MSC POOL資源容量及性能評估方法

朱少安，程 艷

(①華為技術有限公司，廣東 深圳 518129；②廣東警官學院，廣東 廣州 510230)

0 引言

移動核心網經歷了傳統TDM組網到承載與控制分離的軟交換組網的發展，并且向全IP組網演進，給網絡安全帶來新的挑戰[1]。3GPP（TS23.236）規定了核心網控制節點（MSS，SGSN等）以池組方式工作的機制[2]。與以往RNC/BSC與MSC一一對應的控制關系不同，在MSC POOL內的每個RNC/BSC都可以受控于POOL內任意一個MSC節點，每個MSC節點都同等地服務POOL內所有RNC/BSC覆蓋的區域，連接到RNC/BSC的終端用戶可以注冊到POOL內的任意一個MSC節點[3]。這種組網結構決定了它在當今移動業務中具備許多優勢：網絡級冗余備份保障，減少核心網的信令鏈路及硬件負荷，話務負荷分擔可降低網絡擁塞的風險，平均潮汐話務提高MSC的資源利用率，核心網與無線網的規劃設計相對獨立，有助于集中化管理而降低運維成本[45]。因此，MSC POOL組網已經在大部分移動運營商中得到了廣泛應用。隨著其應用的發展，必須在日常維護工作中逐步完善針對MSC POOL組網的維護方法，包括告警監控、應急預案、故障排查和網絡評估等[6]。各方面維護工作在考慮單個MSC的基礎上，還要對MSC POOL做整體分析，下面將介紹一種MSC POOL的資源容量和性能指標的評估方法。

1 容災能力評估

容災能力是MSC POOL的主要功能，通過MSC POOL的負荷分擔特征實現，當POOL內某一個MSC發生故障時，NNSF實體（BSC/RNC/MGW代理等）識別該MSC故障后，會將原來分配給該MSC的用戶轉移到POOL內其他正常的MSC上[7]。

容災率是體現MSC POOL容災能力的一個量化指標，它指POOL內一個容量最大的MSC故障后，剩下所有MSC的設計總容量與原來所有MSC實裝總容量的比值。如圖1所示，MSC1故障后，MSC2和MSC3接管了MSC1原有的業務，MSC2和MSC3的設計容量應該大于3個MSC的實裝總容量。

圖1 MSC POOL內某個MSC故障情況下的容災實現

如果用話務量來評估，Tn是POOL內MSC的設計話務量，是POOL內MSC的實裝話務量；如果用用戶數來評估，Tn是POOL內MSC的設計用戶數，是POOL內MSC的實際用戶數；容災率的評估基線建議為120%，如果大于120%是安全的，不需擴容，如果小于120%，建議擴容。

某運營商一個MSC POOL根據用戶數評估的容災率結果如表1所示，根據話務量的評估過程類似。

表1 某MSC POOL根據用戶數評估算的容災率

2 資源容量評估

MSC POOL資源容量評估包含CPU占用率、全局話務量、用戶數、鏈路負荷、各局向每線話務量的評估。除了每個MSC按照原來單個MSC的評估方法，即CPU占用率、話務量利用率、用戶數利用率低于70%，鏈路負荷低于40%，各局向每線話務量低于0.7Erl，還需要從MSC POOL整體的均衡性和容災性兩方面進行評估。

MSC POOL中的NNSF實體根據POOL內各有效MSC的用戶容量比例對用戶進行分發[8]，由于POOL內各個MSC的話務模型基本相同，VLR用戶數決定了該MSC的資源負荷，用戶數不同則資源負荷不同。MSC POOL資源容量的均衡性是通過均衡系數來進行量化表征。

式中，xi是MSC POOL內各MSC的容量比例，是POOL內各MSC的容量比例平均值，n是POOL內MSC個數。計算MSC POOL資源容量的均衡系數的參數X取值如表2所示。

表2 計算MSC POOL資源容量的均衡系數的參數X取值

均衡系數的建議基線值是0.05。均衡系數的理想值是0，均衡系數越接近于0，均衡性表現就越好。當均衡系數大于基線值0.05，就要考慮優化。

某運營商一個MSC POOL的CPU占用率均衡性的評估結果如表3所示，其他資源容量的評估過程類似。

MSC POOL資源容量容災性的詳細評估建議取全局話務量最高的MSC故障后，計算POOL內其他正常MSC接管該故障MSC的業務后的資源利用率預測值，包括CPU占用率、全局話務量利用率、用戶數利用率、鏈路負荷和各局向每線話務量，根據單MSC的評估基線進行評估。容災情況下的資源容量：

式中，iR是POOL內某個正常MSC在容災情況下的資源利用率，包括CPU占用率、全局話務量利用率、用戶數利用率、鏈路負荷和各局向每線話務量，是該MSC正常情況下的相應的資源利用率，是該MSC正常情況下的用戶數，if是該MSC在容災情況下的用戶分發比例（需要在正常的分發比例里排除故障MSC的分發比例重新計算），Y是故障MSC的用戶數。

某運營商一個MSC POOL在容災情況下（MSC3故障）的CPU占用率的評估結果如表4所示，其他資源容量的評估過程類似。容災情況下，POOL內各MSC的資源利用率也需要低于原來單個MSC的評估基線。

3 性能評估

MSC POOL的KPI性能評估包含網絡接通率、短消息發送/接收成功率、位置更新成功率、尋呼成功率和切換成功率的評估。除了每個MSC按照原來獨立MSC指標的要求評估，還需要從MSC POOL整體的均衡性進行評估。

MSC POOL內個MSC的話務模型基本一致，其KPI性能也應該表現相同，POOL整體性能的均衡性可以通過前面介紹過的資源容量的均衡系數L來進行量化表征。

式中，xi是POOL內各MSC的性能指標，是POOL內各MSC的性能指標的平均值，n是POOL內MSC個數。在MSC POOL內各MSC的指標分別滿足要求的情況下，計算MSC POOL的網絡接通率、短消息發送/接收成功率、位置更新成功率、尋呼成功率和切換成功率的均衡系數，進行POOL的性能均衡性評估。

均衡系數的建議基線值是0.05。均衡系數的理想值是0，均衡系數越接近于0，均衡性表現就越好。當均衡系數大于基線值0.05，就要排查指標低于平均值的MSC的問題，進行優化。

某運營商一個MSC POOL的網絡接通率的評估結果如表5所示，其他性能指標的評估過程類似。

表3 某MSC POOL的CPU占用率均衡性評估

表4 某MSC POOL容災情況下（MSC3故障）的CPU占用率評估

表5 某MSC POOL網絡接通率的評估結果

MSC組成POOL后的資源容量和性能評估，比原來單個MSC組網更加復雜，在評估單個MSC的資源容量和性能的基礎上，還需要評估MSC POOL的整體容災性，對POOL內各MSC的各項資源容量要分別評估其均衡性和容災性，對各項性能指標要評估均衡性，才能更好地完成MSC POOL的監控和維護工作，才能使MSC POOL充分發揮網絡級自動實時冗余備份、網絡資源的均衡利用等特長。

4 結語

安全性、容災性是當今通信網絡的基本要求，一個無法容災的網絡是不安全、不合格的網絡[9]。MSC POOL的容災率計算，使運營商可以在維護工作中掌握整個池區的容災能力，在工程建設中有的放矢的進行規劃預算。MSC POOL的整體資源容量、性能評估，可以使運營商維護工程師在日常工作中及時發現網絡問題，提高網絡的服務質量。MSC POOL組網有著諸多區別于原來傳統單MSC組網的特點，隨著MSC POOL組網的廣泛應用，很多新的維護方法值得探討、研究、應用。

[1] 劉小蕾,周杰.移動核心網的發展與演進研究[J].通信技術,2007,40(12):325-327.

[2] 張永明,李駿,薛振宇.基于MSC Pool軟交換組網策略[J].移動通信,2007,31(06):86-89.

[3] 朱玉蘭.MSC池組實現技術方案分析[J].中國新通信,2008,10(01):82-86.

[4] 張永明,朱亮,張冬茹,等.MSC Pool在軟交換組網中的應用[J].電信工程技術與標準化,2007,20(07):31-34.

[5] 黃嘉.MSC Pool組網規劃研究及問題分析[J].電信技術,2007(12):42-46.

[6] 宮欽,潘亮.引入MSC Pool技術后網絡管理面臨的問題分析及解決方案[J].山東通信技術,2008,29(04):12-15.

[7] 張鹍.軟交換在下一代鐵路通信網絡容災備份中的應用[J].通信技術,2011,44(09):87-88,91.

[8] 王建忠.MSC POOL技術原理及組網分析[J].通信技術,2011,44(05):103-105.

[9] 張仲敏,宋憑,楊科利.系統服務容災機制研究及實現[J].信息安全與通信保密,2007(06):203-205.