WG10 MSC POOL原理 ISSUE101Word文件下载.docx
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1.1背景描述3
第2章常用概念4
2.1MSC池和MSC池区4
2.2Iu-Flex和A-Flex4
2.3NNSF5
2.4TMSI6
2.5NRI6
2.6NullNRI8
2.7Non-broadcastLAI8
2.8CN-ID8
2.9DefaultMSC9
2.10MSCINDEX9
2.11虚拟MGW10
第3章MSCPool特性实现原理11
3.1MGW代理A-Flex原理11
3.2MGW代理Iu-Flex原理14
3.3负载均衡原理15
3.4切换原理17
3.5容灾原理18
3.6负载人工重分配原理27
3.7MGW负荷均衡原理31
3.8MGW实现NNSF功能的消息处理32
3.9MGW管理A接口电路35
3.10VMGW互通免TC原理41
3.11计费原理46
附录49
MSCPool特性功能与实现版本对应关系49
缩略语/术语49
课程说明（标题1,ALT+1）
课程介绍（标题2,ALT+2）
本课程主要通过介绍MSCPool方案的基本概念和关键技术实现原理，使读者对MSCPool特性组网方案有所认知和了解。
课程目标（标题2）
完成本课程的学习后，您应该能够：
（正文,F2）
●认识什么是MSCPool特性组网方案；
对比传统组网，它具有那些方面的优势。
●解释Iu-flex、A-flex、MSC池区、NNSF、NRI、NullNRI、CN-ID、DefaultMSC等MSCPool特性常用概念。
●理解和分析MSCPool的关键技术实现原理。
（ItemList,F3）
相关资料（标题2）
●3GPPTS23.236（IntraDomainConnectionofRANNodestoMultipleCNNodes）；
●MSOFTX3000产品手册-MSCPool用户手册。
第1章概述
1.1背景描述
MSCPool是一种通过采用Iu/A-Flex技术，一个BSC/RNC可以归属于多个MSC，同时将多个MSC组成资源池，从而实现MSC资源共享的特性组网方案。
在传统的移动通信网络中，一个RNC/BSC只能与一个MSC相连，而在MSCPool组网中，一个RNC/BSC可以与多个MSC相连。
MSCPool的组网结构打破了传统移动网中MSC和BSC/RNC之间一对多的树型拓扑结构，改变为一个BSC/RNC节点可以对应多个MSC节点，MSC节点和BSC节点间是多对多的关系。
图1-1MSCPool组网示例
与传统组网相比，MSCPool特性组网具有如下优势：
●在Pool内MSC间分担网络负荷，提升整个核心网资源利用率，节省设备投资。
●在Pool内实现MSC级的容灾备份，提高网络可靠性。
●在Pool内减少局间位置更新，降低C/D接口信令流量。
●在Pool内减少局间切换，提高用户通话质量。
第2章常用概念
2.1MSC池和MSC池区
MSC池（MSCPool），一组MSC可以构成一个MSC池，MSC池服务的区域称为MSC池区，即MSCPoolarea。
从RNC/BSC的角度看，如果一个或多个RNC/BSC从属于某一个MSC池，那么这些RNC/BSC的所有的业务区即构成MSC池区，池区内的用户由MSC池中的MSC共同服务。
图2-1MSC池及MSC池区
2.2Iu-Flex和A-Flex
Iu-Flex（Intra-domainconnectionofRANnodestomultipleCNnodes），是指同一个域（CS/PS）内的RNC节点可以与多个CN节点进行连接的组网方式。
图2-1Iu-Flex典型组网
Iu-Flex组网优势包括：
●多个CN节点负荷分担RAN节点，提高CN节点的使用率，同时提高网络容灾能力。
●单个CN节点的服务区域扩大，减少跨CN节点切换的次数和漫游过程中CN节点更新的次数，从而减少核心网的信令流量。
●可以做为多运营商RAN共享的一种有效方式。
同样的，A-Flex是指同一个域（CS/PS）内的一个BSC节点可以与多个CN节点进行连接的组网方式。
2.3NNSF
NNSF（NASnodeselectionFunction），非接入层节点选择功能。
为MS选择服务MSC的功能被称为NNSF功能。
具备NNSF功能的实体，称为NNSF实体。
NNSF实体可以是BSC,RNC，也可以是MGW。
在MSCPool的组网中，由于一个NNSF实体与MSCPool内的多个MSC连接，所以当NNSF实体业务区中的MS发起新的业务时，需要NNSF实体为MS发起的业务选择一个服务的MSC。
说明：
NAS（Nonaccessstratum）非接入层，是UE与CN之间的一个功能层，支持CN与UE之间的业务和信令消息的传输。
2.4TMSI
TMSI（TemporaryMobileSubscriberIdentity），临时移动用户标识。
它是手机注册到MSC时网络给手机分配的一个临时移动台标识。
TMSI用来增强用户数据的安全性。
有了TMSI，在进行呼叫时就不必通过空口发送用户的IMSI。
在网络给MS/UE分配一个TMSI后，MS/UE使用该TMSI来在网络里面标识自己。
TMSI的结构如下图所示：
31
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29
28
…
24
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14
13
CS/PS
VLRrestart
UserIDrange
UseNRIrange
●第30~31位Bits，CS/PS业务指示。
用来表示TMSI是电路域还是分组域使用，即是TMSI还是P-TMSI；
●第29位Bits，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。
●第23~14位Bits，NRI域。
是MSCPool选择使用的NRI值的范围，一共10个Bits，可以使用1~10位。
NRI从23bit开始计算。
●剩下的0~13和24~28位Bits，是UserID范围，是MSC/VLR用来分配给用户的。
●目前移动网络中第23~14位Bits是UserID在借用，扩充MSC能够管理的用户数。
即NRI的长度与UserID范围长度是相互竞争的关系。
当NRI范围长，UserID短，MSC/VLR能够管理的用户数会减少；
而NRI范围短，UserID长，MSCPool内组成MSC的数量就会减少。
如下表所示：
NRI长度
MSCPool中MSC数量
MSC管理的有效用户数
5
25=32
2（29-5）=16,777,216
6
26=64
2（29-6）=8,388,608
7
27=128
2（29-7）=4,194,304
8
28=256
2（29-8）=2,097,152
2.5NRI
NRI（NetworkResourceIdentifier），网络资源标识。
NRI用于标识服务于一个特定MS/UE的MSC节点。
一个NRI唯一地标识Pool内一个MSC节点，NRI是TMSI的一部分，保存在TMSI中。
在定义NRI的时候，可以定义其长度和值，NRI长度的范围1~10比特。
例如：
一个NRI长度是7比特，那么它占用TMSI的比特14~23之间的比特位，包含比特17和比特23。
MSCPool功能的实现依赖于MSC池中的各MSC启用TMSI重分配功能，包括：
位置更新时和业务接入时分配TMSI。
当MS/UE初次注册到MSCPool内的一个MSC时，这个MSC将分配含有本局NRI的TMSI给MS/UE。
后续，MS/UE再次发起业务时将携带NRI信息，NNSF实体利用NRI信息将MS/UE发起的业务路由到NRI对应的MSC。
这样可以保证MSC池区内的MS/UE每次发起的业务均能够被路由到MS/UE已注册的MSC，MS/UE在MSC池区内漫游时，无需更改服务MSC。
与传统组网相比，可以减少C/D接口的位置更新信令消息。
一个NRI值在MSCPool内唯一对应一个MSC。
当MSC分成多个逻辑MSC场景下（例如大本地），NRI是对应物理MSC的。
为了提供有效的MSCPool功能，操作员必须给每个MSCPool成员至少分配一个长度为非0的NRI。
如果NRI长度为0，那么对应的MSC不会给TMSI分配任何NRI。
此时，MSCPool功能不可用，即该MSC不是一个MSCPool成员。
操作员可以给MSCPool内的一个MSC分配多个NRI，在给MSC分配一个新NRI后，其用户容量也增加了。
需要指出的是，在同一个MSCPool内的所有NRI的长度必须相同。
分配多个NRI时候，MSC是先使用完其中的一个NRI后，在依次启用其他的NRI。
NRI在MSCPool内及相邻Pool池区之间不能重复，同时Pool内的MSC配置的NRI长度必须一致。
Pool内的MSC配置的NRI重复/长度不同的情况下，会导致NNSF实体负荷分发不均衡。
相邻的MSCPoolarea中有NRI重用的情况下，MS由一个MSCPoolarea漫游到另一个MSCPoolarea内且MS携带的TMSI中的NRI恰好与新的MSCPoolarea中的某个MSC的NRI相同时，该MS将被RNC/BSC路由到这个MSC，这种MS的移动也会导致MSCPool内MSC间负荷的不均衡。
为了避免不均衡情况的发生，在这种MS注册到MSCPool中的MSC时，该MSC可以通过配置将该负载人工重分配到其他MSC，实现MSCPool内MSC间负荷的均衡。
2.6NullNRI
NullNRI，即特殊的NRI。
它与普通的NRI统一编码，用于在负载人工重分配过程中指示RNC/BSC为MS/UE重新选择一个服务的MSC。
在单运营商的MSCPool内，Null-NRI在MSCPool内是唯一的；
但支持MOCN（Multi-OperatorCoreNetwork）时，MSCPool内不同的运营商有不同的Null-NRI，并且每个CN运营商有唯一的Null-NRI。
2.7Non-broadcastLAI
Non-broadcastLAI，即特殊的LAI。
它与普通的LAI统一编码，用于在负载人工重分配过程中触发MS/UE在结束当前业务后立即位置更新。
同时Non-broadcastLAI也用于识别MSC池内的各MSC。
MSC池内的每个MSC都必须配置唯一的本局Non-broadcastLAI，并且必须配置本MSC池中其他MSC的Non-broadcastLAI，因为在MSC池内MSC间迁移用户的处理过程中，目标MSC将基于Non-broadcastLAI来确定服务于MS/UE的原MSC的地址，并由服务于MS/UE的原MSC取得用户信息（包括用户的IMSI及未被使用的加密参数信息）。
当MSC分成多个逻辑MSC场景下（例如大本地），一个MSCServer仅需要配置一个Non-broadcastLAI。
2.8CN-ID
CN-ID，核心网节点标识。
在MSCPool组网中表现为MSC节点的标识。
其格式为：
MCC＋MNC＋CN-ID，CN-ID为0～4095的数值。
MSCPool内的MSC由CN-ID唯一标识。
MSC上该参数用于MSC和RNC对接NNSF功能下用于无连接消息的管理。
CN-ID需要配置在MSCServer上和NNSF实体上。
MSCServer上通过SETOFI命令中的参数：
CNID字段配置。
MGW实现NNSF功能时候，MGW上通过ADDCNNODE中的参数CNID字段配置。
用于NNSF实体检测出NRI之后，决定消息送到那个指定的核心网网元节点受理业务。
2.9DefaultMSC
当用户漫游出MSCPoolarea并向MSCPool外的MSC注册时，MSCPool外的MSC会到用户原注册的MSC取用户信息。
这就需要MSCPool外的MSC能够根据用户的前LAI和TMSI中的NRI确定用户原注册的MSC的地址。
由于MSCPoolarea中任意一个LA同时被MSCPool内所有的MSC共同服务，所以只通过LAI是无法确定用户原注册的MSC的。
因此，MSCPool外的MSC必须配置MSCPool的LAI、NRI及NRI与MSC的对应关系。
这种处理的缺点是：
●需要MSCPool外的MSC开发新功能。
●需要MSCPool外的MSC了解MSCPool内NRI的规划并且配置大量的数据。
所以，为了减少MSCPool外的MSC的数据配置量以及兼容现有MSC，在MSCPool内引入了DefaultMSC的概念。
这样，MSCPool外的MSC只需要根据用户的前LAI寻址到DefaultMSC。
DefaultMSC再根据TMSI中的NRI寻址用户原注册的MSC并在MSCPool外的MSC与用户原注册的MSC之间传递用户信息（包括用户的IMSI及未被使用的鉴权参数信息）。
这需要DefaultMSC配置本MSCPool内的所有MSC的NRI与MSC地址的对应关系，而且要求Pool内所有的MSC都做Pool外相邻MSC的DefaultMSC。
2.10MSCINDEX
MSCINDEX（MSCindex），MSC的索引。
在主叫过程中，MSC通过携带包含MSCINDEX的SCCP本端参考号的CC消息给BSC，建立CR之后的连接，NNSF功能实体可以通过区分这个MSCIDX将后续的有连接消息路由到相关的MSC上；
在被叫过程中，MSC也是通过携带包含MSCINDEX的SCCP本端参考号的CC消息给BSC，建立CR之后的连接；
NNSF功能实体可以通过区分这个MSCINDEX将后续的有连接消息路由到相关的MSC上。
MSC上在SETPOOLINFO命令中的参数：
MSCIDX字段配置；
MGW上在ADDCNNODE命令中的参数：
由于这个参数是MSC和MGW协商的参数，需要POOL内全局规划。
MGW实现NNSF功能时，需要配置该命令，MSC和MGW上配置的该参数必须一致。
2.11虚拟MGW
将一个物理的MGW配置成多个虚拟MGW，每个虚拟MGW在同一时刻只能归属到一个MSCServer。
是解决一个MGW归属到多个MSCServer的一种关键技术。
一个物理MGW划分成多个虚拟MGW后，IP、ATM、TC、EC等资源可以共享，但TDM资源不能共享。
图2-1虚拟MGW示意
第3章MSCPool特性实现原理
3.1MGW代理A-Flex原理
3.1.1背景
MSCPool组网中要求BSC支持A-Flex功能，即BSC必须具有能够识别MSCPool内不同的MSC，能够选择MSC节点并将用户业务负荷分担到MSCPool内各MSC等能力。
将现有网络演进为MSCPool组网时，需要升级现网的BSC，使BSC具有A-Flex功能。
但是由于现网的BSC均不支持A-Flex功能且数量巨大，各厂商BSC支持A-Flex功能规划不统一，所以升级现网BSC支持A-Flex功能存在很大的困难。
为了解决上述问题，华为MGW可以代理A-Flex功能，这样可以在不升级现网BSC的情况下将BSC接入MSCPool中。
3.1.2实现原理
现网BSC只支持连接一个MSCServer（一个信令点），为了使BSC不升级就可以接入MSCPool中（连接多个MSCServer），就需要由MGW对BSC屏蔽不同的MSCServer，由MGW对BSC提供统一的一个信令点。
为了达到这个目的，可以采用两种信令组网模式：
●M3UA代理模式组网
●M3UA转发模式组网
另外，也准许MGW代理A-Flex功能组网与RNC/BSC实现Iu/A-Flex功能组网的混合组网。
1.M3UA代理模式组网
图3-1MGW代理A-flex功能（M3UA代理模式组网）
组网说明如下：
●MSCPool中各MSCserver采用相同的信令点编码AA与BSC建立信令连接，但仍然采用不同的信令点编码XX、YY与核心网侧的其他核心网网元建立信令连接。
●MGW采用M3UA代理模式，MGW与MSCserver的信令点编码相同，都是AA。
●MGW划分成虚拟MGW，虚拟MGW的个数与MSCserver的个数相同，每个虚拟MGW注册到一个MSCserver；
虚拟MGW的划分对BSC不可见。
●准许BSC与多个物理MGW相连接（BSC最多可以同时接5个MGW，在A接口TDM组网时建议BSC接一个MGW）。
在BSC接多个物理MGW时，BSC根据链路均衡的原则选择不同的MGW建立信令链路；
MSCserver根据负荷均衡原则，结合话路优级选择MGW建立话路。
●BSC配置到MSCserver的目的信令点是AA。
●MGW实现A-Flex功能：
MGW解析出用户消息中的IMSI/IMEI或TMSI中的NRI信息，根据IMSI/IMEI或NRI信息把用户路由到对应的MSCserver，MGW选择MSCserver的算法与BSC实现的A-Flex功能时相同。
2.M3UA转发模式组网
图3-1MGW代理A-flex功能（M3UA转发模式组网）
●MSCPool中各MSCserver采用不同的信令点编码ZZ、HH与BSC建立信令连接，但仍然采用不同的信令点编码XX、YY与核心网侧的其他核心网网元建立信令连接。
●MGW对BSC1,BSC2采用MSCPoolM3UA转发模式，对BSC1，BSC2采用相同的信令点AA。
●准许BSC与多个物理MGW相连接（BSC最多可以同时接5个MGW，在A接口TDM组网时建议BSC接一个）。
MSCserver根据负荷均衡原则，结合话路优先级选择MGW建立话路。
M3UA代理模式混合组网方式需要MSCServer上配置两套信令点，完全独立的两套M3UA的数据配置，组网复杂度明显增加。
M3UA转发模式组网在MGW代理A-Flex功能和RNC/BSC实现Iu/A-Flex功能混合组网情况下优于M3UA代理模式组网，所以MGW代理A-Flex功能组网模式优先考虑采用M3UA转发模式组网。
3.2MGW代理Iu-Flex原理
3.2.1背景
MSCPool组网中要求RNC支持Iu-Flex功能，即RNC具有能够识别MSCPool内不同的MSC，能够选择MSC节点并将用户业务负荷分担到MSCPool内各MSC等功能。
将现有网络演进为MSCPool组网时，需要现网的RNC支持Iu-Flex功能。
但是由于各厂商RNC支持Iu-Flex功能规划不统一，所以升级现网RNC支持Iu-Flex功能存在很大的困难。
为了解决上述问题，华为MGW可以代理Iu-Flex功能，这样可以在不升级现网RNC的情况下将RNC接入MSCPool中。
3.2.2实现原理
现网部分RNC只支持连接一个MSCServer（一个信令点），为了使RNC不升级就可以接入MSCPool中（连接多个MSCServer），就需要由MGW对RNC屏蔽不同的MSCServer，由MGW对RNC提供统一的一个信令点。
典型的组网场景如下：
图3-1MGW代理Iu-Flex组网图
●MSCPool中各MSCserver采用不同的信令点编码BB、CC与RNC建立信令连接。
●MGW采用M3UA信令转发模式，MGW对MSCserver采用不同的信令点DD、EE，对RNC采用相同的信令点AA。
●RNC配置到MSCserver的目的信令点是AA。
3.3负载均衡原理
3.3.1应用场景
触发MSCPool负载自适应的场景包括：
●MSCPool外用户漫游到MSCPool内以IMSI/IMEI发起位置更新和业务；
●MSCPool外用户漫游到MSCPool内以TMSI发起位置更新和业务；
●当MSC以IMSI寻呼MSCPool内被叫MS/UE。
如下图所示：
图3-1负荷分担原理
●当MS/UE以IMSI/IMEI发起业务时，NNSF实体采用负荷分担算法，根据MSCPool内各有效的MSC的用户容量的比例来选择一个有效的MSC作为MS的服务MSC。
然后，被选择的MSC将分配含有本局NRI的TMSI给MS/UE。
●当MS/UE以TMSI发起业务时，NNSF实体根据自身配置的NRI与MSCPool内MSC的对应关系为MS/UE选择服务的MSC。
当被选择的MSC无效或无NRI与MSC的对应关系时，NNSF实体采用负荷分担算法，根据MSCPool内各有效MSC的用户容量的比例来选择一个有效的MSC作为服务的MSC。
被选择的MSC将分配含有本局NRI的TMSI给MS/UE。
●当MSC以IMSI寻呼被叫MS/UE时，NNSF实体将临时存储IMSI与发寻呼的MSC的对应关系。
当被寻呼的MS/UE以IMSI寻呼响应网络时，如果携带了NRI，NNSF实体将按NRI和MSC的对应关系选择一个MSC；
否则NNSF实体将根据临时存储的IMSI与MSC的对应关系为MS/UE选择服务的MSC。
这样能够使寻呼响应被发送到发寻呼的MSC，保证呼叫成功。
当被选择的MSC无效或不能通过对应关系选择MSC时，NNSF实体将采用负荷分担算法选择一个有效的MSC。
3.3.2静态容量配置实现负载均衡
NNSF实体上需要静态配置与其
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