基于MSC POOL實現SERVER容災的方案研究
2014-09-11 19:20:02徐萍
中國新通信 2014年11期
【摘要】本文簡要介紹了MSC POOL的演進背景、MSC POOL的概念、容災，并以新疆移動為例，著重從容災實現方案的組網、數據準備、實施驗證等三方面介紹了基于MSC POOL實現SERVER容災的方案研究。
【關鍵詞】MSC POOLSERVER 容災
一、演進MSC POOL的背景介紹
GSM移動通信網絡經過多年快速發展，網絡規模不斷擴大，用戶對網絡質量要求不斷增高，GSM移動通信網絡承擔的社會責任也越來越大。網絡對MSC server的容量合理配置及話務合理分配提出了更高的要求、網絡安全、下一代網絡的演進等，所有這些都成為運營商亟待解決的問題。正是針對這些需求，在軟交換大規模的投入使用之際，通信業界推出MSC POOL功能，其最大優勢在于網絡容災能力，同時不僅充分結合簡化網絡擴容、合理分配話務的特點，還可以優化網絡資源。
二、MSCPOOL概述
2.1MSC POOL概念
MSC池即MSC Pool，是一組若干MSC可以構成一個MSC池，MSC池服務的區域稱為MSC池區，即MSC Pool area。從無線側RNC/BSC的角度看，如果一個或多個RNC/BSC從屬于某一個MSC池，那么這些RNC/BSC的所有的業務區即構成MSC池區，池區內的用戶由MSC池中的MSC共同服務。
MSC POOL（A/IU FLEX）解決方案本質上是移動性管理的增強功能，它通過在接入層設備（BSC/RNC）和核心網設備（MSC/VLR）之間部署路由功能實體，達到終端尋址綁定到特定核心網節點設備的能力。該路由功能實體可以部署在接入側設備；也可以部署在核心網設備。
2.2MSC POOL容災
MSC Pool的一大優勢就是其容災能力。Pool池區內的業務負荷分擔處理機制使MSC Pool組網具備了MSC級的容災能力。
2.2.1附著容災
當MSC Pool中某MSC故障失效時，注冊在該MSC中的用戶發起的位置更新業務會被NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中（新MSC），在該新MSC下完成位置更新流程，新MSC直接對MS位置更新，同時分配含有本局NRI的TMSI給MS。這樣MS就附著到Pool內其他有效的MSC上了。
2.2.2主叫容災
當MSC Pool中某MSC故障失效時，注冊在該MSC中的用戶發起的主叫業務會被NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中（新MSC），從而實現主叫容災，其過程如下：MS在周期性位置更新定時器到時前沒有發起主被叫業務，在周期性位置更新定時器到時后，主動發起周期性位置更新。NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中，在該新MSC下完成位置更新流程。后續的用戶主叫業務自然從該新MSC發起，屏蔽了原故障MSC，實現主叫容災。
2.2.3被叫容災
上述的負荷分擔算法無法實現對被叫業務的容災，其原因是MSC Pool內某MSC故障后，HLR將無法發送PRN消息發送到該MSC，此時注冊在該故障MSC中的用戶無法做被叫。只有等待注冊在該故障MSC中的用戶主動做了位置更新或做了主叫從而注冊到MSC Pool內其他有效的MSC后，才能夠做被叫。
三、MSC POOL容災實現方案
3.1組網解決方案
（1）MGW級容災在A口為TDM承載時可以通過BSC雙連MGW做MINI-A-FLEX組網實現；（2）MGW級容災在A口為IP承載時可以通過BSC通過IP承載網全連MGW做A-FLEX組網實現；（3）SERVER級容災，需要保證POOL內各個SERVER的容量不能超設計容量的66%；（4）端口級容災，A口電路若是采用TDM，則需要有33%的冗余；A口若是采用IP方式組網，則需要IP帶寬有50%冗余。
組網示意圖，如下：
3.2容災數據解決方案
MSC POOL容災有兩種方案：鏈式備份，集中備份。
考慮到集中備份需要新建一套備份SERVER，增加了成本投入，故選擇鏈式備份。鏈式備份就是POOL內SERVER依次連環備份，每個SERVER都做主用SERVER的同時也做另外一個SERVER的備份SERVER。
鏈式備份容災解決方案：（1）SERVER間的備份通道通過IP承載網；（2）主叫容災通過隱式位置更新實現，無需數據配置；（3）被叫容災需要STP和HLR能夠把發到故障SERVER的信令消息發送的其備份SERVER上。STP和HLR需要和主備SERVER都開通信令，并通過信令路由優先級區分到主備SERVER的信令路由，以到主用SERVER為第一信令路由，到備用SERVER為第二信令路由。考慮到STP之間有C鏈過橋鏈路，STP需要配置非對稱備份路由優先級方式進行信令的容災備份。
3.3容災實施驗證方案
3.3.1容災測試改造原則
（1）需要盡可能減少對現網的影響和對現網的改造量。（2）容災能夠自動完成SERVER切換或少量人工干預SERVER切換。
3.3.2測試預期
（1）在MSC POOL內的某SERVER A宕機后，在SERVER A下的用戶能夠正常進行業務，即SERVER A下用戶能在第一次做主叫或者做被叫都能正常接通，但接續時長要比正常情況下略長。（2）測試時準備多部終端，做多次業務測試都能正常完成。（3）測試需要在一個周期性位置更新時間內完成，否則用戶在做位置更新時會由NNSF分發到其他SERVER上，無法驗證宕機時一次主叫恢復和一次被叫恢復。
3.3.3測試實施步驟
總體上分為個步驟：（1）步驟1，數據準備。①MSC POOL內SERVER完成鏈式備份數據加載；②STP、本地HLR按照非對稱信令路由優先級方式配置信令容災路由數據；（2）步驟2，模擬宕機。在SERVER宕機時其到外界信令網元都會中斷，這里就是通過信令中斷模擬SERVER宕機。需要將目標SERVER到周邊各個信令網元的信令鏈路全部去激活，周邊信令網元到宕機SERVER信令點不可達。（3）步驟3，容災效果驗證。①前提：測試號碼都需要預先在目標SERVER上注冊。②按照預先準備的測試表進行業務驗證，保證測試號碼能正常做主被叫業務和短信業務。（4）步驟4，宕機恢復。①在目標SERVER宕機測試后，其下面所帶的用戶會自動分發附著到POOL內的其他SERVER上。當目標宕機SERVER恢復信令鏈路后，需要將POOL內的所有用戶均勻分布在各個SERVER上，保證MSC POOL內SERVER負荷均衡。②由于宕機期間，用戶會自動附著到POOL內其他SERVER，這段期間若是在營帳系統修改用戶屬性則更新到新SERVER上。在恢復后若是用戶返回原宕機SERVER則用戶數據沒有同步更新，此時需要重啟VLR使用戶重新位置更新并同步用戶屬性。③在宕機恢復后需要觀察話務統計檢查恢復情況。
四、結束語
MSC POOL對比傳統本地網MSC獨立端局，具有諸多優勢：池內各個MSC間負荷分擔，可實現資源共享，提升整個核心網資源利用率，節省設備投資；MSC POOL組網可顯著減少局間切換，提高網絡質量，增進用戶感知；MSC POOL組網可減少局間位置更新，減少了C/D接口信令流量，提供了MSC的容量增益；MSC POOL實現了網絡的容災備份，在池內某MSC故障的情況下，能自動無縫容災到池區其他正常MSC上，基本可做的用戶無感知容災。
參考文獻
[1]《3GPP TS 23.236 V6.2.0(2005-12)“Intra-domain connection of Radio Access Network(RAN)nodes to multiple Core Network(CN)nodes”》
[2]《3GPP TS 25.331 V5.13.0 “Radio Resource Control(RRC)”》
[3]《3GPP TS 25.413 V5.9.0 Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN Iu interface RANAP signaling》
[4]《3GPP TS 23.236 V5.2.0 Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes》
作者簡介：
徐萍 ，女，漢，1976年9月出生，2003年畢業于西安郵電學院計算機通信工程專業，學士學位，現任職于中國移動通信集團新疆有限公司網絡部，主要從事交換網的管理工作。
【摘要】本文簡要介紹了MSC POOL的演進背景、MSC POOL的概念、容災，并以新疆移動為例，著重從容災實現方案的組網、數據準備、實施驗證等三方面介紹了基于MSC POOL實現SERVER容災的方案研究。
【關鍵詞】MSC POOLSERVER 容災
一、演進MSC POOL的背景介紹
GSM移動通信網絡經過多年快速發展，網絡規模不斷擴大，用戶對網絡質量要求不斷增高，GSM移動通信網絡承擔的社會責任也越來越大。網絡對MSC server的容量合理配置及話務合理分配提出了更高的要求、網絡安全、下一代網絡的演進等，所有這些都成為運營商亟待解決的問題。正是針對這些需求，在軟交換大規模的投入使用之際，通信業界推出MSC POOL功能，其最大優勢在于網絡容災能力，同時不僅充分結合簡化網絡擴容、合理分配話務的特點，還可以優化網絡資源。
二、MSCPOOL概述
2.1MSC POOL概念
MSC池即MSC Pool，是一組若干MSC可以構成一個MSC池，MSC池服務的區域稱為MSC池區，即MSC Pool area。從無線側RNC/BSC的角度看，如果一個或多個RNC/BSC從屬于某一個MSC池，那么這些RNC/BSC的所有的業務區即構成MSC池區，池區內的用戶由MSC池中的MSC共同服務。
MSC POOL（A/IU FLEX）解決方案本質上是移動性管理的增強功能，它通過在接入層設備（BSC/RNC）和核心網設備（MSC/VLR）之間部署路由功能實體，達到終端尋址綁定到特定核心網節點設備的能力。該路由功能實體可以部署在接入側設備；也可以部署在核心網設備。
2.2MSC POOL容災
MSC Pool的一大優勢就是其容災能力。Pool池區內的業務負荷分擔處理機制使MSC Pool組網具備了MSC級的容災能力。
2.2.1附著容災
當MSC Pool中某MSC故障失效時，注冊在該MSC中的用戶發起的位置更新業務會被NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中（新MSC），在該新MSC下完成位置更新流程，新MSC直接對MS位置更新，同時分配含有本局NRI的TMSI給MS。這樣MS就附著到Pool內其他有效的MSC上了。
2.2.2主叫容災
當MSC Pool中某MSC故障失效時，注冊在該MSC中的用戶發起的主叫業務會被NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中（新MSC），從而實現主叫容災，其過程如下：MS在周期性位置更新定時器到時前沒有發起主被叫業務，在周期性位置更新定時器到時后，主動發起周期性位置更新。NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中，在該新MSC下完成位置更新流程。后續的用戶主叫業務自然從該新MSC發起，屏蔽了原故障MSC，實現主叫容災。
2.2.3被叫容災
上述的負荷分擔算法無法實現對被叫業務的容災，其原因是MSC Pool內某MSC故障后，HLR將無法發送PRN消息發送到該MSC，此時注冊在該故障MSC中的用戶無法做被叫。只有等待注冊在該故障MSC中的用戶主動做了位置更新或做了主叫從而注冊到MSC Pool內其他有效的MSC后，才能夠做被叫。
三、MSC POOL容災實現方案
3.1組網解決方案
（1）MGW級容災在A口為TDM承載時可以通過BSC雙連MGW做MINI-A-FLEX組網實現；（2）MGW級容災在A口為IP承載時可以通過BSC通過IP承載網全連MGW做A-FLEX組網實現；（3）SERVER級容災，需要保證POOL內各個SERVER的容量不能超設計容量的66%；（4）端口級容災，A口電路若是采用TDM，則需要有33%的冗余；A口若是采用IP方式組網，則需要IP帶寬有50%冗余。
組網示意圖，如下：
3.2容災數據解決方案
MSC POOL容災有兩種方案：鏈式備份，集中備份。
考慮到集中備份需要新建一套備份SERVER，增加了成本投入，故選擇鏈式備份。鏈式備份就是POOL內SERVER依次連環備份，每個SERVER都做主用SERVER的同時也做另外一個SERVER的備份SERVER。
鏈式備份容災解決方案：（1）SERVER間的備份通道通過IP承載網；（2）主叫容災通過隱式位置更新實現，無需數據配置；（3）被叫容災需要STP和HLR能夠把發到故障SERVER的信令消息發送的其備份SERVER上。STP和HLR需要和主備SERVER都開通信令，并通過信令路由優先級區分到主備SERVER的信令路由，以到主用SERVER為第一信令路由，到備用SERVER為第二信令路由。考慮到STP之間有C鏈過橋鏈路，STP需要配置非對稱備份路由優先級方式進行信令的容災備份。
3.3容災實施驗證方案
3.3.1容災測試改造原則
（1）需要盡可能減少對現網的影響和對現網的改造量。（2）容災能夠自動完成SERVER切換或少量人工干預SERVER切換。
3.3.2測試預期
（1）在MSC POOL內的某SERVER A宕機后，在SERVER A下的用戶能夠正常進行業務，即SERVER A下用戶能在第一次做主叫或者做被叫都能正常接通，但接續時長要比正常情況下略長。（2）測試時準備多部終端，做多次業務測試都能正常完成。（3）測試需要在一個周期性位置更新時間內完成，否則用戶在做位置更新時會由NNSF分發到其他SERVER上，無法驗證宕機時一次主叫恢復和一次被叫恢復。
3.3.3測試實施步驟
總體上分為個步驟：（1）步驟1，數據準備。①MSC POOL內SERVER完成鏈式備份數據加載；②STP、本地HLR按照非對稱信令路由優先級方式配置信令容災路由數據；（2）步驟2，模擬宕機。在SERVER宕機時其到外界信令網元都會中斷，這里就是通過信令中斷模擬SERVER宕機。需要將目標SERVER到周邊各個信令網元的信令鏈路全部去激活，周邊信令網元到宕機SERVER信令點不可達。（3）步驟3，容災效果驗證。①前提：測試號碼都需要預先在目標SERVER上注冊。②按照預先準備的測試表進行業務驗證，保證測試號碼能正常做主被叫業務和短信業務。（4）步驟4，宕機恢復。①在目標SERVER宕機測試后，其下面所帶的用戶會自動分發附著到POOL內的其他SERVER上。當目標宕機SERVER恢復信令鏈路后，需要將POOL內的所有用戶均勻分布在各個SERVER上，保證MSC POOL內SERVER負荷均衡。②由于宕機期間，用戶會自動附著到POOL內其他SERVER，這段期間若是在營帳系統修改用戶屬性則更新到新SERVER上。在恢復后若是用戶返回原宕機SERVER則用戶數據沒有同步更新，此時需要重啟VLR使用戶重新位置更新并同步用戶屬性。③在宕機恢復后需要觀察話務統計檢查恢復情況。
四、結束語
MSC POOL對比傳統本地網MSC獨立端局，具有諸多優勢：池內各個MSC間負荷分擔，可實現資源共享，提升整個核心網資源利用率，節省設備投資；MSC POOL組網可顯著減少局間切換，提高網絡質量，增進用戶感知；MSC POOL組網可減少局間位置更新，減少了C/D接口信令流量，提供了MSC的容量增益；MSC POOL實現了網絡的容災備份，在池內某MSC故障的情況下，能自動無縫容災到池區其他正常MSC上，基本可做的用戶無感知容災。
參考文獻
[1]《3GPP TS 23.236 V6.2.0(2005-12)“Intra-domain connection of Radio Access Network(RAN)nodes to multiple Core Network(CN)nodes”》
[2]《3GPP TS 25.331 V5.13.0 “Radio Resource Control(RRC)”》
[3]《3GPP TS 25.413 V5.9.0 Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN Iu interface RANAP signaling》
[4]《3GPP TS 23.236 V5.2.0 Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes》
作者簡介：
徐萍 ，女，漢，1976年9月出生，2003年畢業于西安郵電學院計算機通信工程專業，學士學位，現任職于中國移動通信集團新疆有限公司網絡部，主要從事交換網的管理工作。
【摘要】本文簡要介紹了MSC POOL的演進背景、MSC POOL的概念、容災，并以新疆移動為例，著重從容災實現方案的組網、數據準備、實施驗證等三方面介紹了基于MSC POOL實現SERVER容災的方案研究。
【關鍵詞】MSC POOLSERVER 容災
一、演進MSC POOL的背景介紹
GSM移動通信網絡經過多年快速發展，網絡規模不斷擴大，用戶對網絡質量要求不斷增高，GSM移動通信網絡承擔的社會責任也越來越大。網絡對MSC server的容量合理配置及話務合理分配提出了更高的要求、網絡安全、下一代網絡的演進等，所有這些都成為運營商亟待解決的問題。正是針對這些需求，在軟交換大規模的投入使用之際，通信業界推出MSC POOL功能，其最大優勢在于網絡容災能力，同時不僅充分結合簡化網絡擴容、合理分配話務的特點，還可以優化網絡資源。
二、MSCPOOL概述
2.1MSC POOL概念
MSC池即MSC Pool，是一組若干MSC可以構成一個MSC池，MSC池服務的區域稱為MSC池區，即MSC Pool area。從無線側RNC/BSC的角度看，如果一個或多個RNC/BSC從屬于某一個MSC池，那么這些RNC/BSC的所有的業務區即構成MSC池區，池區內的用戶由MSC池中的MSC共同服務。
MSC POOL（A/IU FLEX）解決方案本質上是移動性管理的增強功能，它通過在接入層設備（BSC/RNC）和核心網設備（MSC/VLR）之間部署路由功能實體，達到終端尋址綁定到特定核心網節點設備的能力。該路由功能實體可以部署在接入側設備；也可以部署在核心網設備。
2.2MSC POOL容災
MSC Pool的一大優勢就是其容災能力。Pool池區內的業務負荷分擔處理機制使MSC Pool組網具備了MSC級的容災能力。
2.2.1附著容災
當MSC Pool中某MSC故障失效時，注冊在該MSC中的用戶發起的位置更新業務會被NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中（新MSC），在該新MSC下完成位置更新流程，新MSC直接對MS位置更新，同時分配含有本局NRI的TMSI給MS。這樣MS就附著到Pool內其他有效的MSC上了。
2.2.2主叫容災
當MSC Pool中某MSC故障失效時，注冊在該MSC中的用戶發起的主叫業務會被NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中（新MSC），從而實現主叫容災，其過程如下：MS在周期性位置更新定時器到時前沒有發起主被叫業務，在周期性位置更新定時器到時后，主動發起周期性位置更新。NNSF采用負荷分擔算法路由到Pool內其他有效的MSC中，在該新MSC下完成位置更新流程。后續的用戶主叫業務自然從該新MSC發起，屏蔽了原故障MSC，實現主叫容災。
2.2.3被叫容災
上述的負荷分擔算法無法實現對被叫業務的容災，其原因是MSC Pool內某MSC故障后，HLR將無法發送PRN消息發送到該MSC，此時注冊在該故障MSC中的用戶無法做被叫。只有等待注冊在該故障MSC中的用戶主動做了位置更新或做了主叫從而注冊到MSC Pool內其他有效的MSC后，才能夠做被叫。
三、MSC POOL容災實現方案
3.1組網解決方案
（1）MGW級容災在A口為TDM承載時可以通過BSC雙連MGW做MINI-A-FLEX組網實現；（2）MGW級容災在A口為IP承載時可以通過BSC通過IP承載網全連MGW做A-FLEX組網實現；（3）SERVER級容災，需要保證POOL內各個SERVER的容量不能超設計容量的66%；（4）端口級容災，A口電路若是采用TDM，則需要有33%的冗余；A口若是采用IP方式組網，則需要IP帶寬有50%冗余。
組網示意圖，如下：
3.2容災數據解決方案
MSC POOL容災有兩種方案：鏈式備份，集中備份。
考慮到集中備份需要新建一套備份SERVER，增加了成本投入，故選擇鏈式備份。鏈式備份就是POOL內SERVER依次連環備份，每個SERVER都做主用SERVER的同時也做另外一個SERVER的備份SERVER。
鏈式備份容災解決方案：（1）SERVER間的備份通道通過IP承載網；（2）主叫容災通過隱式位置更新實現，無需數據配置；（3）被叫容災需要STP和HLR能夠把發到故障SERVER的信令消息發送的其備份SERVER上。STP和HLR需要和主備SERVER都開通信令，并通過信令路由優先級區分到主備SERVER的信令路由，以到主用SERVER為第一信令路由，到備用SERVER為第二信令路由。考慮到STP之間有C鏈過橋鏈路，STP需要配置非對稱備份路由優先級方式進行信令的容災備份。
3.3容災實施驗證方案
3.3.1容災測試改造原則
（1）需要盡可能減少對現網的影響和對現網的改造量。（2）容災能夠自動完成SERVER切換或少量人工干預SERVER切換。
3.3.2測試預期
（1）在MSC POOL內的某SERVER A宕機后，在SERVER A下的用戶能夠正常進行業務，即SERVER A下用戶能在第一次做主叫或者做被叫都能正常接通，但接續時長要比正常情況下略長。（2）測試時準備多部終端，做多次業務測試都能正常完成。（3）測試需要在一個周期性位置更新時間內完成，否則用戶在做位置更新時會由NNSF分發到其他SERVER上，無法驗證宕機時一次主叫恢復和一次被叫恢復。
3.3.3測試實施步驟
總體上分為個步驟：（1）步驟1，數據準備。①MSC POOL內SERVER完成鏈式備份數據加載；②STP、本地HLR按照非對稱信令路由優先級方式配置信令容災路由數據；（2）步驟2，模擬宕機。在SERVER宕機時其到外界信令網元都會中斷，這里就是通過信令中斷模擬SERVER宕機。需要將目標SERVER到周邊各個信令網元的信令鏈路全部去激活，周邊信令網元到宕機SERVER信令點不可達。（3）步驟3，容災效果驗證。①前提：測試號碼都需要預先在目標SERVER上注冊。②按照預先準備的測試表進行業務驗證，保證測試號碼能正常做主被叫業務和短信業務。（4）步驟4，宕機恢復。①在目標SERVER宕機測試后，其下面所帶的用戶會自動分發附著到POOL內的其他SERVER上。當目標宕機SERVER恢復信令鏈路后，需要將POOL內的所有用戶均勻分布在各個SERVER上，保證MSC POOL內SERVER負荷均衡。②由于宕機期間，用戶會自動附著到POOL內其他SERVER，這段期間若是在營帳系統修改用戶屬性則更新到新SERVER上。在恢復后若是用戶返回原宕機SERVER則用戶數據沒有同步更新，此時需要重啟VLR使用戶重新位置更新并同步用戶屬性。③在宕機恢復后需要觀察話務統計檢查恢復情況。
四、結束語
MSC POOL對比傳統本地網MSC獨立端局，具有諸多優勢：池內各個MSC間負荷分擔，可實現資源共享，提升整個核心網資源利用率，節省設備投資；MSC POOL組網可顯著減少局間切換，提高網絡質量，增進用戶感知；MSC POOL組網可減少局間位置更新，減少了C/D接口信令流量，提供了MSC的容量增益；MSC POOL實現了網絡的容災備份，在池內某MSC故障的情況下，能自動無縫容災到池區其他正常MSC上，基本可做的用戶無感知容災。
參考文獻
[1]《3GPP TS 23.236 V6.2.0(2005-12)“Intra-domain connection of Radio Access Network(RAN)nodes to multiple Core Network(CN)nodes”》
[2]《3GPP TS 25.331 V5.13.0 “Radio Resource Control(RRC)”》
[3]《3GPP TS 25.413 V5.9.0 Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN Iu interface RANAP signaling》
[4]《3GPP TS 23.236 V5.2.0 Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes》
作者簡介：
徐萍 ，女，漢，1976年9月出生，2003年畢業于西安郵電學院計算機通信工程專業，學士學位，現任職于中國移動通信集團新疆有限公司網絡部，主要從事交換網的管理工作。
