC發送OVERLOAD消息（BSSAP CL消息）。BSC收到OVERLOAD消息后，將丟棄部分分配到該過負荷MSC成員上的Mobile originated transactions。MSC中定義了在過負荷狀態下OVERLOAD消息發送給 BSC的時間間隔。MSC Selection算法將只選取沒有過負荷的MSC池組成員分配話務。在位置更新的過程中，當基于 TMSI的話務分配機制發現話務路由目的地的某個池組成員 MSC處于過負荷狀態，這個位置更新操作將被拒絕。在極端情況下，如果池組內所有MSC成員都處于過負荷狀態，BSC將拒絕所有A－bis接口收到基站的CHANNEL REQUIRED消息。處理緊急呼叫時，MSC Selection算法將不考慮MSC過負荷狀態。

（3）在一些狀況下，必須將登記在某個MSC池組成員中的用戶用一種有效的手段移出以避免正在或預計發生的網絡服務影響。MSC重選（re－selection）功能使得運營商將用戶按比例（X%）的從某個MSC池組的成員移出并登記到另一個池組成員中。MSC重選（re－selection），意味著BSC將選擇在自己覆蓋內的并登記在某個池組中MSC中部分用戶，使這部分用戶在下一次位置更新操作時進行MSC成員重選。

2 MSC POOL的組網應用

（1）A接口的用戶平面（User Plane）：每個MSC池組成員擁有自己的 TDM 用戶平面的設備（A－interface）在遠端MGW/BSC中。所以，在MGW和BSC中的A接口的TDM設備必須分別針對每個MSC池組成員并分別進行規劃設計。

圖1 MSC POOL的組網應用圖

（2）A接口的控制平面（Control Plane）：①MSC中的總信令負荷與BSC中總的話務處理負荷（BSC能夠處理的最大用戶數量）成比例。如果BSC屬于MSC池組區域內，BSC必須與MSC池組中所有的MSC成員之間開啟信令鏈路。BSC對于每個MSC池組成員的總BSSAP信令負荷應相同，并平均分配于每條信令鏈路上。②無論BSC是否屬于MSC池組與否，BSC與所有相連MGW之間物理鏈路上的總BSSAP負荷不受影響。即，BSC和MGW之間的用于承載BSSAP信令的物理設備資源T不受MSC池組配置的影響。

（3）針對MSC池組有“冗余”意味著當池組中某個甚至某些MSC成員發生故障不可用時，將會導致其他可用MSC成員及其相關A接口的冗災時的負荷增加。即，針對分配給每個MSC池組成員的每個TDM設備組和BSSAP信令鏈路（MGW和BSC之間）設計時應該充分考慮到為冗災的需要預留足夠的空閑處理能力，用以應對各種不同的故障。

（4）每個MSC池組成員的SIGTRAN信令必須支持端到端的SCTP associations 到所有提供遠端BSC接入的MSW。為了支持優化 MSC池組區域用戶之間的話務連接（最短連接路徑），我們建議每個 MSC池組成員能夠選擇并控制為池組內BSC提供連接的所有MGW。即，關于MGW選擇的數據（MGG、路由等）必須在所有MSC池組成員中統一并一致的配置定義。同樣，所有為池組內BSC提供連接的MGW必須統一并一致的配置定義所有MSC池組成員。即，每個MGW必須有針對每個池組成員MSC－X的相關虛擬MGW的VMGW_X配置和定義（X＝1，2，Z..）。

（5）MSC容量受到的影響：MSC處理能力因MSC局間切換的減少而增加（池組內的MSC之間沒有局間切換）減少到HLR的Location updates的負荷。

話務分配的變化：①地理位置相同的呼叫（同一BSC下）可能變成了不通MSC池組成員間的呼叫；②地理位置不同的呼叫（不同BSC下）可能變成同一MSC內的呼叫。

一般按照缺省的話務模型MSC可減少大約3%左右負荷，但實際減少的負荷取決于MSC池組當地的實際情況。池組內部MSC和MGW的同時處理話務能力SCC （Simultaneous Call Capacity）在池組功能激活前應重新評估設計。

3 MSC POOL的數據備份及MSC故障處理

（1）MSC Server故障是指該MSC Server不能正常處理話務，需要終止其服務功能，以免其對MIP中其他話務產生負面影響。根據MSC Server的不同故障原因，處理的具體步驟也會有一些差異。

但總的處理過程應為：①在MIP的BSC中，去激活到該故障MSC Server的信令鏈路，同時將該故障MSC Server的狀態置為“INACTIVE”的狀態。②登陸故障MSC_Server，在故障MSC_Server中去激活所有出局信令鏈路。至此，該故障MSC Server就已經和整個網絡隔離開來了，不再有話務路由到該故障MSC Server上來。③根據網絡的負荷狀況，在BSC中適當調整位置更新的時間設置。④其相鄰MSC/VLRs停止切換到退服MSC，刪除相鄰MSC group數據中退服MSC。與退服MSC有Co－operating VLR關系的MSC/VLR更新其Co－operating VLR相關定義。池組中的Proxy Co－operating VLR定義需更新。⑤檢查池組中其他MSC成員中正常工作MSC Server的負荷和話務狀況。檢查的要點是CP的負荷、VLR中登記的用戶數、出入中繼的話務量和信令鏈路的負荷。如果檢查過程中發現 CP超負荷、出入中繼和信令鏈路擁塞等現象，則應按照相應的緊急處理流程進行處。簡單說來，以下應急方法有助于減輕負荷，避免系統崩潰：閉POOL的邊界站，以減少接入到POOL內的用戶數，閉出入中繼數。在MSC Server中取消系統鑒權功能來減輕系統信令負荷，打開選擇性鑒權。關掉統計和系統指標測量，提高BSC中的小區的接入門限，限制接入某些小區。通過改變BSC中可接受的信道請求數來將話務扼殺在BSC中，以減輕系統的負荷。⑥進行撥打測試，看是否故障正在恢復。

在等待一個周期性位置更新時長后，所有的用戶都能登記到新的MSC Server上并能進行各種業務。

（2）MSC Server故障恢復后，根據MSC Server的不同故障原因，恢復操作的具體步驟也會有一些差異。但在故障MSC Server恢復正常、需要重新引入到MSC POOL網絡時，總的可按照以下步驟執行：①首先檢查該 MSC Server中的數據和狀態，確認已符合再入網條件。②登陸到該故障MSC Server上，激活所有的出局信令鏈路。③在MIP網絡的每個BSC中激活到該MSC Server的信令鏈路，并將該MSC Server的狀態置為激活。④在 BSC中重新設置容量因子，將到發生故障 MSC Server的值調大，將到其他MSC Server的容量因子調小，以便絕大多數新入網的用戶都能登陸到該恢復的MSC Server上去，以加快池組中MSC Server之間的用戶數的平衡。⑤在BSC中設置原有MSC的遷移因子，并將Mode設置為“RESELECT”。重選功能的開啟和 PART值的設置能將一定比例的用戶從原有的MSC Server上移走。⑥如果幾個MSC Server之間的用戶數有極大差異時，也可將用戶數大的 MSC Server的狀態設成“BARRED”的狀態，這樣，當用戶主動接入（MO類話務）該MSC Server時，這些用戶將被移走。⑦根據網絡的負荷狀況，適當調整BSC中位置更新的時長，以便加快用戶的遷移。⑧在MSC中檢查負荷和登記的用戶數。⑨一旦MSC Server中的用戶數基本均衡，則在BSC中將容量因子修改成原有的值，并將MSC的狀態都置成“ACTIVE”的狀態。⑩相鄰MSC/VLRs恢復切換到恢復的MSC，重定義恢復MSC到相鄰MSC group數據中。與恢復MSC有Co－operating VLR關系的MSC/VLR恢復原有 Co－operating VLR相關定義。池組中的 Proxy Cooperating VLR定義需恢復原有定義。

4 結束語

本文詳細解析了移動通信網絡中的MSC POOL工作原理、組網、故障描述及處理過程。以當前移動通信網絡為背景，闡述了MSC POOL在未來移動通信組網中的優勢。

1 中國移動山東公司.愛立信 MSC－POOL原理及維護案例介紹，2010.10.

2 MSC POOL在移動網絡應用與組網.電信網技術，2009.8.3 Ericsson Alex.