“智能风暴”背景下CDMA BSC分裂门限研究

随着CDMA网络的发展，尤其是数据业务的发展以及新的用户行为导致的网络信令激增等因素，使得CDMA网络的BSC面临大量分裂的局面。根据CDMA网络主流厂家BSC的特性及网络设计安全性等因素综合考虑BSC的分裂门限，为BSC分裂提供了参考。后期随着设备厂家性能及安全性的提高，也可以根据本研究的思维模型修正BSC的分裂门限。由于不同厂家的设备特性不同，可设置不同的分裂门限。

1 概述

随着移动互联网战略的持续推进、数据业务的快速发展以及智能终端的比重不断增大，数据业务比例越来越高，移动数据业务对CDMA无线网的影响也越来越明显，需要对网络运行的安全性和长期发展的支撑能力给予高度关注。移动数据业务爆发性的增长，业务流量尤其是信令消息的激增，业务量比较大的省份将面临大量BSC（Base Station Controller，基站控制器）/RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）设备分裂的情况。而由于设备分裂将引起一系列的问题：更多的BSC边界带来资源的额外开销、BSC边界性能将相对BSC内部性能下降以及分裂带来的大量割接工作量。实现网络建设和运行维护的低成本、高稳定性，是通信运营商所追求的重要目标之一。但是步入3G时代，特别是实施移动互联网战略以来，业务发展对网络运行的稳定性和承载能力带来了前所未有的影响，其中BSC是无线网中的重要网元设备，对网络的稳定运行起着至关重要的作用，需要及时开展前瞻性研究。

在此背景下，本课题将结合后续业务发展需求、设备演进以及工程实际等方面来研究BSC设置、分裂的合理性和前瞻性。通过本课题的研究，优化BSC/RNC网元的设置方式，并取定网元的设置门限和分裂原则来指导后续的BSC/RNC建设。在研究掌握移动互联网业务特征的基础上，研究制定我国CDMA无线网BSC的部署分裂策略以指导后续网络发展建设，是本课题需要达到的成果目标。

2 BSC设置原则

衡量BSC的能力指标包括：语音话务量、数据吞吐量和信令处理开销。本课题拟结合BSC覆盖区域、用户和厂家设备能力，根据网络演进的情况来分析和确定合理的BSC分裂门限。本课题分裂门限将分别从业务面和信令面两个维度考虑分析。根据现网多年运行经验，在目前的网络现状下，BSC总体设置原则可考虑如下：

（1）BSC原则上在本地网设置，根据传输和维护具体情况合理设置局址。

（2）BSC选型应首选容量大、处理能力强、可靠性高的设备，实际设置时不应超过其满配处理能力的70%。

（3）根据地理特征划分BSC，原则上各个BSC控制范围在地理上应相对集中，不宜与其他BSC控制范围在地理上多次交叉。

（4）参考话务分布划分BSC，尽量使各BSC的业务量均匀、负荷均衡。

（5）合理选择BSC间边界区域，尽量避免把边界划分在用户密集区和交通干道，减少BSC间切换。

（6）BSC的建设要适度超前，考虑一定的提前量。建议BSC网络架构（网元数量、挂接关系）按满足2至3年的业务发展需求、处理能力按满足下一年度的业务发展需求、接口能力按满足本年度无线的接入需求来进行建设。

（7）1X BSC的设置需与核心网MGW（Media Gateway，媒体网关）的设置相匹配。MGW的设置应与覆盖区域内BSC的设置容量和位置相协调，MGW数量不应大于BSC数量。

（8）贝尔1X网络的BSC与DO网络的RNC分设，建议BSC/MGW和RNC按1：1配置。

（9）BSC各接口设置原则如表1所示。

3 BSC分裂门限分析

目前我国主流CDMA厂家包括华为、中兴和贝尔，因此本课题将结合这三个厂家的设备及国内CDMA网络现状进行分析研究。

3.1 分裂门限建议的前提条件

考虑到现网实际情况及研究的可行性，本课题设置以下条件作为BSC分裂门限研究的基础条件：

（1）基于1X语音业务相对较稳定。

目前CDMA网语音业务发展比较稳定，语音话务量单用户模型为0.02Erl/用户。根据1X BSC与MGW设置匹配的原则，综合考虑MGW的用户容量设置，建议每套BSC挂接的用户数不超过35万配置用户容量，则1X BSC语音话务量门限值设定为：35万用户*0.02Erl/用户=7 000Erl。

（2）基于目前厂家设备的现有硬件版本。

华为BSC：8.0版本+多核信令板卡

中兴BSC：8.34.00版本+MP3信令板卡

贝尔RNC：ATCA RNC R37版

（3）基于现网业务发展，信令风暴将导致信令处理能力出现瓶颈，因此在门限分析时首先保障BSC设备的信令处理板卡满配。

（4）由于IP RAN无法一步到位，IP RAN将会持续很长一段时间，因此本课题考虑在不同的IP化情况下进行。

3.2 华为BSC分裂门限分析

华为BSC主要实现的功能有：基站的控制和管理；呼叫连接的建立和拆除；通过软/硬切换，为上层业务提供稳定可靠的无线连接；功率控制；无线资源管理等。

BSC的物理机柜为N68E-22机柜，采用-48V DC供电。根据组成内容和实际配置的不同，机柜可分成两种类型：控制机柜（CBCR），每个BSC固定配置1个，机柜编号为0；业务机柜（CBSR），根据系统容量大小确定是否配置，机柜编号为1。控制机柜内部配置3个插框，业务机柜是在控制机柜的基础上的叠加，根据实际业务容量配置。业务机柜内部只配置CSPS框，一个业务机柜可以配置3个CSPS框。插框前后分别提供14个槽位，共28个槽位。

华为BSC主要板卡介绍如下：信令处理板卡采用APU，主要提供A接口电路管理、数据业务管理、会话管理、信令处理功能，实现产品核心业务的处理；业务处理板卡采用DPUb，完成1X语音和数据业务的帧协议处理。实现64k以下的电路型数据业务功能，提供语音编解码功能。完成DO数据业务的帧协议处理。增强回波抵消单板采用ECUa板，实现64k以下的电路型数据业务功能，提供语音编解码和回波抵消功能。Abis接口TDM接口方式采用PO1a板，提供1路STM-1光接口；Abis接口IP接口方式采用GOUc板，提供4路GE光接口。

华为BSC在1X或者DO独立组网模式下，语音满配值为5 000Erl、DO吞吐量为7Gbps，若将此满配值作为分裂门限，则脱离现网实际组网情况及业务模型，又未考虑网络安全性。因此，需结合网络实际情况研究BSC的分裂门限。

条件一：每套BSC支持35万用户，0.02Erl每用户，共7 000Erl；

设置说明：根据1X BSC与MGW设置匹配的原则，MGW每套支持60万用户，根据现网经验每套MGW一般挂接2套左右BSC，因此每套BSC考虑支持35万用户。35万用户的设置也参考了GSM网络多年运行经验。

条件二：BSC采用2机柜、6机框、168板卡、多核信令板卡进行配置；

设置说明：华为3柜BSC目前尚未投入商用，因此本课题暂按照2柜进行分析，待3柜商用时也可根据本课题研究思路相应地调整研究结论。

条件三：信令板卡满配置（包括SPU/PCU/SMU）；

设置说明：在当前情况下，信令负荷成为了设备的瓶颈，因此信令板卡考虑满配。

条件四：Abis接口IP化比例达到20%、50%、90%、100%时所对应的TDM接口板卡槽位数如表2所示：

表2 华为BSC IP化比例与TDM接口板卡槽位对应表

IP化比例/% 20 50 90 100

TDM接口（主用E1数量） 1 500 1 100 380 0

TDM接口板卡占用槽位数 46 26 12 0

设置说明：根据现网经验，每1X载扇考虑4Erl，每1X载扇用1个E1承载；每DO载扇考虑1.6Mbps，3个DO载扇用1个E1承载。根据BSC的话务量及吞吐量可以计算出所需总E1数量；根据BSC TDM接口板卡占用槽位数量可以计算出BSC TDM E1数量。

IP化比例=（总E1-TDM E1）/总E1 （1）

分析过程说明：基于上述条件，根据华为BSC配置原则对所需板卡进行配置计算，在槽位接近满配值时所能支持的吞吐量如表3所示。

根据以上方法，结合网络实际情况及现网BSC实际配置板卡情况，尤其是155M板卡配置情况，来预测本套BSC的满配能力。如果认为预测过程较繁琐，则可套用以上四种情况比较相近的一种。

3.3 中兴BSC分裂门限分析

中兴BSC由控制面、媒体面和维护面组成。具体如下：

控制面：处理起呼、寻呼和切换等。其容量用BHCA（Busy Hour Call Attempts，忙时试呼次数）和激活用户数衡量。

媒体面：转发语音、短信和数据等。其容量用话务量、吞吐量和激活用户数来衡量。

维护面：处理系统操作维护等。其容量主要体现在下挂的基站数。

BSC整机容量从三个维度度量，各维度的规格如下：

控制面容量取决于控制面单板类型和数量。由于控制面交换性能的限制，BCTC框配置不超过4个。最大容量：4 700k等效BHCA（MP2）或8 000k等效BHCA（MP3）。

媒体面容量取决于媒体面单板类型和数量。最大话务量：5万Erl；最大吞吐量：6Gbps；最大激活PPP：12万；最大DO会话：90万。

维护面容量取决于维护面单板类型。最大容量：2 560个BTS或 4 032条等效E1。

中兴BSC主要板卡介绍如下：

（1）信令处理板卡

信令处理板卡主要有1X CMP3和DO CMP3。

1X CMP3：语音呼叫处理板，支持144kBHCA，3 200Erl。

DO CMP3：DO控制处理板，支持320kBHCA，15 000路激活PPP连接。

（2）SDU子系统

SDU（选择器单元）用于1X语音、1X数据的反向选择以及前向分发和EV-DO数据业务的处理。1X SDU和DO SDU采用不同的SDU硬件单板，软件模块也相互独立。

1X SDU3：负责1X语音、短消息、1X数据的业务处理。

DO SDU3：负责DO数据的业务处理。

（3）Abis接口板

Abis接口模块包含DTB（中继板）、SDTB（光数字中继板）、ABES（Abis接口以太网接入模块）、ABPM（Abis接口处理板）。

如果BTS是IP over E1/T1、IP over STM-1方式接入到BSCB，则Abis口物理接口单板分别为DTB、SDTB，协议处理单板为ABPM；如果BTS是IP over Ethernet接入，则Abis口物理接口和协议处理单板为ABES。

（4）接口板

A接口模块主要有SDTB（光数字中继板）和VTCD（声码器（DSP版本））。

SDTB：每块SDTB支持63条E1。

VTCD2：每块VTCD2支持960路语音编码转换，可以完成Um口EVRC、8K、13K编码到A口PCM码流之间的互相转换。

在本课题中，中兴BSC分裂门限的分析基于现有硬件版本（中兴BSC8.34.00版本）+MP3信令板卡及以下条件：

条件一：每套BSC支持35万用户，0.02Erl每用户，共7 000Erl；

条件二：BSC采用5机柜、17机框、272板卡、MP3信令板卡进行配置；

条件三：信令板卡满配置（MP3：8 000kBHCA）；

条件四：Abis接口IP化比例达到20%、50%、90%、100%时所对应的TDM接口板卡槽位数如表4所示：

表4 中兴BSC IP化比例与TDM接口板卡槽位对应表

IP化比例/% 20 50 90

TDM接口（主用E1数量） 1 500 1 100 380

TDM接口板卡占用槽位数 24 18 8

基于上述条件，根据中兴BSC配置原则对所需板卡进行配置计算，在槽位接近满配值时所能支持的吞吐量如表5所示。

3.4 贝尔BSC分裂门限分析

上海贝尔提供的1X BSC集成在核心网MSCe（Mobile Switching Center emulation，移动软交换中心）和MGW中，提供高性能的无线接入、信道控制、资源管理和呼叫控制功能。现网贝尔采用V3版本的MSCe，主要包含两个主要模块：AM模块采用Netra T5220服务器，机柜里通常只安装8个AP服务器，并且内置OMC-RANv3网管平台，处理RCS信令、ANSI-41信令；MM-SI模块是一个基于ATCA架构的应用平台，提供MSCe中的MGC功能，通过H.248控制MGW的应用。另外，MM-SI还负责终结ISUP和SIP-I信令。PSG为贝尔公司提供的MGW产品，基于通用软件和分布式硬件结构，由AM、CM、SM三部分组成，支持TrFO功能。

上海贝尔提供的DO网络控制器RNC有UNC RNC和ATCA RNC。ATCA RNC是贝尔推出的新一代具有高可靠性的通讯平台，是基于模块化结构的、兼容的、并可扩展的硬件构架。RNC为无线接入网（RAN）提供以下功能：

（1）支持DO基站和PDSN的IP Backhaul传输。

（2）支持无线链路协议（RLP），连接到AT的RLP接口。

（3）支持PCF功能，通过R-P接口连接到PDSN。

（4）支持DO的会话控制功能，包括会话的建立、切换及跟基站的通信以支持OA&M的功能。

UNC RNC处理能力：每8个RNC可以组成一个SN（服务节点），每对AP和其绑定的TP只能处理来自对应下挂的载波业务，每个SN支持3 600个DO载波。

ATCA RNC处理能力：每12个RNC可以组成一个SN（服务节点），TP扩容不再和AP绑定，一对AP可以配置到所有24个UTP_AMCs，AP不能共享资源，TP可共享资源，根据厂家的产品说明，单机柜满配置时可处理4G的吞吐量，且UTP处理能力指标的瓶颈在BHCA上。

贝尔1X网络的BSC与DO网络的RNC分设，1X BSC与MGW合设，基于容量限制、设计安全性考虑，1X BSC的分裂门限设定为设备配置用户容量超过60万考虑分裂。

贝尔新一代RNC采用ATCA架构的设备，1个满配置RNC机架可支持挂接2 400个载波，3 360k信令开销，4G的出口流量，可支持在同一个MSCe区域下12个RNC机柜的并联，RNC的容量和处理能力不成为分裂的瓶颈，建议在做RNC规划建设时考虑和1X BSC 按1：1配置。

4 结论

移动互联网时代和智能风暴的来临，给移动网络在信令及流量层面上带来了双重压力，BSC面临大规模分裂的局面。BSC分裂门限建议是：BSC的部署应综合考虑话务量、吞吐量、信令开销以及挂接基站数等维度指标。

对于华为和中兴BSC：若单套BSC的某一维度配置值达到或超过以下某一指标，建议可对该BSC进行分裂。相关满配指标要求（配置时需考虑不超过满配置容量的70%）：1X纯语音话务量（不含切换和数据话务量）不超过7 000Erl、DO吞吐量不超过2Gbps、信令开销不超过设备满配能力。

对于贝尔BSC：1X BSC与核心网MGW保持一致，当配置用户容量超过60万考虑分裂，RNC与1X BSC按1：1配置。

目前在我国CDMA市场的推动下，各厂家都在研发新一代的BSC产品。根据前期和厂家的相关交流，新产品会提供更高的处理性能，后续BSC的设置原则可根据新产品性能再做调整。

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