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独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：一壶幽 一 日期：丝臣：主： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。 非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名：准兰：! 型日期：塑! 旦：兰：! 隆 j - _ 北京邮i 乜人学硕i 二研究生学位论文 m s cp o o l 组网若干关键技术研究及方案设计 摘要 m s cp o o l 技术基于3 g p pt s2 3 2 3 6 “i n t r a d o m a i nc o n n e c t i o no f r a d i oa c c e s sn e t w o r k ( r a n ) n o d e st om u l t i p l ec o r en e t w o r k ( c n ) n o d e s ，打破了传统网络中一个b s c r n c 只能连接到一个m s c 的 限制，而是由多个m s c 共同组成一个资源池，为所连接的b s c i c 提供服务。用户可以按照负载均衡的原则注册到池中任一可用的核心 网节点，从而实现资源共享和话务均衡分配。m s cp o o l 技术具有 能提升核心网系统资源利用效益、降低信令网系统开销、增强核心网 负载均衡能力、简化网络总体规划实施等优点。 m s cp o o l 技术在海外运营商已有商用，中国移动也正在积极 推进m s cp o o l 7 的试点工作。如何在网络发展的各个阶段合理实施 m s cp o o l 组网，并做到投资合理和网络改造相对较小，是运营商 需要解决的重要问题。而且在m s cp o o l 组网应用时也面i 临着一系 列的问题，例如n n s f ( n a s n o d es e l e c t i o nf u n c t i o n ，非接入层节点 选择功能) 的算法如何选择、n r i ( n e t w o r kr e s o u r c ei d e n t i f i e r ，网络 资源标识) 如何规划以及池区如何划分等。以解决上述问题为目标， 本论文结合m s cp o o l 组网的几种基本方式，分析了在3 g 发展的 不同阶段如何合理的进行m s cp o o l 组网，着重研究分析了m s c p o o l 组网的上述关键技术问题并分别提出可行的解决方案。最后结 合研究结果对中国移动西安分公司移动核心网m s cp o o l 组网提出 可实施的方案策略。 关键词：m s cp o o l 负载均衡非接入点选择功能网络资源标示 - v 亡 _ 北京邮电人学硕 j 研究生学位论文 a b s t r a c t r e s e a r c ho ns o m ek e yt e c h n i c a l p r o b l i 之ma n dp r o g raa 4 m ed e s i g n o fm s cp o o ln e t w o r k i n g a bs t r a c t m s cp o o l t e c h n o l o g yi sb a s e do n3 g p pt s 2 3 2 3 6 “i n t r a d o m a i n c o n n e c t i o no fr a d i oa c c e s sn e t w o r k ( r a n ) n o d e st om u l t i p l ec o r e n e t w o r k ( c n ) n o d e s m s cp o o l t e c h n o l o g yb r e a k st h el i m i t a t i o no f o n e t o - o n ec o n t r o l l i n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e nb s c r n ca n dm s c ，a n d c o n n e c t sb s c r n cn o d e st om u l t i p l em s cn o d e sb e c a u s ean u m b e ro f c nn o d e si sg r o u p e d t o g e t h e rt oas e r v e rp 0 0 1 a l lt h en o d e so f ad o m a i n i ns u c hap o o la r e as h a r et h er e s p o n s i b i l i t yf o rh a n d l i n ga l lu e s i nt h e p o o la r e a s oe a c hu e i nt h ep o o la r e am a y p o t e n t i a l l yb es e r v e db ya n y m s co ft h ep o o la r e a t h ep u r p o s eo fc o n n e c t i n gb s c r n cn o d e st o m u l t i p l em s cn o d e si st oi n c r e a s es e r v i c ea v a i l a b i l i t y , r e d u c es i g n a l l i n g t r a f f i ci nt h ec n ，a c h i e v el o a db a l a n c i n gw i t h i nc e r t a i nc na r e a sa n d s u p p o r te a s i e rc nc a p a c i t ye x p a n s i o n m s cp o o lt e c h n o l i g yw a sc o m m e r c i a l e db yo v e r s e a so p e r a t o r s ， a n di s p r o m o t i n ga c t i v e l yb yc h i n am o b i l e h o wt oi m p l e m e n tm s c i i 北京邮i 乜人学硕l ：研究生学位论文 a b s t r a c t p o o ln e t w o r k i n gr a t i o n a l l ya td i f f e r e n ts t a g eo f3 gn e t w o r k ，a c h i v e r a t i o n a li n v e s t m e n ta n dr e l a t i v e l ym i n o ra l t e r a t i o na r ep r o v o t a lp r o b l e m s w h i c ho p e r a t o r sp a ya t t e n t i o no n i nt h em e a n t i m e ，as e r i e so fp r o b l e m s a b o u tm s cp o o ln e t w o r k i n gc r i e sf o rs o l u t i o n ，s u c ha st h es e l e c t i o no f n n s f ( n a sn o d es e l e c t i o nf u n c t i o n ) a l g o r i t h mp r o p o s e db yv a r i o u s m a n u f a c t u r e r s ，t h ep r o g r a m m eo fn r i ( n e t w o r kr e s o u r c ei d e n t if i e r ) a n d p o o l a e r a o np u r p o s eo fs o l v i n gt h e s ep r o b l e m s ，t h i sp a p e ra n a l y s e s d i f f e r e n t p l a no nd i f f e r e n ts t a g e o fn e t w o k ，m a i n l ys t u d i e st h ek e y t e c h n i c a lp r o b l e m sa n dp r o p o s e sf e a s i b l es c h e m e a tl a s t ，b a s e do nt h e a b o v er e s u l t s ，t h i s p a p e rp u t f o r w a r das c h e m eo nm s cp o o l n e t w o r k i n go f c h i n am o b i l ec o m m u n i c a t i o n sc o r p o r a t i o nx i a nb r a n c h c o r en e t w o r k k e yw o r d s ：m s cp o o ll o a db a l a n c i n gn n s fn r i 1 1 i 北京邮电人学硕t ：t i j t ：究生学位论文 目录 目录 第一章绪论1 1 1 课题研究背景1 1 2 作者主要的研究工作2 1 3 论文的主要研究成果2 1 4 论文的组织3 第二章 相关技术综述4 2 1m s c p o o l 技术4 2 1 1m s c p o o l 技术及流程介绍4 2 1 2m s cp o o l 的优势5 2 2m s c p o o l 的关键参数6 2 2 1非接入层节点选择功能( n n s f ) 6 2 2 2网络资源标示( n r i ) 8 2 2 3 虚拟m g w 9 2 3m s cp o o l 组网的实现方式l l 2 3 1n n s f 的两种实现方式。1l 2 3 2a 口t d m 承载下的几种组网方式1 4 2 3 3a 口i p 承载下的几种组网方式1 9 2 3 4 主要组网方式的特点比较2 1 第三章m s cp o o l 组网若干关键技术研究2 2 3 1n n s f 算法不同问题分析2 2 3 2 1b s c 侧统一n n s f 算法2 2 3 2 2m g w 实现n n s f 功能2 3 3 2 3 解决方案2 4 3 2n r i 的规划分析2 5 3 3 主被叫问题分析2 7 3 3 1主叫问题分析2 7 3 3 2 被叫问题分析2 8 3 4 池区划分问题分析3 4 3 4 1 池区划分原则3 5 3 4 2 池区划分的主要目标及策略3 5 i v 北京邮i 乜人学硕1 ：研究生学位论文 目录 3 4 3 策略的应用方法。3 6 3 5 切换和位置更新问题分析3 6 3 5 1池区内的位置更新和切换3 6 3 5 2 池区内外切换3 7 3 5 3d e f a u l tm s c 及其数据配置要求3 8 3 6 计费、网管问题分析3 8 3 6 1p o o l 组网对计费的要求3 8 3 6 2p o o l 组网对网管的要求3 8 3 7 容灾问题分析3 9 第四章m s cp o o l 组网应用总体方案设计4 1 4 1 3 g 网络发展不同阶段m s cp o o l 组网方案设计4 l 4 1 13 g 网络建设初期m s cp o o l 组网方案设计4 1 4 1 23 g 网络过渡期m s cp o o l 组网方案设计4 2 4 1 32 g 3 g 网络完全融合后m s cp o o l 组网方案设计4 3 4 2m s c p o o l 组网规划的总体原则和流程。4 4 4 2 1m s c p o o l 组网规划的总体原则4 4 4 2 2m s c p o o l 组网规划流程4 5 4 3 西安移动核心网m s cp o o l 组网方案设计4 6 4 3 1 西安g s m 网络现状分析4 6 4 3 2 西安m s cp o o l 组网池区划分分析5 3 4 3 3 西安m s cp o o l 组网方案设计5 6 第五章结束语5 8 5 1 论文工作总结5 8 5 2进一步的研究工作。5 9 参考文献。6 0 缩略语 ! i ! 疋谢6 z i 攻读硕士学位期间已录用学术论文6 5 v 北京邮电大学硕l ：研究生学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景 m s cp o o l 的核心技术由n o r t e l1 9 9 9 年在3 g p p 提出，在多个运营商和设备 厂商的共同推动下演进成基于3 g p p 规范t s 2 3 2 3 6 所定义的标准解决方案川，其 定义为无线接入节点域内连接多个核心节点功能( i n t r a d o m a i nc o n n e c t i o no f r a d i oa c c e s sn e t w o r k ( r a n ) n o d e st om u l t i p l ec o r en e t w o r k ( c n ) n o d e s t 2 】) 。它既 适用于传统非分层网络，也适用于分层网络。传统组网方式及m s cp o o l 组网方 式基本网络结构示意如图1 1 所示。 任魄 鹈绦鲍拗 舞抛弛 ；1 络绍 驽 奈量备吕啬啬 u 甲甲甲 由由由由曲 图l l 传统组网方式及m s cp o o l 组网方式网络结构图 从组网特性看，m s cp o o l 是一种新的组网方式，这种组网方式区别于传 统组网方式的最大特点是核心节点形成m s c 公共池组，打破了传统网络中一个 b s c r n c 只能连接到一个服务m s cs e r v e r 的限制。而是将一个b s c r n c 连接 到多个服务m s cs e r v e r 上，由这多个服务m s cs e r v e r 共同组成一个资源池，为 所连接的b s c r n c 提供服务。用户可以按照负载均衡的原则注册到池中任一可 用的核心网节点，从而实现了资源共享和话务均衡分配；当发生故障时，也可以 通过由核心网将其分配到其他未发生故障的核心网节点来实现冗灾。从其实现原 理来看，m s cp o o l 具有能提升核心网系统资源利用效益、降低信令网系统开 销、增强核心网自动冗灾备份保障、简化网络总体规划实施等优点【3 1 。 正由于有上述诸多优势，m s cp o o l 目前已是业界瞩目的核心网架构，受 到了诸多设备商和运营商的关注，已在英国、澳大利亚、瑞士、埃及等国家开始 商用。 第l 页共6 5 页 北京邮电大学硕l ：研究生学位论文 第一章绪论 2 0 0 6 年8 月，爱立信在墨西哥t e l c e l 部署了全球第一个基于3 g p p 规范的 m s cp o o l 商用网络。截至2 0 0 8 年4 月，爱立信已在全球部署了2 0 个g s mm s c p o o l 商用网络，遍布欧洲、中东、亚太、拉丁美洲和非洲，涉及的主要运营商 有：v o d a f o n e 、s w i s s c o m 、m o b i t e l 、e t i l s a l a t 及中国联通等，网络运行稳定。 2 0 0 7 年7 月，爱立信还在澳大利亚t e l s t r a 部署了全球第一个g s m 、w c d m a 公 共核心网的m s cp o o l 商用网络【4 1 。除此以外，华为、诺基亚、摩托罗拉等设 备商也先后支持b s c 或m g w 实现m s cp o o l ，在海外运营商也已有商用经验。 中国移动于2 0 0 7 年完成了m s cp o o l 的测试规范，并正在积极推进m s c p o o l 的试点工作。随着中国移动g s m 网络的i p 化程度越来越高，m s cp o o l 作为一种充分利用m s c 资源、实现m s c 负荷分担的技术近年来得到了众多设 备厂商和移动运营商的关注并在一定范围内得到了商用。但是由于a 口没有完 全实现i p 化、异厂商的n n s f 算法不同、部分b s c 不能升级支持多信令点编码 等问题使得m s cp o o l 的推广遇到了很大的阻碍。 1 2 作者主要的研究工作 2 0 0 8 年电信运营商顺利重组，3 g 牌照正式发放，拥有移动网络的各大运营 商已经开始逐步引入3 g 。如何在3 g 网络发展的各个阶段合理实施m s cp o o l 组 网，并做到投资合理和网络改造相对较小，是运营商需要解决的重要问题。而且 中国移动现网存在着异厂商情况多，网络条件比较复杂的特点，所以在m s c p o o l 组网应用时也面临着一系列的问题，例如n n s f 的算法如何选择、n r i 如何 规划以及池区如何划分等。以解决上述问题为目标，作者在参考和分析3 g p p 论 坛等标准化组织的相关协议规范的基础上，结合m s cp o o l 组网的几种基本方 分析在2 g 3 g 共核心网的情况下如何合理的进行m s cp o o l 组网，在此基 研究m s cp o o l 组网对相关网元、承载网及网管计费系统的要求，并对m s c l 组网时的一些关键技术进行研究并提出解决方案，最后结合研究结果对中 动西安分公司m s cp o o l 组网提出可实施的方案。 论文的主要研究成果 ( 1 ) 对m s cp o o l 组网中的一些关键技术问题进行研究并提出了解决方案。 在立足现网的基础上，分别对m s cp o o l 组网中的一些关键技术问题异 带来的n n s f 算法不同的问题、n r i 规划问题、主被叫问题、池区划分问题、 和位置更新问题、计费网管问题以及容灾问题进行了研究分析，并针对各问 别提出了自己建议的解决方案。 第2 页共6 5 页 “】 - 北京邮i 乜人学硕上研究生学位论文第一章绪论 ( 2 ) 提出了3 g 网络发展不同阶段的m s cp o o l 组网方案。 通过对m s cp o o l 关键参数和技术的研究，本论文总结了m s cp o o l 组网的 基本策略，并在此基础上结合网络实际和发展趋势提出了3 g 网络发展不同阶段 m s cp o o l 组网解决方案。 ( 3 ) 对西安移动核心网m s cp o o l 组网方案进行了分析设计。 按照m s cp o o l 组网的总体原则和规划流程，结合m s cp o o l 组网中的关键 技术解决方案以及3 g 网络发展不同阶段m s cp o o l 组网方案，对西安移动核心 网m s cp o o l 的组网进行了分析，并设计出一套可行的组网实施方案。 1 4 论文的组织 论文结构如下： 第一章简要介绍了本项目的来源、研究背景及选题的意义，并简述在该项目 中的研究内容。 第二章从m s cp o o l 组网的相关技术入手，对m s cp o o l 技术采用的n r i ( n e t w o r kr e s o u r c ei d e n t i f i e r ，网络资源标识) 、n n s f ( n a sn o d es e l e c t i o n f u n c t i o n ，非接入层网络节点选择功能) 和虚拟m g w ( m e d i ag a t e w a y ，媒体 网关) 技术进行详细介绍，并详细分析了m s cp o o l 组网的几种实现方式，对 每种方式的优缺点进行了比较。 第三章主要分析m s cp o o l 组网中出现的关键技术问题并分别提出解决方 案，包括n n s f 算法不同问题、n r i 规划问题、主被叫问题等在实际中迫切需要 解决的问题。 第四章主要从m s cp o o l 技术在中国移动核心网中的实际应用出发，分析 了3 g 网络发展不同阶段m s cp o o l 组网方案以及m s cp o o l 规划的总体原则 和流程，并在此基础上，分析设计了西安移动本地网的m s cp o o l 组网方案， 包括池组划分、容量、参数配置和网络拓扑等。 第五章主要是对论文的工作做了总结并提出下一步的工作目标。 第3 页共6 5 页 北京邮l 乜人学硕l ：研究生学位论文第 二章相关技术综述 2 1m s cp o o l 技术 第二章相关技术综述 2 1 1m s cp o o l 技术及流程介绍 在3 g p pr 9 9 和r 4 版本中，核心网仍延续了传统的树形网络结构，一个 b s c r n c 只能被一个核心网节点控制，如果核心网节点发生故障，其所管理的 b s c r n c 就无法正常工作。p o o l 技术引入了“池区”的概念，多个核心网节点组 成一个区域池。与以往r n c b s c 与核心网一对一的控制关系不同，在p o o l 内 的每个r n c b s c 都可以受控于池内所有的核心网络节点，每个核心网络节点都 同等地服务池区内所有r n c b s c 覆盖的区域。终端用户可以按照负载均衡的原 则，通过n n s f 算法注册到池中的任意一个节点以共享资源。m s cp o o l 网络结 构如2 1 图所示。 图2 - 1m s cp o o l 结构示意图 基本业务流程【5 】是： 步骤l ( 推导) ：m s 首次漫游进入m s cp o o l 的服务区( b s c l ) ，由于自身还 没有可在p o o l 中使用的t m s i ，则利用m s 中i m s i 号通过b s c m g w 向软交换设 备申请分配t m s i ； 步骤2 ( 查表) ：在n n s f 节点( b s c 或m g w ) 根据选用的n n s f 算法( m s c 容 量因子或话务量等) 去查询配置数据，得到应分配至对应的m s cs e r v e r 节点是 m s c m 步骤3 ( 接入) ：b s c m g w 随后将m s 接入m s c n 中； 步骤4 ( 分配) ：m s c n 在完成用户接入的过程中，为m s 分配一个t m s i ，其中 包含了m s c n 自身的一个n r i ( 网络资源标识，用来唯一识另t j p o o l 区中的一个c n 第4 页共6 5 页 北京邮t 毡火学硕l ：研究生学位论义第- 二章相关技术综述 节点) 值，下发给m s ( 女i m s c n 选择n 作为n r i 值) ；若m s 再发起呼叫，b s c 将根据 n r i 将话务路由到m s c n ，而m s c n 核实n r i ，处理呼叫； 步骤5 ( 迁移) ：当m s 迁移至u b s c 2 所管辖区域，重新请求接入网络； 步骤6 ( 查表) ：b s c m g w 根据n r i 值，去查询相关配置，得至u n r i 值对应的 c n 节点是m s c m 步骤7 ( 接入) ：b s c m g w 随后将m s 准确接入其第一次接入时提供服务的 m s c n 。一个用户在一个p o o l 区范围内移动过程中可以持续由某个特定m s c s 提供服务，避免了无谓的m s c 更新流程，降低网络负荷。 2 1 2m s cp o o l 的优势 应用m s cp o o l 组网在优化网络资源、合理分配话务、提高网络性能、保 证网络安全、提高投资利用率等方面的有较大的技术优势【6 】，集中表现为： ( 1 ) 避免网络资源的不均衡利用，提高投资利用率。 在传统组网模式下，每个m s c 由于服务区地理位置不同、服务的用户行为也 不同，话务高峰通常出现在不同时间、不同地点。因此，经常会造成在话务高峰 某些m s c 因负荷过高而限呼，而某些m s c 负荷却很低的情况。p o o l 的引入可以 均衡不同地区、不同网络时段的话务高峰，如均衡工作区和住宅区在上班、下班 后的不同话务峰值，使话务在池内所有节点中动态分配，这样就在很大程度上克 服了不同时段、不同地域话务分布不均对网络的冲击。只要合理配置m s c p o o l 的总容量，单个m s c s e r v e r 就不会有拥塞的危险。对于突发的话务高峰、节假日 和大型活动等也可从容应对，增强了网络的抗冲击能力。 ( 2 ) 减轻核心网信令开销，提高核心网络容量。 传统组网方式，对于拥有密集人口的发达城市，每个m s cs e r v e r 的覆盖范围 很小，m s c 间的位置更新切换非常频繁。m s cp o o l 的引入扩大了m s cs e r v e r 的服务区域，原有的m s c 间的位置更新切换优化为m s c 内的位置更新切换。大 大降低了局间切换的次数，减少了m s c 和h l r 的系统信令开销，相应的m s c ， h l r 的系统能力可用来处理用户话务，进一步提升了m s c h l r 的处理能力。 ( 3 ) 核心网和无线网设计规划相对独立。 以往进行核心网网络设计时，要划分各n m s c 的服务区，考虑覆盖的不同用 户行为进行网络规划设计，按照各自覆盖区最大可能出现的话务来配置各m s c 节点的容量。采用m s cp o o l 组网，网络规划会大大简化，直接按需要支持的总 的用户话务需求来设计池的容量即可，用户会被均摊到池内每个m s cs e r v e r 节 点。核心网络的设计和容量需求不再受制于无线覆盖的具体情况，无线网和核心 网扩容相对独立，可以实现最优化的无线网络单独规划、分布扩容，无需考虑某 个特定m s cs e r v e r 的容量匹配和端口限制。 第5 页共6 5 页 北京邮l 乜人学硕i ：研究生学位论文 第二章相关技术综述 ( 4 ) 简化网络维护工作，降低运维成本。 核心网元的集中化设置和管理是降低运营成本的一个方向，m s cp o o l 池内 m s c 局数据完全一样，数据制作和后期维护都比较简单，网管人员可以统一管理 池区内的网元，如需升级等工作时，能控制池内m s c 退出服务，其用户可分配至 其他m s c 承载，不会对用户产生影响，能够有效运维提高效率，降低运维成本。 ( 5 ) 自动实时的网络级冗余备份。 当m s c 资源池中的某个节点发生故障时，r a n 把接入网络终端的服务请求 ( 位置更新、试呼) 重新分配给资源池中仍然正常工作的m s c ，提高m s c j 艮务性能， 在m s c 层面作到零宕机时间。 2 2m s cp o o l 的关键参数 m s cp o o l 技术的实现涉及到一些关键参数，主要包括非接入层网络节点 选择功能( n n s f ) 、网络资源标识( n r i ) 和虚拟m g w 。 2 2 1 非接入层节点选择功能( n n s f ) 2 211 非接入层节点选择功能( n n s f ) 在m s cp o o l 的组网中，由于一个b s c r n c 与m s cp o o l 内的多个m s c 连接，所以当b s c r n c 业务区中的m s 发起新的业务时，需要为m s 发起的业 务选择一个服务的m s c 。这里为m s 选择服务m s c 的功能被称为n n s f ( n a s n o d es e l e c t i o nf u n c t i o n ，非接入层节点选择功能) 功能。n n s f 一般在b s c r n c 或m g w 网元实现。也就是说，在通信设备中，n n s f 可以是一个具体的功能模 块。首先，b s c r n c 或m g w 根据非接入层的信令消息或l l c 帧推导出n r i ， 据n r i 获得配置的核心网网元节点，将消息路由到这个核心网网元。如果 导出来的n r i 没有配置核心网网元地址，或者没有推导出n r i ( 女hm s 带上 指示表明不包含n r i ) ，则根据负荷均衡算法选择有效的核心网网元，并将 消息或l l c 帧传送给选择的核心网网元 7 1 。 3 g p p 规范中规定的n n s f 一般由b s c r n c 来实现，但实际组网中n n s f 网络实际也可以由m g w 来实现。 2n n s f 算法 n n s f 点是根据负载均衡机制( n n s f 算法) 把进入m s cp o o l 服务区内 户分配给不同m s c 的。n n s f 算法需保证p o o l 内各核心网节点的负载均 但3 g p pt s 2 3 2 3 6 t 8 1 中并未规定或建议具体的算法。在目前实际应用的m s c 第6 页共6 5 页 北京邮电人学硕 ：研究生学位论文第二章相关技术综述 p o o l 组网中，n n s f 算法可以采用“容量因子”静态方式及“a 接口话务量” 动态方式【9 1 。 算法一：容量因子算法。 容量因子算法是一种静态算法，它采用加权轮循的方法为新进的m s 分配 m s cs e r v e r 。即n n s f 功能节点为每个m s cs e r v e r 预先配置容量因子，根据每个 m s cs e r v e r 的容量设置不同的权重，容量大的m s cs e r v e r t l 容量小的m s c s e r v e r 被选中的概率大。例如：3 个m s c s 的容量分别为4 0 力用户、5 0 万用户、 6 0 万用户，则n n s f 点内预先配置的m s c s 的容量因子为4 ：5 ：6 。n n s f 点对于新 漫游入p o o l 的m s 就按照此比例为m s 分配服务的m s cs e r v e r 。理想情况下，m s c s e r v e r 用户数比例为4 ：5 ：6 ，从而达到各m s cs e r v e r 负载均衡的效果。由于此算法 为静态算法，n n s f 点为m s 选择服务的m s cs e r v e r 的比例保持不变，直至p o o l 内m s cs e r v e r 扩容，人工修改n n s f 点预先配置的的容量因子。 目前对于各设备厂家除诺基亚外均只采用此方案【l o l 。 算法二：a 接口话务量算法。 a 接口话务量算法是一种动态算法，n n s f 点实时( 约3 0 s ) 检测当前a 接口中继 电路的占用情况，根据p o o l p q 各( m s c s + m g w ) 的当前a 接口话务负荷来分配 m s 。负荷较低的m s c s 被选中的比例大。例如：b s c 与( m s c s + m g w ) i 、 ( m s c s + m g w ) 2 之间各配置了1 0 0 条电路，此刻占用电路分别为4 0 条和5 0 条，则 n n s f 点此刻对于新漫游入g o o l 的m s 执行按“5 ：4 的比例为m s 分配“拜访 m s c s 。n n s f 点为m s 选择“拜访m s c v l r ( m s c s ) ”的比例实时( 约3 0 s ) 调整。 目前各厂家中仅诺基亚仅采用此方案。 算法对比及分析。 对比以上2 种n n s f 算法与p o o l 内( m s c s + m g w ) 的负载均衡，可得出以 下结论： ( 1 ) m s c s 的v l r 中登记用户数的均衡 算法1 ( 容量因子) ：基本上能够实现v l r 登记用户数的均衡，但由于n n s f 点不能感知“m s 出p o o l ，的情况，因此，若p o o l 内各v l r 内“m s 出p o o l 的比例不均衡，则有可能导致v l r 登记用户数的不均衡。 算法2 ( a 接口话务量) ：从原理上看，并不关, b p o o l 内各m s c s 的v l r 登记 容量，依靠统计概率保证v l r 登记用户数均衡，且在“m s 进、出p o o l l 匕较频 繁”的情况下，n n s f 点调整v l r 登记用户数的机会更大，有利于实现v l r 登记 用户数的均衡。 ( 2 ) m s c s 及m g w 的话务负荷均衡 算法1 ( 容量因子) ：从原理上看，并不关, c , p o o l 内各m s c s 、m g w 的话务均 衡，依靠统计概率保证m s c s 、m g w 的话务均衡。 第7 页共6 5 页 托京邮电人学硕f ：研究生学位论文第二章相关技术综述 算法2 ( a 接口话务量) ：仅在执行n n s f 算法的时刻尽量保证p o o l 内 m s c s 、m g w 的话务均衡，并不能保证在“忙时”的话务均衡；在“m s 进、 出p o o l 比较频繁”的情况下，n n s f 点调整m s 分配的机会更大，有利于实现话 务量的均衡。由于n n s f 点在m s 选择“拜访m s c v l r ( m s c s ) ”时，无法预知用 户在“忙时 的话务量，因此，无法从根本上保证p o o l 内m s c s 及m g w 的话 务均衡。 对于调整n n s f 算法使p o o l 内“各m s c s 及m g w 的话务量”均衡的机制， 由于无法预知各v l r 内用户在“忙时”的业务量，因此，从理论上讲，没有任何一 种算法能够预先调整p o o l 内各v l r 的用户，以保证在“忙时各m s c s 及m g w 的话务量”均衡，避免话务溢出。因此，以上2 种n n s f 算法，均无法从根本上 保证p o o l 内“各m s c s 的v l r 中登记用户数的均衡和“忙时m s c s 及 m g w 的话务负荷均衡”。 2 2 2 网络资源标示( n r i ) n r i ( n e t w o r kr e s o u r c ei d e n t i f i e r ) 是m s cp o o l 技术中非常关键的一个参 数。一般来说它是t m s i ( t e m p o r a r ym o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y _ 【川，临时移动用户 编码) 或p t m s i ( p a c k e t t e m p o r a r ym o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y ，分组临时移动用 户编码) 的一部分，由服务的核心网节点( m s 或者s g s n ) 分配给手机。对于 p o o l 中的核心网节点来说，它可以拥有多个n r i ，但是一个n r l 只能属于一个 核心网节点。在一个m s cp o o l 中，n r i 的长度应该是一致的。按照3 g p p 的 规范要求，n r i 一般在t m s i 和p t m s i 的2 3 到1 4 比特位。也就是说n r i 长度 灵活的在o b i t 到1 0 b i t 之间选择。在实际组网中，每个厂家对t m s i 结构中的b i t 位分配会稍有不同，一般会按照p o o l 的规模大小及发展趋势来分配n r i 的长 度。图2 2 即是规范中要求的n r i 在t m s i 中的b i t 位示意刚1 2 】。 2 6 b i t s t m s l s t r u c t u r e ： 厂一 m a x ! 曼l 型曼i 塑l 塑i j t m s l g e n e r a t i o n 趋 趣曼i 霉i 翻，烈! 重! 垂j 西喇j ! b 兰 n e t w o r kr e s o u r c e ： 一 i d e n t i f i e r ( n r i ) p 苈 ! ! i1 7 1 ，：蔓i ! l ! ! j ! i ! j i 羔上_ 羔上w o t m s i ，i d e n t i f i c a t i o n ，i 弘t 箍t ，。缸。 慨谤“m j 、“i 、o 巍j 瓤。渤 图2 2n r i 在t m s i 中的比特示意图 t m s i p t m s i 由3 2 个b i t 位构成，其中： ( 1 ) 3 1 b i t 3 0 b i t 是c s p s 业务指示，标识t m s i 或pt m s i 。 ( 2 ) 2 9 b i t 2 6 b i t 是v l r 重启计数器，各厂家可以灵活定义其长度，如华 为只使用了2 9 b i t 位的0 和1 来标识，而爱立信使用了2 6 2 9 b i t 位来标识。这 第8 页共6 5 页 北京邮电人学硕i ：研究生学位论文第- 二帝相关技术综述 种差别将直接影响p o o l 内每个网元所能支持的最大容量。在后面的章节中将作 具体说明。 ( 3 ) 2 3 b i t - - n b i t ( n 1 4 ) 是n r i ，n r i 的长度可以调整( o 1 0 b i t ) ，n r i 长度不为0 时，n r i 必须从第2 3 b i t 开始。 ( 4 ) 其余b i t 位为用户标识。 ( 5 ) t m s i 由设备厂家或者各运营部门根据当地情况而定义，但是有以下 原则必须遵循： t m s i 的3 2 个比特不能全部为1 ，全为l 的t m s i 表示无效的t m s i ； n r i 不能全为0 ，全0 表示不启用p o o l 。 2 2 3 虚拟m g w 目前的g s m 移动网络结构中，因为每个m g w 同一时刻只注册到一个m s c s e r v e r 上，所以只能唯一的归属于一个m s cs e r v e r 。传统的双归属做的软交换 容灾也是这样，只是在主用软交换宕机的时候，m g w 才注册到备用软交换上。 而如果采用m s cp o o l 技术，则在很多场景中需要每个m g w 与所有的m s c s e r v e r 同时相连，并注册到池中所有m s cs e r v e r 上。而虚拟m g w 功能是将每 个m g w 虚拟成n 个m g w ，n 的取值和池中的m s cs e r v e 数量相同。每个虚 拟的m g w 和池中对应的m s cs e r v e r 相连，接受m s cs e r v e r 的管理。 2 2 3 1 实现原