移动分组核心网负载均衡与容灾方案探讨.docx

1、移动分组核心网负载均衡与容灾方案探讨SGSN1SGSN2主城区RZU交白区RZQSGSM1SCS>T2主城区RZQ郊区RZUSGSN1SGS2ST2主城区RZC郊区RZC：主地区RZU郊区RZ。图6主城区RZQ交F区RZU3G现网演进成SGSNPool后，移动分组网示意图如图7,SGSN1和SGSN2组成SGSNPOOL,主城区RNC、郊区RNC组成SGSN池区，2GBSC不在SGSN池区内,仍保持原有方式，SGSN1服务于主城区BSC,SGSN1服务于郊区BSC。WAN/LAN交B区BSCSGSNPOOLSGSN2/SGSN1主城区RIMCxpL.RbJC主城区BSCSGSN?t3L*

2、435SGSNPOOL技术优势总结SGSNPOOL的实施带来了如下好处：1）SGSN间分担网络负荷，池内SSGSN节点容量共享，可以均衡主城区区、郊区不同时段的业务高峰，提高了资源利用率。2）实现SGSN级的容灾备份，提高网络可靠性。3）由于SGSNPoolarea内的任意一个RAI均被SGSNPool内所有的SGSN所服务，所以MS/UE业务过程中在SGSNPoolarea内移动时，只进行INTRARAU,不进行INTERRAU,减少SGSN间切换及核心网的信令流量，从而提高服务质量提升用户感受。5.结束语移动分组核心网通过引入DNS动态负载均衡技术和SGSNpool技术，形成GGSN级、S

3、GSN级负载均衡和自动切换容灾机制，能提高移动分组核心网健壮性及容灾能力，从而有效的保证移动数据业务可靠性、连续性。6参考文献1、2、1、2、3、华为技术公司华为技术公司通讯世界SGSN9810服务GPRS支持节点SGSNPool用户手册HUAWEISGSN9810服务GPRS支持节点配置指南打造高效的移动分组核心网4、张晓晖.DNS动态负载均衡技术在GPRS网络中的应用电信技术，2008(12)摘要本文从中国联通重庆分公司移动分组网现状出发，结合SGSNpool技术和DNS动态负载均衡技术，对移动分组核心网负载均衡及网络级容灾保障机制进行了探讨。关键词:移动分组核心网SGSNpool优化负载

4、均衡容灾摘要21引言42.重庆联通移动分组网现状43移动分组网安全隐患分析54移动分组网负载均衡与容灾解决方案64.1GGSN的负载均衡与容灾64.2SGSN的负载均衡与容灾74.2.1 SGSNPOOL负荷分担原理74.2.2 SGSNPOOL容灾原理74.3.3 SGSNPool组网的前提条件94.3.4 3G现网演进成SGSNPOOL94.3.5 SGSNPOOL技术优势总结105.结束语116参考文献111引言随着3G的发展、建成及商用，移动数据业务必将出现井喷式发展。移动分组网承载业务数据量和用户数据量也将呈指数增长。在用户量和业务量增长的同时，用户对网络的可用性、稳定性、可靠性也提

5、出了更高的要求。移动分组核心网承担着对移动数据用户的移动性管理，对业务数据的转发，对业务策略的控制等功能，而在有些情况下，移动分组核心网出现故障，而故障定位和快速排障无法在短时间内完成，由此引起的业务中断必将造成大批量用户投诉，严重影响用户感知。因此，如何“保持业务连续性”和“业务快速有效迁移”是今后移动分组网规划和建设必须关注和考虑课题。一方面不断完善网络的冗余架构“双路由、双节点”，另一方面不断完善网络级容灾保障机制。2.重庆联通移动分组网现状移动分组核心网主要由SGSN（服务GPRS支持节点）和GGSN（网关GPRS支持节点）、DNS等构成，目前重庆有2套SGSN和1套GGSN、1套DN

6、S,所有设备同属一家厂商，其中SGSN1与GGSN、DNS处于南方花园机房，SGSN2处于照母山机房，所有移动分组核心网组成一个局域网。移动分组核心网示意图如图1所示。GGSN图1移动分组网lu-PS已经IP化，移动分组网WCDMAPS域承载网主要由10台高端路由器组成，负责SGSN对RNC的接入，RNC与SGSN采用lu-PSOverIP承载方式连接，且SGSN和RNCIP层已全互连。BSC与SGSN采仍用GbOverTDM承载方式连接.移动分组网WCDMAPS域承载网示意图如图2所示RNCRNCRNC3移动分组网安全隐患分析现有的移动分组网WCDMAPS域承载网本身以及移动分组网核心网局域

7、网实现了“双节点、双路由”，任一设备失效不会造成业务中断。SGSG、GGSN只是通过设备本身的可靠性措施及冗余，即设备的单板备份和端口备份或负载分担（如：GN、GI、IU-PS口）来保证SGSN、GGSN网元的安全，但没有针对SGSN、GGSN失效的安全性措施。2.1、GGSN：仅有1套设备，存在严重安全隐患，在突发事件导致设备出现故障,或业务量超出系统阈值，将造成业务全网中断或阻塞。2.2、SGSN：在现有网络中，RNC/BSC与SGSN的网络结构是一种树形结构，一个RNC/BSC只能与一个SGSN相连，每个RNC/BSC只能被一个SGSN控制。重庆有2套SGSN,他们接入的RNC/BSC进

8、行了严格的分区，SGSN1主要负责主城区RNC/BSC接入，SGSN1主要负责郊区RNC/BSC接入，如果任一SGSN发生故障，则其管理的RNC/BSC无法被其他SGSN自动接管，因此就不能正常工作，造成该服务区内业务的中断。目前，如果SGSN发生故障，可通过人工方式进行业务恢复，对BSC,临时的紧急Gb割接是尽快恢复业务的唯一方法，Gb割接调整涉及无线、传输和核心网络和关键局数据（如NSEI.DLCI等）规划调整，无法实现业务快速恢复。对RNC,RNC与SGSN采用lu-PSOverIP承载方式连接，且SGSN和RNCIP层己全互连，只需进行SGSN和RNC对接数据增加及调整，业务恢复相对快

9、些。4移动分组网负载均衡与容灾解决方案针对上述移动分组网存在的缺陷及隐患，需要对目前的移动分组网进行技术层面和网络层面的改进，并引入了动态DNS负载均衡、及SGSNPo。1技术，形成基于GGSN级、SGSN级负载均衡和自动切换容灾机制，保证业务的高可靠性。4 .1GGSN的负载均衡与容灾在照母山机房新建GGSN一套，引入dlbDNS（DYnamiCLoadBalanceDNS,DNS动态负载均衡技术），通过DNS配合实现2套GGSN间负载均衡和容灾，解决单点故障隐患。DNS在移动分组网中的作用之一是进行外部网络APN（接人点名称）与相关GGSN地址之问的转换，即映射APN至GGSNIP地址，负

10、责完成SGN选路到指定的GGSNoDNS动态负载均衡技术就是通过定时监测服务器的状态，并通过DNS将请求指向最佳服务器，实现请求分配，可以确保业务在某些恶劣情况下不中断。引入DNS动态负载均衡技术后，DNS可随时获得各GGSN的运行状态，建立一张动态的可用GGSNIP列表（互为热备份的新建GGSN与原GGSN有不同的IP地址）,识别最具可用性的GGSNo当其中某台GGSN无法响应时，DNS服务器将在列表中剔除该地址。当MS发起PDP激活时.通过DNS查询可以动态返回最优GGSN地址。例如，当MS通过SGSN1请求PDP激活时，DNS响应两个IP地址中的一个。根据配置，当GGSN1正常运行时，将

11、GGSN1IP地址返回给用户，否则将GGSN2IP地址返回.从而确保在某个GGSN不可用时数据业务不中断，DNS动态负载均衡服务技术的应用如图3。DNS动态负载均衡技术的关键是如何判断GGSN的健康状态并作出最佳选择。从简单实用的角度出发，一般采用以下方法对GGSN健康检查，如：周期性地发送Ping命令、利用GTP检测机制、利用内部网管系统性能监测等，当然，不管何种方法，最终都要以一种机制告知DNS。SGSN1DNS动态负载均衡技术的应用4.2SGSN的负载均衡与容灾在传统的移动通信网络中，一个RNC/BSCR能与一个SGSN相连，一个RNC/BSC只能接受一个SGSN控制，无法实现SGSN级

12、负载均衡和容灾.SGSN级负载均衡和容灾可以通过SGSN池组化来实现，在SGSNPool组网中，一组SGSN可以构成一个SGSN池，从RNC/BSC的角度看，如果一个或多个RNC/BSC从属于某一个SGSN池，那么这些RNC/BSC的所有的业务区即构成SGSN池区，池区内的用户由SGSN池中的SGSN共同服务。即一个RNC/BSC可接受SGSNPOOL中所有SGSN控制。SGSNPool与遵循的协议3GPPTS23.236。在核心网侧，一般称SGSNPool,在接入网侧，一般称为Iu-Flex。4.2.1 SGSNPOOL负荷分担原理在SGSNPool的组网中，由于一个RNC/BSC与SGSN

13、Pool内的多个SGSN连接并可接受其控制，当MS/UE以IMSI发起业务时，RNC/BSC采用负荷分担算法,根据SGSNPool内各有效的SGSN的用户容量的比例来选择一个有效的SGSN作为MS/UE的服务SGSNo从而实现SGSNPool中各个SGSN节点的负荷均衡.4.2.2 SGSNPOOL容灾原理实际上，负荷分担处理已经使SGSNPool组网具备了一定的SGSN级的容灾能力。当SGSNPool中某SGSN发生故障时，RNC/BSC识别该SGSN故障后，会将本来分配给该SGSN的新发起的用户业务转移到SGSNPool中其他有效的SGSN上,从而实现SGSNPool内SGSN间的容灾。在

14、非Pool组网情况下，某MS通过RNC2接到SGSN1上，如果SGSN1故障将导致RNC2至IJSGSN1的链路断开，此时MS在进行RAU的时候流程会失败。非Pool组网故障示意图如图4。非Pool组网情况下故障示意图RNC1RNC2MS在pool组网情况下，我们规划图中的RNC分别连接到两个SGSN上，MS通过RNC2连接到SGSN1上，在SGSN1故障以致RNC2至IJSGSN1的链路断开的情况下，MS在进行RAU的时候流程可以继续；RNC2可以将消息发到SGSN2±,由SGSN2提供业务。pool组网故障示意图如图5Pool组M下故Mi示意图Pool组M下故Mi示意图SGSN1

15、图5SGSNPool组网的前提条件SGSNPool组网的3个前提条件:BSC/RNC与SGSN采用Gb/IuOverIP承载方式连接；BSC/RNC具有Gb-Flex/Iu-Flex功能;SGSN和BSC/RNC需要逻辑上全互联，在路由策略上，SGSNPooL需要所有SGSN和RNC/BSC间均路由可达。现网情况：移动分组核心网满足上述3个条件；2GBSC与SGSN采用GbOverTDM承载方式连接，目前不具备SGSNPool组网条件；3GRNC与SNSN采用luOverIP承载方式连接，可升级支持/Iu-Flex功能且SGSN和RNC逻辑上已全互联，基本满足上述3个条件。支持luFlex的S

16、GSN可以同时连接支持luFlex的RAN节点和不支持luFlex的RAN节点。因此可优先考虑将3G现网演进成SGSNPOOL,2G现网维持不变，SGSNPOOL中SGSN同时为Pool区内的3GRNC和非Pool区内的2GBSC服务。待GBOverIP实现后，2GBSC逐步加入Pool区内。4.3.3 3G现网演进成SGSNPOOL重庆联通目前有2套SGSN,SGSN1服务于主城区，SGSN1服务于郊区，均支持70万附着用户，当前附着用户数情况如下：SGSN1最大附着用户为20万左右,CQSGSN2为10万左右。3G现网演进成SGSNPool步骤：首先SGSN1、SGSN2、RNC等现网设备升级到支持Iu-Flex功能的版本,再将SGSN1和主城区RNC组建成一个Pool区，SGSN2和郊区RNC组建成一个Pool区，然后逐渐SGSN2和郊区RNC