核心网容灾策略

/webmoney 核心网容灾策略 中国移动通信研究院 2008年 4月 /webmoney n n 2 容灾策略 核心网 核心网容灾总体策略 核心网网元容灾策略 MSC/SGSN POOL引入策略 核心网领域技术研讨会 /webmoney 网络纵览 Content Service 第 3方应用 Web SVR 业 接入网 终端和卡 务 业务网 管 理 SCP SMSC LC 平 台 BSC PCU BTS IN SMS-GW SMS WAP GW MMS LCS BSS BTS PSTN/PLMN 核心网元、业务网元 核心网 GSM GMSC STP TDM汇接网 TMSC STP SS7信令网 HLR 软交换汇接网 TMSS STP 控制层 GPRS IT 支 撑 系 统 WLAN 个人用户 TMG 承载层 SGSN GGSN MSC IP专网 CMNet 专线接入 传送网 SDH 同步网 LMDS 企业用户 WDM/DWDM 核心网领域技术研讨会 Co mp u ter 3 /webmoney 5% 4 现网故障分析 网管支撑 无线 数据 1% 11% 交换 8% 互联互通 18% 传输 24% 动力环境 33% 传输 动力环境 互联互通 交换 数据 网管支撑 无线 2007年 1月 -10月现网故障 按系统分类 核心网领域技术研讨会 /webmoney 5 核心网容灾的总体策略 建立多层次的容灾机制 备份设备保障 “双路由、双节点” 关键核心网元 网络整体体系保障 从网络整体安 全角度针对各 “双路由、双节点” 策略保障实现业务 的负荷分担 （ HLR）建设 独立容灾备份 设备 层网络制订相 应的保障机制 应急预案 核心网领域技术研讨会 /webmoney n n 6 容灾策略 核心网 核心网容灾总体策略 核心网网元容灾策略 MSC/SGSN POOL引入策略 核心网领域技术研讨会 /webmoney l l l l l l 7 核心网网元容灾策略 网元纵览 按照容灾效果（业务可用性、用户满意度影响程度），对中国移 动各核心业务网元的容灾级别划分如下： 第一级： HLR：所有业务的基础支撑网元。 第二级：提供基础业务和重要业务的网元： 话音： MSC Server、 MGW、 GMSC、 TMSC、 2G TDM MSC、 短信： 数据： SGSN、 TMGW、 CMN等 短信中心 GGSN l 。 第三级：提供低端、过渡、附加和增值业务性质的网元： 话音： SCP/VC、 VPMN、被叫付费、移动总机、 12590、彩铃。 短信：短信网关。 数据： WAP网关、彩信。 核心网领域技术研讨会 /webmoney l l l l l l 8 核心网网元容灾策略 网元纵览 按照容灾效果（业务可用性、用户满意度影响程度），对中国移 动各核心业务网元的容灾级别划分如下： 第一级： HLR：所有业务的基础支撑网元。 第二级：提供基础业务和重要业务的网元： 话音： MSC Server、 MGW、 GMSC、 TMSC、 当前重点网元 预先准备备份 网元 2G TDM MSC、 短信： 数据： SGSN、 TMGW、 CMN等 短信中心 GGSN l 。 第三级：提供低端、过渡、附加和增值业务性质的网元： 话音： SCP/VC、 VPMN、被叫付费、移动总机、 12590、彩铃。 短信：短信网关。 数据： WAP网关、彩信。 核心网领域技术研讨会 /webmoney l l l l l l l 9 核心网网元容灾策略 网元纵览 按照容灾效果（业务可用性、用户满意度影响程度），对中国移 动各核心业务网元的容灾级别划分如下： 第一级： HLR：所有业务的基础支撑网元。 第二级：提供基础业务和重要业务的网元： 话音： MSC Server、 MGW、 GMSC、 TMSC、 其它网元或 以双路由、双 节点实现业务 2G TDM MSC、 短信： 数据： SGSN、 。 TMGW、 CMN等 短信中心 GGSN 负荷分担；或 引入应急系 统，避免重大 事故发生 第三级：提供低端、过渡、附加和增值业务性质的网元： 话音： SCP/VC、 VPMN、被叫付费、移动总机、 12590、彩铃。 短信：短信网关。 数据： WAP网关、彩信。 核心网领域技术研讨会 /webmoney 10 关键网元容灾方案的问题 HLR N+1非实时备份 投资：预先配置“备份”节点 效果： 0.5 1小时恢复全部业务 其他方案： N+1实时备份 预先配置“备份”节点 同厂家备份 MSC割接方案 效果：人工割接（ 0.5小时以上）；倒换时间还受决策流程 限制 其他方案： N+1实时备份 预先配置“备份”节点 积极跟踪 MSC Pool、 SGSN Pool及分布式 HLR方案商用进展情况，在未来通过引 入新技术实现核心 网网元容灾。 核心网领域技术研讨会 /webmoney n n 11 容灾策略 核心网 核心网容灾总体策略 核心网网元容灾策略 MSC/SGSN POOL引入策略 核心网领域技术研讨会 /webmoney n n 12 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驱动力 原理 优势 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心网领域技术研 讨会 /webmoney 13 MSC/SGSN POOL驱动力 通过引入资源池，实现核心网资源的错峰共享，可显著节省 网络投资。 无资源池 有资源池 核心网领域技术研讨会 /webmoney n n 14 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驱动力 原理 优势 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心网领 域技术研讨会 /webmoney 15 MSC(SGSN) Pool原理 MSC/SGSN POOL网络结构： u BSC/RNC与 MSC/SGSN为多对多的关系，呈网状结构 u 多个 MSC（ SGSN）组成一个 POOL，多个 BSC/RNC也能组成一个 POOL。 u 不同 BSC POOL之间可以有重叠网元。 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 核心网领域技术研讨会 /webmoney 16 MSC Pool原理 技术原理 现有网络结构 Area1 MSC/VLR (MSC-S+MGW) Area2 MSC/VLR (MSC-S+MGW) Area3 MSC/VLR (MSC-S+MGW) BSC BSC BSC BSC BSC 1、减少跨 MSC/VLR的位 置更新、切换、 2、降低 MSC/VLR与 HLR之 间的信令负荷 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 核心网领域技术研讨会 /webmoney 相对容量因数 (1-255), 在 BSC定义 4 MSC2 2 MSC Pool原理（续） 选择 MSC MS进入 MSC POOL服务区域，首先需为 MS选择一个“拜访 MSC/ VLR(MSC-S)” 假设 NNSF点为 BSC， 即由 BSC负责将漫游进入池服务区域的用户分配到不同 MSC/VLR(MSC- S) MSC 分配一个 TMSI， Pool Service Area 其中包括一个 NRI。 NRI 用于识别该 MSC。 MSC1 MSC2 MSC3 BSC（ NNSF点）根据 相对的 MSC 的容量因数 BSC BSC BSC BSC BSC 选择一个 MSC，如 MSC1。 用户漫游进入 池的服务 区域 . 位置更新 分配 TMSI (TMSI incl. NRI=1) (0-1023), 在 MSC 和 BSC定义 Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) MSC1 50% 1, 2, 3, 4 TMSI Network Resource TMSI 2 25% 5, 6 Generation Identifier (NRI) Identification MSC3 核心网领域技术研讨会 25% 7, 8 17 发生的话务 （ %） /webmoney MSC1 MSC2 MSC3 BSC BSC BSC BSC BSC 4 2 18 MSC Pool原理（续） 呼叫处理 MS在 MSC POOL服务区域漫游，使用业务 假设 NNSF点为 BSC，即由 BSC负责将 MS的业务请求送至 MS的“拜访 MSC/ VLR(MSC-S)” Pool Service Area MSC核实 NRI，处理呼叫 MSC1 MSC2 MSC3 BSC根据 NRI将话务路由到 MSC BSC BSC BSC BSC BSC “Call Setup” (TMSI “Call Continue” 登记到池里的用户现在发起 incl. 一个呼叫 NRI=1) 相对容量因数 (1- 255), 在 BSC定义 发生的话 务（ %） NRI (0-1023), 在 MSC 和 BSC定义 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 核心网领域技术研讨会 /webmoney n n 19 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驱动力 原理 优势 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心网领 域技术研讨会 /webmoney 20 MSC/SGSN Pool优势 提高网络效率，实现网络资源共享 均衡话务在不同区域的时间分布，提高设备利用率，降低信令负荷 提供更安全的网络，实现实时容灾备份能力 提供更容易维护管理的网络 简化交换机间的割接操作（主要体现在设备维护和版本升级等期间） 简化网络扩容复杂度（核心网与无线网可根据各自需求独立扩容） 无 MSC Pool 有 MSC Pool 话务峰值出现在 不同时间不同地 点，必须按各自 最大可能出现的 话务来配置单个 节点。 核心网领域技术研讨会 /webmoney n n 21 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驱动力 原理 优势 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心网领域技术研讨会 /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网络 BSC1 BSC2 BSC3 BSC1 BSC2 BSC3 TDM/ATM下实现 SGSN POOL 占用过多的传输资源 部分厂家 PCU无法支持如此多的 E1接口 IP化基础上实现 SGSN POOL 一方面可以提供更高的带宽， 另一方面网络结构清晰、维护简单 另一方面网络结构复杂，维护复杂； SGSN POOL引入策略：在 IP化的基础上考虑 Flex功能的引入 核心网领域技术研讨会 /webmoney n n 23 MSC/SGSN POOL引入策略 n n n 驱动力 原理 优势 SGSN POOL引入策略 MSC POOL引入策略 核心网领域技术研讨会 /webmoney 1 24 MSC POOL关键问题 IP化与 MSC POOL实施的关系 2 3 关键技术成熟度 风险因素 核心网领域技术研讨会 /webmoney 25 IP化与 MSC POOL实施的关系 MSC POOL IP化 A接口承载 IP化 核心网领域技术研讨会 核心网承载 IP化 /webmoney 26 A接口电路的连接 现阶段 A接口 TDM承载 BSC连接单个或多个 MGW/SG 尽量与本地 MGW连接 (VMGW) 在传输资源准许的情况下 可实现部分 MGW容灾 MSC POOL Area A接口 IP化演进 BSC连接多个或所有 MGW/SG 完全实现 MGW容灾 同时提高本地 MGW设备利用率 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 核心网领域技术研讨会 /webmoney 27 A接口电路的选择控制 现阶段 A接口 TDM承载 现有标准定义 TDM电路资源由 MSC-S控制，存在问题有 : VMGW的 TDM电路不共享， TDM资源复用性低 POOL内拓扑改变时，重新调 整 TDM资源配置，工程量大 MSC POOL Area A接口 IP化演进 标准定义 IP类资源由 MGW控制 可解决 TDM承载的问题 MSC POOL Area MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MGW BSC 核心网领域技术研讨会 MGW BSC /webmoney 28 A接口电路的选择控制 现阶段 A接口 TDM承载 现有标准定义 TDM电路资源由 MSC-S控制，存在问题有 : VMGW的 TDM电路不共享， TDM资源复用性低 POOL内拓扑改变时，重新调 整 TDM资源配置，工程量大 MSC POOL Area A接口 IP化演进 标准定义 IP类资源由 MGW控制 可解决 TDM承载的问题 MSC POOL Area MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S POOL内新 增 MSC-S MGW 标准化： A接口 TDM电路 MGW 资源管理 BSC 核心网领域技术研讨会 BSC /webmoney 29 A接口承载的 IP化 -小结 A接口 IP化和实施 MSC Pool无必然联系 A接口 IP化有助于 MSC POOL： 简化 BSC与 MGW的多连接 简化 A接口资源配置 简化网络维护 A接口 TDM承载限制 MSC Pool实施规模和效果 核心网领域技术研讨会 /webmoney 承载 IP化 30 核心网侧承载的 IP化 IP 网络 1. A接口 TDM承载时需要 MGW支持 VMGW功能； 2. VMGW间或对外的接口如采用 TDM网状互联，将导致 POOL内拓扑异常复杂，难以实施； 3. 因此核心网层承载的 IP化是 MSC POOL实施的基本前提 核心网领域技术研讨会 /webmoney 1 2 3 4 31 关键技术成熟度 NNSF功能节点的选择 MSC POOL异厂家组网 MSC POOL网络容灾 MSC POOL计费方案 核心网领域技术研讨会 /webmoney 持 32 关键技术成熟度： NNSF功能节点的选择 BSC代理 NNSF 经济可行性： POOL内 BSC均需升级 运维可行性： 网管维护需要同时管理无 线 与核心网设备 支持情况： 标准相对完善，主流厂家均 支持 可实 施性 ：所有试点 BSC均具备改造条 件，可适用此方案 MSC POOL Area MGW代理 NNSF 经济可行性： POOL内 MGW均需升级 运维可行性： 网络维护集中于 CN网元 支 持情况： 标准还在制定，少数厂家支 可实施性： 试点 BSC部分 /全部不具备改 造条件，但 MGW具备改造条件 MSC POOL Area MSC-S MSC-S MSC-S MSC-S MGW NNSF BSC MGW NNSF BSC 标准化： MGW代理 NNSF NNSF MGW BSC NNSF MGW BSC 核心网领域技术研讨会 /webmoney 33 关键技术成熟度： MSC POOL异厂家组网 方案一 1. 技术现状： A接口 TDM承载： BSC仅与本地 MGW连 接， POOL内 MSC-S需要通过 VMGW控 制所有 MGW Mc接口未开放： MSC-S只能管理同厂家 MGW 2. MSC POOL组网受限： 池内核心网设备必须由同厂家设备组网 池内 BSC设备可由异厂家设备组网 核心网领域技术研讨会 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 关键技术成熟度： MSC POOL网络容灾 1. 技术现状： A接口 TDM承载： BSC仅与本地 MGW连 接， POOL内 MSC-S需要通过 VMGW控 制所有 MGW 2. MSC POOL容灾范围： MGW： A接口 TDM承载时，在传输资源 准许的情况下， BSC与 MGW连接方案， 以验证 MGW容灾效果 MSC-S： NNSF由 BSC或 MGW/SG代理 时，都能实现对 MSC-S的容灾备份 存在问题： “被叫业务恢复”的解决方 案不完善 核心网领域技术研讨会 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 关键技术成熟度： 计费方案 -虚拟 MSC ID 技术现状 POOL内每个 MSC-S需要 管理 POOL内所有计费区 方案选择 建议沿用软交换 IP化改造 时的大本地网策略，继续 使用虚拟 MSC ID以实现 对同一交换机上不同计费 区的计费 核心网领域技术研讨会 存在问题 POOL跨计费区规划， 原有每个独立端局并非 管理所有计费区时， 则相对于非 POOL组网 需要 更多 的 MSC ID码 号资源 /webmoney 36 风险因素 1、目前对厂家 OMC的要求不明 确，规范未发布 2、目前对省话务网管的改造 需求不明确 3、 MSC POOL运营维护需要保 证相关设备配 置准确一致，设定 1、采用虚拟 MSC ID计费，与软交换 IP 化改造中大本地网计费要求一致。计费 准确性有待试点验证 2、 MSC POOL组网可能需要更多的 MSC ID码号资源 /修改配置风险高 计费 网管维护 风险因素 负荷不均 其他 BSC/MGW支持 NNSF功能后对 性能的影响 POOL内某个 MSC-S故障后“被 叫业务恢复”的解决方案还不完善 1、用户移动的不确定性，可能造成部分 A接口拥塞 需要冗余配置 A接口传输资源（ A接口不能共享） 2、用户话务模型的不确定性，可能造成用户分配不均 衡或话务分布不均衡 需要冗余配置 MSC-S/MGW 设备容量；负荷不均 需要人工检测，并人工启动负荷重分配流程 核心网领域技术研讨会 /webmoney 37 MSC POOL引入策略 现阶段（ A接口采用 TDM承载） 今后（ A/Iu-CS接口实现 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组网：小规模试点， BSC仅与本地 MGW 连 接。 Pool效果：在一个 MSC Pool范围内形成两个资源池， MSC-S池和 BSC池。 原因：若基于 TDM链路实现全连接，则传输效率低、 设备利用率低、运维协调难度大 MSC POOL组网：在网络验证后推广，基 于 IP链路实现 BSC/RNC与 Pool内所有 MGW 全连接， Pool效果：在一个 MSC Pool范围形成三个 资源池： MSC-S池、 MGW池、 BSC池，实 现更好的容灾和资源 利用效果。 核心网领域技术研讨会 /webmoney 38 核心网领域技术研讨会 /webmoney 39 附录：虚拟 MSC ID计费 -MSC ID码号资源的增加 1个 MSC ID 2个 MSC ID 1个 MSC ID 2个 MSC ID 组 POOL前，无跨本地网组网 共需 2个 MSC ID 组 POOL后每个 MSC-S管 A地区 理的计费区如果增加，则 需要更多 MSC ID码号资 源 组 POOL后，跨本地网组网 共需 4个 MSC ID 码号需求增加 B地区 2个 MSC ID 2个 MSC ID 2个 MSC ID 2个 MSC ID 组 POOL前，端局跨本地网组网 共需 4个 MSC ID A地区 核心网领域技术研讨会 组 POOL后，跨本地网组网 共需 4个 MSC ID 码号需求不变 B地区 /webmoney 1 3 40 附录：负荷迁移 负荷迁移 MSC Pool 通过 O&M将用户 从 Pool内注册的 MSC Server1 MSC Server2 MSC迁移到其它 MSC 可在设备维护和版 通知 MSC Server迁移用户 2 (NRI1) null-NRI, 4 non-broadcast LAI (NRI2) 本升级等期间进行 可在某个 MSC负 O&M MGW 6 重选服务 MSC Server MGW 荷过高时卸载用户 配置 MSC状态 MS发起业务 5 重新位置更新 核心网领域技术研讨会 BSC RNC BSC /webmoney 41 附录：网管维护的风险因素 网管需求的改变 MSC POOL维护的风 险 设备网管需要增加对 MSC Pool的配置、性能和告警等 综合网管上调整部分现有指标 的 统计汇总方法，北向接口规 范调整，增加 MSC Pool特性 KPI的汇总和报表 异厂家组 Pool，当采用 BSC 网络维护 风险因素 POOL内数据配置必须保证一 致 POOL内增加网元时，需要重 新配置 BSC到每个 MSC-S的电 路资源，工程量大 代理 NNSF节点， MSC Pool特 性需要横跨异厂商网管管理， 网管管理和维护界面，不清晰 ，不容易同步 核心网领域技术研讨会 /webmoney 42 附录： A接口电路拥塞 若考虑： BSC忙时全 部话务量 100Erl有 MSC POOL Area 可能均是此 MSC-S登 MSC-S1 MSC-S MSC-S 记的用户发起 则：中继需按 100 Erl配置；否则 A接 口电路可能拥塞 假设 BSC配置容量： - 100 Erl MGW BSC1 MGW BSC2 核心网领域技术研讨会 /webmoney 43 附录： NNSF算法、负载均衡 NNSF算法 NNSF算法是指： MS第一次进入 MSC POOL时， NNSF点为通过 BSC接入的 MS选择“拜访 MSC/VLR(MSC-S)”的机制 NNSF算法需保证 POOL内各 (MSC-S+MGW)的负载均衡， 但 3GPP未规定或建议具体的 算法 算法一：根据 POOL内各 MSC-S的配置容量 NNSF点内预先配置 MSC-S的容量因子，例如： 3个 MSC-S的容量分别为 40万用户、 50万用 户、 60万用户，则 NNSF点内预先配置的 MSC-S的容量因子为 4:5:6 NNSF点对于新漫游入 POOL的 MS执行按“ MSC-S容量因子”为 MS分配“拜访 MSC-S” NNSF点为 MS选择“拜访 MSC/VLR(MSC-S)”的比例保持不变，直至 POOL内 MSC-S扩容，人工 修改 NNSF点预先配置的“ MSC-S的容量因子” 算法二：根据 POOL内各 (MSC-S+MGW)的当前话务负荷 NNSF点实时 (约 30s)检测当前 A接口中继电路的占用情况 例如： BSC与 (MSC-S+MGW)1、 (MSC-S+MGW)2之间各配置了 100条电路，此刻占用电路分 别为 40条和 50条，则 NNSF点此刻对于新漫游入 POOL的 MS执行按“ 5:4”的比例为 MS分配“拜 访 MSC-S” NNSF点为 MS选择“拜访 MSC/VLR(MSC-S)”的比例实时 (约 30s)调整 核心网领域技术研讨会 /webmoney 44 附录： NN