MSC池

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MSC池(MSC in Pool)

　　MSC池是由3GPP规范定义的，在GSM/MSS/WCDMA系统的核心网络开发的一个特殊功能，能优化整个移动网络的组网。

　　MSCPool网络引入了如下一些关键技术。

　　a)非接人层节点选择功能(NNSF)。用于为一个MS选择服务的MSC节点。具有NNSF功能的网元可以是BSC／RNC，或是MGW。

　　b)网络资源标识(NRI)。唯一标识MSC节点，包含在TMSI／PTMSI中，1个池域内的所有节点的NRI长度相同。在池域重叠时，NRI唯一标识节点，此节点为所有叠加的区域服务

　　c)非广播LAI。非广播IAI属特殊的LAI．与普通的LAI统一编码，不需要在系统信息广播消息中广播。在Pool内进行负荷迁移的处理中，用于触发MS重新发起位置更新。

　　d)Null—NRI。Null—NRI属特殊的NRI，与普通的NRI统一编码。在Pool内进行负荷迁移的处理中，用于指示NNSF功能网元依照负荷均衡的原则为MS新选可用的服务MSC节点。

　　e)虚拟MGW(VMGW)。1个物理MGW可以被划分为多个虚拟的逻辑网关，每个VMGW都可以共享物理MGW资源。

　　MSC池技术主要涉及一个关键参数、一个关键功能节点。

　　1.关键参数

　　网络资源标识(NRI)用于唯一地标识池中的一个核心网节点(MSC或SGSN)，并且NRI的长度在一个池域中所有节点应该相同。当不同池域有重叠时，一个核心网节点可以分配多个NRI，但是NRI应该配置相同的长度。NRI是TMSI或P—TMSI的一部分，是由提供服务的核心网节点分配给手机的。

　　31—3O比特位：CS／PS标识位，用来表示TMSI是电路域还是分组域使用，即是TMSI还是P—TMSI。

　　29—25比特位：VLR重启计数，是一个计数器，保证用户在MSC重起后。移动网内MSC／VLR前后两次分配的TMSI完全不同。

　　23—14比特位：NRI字段。

　　其他比特位：UserID，是MSC用来分配给用户的。

　　NRI具有灵活的长度分配，从0个比特到10个比特。0个比特表示不能使用Iu—Flex技术。NRI往往在TMSI和P—TMSI的23到l4比特位编码，23位是NRI的高比特位。NRI的设置长度与网络容量规划有密切的关系，具体见后面实际组网考虑章节。

　　2.关键功能节点

　　非接入层节点选择功能(NNSF)是池技术的核心。其主要功能就是根据负载均衡机制为漫游进池内的MS分配一个服务的MSC／VLR，并用NRI标识这个MSC。

　　NAS功能一般存RNC实现(也可在BSC或MGW实现)。从信令消息的层面看，NAS功能将路由初始的非接入层的信令消息或者LLC帧，并从中推导出NRI，根据NRI获得配置的核心网网元节点。在不同的接人方式下，NAS推导NRI的方法如下：

　　a)当UE从Iu口接人时，NAS从IDNNS字段推导出NRI。

　　b)当MS从A口接人时，NAS从TMSI字段推导出NRI。

　　当UE首次进入MSC池的服务区以后，先进行位置更新．NNSF节点(一般设在RNC／BSC)根据负载均衡原则将用户的位置更新请求分配给池中的一个MSC服务器．以保证池中所有的服务器都负荷相当。该MSC服务器为UE分配一个TMSI，TMSI字段中包括用于标识该MSC的NRI。当用户在MSC池内漫游时，将一直由这个MSC服务器为其服务，直到用户离开这个池的服务区域为止。当发起呼叫时，RNC／BSC会根据NRI将话务路由到对应的MSC，建立呼叫。当UE从一个池区域进入另一个池区域时，UE在新池区发起位置更新请求，携带着原来的TMSIo(orig一inalTMSI)和LAIo(originalLAI)NNSF由TMSIo算出NRI不在自己的池内，则在自己的池区内按负载均衡原则分配一个MSC为UE服务。这个新的MSC发现LAIo对应多个MSC．则再根据TMSIo算出NRIo，找到之前提供服务的唯一的MSC，并向该MSC索取用户标识等信息。之后流程同通常流程。

　　MSC池为使资源能合理利用，就要根据负载均衡的原则，为每个MSC服务器分配与之处理能力相匹配的请求任务量，避免池中某些服务器负荷重，某些服务器负荷轻。MSC池的负载均衡机制是在NNSF节点实现的。负载均衡算法目前主要有两类：

　　第一类算法是静态配置算法。这一算法是根据池内各服务器的容量作为静态分配因子的基数，并在NNSF内预先根据容量设定分配因子。例如，一个池内有4个MSC服务器，容量分别为40万、l0万、60万、30万．则NNSF内设定的静态分配因子比例为4：l：6：3。当有UE第一次进人池服务区时，NNSF按照预先已设定的静态分配因子及VLR已登记用户容量的情况分配当前负荷较轻的MSC服务器为此用户服务。静态分配因子是预先配置在NNSF中，并保持不变，直到下次池进行扩容．人工根据新的容量配置静态分配冈子。静态配置算法的优点在于将MSC的容量作为分配因子，算法简单，工程操作简便，能保证VLR登记用户数的均衡。但其缺点在于NNSF只能对用户进入池时做识别，而当用户离开池时却不能感知。这样一来，如果各服务器下的用户离开池的比例不均衡，且NNSF不能实时检测服务器的具体用户数，则在静态容量做分配因子的情况下，NNSF不能做到绝对的分配精准，只能做到大体上均衡。

　　第二类算法是动态调配算法。这一算法是根据当前池内各Iu口(或A口)中继占用情况或话务量做为分配参考。如NNSF每隔一段时间(假设30S)实时检测Iu口中继占用情况．若池中2个MSC到RNC之间电路总数均为100条，在检测时中继占用各为30条和50条，则NNSF节点此刻对新进入池的UE按照7：5的动态分配因子比例分配。NNSF每次检测都要根据实际占用情况更新动态分配因子比例。

　　动态调配算法的优点在于能够根据系统的实时负荷进行系统内的均衡，在UE进出池较频繁的情况下能依据Iu接口负荷实时调整动态分配因子，以尽量保证池内各MSC的负荷均衡。但这一算法需要及时获取各节点的负载信息，这将带来额外的开销，对NNSF的性能有较高的要求，同时对负载信息的处理算法也会很复杂。

　　MSC池作为R5阶段提出的新技术，对运营商的网络建设和维护带来了很大便利及提升。

　　a)MSC池的负载均衡机制较好地解决了网络的潮汐效应，使得业务量分布均匀，网络资源得到合理充分的利用。在传统组网模式下，每个MSC覆盖不同的地理位置，用户行为也不同．因此，经常会出现某些覆盖区的MSC因负荷过高而需要限呼，而某些MSC话务量却很低的现象。为此，在做网络设计时，常常需要按最大负荷来配备资源和容量。MSC池的引入均衡了不同地区和不同时段的话务高峰．使话务不论任何时间都可在池内的所有服务器节点中动态分配，减轻了高峰话务区MSC的负担，同时又充分利用了低话务区MSC的资源，解决了单个服务器的拥塞，对于突发的话务高峰、节假日和大型活动等都可以从容应对，增强了网络的抗冲击能力。在资源配置方面．只需要按话务均值配备容量即可．而不需按最大话务量，有效节省和充分利用了投资和资源。

　　b)MSC池有效地减少了网络的信令开销，降低了信令负荷。MSC池的引入，扩大了MSC覆盖的范围。传统组网模式下用户在不同MSC间的局问位置更新和切换在池组网模式下变为局内位置更新和切换，大大减少了局间信令开销，降低了网络负荷。

　　e)MSC池的引入实现了网络级的容灾备份。其充分利用了Iu—flex技术，同时结合虚拟MGW及IP承载技术。因为在MSC池技术中，MSC与RNC(BSC)不再是一一对应的关系．当某一个MSC发生故障，所在的池会有另一个正常的MSC接管故障MSC的业务。

　　d)MSC池的引入使得网络规划扩容变得灵活简单，核心网与无线网规划可相对独立，工程实施简化。

　　在传统组网下进行核心网网络设计时．通常要根据无线的分区及最大A接口话务量对应设计MSC的容量及处理能力。而在MSC池组网设计时，只需考虑池中覆盖RNC区域的最大话务量即可，不需再考虑某个MSC对应RNC／BSC的容量配备和端口限制，使得无线网和核心网规划相对独立。池引人不仅使核心网的规划变得简单，池内新增网元对现网影响很小甚至没有影响，而且无线网的的规划也变得可单独规划、随时调整。