河南聯(lián)通SGSN POOL維護優(yōu)化的實施

郭威，龔建勇

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司河南省分公司，河南 鄭州 450002）

河南聯(lián)通SGSN POOL維護優(yōu)化的實施

郭威，龔建勇

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司河南省分公司，河南 鄭州 450002）

結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)SGSN組池的情況，對SGSN POOL維護中容量評估、負載均衡、負荷卸載等關(guān)鍵工作進行了探討和總結(jié)，為SGSN池組化組網(wǎng)和優(yōu)化維護提供了參考經(jīng)驗。

SGSN POOL 容量 容災(zāi) 負載均衡 負荷卸載

1 引言

SGSN POOL作為移動分組域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進的關(guān)鍵技術(shù)，其具有業(yè)務(wù)容災(zāi)、提高資源利用率、降低局間信令負荷等組網(wǎng)優(yōu)勢，已經(jīng)被電信運營商廣泛應(yīng)用。隨著SGSN POOL部署條件的具備（Iu/Gb接口IP化），為做好SGSN POOL的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)工作，中國聯(lián)通集團在組織SGSN池組方案測試驗證的基礎(chǔ)上，于2013年8月下發(fā)了《SGSN POOL建設(shè)指導(dǎo)意見》，開始在全國范圍進行規(guī)模化部署。

河南聯(lián)通目前已完成全網(wǎng)SGSN POOL的建設(shè)部署。結(jié)合無線側(cè)3G實現(xiàn)Iu-Flex接入而2G未實施Gb-Flex的情況，如何做好池組內(nèi)容量配置評估，池組日常負荷優(yōu)化以及業(yè)務(wù)應(yīng)急恢復(fù)評估，成為今后SGSN POOL運行維護工作中重點關(guān)注的問題。本文以現(xiàn)網(wǎng)SGSN POOL的維護優(yōu)化為案例，就以上重點問題的實施進行了經(jīng)驗總結(jié)。

2 SGSN POOL容量評估優(yōu)化

2.1 SGSN POOL資源共享和容災(zāi)原理

作為目前移動分組域網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)效果最好的技術(shù)手段，當(dāng)SGSN POOL中某SGSN發(fā)生故障時，RNC/BSC識別該SGSN故障后，會將本來分配給該SGSN的新發(fā)起的用戶業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到SGSN POOL中其他SGSN上。從而實現(xiàn)SGSN POOL內(nèi)業(yè)務(wù)容災(zāi)，有效提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

SGSN POOL內(nèi)SGSN業(yè)務(wù)通過負荷分擔(dān)、動態(tài)調(diào)整來實現(xiàn)資源共享，消除了覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶移動帶來的業(yè)務(wù)區(qū)域性波動，從而提升了整個核心網(wǎng)資源的設(shè)備利用率。

SGSN POOL容災(zāi)/資源共享原理圖如圖1所示：

圖1 SGSN POOL容災(zāi)/資源共享原理圖

2.2 SGSN POOL容量評估原則

SGSN POOL部署后，基于POOL全局容量評估優(yōu)化至關(guān)重要。容量配置過高，影響容災(zāi)效果；容量配置過低不能發(fā)揮SGSN POOL資源共享，提高設(shè)備利用率，降低投資成本的優(yōu)勢。所以需在滿足容災(zāi)的要求下，兼顧設(shè)備利用率，適時評估，及時調(diào)整。

評估原則一：池內(nèi)SGSN的容量應(yīng)考慮正常情況和單個SGSN故障情況下的設(shè)備利用率，并以容量配置需求較大者為準(zhǔn)。建議正常情況下，POOL內(nèi)SGSN的利用率按照65%左右考慮。當(dāng)POOL內(nèi)容量最大的1套SGSN故障退服時，其余SGSN能夠全部接管該故障SGSN所承載的業(yè)務(wù)，接管后各SGSN設(shè)備利用率不高于95%。

評估原則二：對于3G網(wǎng)絡(luò)組POOL，2G網(wǎng)絡(luò)BSC單獨下掛POOL內(nèi)SGSN下的網(wǎng)絡(luò)，為避免SGSN負載不均衡以及“吸附效應(yīng)”問題，要求該SGSN應(yīng)在2G容量上適當(dāng)預(yù)留。

2.3 容量評估舉例

以現(xiàn)網(wǎng)SGSN POOL4為例，平忙時池組內(nèi)SGSN設(shè)備利用率為50%左右，為未入池的2G網(wǎng)絡(luò)留有余量。在池內(nèi)最大容量的LYSGSN10設(shè)備宕機時，附著利用率不超過95%。根據(jù)負荷容量評估原則，從表1可以看到目前容量配置比較合理，滿足業(yè)務(wù)容災(zāi)的需求。

表1 SGSN POOL4容量評估表

3 SGSN POOL負荷分擔(dān)評估優(yōu)化

3.1 評估原則

從容災(zāi)要求可以看出，SGSN POOL內(nèi)SGSN用戶容量相近，更有利于提高資源利用率。而且，規(guī)劃簡單，盡量減少2G未池組化引起對3G的“吸附效應(yīng)”造成的業(yè)務(wù)負荷不均衡。

3.2 現(xiàn)網(wǎng)SGSN POOL負荷分擔(dān)評估分析

從表1可以看出現(xiàn)網(wǎng)SGSN POOL4負載不夠均衡，不僅單獨掛接在POOL內(nèi)各個SGSN上的2G用戶不均衡，入POOL的3G用戶也不均衡。

（1）2G用戶不均衡評估優(yōu)化

導(dǎo)致2G業(yè)務(wù)不均衡原因為BSC未實現(xiàn)Gb-Flex池組掛接。為保證SGSN POOL內(nèi)各SGSN業(yè)務(wù)均衡通過調(diào)整BSC掛接關(guān)系，盡量做到均分用戶到各SGSN。需要注意的是對未入POOL的BSC做調(diào)整時，盡量還是以本地網(wǎng)為單位掛接。如果只考慮通過調(diào)整BSC掛接關(guān)系實現(xiàn)負載相對均衡為目標(biāo)而將本地網(wǎng)BSC分割開，會增加該本地網(wǎng)內(nèi)2G用戶SGSN局間信令切換進而影響業(yè)務(wù)感知。畢竟本地網(wǎng)內(nèi)用戶位置更新較本地網(wǎng)間更頻繁，建議在調(diào)整時要對利弊進行充分權(quán)衡后再實施。

（2）3G用戶不均衡評估優(yōu)化

SGSN POOL4開始部署時，對于初始接入用戶，RNC根據(jù)IMSI按照負荷分擔(dān)原則選擇SGSN接入。對于非初始接入用戶，RNC根據(jù)P-TMSI中的NRI來選擇原SGSN接入。現(xiàn)網(wǎng)中SGSN包含不支持Flex的BSC，用戶從不支持Flex的BSC漫游進入支持Flex的RNC，攜帶P-TMSI進行附著。支持Flex的RNC從中獲取的NRI值是原SGSN的NRI，從而附著到原SGSN上。隨著時間的推移，大部分3G用戶附著到掛接本地BSC的SGSN上。由于區(qū)域本地用戶量的差異，最終導(dǎo)致SGSN POOL4內(nèi)SGSN間3G用戶不均衡。RNC04入POOL當(dāng)天3G用戶遷移趨勢如圖2所示。

部分SGSN設(shè)備廠家提供有參數(shù)可以緩解這種情況。中興SGSN設(shè)備為解決SGSN下3G用戶負荷不均衡問題提供了名稱為“支持NNSF功能”的軟參，ID:65582。開啟軟參，用戶從不支持Flex的BSC漫游進入支持Flex的RNC附著或RAU時，SGSN將核實是否是局內(nèi)2G/3G互切換。如果是，則分配NULL NRI和Non Broadcast RAI給用戶，讓其按照負荷分擔(dān)原則重新選擇POOL內(nèi)SGSN。中興SGSN支持NNSF功能軟參示意圖如圖3所示。

采用此措施雖可均衡負荷，但會大幅增加2G/3G SGSN局間RAU。同時由于SGSN局間RAU成功率低于SGSN局內(nèi)RAU成功率，導(dǎo)致PS域RAB指派建立失敗次數(shù)增多。在CS并發(fā)PS業(yè)務(wù)的情況下，PS域RAB指派建立失敗，會將CS和PS一并釋放掉，最終導(dǎo)致CS域無線掉話率升高，嚴重影響用戶感知。從圖4的統(tǒng)計可以看出開啟參數(shù)前后掉話率明顯上升，所以不建議為追求解決負荷不均衡而開啟設(shè)備上的特定軟參。需要針對當(dāng)?shù)氐臉I(yè)務(wù)場景來考慮，特別是3G覆蓋欠佳的區(qū)域，更要謹慎使用。

圖2 RNC04入POOL當(dāng)天3G用戶遷移趨勢

圖3 中興SGSN支持NNSF功能軟參示意圖

綜上所述，要解決負荷不均衡的問題，應(yīng)避免同一SGSN既有POOL用戶又有非POOL用戶。在條件允許的情況下增加無線Gb-Flex功能實現(xiàn)2G池組化接入，這是實現(xiàn)負荷均衡的最有效的辦法。考慮到目前運營商2G投資基本已停止，在2G/3G混合組網(wǎng)且只有3G組池的情況下，在以本地網(wǎng)為單元和減少信令切換的基礎(chǔ)上，盡量均分2G非POOL用戶到各SGSN。同時結(jié)合設(shè)備自身特性，在不影響業(yè)務(wù)的前提下，通過參數(shù)設(shè)置來修正負荷不均衡。另外需要加強日常利用率監(jiān)控，特殊情況下，采取人工卸載干預(yù)來保證業(yè)務(wù)運行的安全性，防止出現(xiàn)池內(nèi)單臺SGSN利用率過高的情況。

圖4 開啟軟參2G SGSN局間RAU、信令負荷變化情況

4 SGSN POOL負載重分配應(yīng)急維護

SGSN POOL實現(xiàn)業(yè)務(wù)容災(zāi)是通過SGSN POOL內(nèi)業(yè)務(wù)遷移重分配來實現(xiàn)的。當(dāng)業(yè)務(wù)故障時，如何將池內(nèi)其余SGSN安全快速地恢復(fù)業(yè)務(wù)承載是SGSN POOL容災(zāi)應(yīng)急方案的重點。不僅要考慮到將故障SGSN承載的用戶業(yè)務(wù)遷移到本POOL內(nèi)其它SGSN時，容量能否能滿足卸載用戶的接入，而且要關(guān)注池組內(nèi)SGSN有關(guān)業(yè)務(wù)負荷控制的參數(shù)、控制MS接入的速率，避免大量用戶重新附著、激活業(yè)務(wù)對接納卸載用戶的SGSN、HLR造成沖擊，引起癱局。負載重分配過程中，密切觀察SGSN信令處理板卡負荷和HLR之間鏈路負荷。在負荷承受允許的情況下動態(tài)逐步調(diào)整業(yè)務(wù)負荷控制的參數(shù)，提高MS接入的速率，估算出最短業(yè)務(wù)恢復(fù)時限。

下面仍以SGSN POOL4為例。LYSGSN08整局同期實際附著用戶數(shù)總共有58萬，其宕機時需LYSGNS09和LYSGSN10分擔(dān)接管其業(yè)務(wù)，要求附著用戶盡快平穩(wěn)接入。中興SGSN信令處理SMP模塊每秒通過附著業(yè)務(wù)個數(shù)可達到65 535，無線側(cè)接入信令處理基本無瓶頸。再來看Gr口，Gr接口需要考慮整局的信令能力。按照Gr帶寬70%利用率不會對HLR造成信令沖擊，推算出業(yè)務(wù)恢復(fù)最短時限。根據(jù)估算，1次附著過程Gr口大約產(chǎn)生1KB流量，整局可用流量估算為576KB（總流量4*2MB/8*70%-已用流量148KB），則每秒可完成576個附著業(yè)務(wù)流程。單USMP模塊每秒可完成576（附著個數(shù)）/79（模塊）個附著業(yè)務(wù)流。配置時“每秒通過附著業(yè)務(wù)數(shù)目”取7即可，現(xiàn)網(wǎng)日常配置為5，這樣故障LYSGSN08業(yè)務(wù)最快可在10分鐘內(nèi)恢復(fù)。

通過對負荷卸載過程的有效評估，防止操作過程對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生信令沖擊，保證業(yè)務(wù)恢復(fù)的時限，從而在實施業(yè)務(wù)應(yīng)急恢復(fù)過程中做到心中有數(shù)。

5 結(jié)束語

伴隨運營商LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，GPRS核心網(wǎng)將向EPC核心網(wǎng)方向演進，融合的SGSN/MME及GGSN/SAEGW將成為最終趨勢。隨之SGSN POOL將成為SGSN/ MME POOL，網(wǎng)絡(luò)功能將更加匯聚和扁平。2G/3G時代SGSN POOL部署后對分組核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全起到了重要作用。做好組池化的維護優(yōu)化，不僅對SGSN POOL后期網(wǎng)絡(luò)運行十分重要，也可以為融合后EPC網(wǎng)絡(luò)池組維護提供參考。

[1] 中國聯(lián)通集團網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部. SGSN POOL建設(shè)指導(dǎo)意見[Z]. 2013.

[2] 3GPP TS 23.236. Intra-domain Connection of Radio Access Network (RAN) Nodes to Multiple Core Network (CN) Nodes; Stage1 (Release 10) [S]. 2011.

[3] 劉揚,王娜,鄭航. SGSN池組規(guī)劃關(guān)鍵問題與后續(xù)演進淺析[J]. 郵電設(shè)計技術(shù), 2012(12): 76-80.

[4] 中興公司. ZXUN uMAC V4.12.11 SGSN支持Flex功能特性指導(dǎo)書[Z]. 2014.

[5] 唐榮,程立彥. SGSN Pool組網(wǎng)設(shè)計及演進趨勢分析[J]. 移動通信, 2013(22): 29-34.★

Implementations of SGSN POOL Maintenance and Optimization of Henan Unicom

GUO Wei, GONG Jian-yong
(China Unicom Co., Ltd., Henan Branch, Zhengzhou 450002, China)

According to the status of SGSN POOL in existing networks, capacity evaluation, load balancing and load unloading in SGSN POOL maintenance are discussed and summarized. It provides useful references to planning, optimization and maintenance of SGSN POOL.

SGSN POOL capacity disaster tolerance load balancing load unloading

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.07.010

TN929.5

A

1006-1010(2015)07-0047-04

郭威,龔建勇. 河南聯(lián)通SGSN POOL維護優(yōu)化的實施[J]. 移動通信, 2015,39(7): 47-50.

2014-09-25

責(zé)任編輯：劉妙 liumiao@mbcom.cn