/webmoney 核心網容災策略 中國移動通信研究院 2008年 4月 /webmoney n n 2 容災策略 核心網 核心網容災總體策略 核心網網元容災策略 MSC/SGSN POOL引入策略 核心網領域技術研討會 /webmoney 網絡縱覽 Content Service 第 3方應用 Web SVR 業 接入網 終端和卡 務 業務網 管 理 SCP SMSC LC 平 臺 BSC PCU BTS IN SMS-GW SMS WAP GW MMS LCS BSS BTS PSTN/PLMN 核心網元、業務網元 核心網 GSM GMSC STP TDM匯接網 TMSC STP SS7信令網 HLR 軟交換匯接網 TMSS STP 控制層 GPRS IT 支 撐 系 統 WLAN 個人用戶 TMG 承載層 SGSN GGSN MSC IP專網 CMNet 專線接入 傳送網 SDH 同步網 LMDS 企業用戶 WDM/DWDM 核心網領域技術研討會 Co mp u ter 3 /webmoney 5% 4 現網故障分析 網管支撐 無線 數據 1% 11% 交換 8% 互聯互通 18% 傳輸 24% 動力環境 33% 傳輸 動力環境 互聯互通 交換 數據 網管支撐 無線 2007年 1月 -10月現網故障 按系統分類 核心網領域技術研討會 /webmoney 5 核心網容災的總體策略 建立多層次的容災機制 備份設備保障 “雙路由、雙節點” 關鍵核心網元 網絡整體體系保障 從網絡整體安 全角度針對各 “雙路由、雙節點” 策略保障實現業務 的負荷分擔 （ HLR）建設 獨立容災備份 設備 層網絡制訂相 應的保障機制 應急預案 核心網領域技術研討會 /webmoney n n 6 容災策略 核心網 核心網容災總體策略 核心網網元容災策略 MSC/SGSN POOL引入策略 核心網領域技術研討會 /webmoney l l l l l l 7 核心網網元容災策略 網元縱覽 按照容災效果（業務可用性、用戶滿意度影響程度），對中國移 動各核心業務網元的容災級別劃分如下： 第一級： HLR：所有業務的基礎支撐網元。 第二級：提供基礎業務和重要業務的網元： 話音： MSC Server、 MGW、 GMSC、 TMSC、 2G TDM MSC、 短信： 數據： SGSN、 TMGW、 CMN等 短信中心 GGSN l 。 第三級：提供低端、過渡、附加和增值業務性質的網元： 話音： SCP/VC、 VPMN、被叫付費、移動總機、 12590、彩鈴。 短信：短信網關。 數據： WAP網關、彩信。 核心網領域技術研討會 /webmoney l l l l l l 8 核心網網元容災策略 網元縱覽 按照容災效果（業務可用性、用戶滿意度影響程度），對中國移 動各核心業務網元的容災級別劃分如下： 第一級： HLR：所有業務的基礎支撐網元。 第二級：提供基礎業務和重要業務的網元： 話音： MSC Server、 MGW、 GMSC、 TMSC、 當前重點網元 預先準備備份 網元 2G TDM MSC、 短信： 數據： SGSN、 TMGW、 CMN等 短信中心 GGSN l 。 第三級：提供低端、過渡、附加和增值業務性質的網元： 話音： SCP/VC、 VPMN、被叫付費、移動總機、 12590、彩鈴。 短信：短信網關。 數據： WAP網關、彩信。 核心網領域技術研討會 /webmoney l l l l l l l 9 核心網網元容災策略 網元縱覽 按照容災效果（業務可用性、用戶滿意度影響程度），對中國移 動各核心業務網元的容災級別劃分如下： 第一級： HLR：所有業務的基礎支撐網元。 第二級：提供基礎業務和重要業務的網元： 話音： MSC Server、 MGW、 GMSC、 TMSC、 其它網元或 以雙路由、雙 節點實現業務 2G TDM MSC、 短信： 數據： SGSN、 。 TMGW、 CMN等 短信中心 GGSN 負荷分擔；或 引入應急系 統，避免重大 事故發生 第三級：提供低端、過渡、附加和增值業務性質的網元： 話音： SCP/VC、 VPMN、被叫付費、移動總機、 12590、彩鈴。 短信：短信網關。 數據： WAP網關、彩信。 核心網領域技術研討會 /webmoney 10 關鍵網元容災方案的問題 HLR N+1非實時備份 投資：預先配置“備份”節點 效果： 0.5 1小時恢復全部業務 其他方案： N+1實時備份 預先配置“備份”節點 同廠家備份 MSC割接方案 效果：人工割接（ 0.5小時以上）；倒換時間還受決策流程 限制 其他方案： N+1實時備份 預先配置“備份”節點 積極跟蹤 MSC Pool、 SGSN Pool及分布式 HLR方案商用進展情況，在未來通過引 入新技術實現核心 網網元容災。 核心網領域技術研討會 /webmoney n n 11 容災策略 核心網 核心網容災總體策略 核心網網元容災策略 MSC/SGSN POOL引入策略 核心網領域技術研討會 /webmoney n n 12 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驅動力 原理 優勢 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心網領域技術研 討會 /webmoney 13 MSC/SGSN POOL驅動力 通過引入資源池，實現核心網資源的錯峰共享，可顯著節省 網絡投資。 無資源池 有資源池 核心網領域技術研討會 /webmoney n n 14 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驅動力 原理 優勢 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心網領 域技術研討會 /webmoney 15 MSC(SGSN) Pool原理 MSC/SGSN POOL網絡結構： u BSC/RNC與 MSC/SGSN為多對多的關系，呈網狀結構 u 多個 MSC（ SGSN）組成一個 POOL，多個 BSC/RNC也能組成一個 POOL。 u 不同 BSC POOL之間可以有重疊網元。 MSC/ SGSN MSC /SGSN Pool 1 MSC/ SGSN MSC/ SGSN MSC /SGSN Pool 2 MSC/ SGSN BSC RNC BSS/RAN BSC Pool 1 BSC BSS/RAN BSC Pool 2 RNC 核心網領域技術研討會 /webmoney 16 MSC Pool原理 技術原理 現有網絡結構 Area1 MSC/VLR (MSC-S+MGW) Area2 MSC/VLR (MSC-S+MGW) Area3 MSC/VLR (MSC-S+MGW) BSC BSC BSC BSC BSC 1、減少跨 MSC/VLR的位 置更新、切換、 2、降低 MSC/VLR與 HLR之 間的信令負荷 MSC POOL Area MSC/VLR MSC/VLR MSC/VLR MSC POOL (MSC-S+MGW) (MSC-S+MGW) (MSC-S+MGW) -3GPP TS 23.236 A-Flex BSC BSC BSC BSC BSC 核心網領域技術研討會 /webmoney 相對容量因數 (1-255), 在 BSC定義 4 MSC2 2 MSC Pool原理（續） 選擇 MSC MS進入 MSC POOL服務區域，首先需為 MS選擇一個“拜訪 MSC/ VLR(MSC-S)” 假設 NNSF點為 BSC， 即由 BSC負責將漫游進入池服務區域的用戶分配到不同 MSC/VLR(MSC- S) MSC 分配一個 TMSI， Pool Service Area 其中包括一個 NRI。 NRI 用于識別該 MSC。 MSC1 MSC2 MSC3 BSC（ NNSF點）根據 相對的 MSC 的容量因數 BSC BSC BSC BSC BSC 選擇一個 MSC，如 MSC1。 用戶漫游進入 池的服務 區域 . 位置更新 分配 TMSI (TMSI incl. NRI=1) (0-1023), 在 MSC 和 BSC定義 Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) MSC1 50% 1, 2, 3, 4 TMSI Network Resource TMSI 2 25% 5, 6 Generation Identifier (NRI) Identification MSC3 核心網領域技術研討會 25% 7, 8 17 發生的話務 （ %） /webmoney MSC1 MSC2 MSC3 BSC BSC BSC BSC BSC 4 2 18 MSC Pool原理（續） 呼叫處理 MS在 MSC POOL服務區域漫游，使用業務 假設 NNSF點為 BSC，即由 BSC負責將 MS的業務請求送至 MS的“拜訪 MSC/ VLR(MSC-S)” Pool Service Area MSC核實 NRI，處理呼叫 MSC1 MSC2 MSC3 BSC根據 NRI將話務路由到 MSC BSC BSC BSC BSC BSC “Call Setup” (TMSI “Call Continue” 登記到池里的用戶現在發起 incl. 一個呼叫 NRI=1) 相對容量因數 (1- 255), 在 BSC定義 發生的話 務（ %） NRI (0-1023), 在 MSC 和 BSC定義 Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) MSC1 50% 1, 2, 3, 4 TMSI Network Resource TMSI MSC2 2 25% 5, 6 Generation Identifier (NRI) Identification MSC3 25% 7, 8 核心網領域技術研討會 /webmoney n n 19 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驅動力 原理 優勢 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心網領 域技術研討會 /webmoney 20 MSC/SGSN Pool優勢 提高網絡效率，實現網絡資源共享 均衡話務在不同區域的時間分布，提高設備利用率，降低信令負荷 提供更安全的網絡，實現實時容災備份能力 提供更容易維護管理的網絡 簡化交換機間的割接操作（主要體現在設備維護和版本升級等期間） 簡化網絡擴容復雜度（核心網與無線網可根據各自需求獨立擴容） 無 MSC Pool 有 MSC Pool 話務峰值出現在 不同時間不同地 點，必須按各自 最大可能出現的 話務來配置單個 節點。 核心網領域技術研討會 /webmoney n n 21 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驅動力 原理 優勢 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心網領域技術研討會 /webmoney 22 SGSN POOL引入策略 基于 TDM的 SGSN Pool 基于 Gb Over IP的 SGSN Pool SGSN1 SGSN2 SGSN3 SGSN1 SGSN2 SGSN3 IP網絡 BSC1 BSC2 BSC3 BSC1 BSC2 BSC3 TDM/ATM下實現 SGSN POOL 占用過多的傳輸資源 部分廠家 PCU無法支持如此多的 E1接口 IP化基礎上實現 SGSN POOL 一方面可以提供更高的帶寬， 另一方面網絡結構清晰、維護簡單 另一方面網絡結構復雜，維護復雜； SGSN POOL引入策略：在 IP化的基礎上考慮 Flex功能的引入 核心網領域技術研討會 /webmoney n n 23 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驅動力 原理 優勢 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心網領域技術研討會 /webmoney 1 24 MSC POOL關鍵問題 IP化與 MSC POOL實施的關系 2 3 關鍵技術成熟度 風險因素 核心網領域技術研討會 /webmoney 25 IP化與 MSC POOL實施的關系 MSC POOL IP化 A接口承載 IP化 核心網領域技術研討會 核心網承載 IP化 /webmoney 26 A接口電路的連接 現階段 A接口 TDM承載 BSC連接單個或多個 MGW/SG 盡量與本地 MGW連接 (VMGW) 在傳輸資源準許的情況下 可實現部分 MGW容災 MSC POOL Area A接口 IP化演進 BSC連接多個或所有 MGW/SG 完全實現 MGW容災 同時提高本地 MGW設備利用率 MSC POOL Area MSC-S MGW BSC MSC-S MGW MSC-S MGW BSC MSC-S MGW BSC MSC-S MGW MSC-S MGW BSC 核心網領域技術研討會 /webmoney 27 A接口電路的選擇控制 現階段 A接口 TDM承載 現有標準定義 TDM電路資源由 MSC-S控制，存在問題有 : VMGW的 TDM電路不共享， TDM資源復用性低 POOL內拓撲改變時，重新調 整 TDM資源配置，工程量大 MSC POOL Area A接口 IP化演進 標準定義 IP類資源由 MGW控制 可解決 TDM承載的問題 MSC POOL Area MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MGW BSC 核心網領域技術研討會 MGW BSC /webmoney 28 A接口電路的選擇控制 現階段 A接口 TDM承載 現有標準定義 TDM電路資源由 MSC-S控制，存在問題有 : VMGW的 TDM電路不共享， TDM資源復用性低 POOL內拓撲改變時，重新調 整 TDM資源配置，工程量大 MSC POOL Area A接口 IP化演進 標準定義 IP類資源由 MGW控制 可解決 TDM承載的問題 MSC POOL Area MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S POOL內新 增 MSC-S MGW 標準化： A接口 TDM電路 MGW 資源管理 BSC 核心網領域技術研討會 BSC /webmoney 29 A接口承載的 IP化 -小結 A接口 IP化和實施 MSC Pool無必然聯系 A接口 IP化有助于 MSC POOL： 簡化 BSC與 MGW的多連接 簡化 A接口資源配置 簡化網絡維護 A接口 TDM承載限制 MSC Pool實施規模和效果 核心網領域技術研討會 /webmoney 承載 IP化 30 核心網側承載的 IP化 IP 網絡 1. A接口 TDM承載時需要 MGW支持 VMGW功能； 2. VMGW間或對外的接口如采用 TDM網狀互聯，將導致 POOL內拓撲異常復雜，難以實施； 3. 因此核心網層承載的 IP化是 MSC POOL實施的基本前提 核心網領域技術研討會 /webmoney 1 2 3 4 31 關鍵技術成熟度 NNSF功能節點的選擇 MSC POOL異廠家組網 MSC POOL網絡容災 MSC POOL計費方案 核心網領域技術研討會 /webmoney 持 32 關鍵技術成熟度： NNSF功能節點的選擇 BSC代理 NNSF 經濟可行性： POOL內 BSC均需升級 運維可行性： 網管維護需要同時管理無 線 與核心網設備 支持情況： 標準相對完善，主流廠家均 支持 可實 施性 ：所有試點 BSC均具備改造條 件，可適用此方案 MSC POOL Area MGW代理 NNSF 經濟可行性： POOL內 MGW均需升級 運維可行性： 網絡維護集中于 CN網元 支 持情況： 標準還在制定，少數廠家支 可實施性： 試點 BSC部分 /全部不具備改 造條件，但 MGW具備改造條件 MSC POOL Area MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MGW NNSF BSC MGW NNSF BSC 標準化： MGW代理 NNSF NNSF MGW BSC NNSF MGW BSC 核心網領域技術研討會 /webmoney 33 關鍵技術成熟度： MSC POOL異廠家組網 方案一 1. 技術現狀： A接口 TDM承載： BSC僅與本地 MGW連 接， POOL內 MSC-S需要通過 VMGW控 制所有 MGW Mc接口未開放： MSC-S只能管理同廠家 MGW 2. MSC POOL組網受限： 池內核心網設備必須由同廠家設備組網 池內 BSC設備可由異廠家設備組網 核心網領域技術研討會 MSC-SA MGW NNSF BSC1 MSC-SA NNSF MGW BSC1 MSC-SA MGW NNSF BSC2 方案二 MSC-SA NNSF MGW BSC2 /webmoney 方案一 34 關鍵技術成熟度： MSC POOL網絡容災 1. 技術現狀： A接口 TDM承載： BSC僅與本地 MGW連 接， POOL內 MSC-S需要通過 VMGW控 制所有 MGW 2. MSC POOL容災范圍： MGW： A接口 TDM承載時，在傳輸資源 準許的情況下， BSC與 MGW連接方案， 以驗證 MGW容災效果 MSC-S： NNSF由 BSC或 MGW/SG代理 時，都能實現對 MSC-S的容災備份 存在問題： “被叫業務恢復”的解決方 案不完善 核心網領域技術研討會 MSC-SA MGW NNSF BSC1 MSC-SA MGW NNSF BSC1 MSC-SA MGW NNSF BSC2 方案二 MSC-SB MGW NNSF BSC2 /webmoney 35 關鍵技術成熟度： 計費方案 -虛擬 MSC ID 技術現狀 POOL內每個 MSC-S需要 管理 POOL內所有計費區 方案選擇 建議沿用軟交換 IP化改造 時的大本地網策略，繼續 使用虛擬 MSC ID以實現 對同一交換機上不同計費 區的計費 核心網領域技術研討會 存在問題 POOL跨計費區規劃， 原有每個獨立端局并非 管理所有計費區時， 則相對于非 POOL組網 需要 更多 的 MSC ID碼 號資源 /webmoney 36 風險因素 1、目前對廠家 OMC的要求不明 確，規范未發布 2、目前對省話務網管的改造 需求不明確 3、 MSC POOL運營維護需要保 證相關設備配 置準確一致，設定 1、采用虛擬 MSC ID計費，與軟交換 IP 化改造中大本地網計費要求一致。計費 準確性有待試點驗證 2、 MSC POOL組網可能需要更多的 MSC ID碼號資源 /修改配置風險高 計費 網管維護 風險因素 負荷不均 其他 BSC/MGW支持 NNSF功能后對 性能的影響 POOL內某個 MSC-S故障后“被 叫業務恢復”的解決方案還不完善 1、用戶移動的不確定性，可能造成部分 A接口擁塞 需要冗余配置 A接口傳輸資源（ A接口不能共享） 2、用戶話務模型的不確定性，可能造成用戶分配不均 衡或話務分布不均衡 需要冗余配置 MSC-S/MGW 設備容量；負荷不均 需要人工檢測，并人工啟動負荷重分配流程 核心網領域技術研討會 /webmoney 37 MSC POOL引入策略 現階段（ A接口采用 TDM承載） 今后（ A/Iu-CS接口實現 IP化） A/Iu接口 IP化 MSC POOL Area MSC POOL Area MSC-S池 BSC池 MSC-S MGW BSC MSC-S MGW BSC MSC-S MGW BSC MSC-S MGW RNC MSC-S池 MGW池 BSC池 MSC POOL組網：小規模試點， BSC僅與本地 MGW 連 接。 Pool效果：在一個 MSC Pool范圍內形成兩個資源池， MSC-S池和 BSC池。 原因：若基于 TDM鏈路實現全連接，則傳輸效率低、 設備利用率低、運維協調難度大 MSC POOL組網：在網絡驗證后推廣，基 于 IP鏈路實現 BSC/RNC與 Pool內所有 MGW 全連接， Pool效果：在一個 MSC Pool范圍形成三個 資源池： MSC-S池、 MGW池、 BSC池，實 現更好的容災和資源 利用效果。 核心網領域技術研討會 /webmoney 38 核心網領域技術研討會 /webmoney 39 附錄：虛擬 MSC ID計費 -MSC ID碼號資源的增加 1個 MSC ID 2個 MSC ID 1個 MSC ID 2個 MSC ID 組 POOL前，無跨本地網組網 共需 2個 MSC ID 組 POOL后每個 MSC-S管 A地區 理的計費區如果增加，則 需要更多 MSC ID碼號資 源 組 POOL后，跨本地網組網 共需 4個 MSC ID 碼號需求增加 B地區 2個 MSC ID 2個 MSC ID 2個 MSC ID 2個 MSC ID 組 POOL前，端局跨本地網組網 共需 4個 MSC ID A地區 核心網領域技術研討會 組 POOL后，跨本地網組網 共需 4個 MSC ID 碼號需求不變 B地區 /webmoney 1 3 40 附錄：負荷遷移 負荷遷移 MSC Pool 通過 O&M將用戶 從 Pool內注冊的 MSC Server1 MSC Server2 MSC遷移到其它 MSC 可在設備維護和版 通知 MSC Server遷移用戶 2 (NRI1) null-NRI, 4 non-broadcast LAI (NRI2) 本升級等期間進行 可在某個 MSC負 O&M MGW 6 重選服務 MSC Server MGW 荷過高時卸載用戶 配置 MSC狀態 MS發起業務 5 重新位置更新 核心網領域技術研討會 BSC RNC BSC /webmoney 41 附錄：網管維護的風險因素 網管需求的改變 MSC POOL維護的風 險 設備網管需要增加對 MSC Pool的配置、性能和告警等 綜合網管上調整部分現有指標 的 統計匯總方法，北向接口規 范調整，增加 MSC Pool特性 KPI的匯總和報表 異廠家組 Pool，當采用 BSC 網絡維護 風險因素 POOL內數據配置必須保證一 致 POOL內增加網元時，需要重 新配置 BSC到每個 MSC-S的電 路資源，工程量大 代理 NNSF節點， MSC Pool特 性需要橫跨異廠商網管管理， 網管管理和維護界面，不清晰 ，不容易同步 核心網領域技術研討會 /webmoney 42 附錄： A接口電路擁塞 若考慮： BSC忙時全 部話務量 100Erl有 MSC POOL Area 可能均是此 MSC-S登 MSC-S1 MSC-S MSC-S 記的用戶發起 則：中繼需按 100 Erl配置；否則 A接 口電路可能擁塞 假設 BSC配置容量： - 100 Erl MGW BSC1 MGW BSC2 核心網領域技術研討會 /webmoney 43 附錄： NNSF算法、負載均衡 NNSF算法 NNSF算法是指： MS第一次進入 MSC POOL時， NNSF點為通過 BSC接入的 MS選擇“拜訪 MSC/VLR(MSC-S)”的機制 NNSF算法需保證 POOL內各 (MSC-S+MGW)的負載均衡， 但 3GPP未規定或建議具體的 算法 算法一：根據 POOL內各 MSC-S的配置容量 NNSF點內預先配置 MSC-S的容量因子，例如： 3個 MSC-S的容量分別為 40萬用戶、 50萬用 戶、 60萬用戶，則 NNSF點內預先配置的 MSC-S的容量因子為 4:5:6 NNSF點對于新漫游入 POOL的 MS執行按“ MSC-S容量因子”為 MS分配“拜訪 MSC-S” NNSF點為 MS選擇“拜訪 MSC/VLR(MSC-S)”的比例保持不變，直至 POOL內 MSC-S擴容，人工 修改 NNSF點預先配置的“ MSC-S的容量因子” 算法二：根據 POOL內各 (MSC-S+MGW)的當前話務負荷 NNSF點實時 (約 30s)檢測當前 A接口中繼電路的占用情況 例如： BSC與 (MSC-S+MGW)1、 (MSC-S+MGW)2之間各配置了 100條電路，此刻占用電路分 別為 40條和 50條，則 NNSF點此刻對于新漫游入 POOL的 MS執行按“ 5:4”的比例為 MS分配“拜 訪 MSC-S” NNSF點為 MS選擇“拜訪 MSC/VLR(MSC-S)”的比例實時 (約 30s)調整 核心網領域技術研討會 /webmoney 44 附錄： NN