基于A接口IP化的MSC POOL组网研究

摘要：MSC POOL组网根据NNSF实现的位置不同，可分为NNSF基于MGW和NNSF基于BSC/RNC两种方式，A接口ip化使NNSF基于BSC的msc pool组网成为可能，本文就A接口IP化后MSC POOL组网方式作以探讨，并就目前NNSF算法中占用IP承载网资源较大的问题提供解决思路。

关键词：MSC POOL NNSF NRI A Over IP

1、MSC POOL简介

MSC POOL技术基于3GPP TS 23.236，定义了CN控制节点（MSC，SGSN）以池组（POOL）方式的工作机制， MSC POOL技术的优势主要有负荷均衡、容灾备份和简化网络规划。

负荷均衡：用户可以按照负载均衡的原则注册到池组中任一可用的CN节点，从而实现了资源共享和话务均衡分配；

容灾备份：当发生故障时，可以自动将业务分配到其他未发生故障的CN节点来实现容灾；

简化网络规划：一个 RNC/BSC可以归属受控于多个CN节点，相应的服务区也扩展为由多个CN节点共同提供服务的公共服务区，改变了传统网络规划中按各自CN节点忙时话务进行单独配置的状况，使网络规划更为简化。

NNSF（NAS Node Selection Function）是MSC POOL的关键，其本质上是一种用户路由机制，提供为MS分配服务CN节点并将话务路由到对应核心网元的功能。3GPP规范中规定的NNSF一般由BSC/RNC来实现，但实际组网中NNSF根据也可以由MGW来实现。由此产生不同的组网方式，即NNSF基于BSC/RNC或NNSF基于MGW，在实际应用中也可以根据设备的支持情况混合组网。

在TDM传输方式下，MSC POOL组网需要更多的传输资源，组网相当复杂。在核心网已经全部IP化的情况下，NNSF基于MGW的MSC POOL组网就很容易实现，目前中国移动的MSC POOL试验网也是采用这种方式。但这种方式无法完全发挥出POOL技术的优势，如图所示，NNSF基于MGW时，无法实现MGW层面的容灾和负荷均衡，另一方面，在TDM 传输方式下采用虚拟MGW技术时，会导致A接口电路数冗余配置增加，且容易照成虚拟的多个A接口中继群的负荷不均衡（见图1）。

NNSF基于BSC的MSC POOL能够完全体现POOL的容灾性和负荷均衡优势，但A接口采用TDM传输方式时，其组网复杂近乎不可忍受，只有在A接口IP化之后方能够实现这种组网方式。

2、A接口IP化

A接口是GSM系统中BSS和NSS间的接口，A接口 IP化的主要特点是：（1）A接口采用IP接口承载IP语音。（2）BSC不保留TC功能，TC上移到MGW。（3）实现TrFO，提升语音质量，节省TC资源。（4）BSC与MSC Server之间建立直达信令（见图2）。

A接口IP化除了涉及到以上网络架构的变化外，其用户面和控制面的协议也发生了较大了变更，控制信令BSSAP采用IP承载，取消了MTP2、MTP3层，基于IP的相应功能由SCTP、M3UA（SIGTRAN协议栈）取代。用户面所承载的语音业务IP化采用RTP/UDP协议；在上行方向将TRAU帧格式语音包封装在RTP包中，下行方向，对封装在RTP包中TRAU帧格式语音进行解包。

A接口IP化除了上述提到的有利于MSC POOL组网外，其他优势还有：提升语音业务质量、降低网络成本、降低建设优化和维护管理的难度。

另一方面，A接口IP化后，数据配置大大简化，降低了维护人员的技能要求和维护管理难度。

3、基于A接口IP化的MSC POOL组网

3.1 NNSF基于MGW的MSC POOL组网

NNSF基于MGW的情况下，BSC无需同时连接所有MGW。A接口IP化之后，若BSC与MGW在同一机房时，可通过FE/GE直连或本地局域网的方式实现。若BSC与MGW异机房，则可通过IP承载网连接。

中国移动网络现实情况中BSC与MGW异机房的情况较少，大多数情况是MSC Server与MGW/BSC异机房甚至异地区，因此A接口控制面（信令）可以FE方式接入IP承载网，建议使用核心网现有CE设备，但CE设备可能需要扩容。

A接口用户面可采用GE直连或本地局域网的方式实现。采用GE直连的优点是实施简单快捷，能够大幅度减少机房布线，线路资源独享，安全性较好。缺点是A接口割接时仍需要重新布线和配置数据，不利于后期优化调整。采用本地局域网连接虽然需要投资局域网设备，但机房内A接口无需割接。

3.2 NNSF基于BSC的MSC POOL组网

NNSF基于BSC的情况下，BSC需要同时连接所有POOL内所有MGW，若BSC与POOL内所有MGW在同一机房时，可通过局域网的方式实现。若BSC与MGW异机房，则可通过IP承载网连接。

大多数情况下，BSC无法做到与POOL内所有的MGW同机房，且为了发挥A接口IP化无需割接的优势，建议通过IP承载网来实现组网。如图所示，A接口控制面与信令面均接入IP承载网，采用VPN来区分。

目前核心网已经实现IP化，在各个机房均存在核心网专用的CE设备，A接口接入IP承载网可共用核心网的CE设备，也可单独设置CE设备。

共用CE设备的优势是当NNSF为用户分配的MGW在本地时，用户面业务直接通过CE疏通，不占用IP承载网资源，但核心网现有CE设备可能需要扩容。

A接口专用CE时，用户面所有业务需要经过IP承载网的AR设备疏通，为IP承载网带来压力。如果在同机房的2对CE之间建立直达GE，虽然减少了IP承载网的压力，却增加了网络复杂性。

由于现实中各厂家设备之间的兼容性以及对MSC POOL的支持不一，工程实施中可以采用NNSF基于MGW和NNSF基于BSC的混合组网方式，网络拓扑较为复杂，需要周密的网络规划。

4、NNSF算法规则的一点考虑

通过对MSC POOL中NNSF算法的研究和考虑，笔者认为目前各厂家的NNSF算法规则以MSC的相对容量因子为基础，以网元用户容量绝对均衡为标准，是一种理想状态的负荷均衡及容灾备份思路，未考虑对实际传输资源的占用，在实际实施中可能会导致IP承载网资源的浪费。

如下图所示，MGW1、MGW2分属于2个机房组成POOL，连接到该POOL的BSC1、BSC2分别位于MGW1和MGW2机房。NNSF算法只是根据负荷均衡的原则来为MS分配NRI，而不考虑传输负荷，当各CN节点均未出现故障的情况下，会出现无必要的复杂路由情况，同时也对IP承载网造成无谓的资源浪费。

笔者认为在POOL实际组网时，应在CN节点负荷均衡和IP承载网资源占用之间取得平衡。因此建议在NNSF算法规则方面应考虑物理位置因素，具体的思路是在NNSF算法中设置同机房若干个CN节点NRI为首选NRI，在负荷可以接受的情况下，尽量将话务路由到首选NRI节点，以放弃严格的负荷均衡为代价，最大程度的减轻IP承载网的负荷。另外，该思路需要NNSF节点动态接收CN节点的负荷报告。

基于以上思路，考虑在原有NNSF算法的基础上加入以下判断：

（1）在开通BSC时，手动设置与该BSC同机房的1个或若干个CN节点NRI为首选NRI。这些NRI构成一张首选NRI数据表。

（2）设置一个负荷门限值α，该门限应参考网络实际情况和CPI指标综合考虑，可以是用户容量门限，也可以是话务量负荷门限。

（3）首选NRI数据表中的CN节点定期向BSC发送负荷报告消息。若负荷小于α且无故障，则标记该节点“可用”，否则标记为“不可用”。

（4）MS新开机或漫游入该BSC时，检查首选NRI节点的标记，若有“可用”的首选节点，在首选数据表中执行NNSF算法，若所有首选节点均“不可用”，则进入原NNSF过程，即在全部NRI数据表中执行NNSF算法。

通过上述方式，可以在负荷大致均衡、不影响冗灾功能的基础上，最大限度的使A接口话务路由在本地，以减轻IP承载网的负荷。