基于MSC Pool技术的多池组网规划优化分析

钟淑霞

（中国移动通信集团福建有限公司，福州 350108）

1 引言

随着移动通信网络规模的逐年增大，软交换核心网的网络安全、资源共享和负载均衡等需求越来越为迫切，因此MSC Pool技术应运而生，即在3GPP R5中开始支持了A/Iu-Flex功能(3GPP 23.236)，引入了“区域池（Pool Area）”的概念，把若干个核心网节点组成资源池，BSC/RNC可以支持一个RAN节点到多个核心网节点的域内连接路由功能，允许BSC/RNC节点把信息在相应的CS域或PS域路由到不同的核心网节点，从而使多个MSC或SGSN之间进行负荷分担以进一步提高硬件的使用效率。本文聚焦于采用A/Iu_Flex组网方式的软交换核心网的MSC Pool。

如图1所示，MSC Pool Area集中了一个或多个MSC（MSC Server+MGW），移动用户可以在此区域中自由移动而无需改变所驻留的核心网节点。正是由于一个区域池中多个核心网节点可以实现负荷均衡，而且它们所提供的服务范围与单个核心网节点提供的服务区相比扩大了许多，这样可以减少核心网间节点更新、切换和重定位，降低了跨局位置更新所产生的HLR-VLR之间D接口的信令消息交互流量。

因此近年来，我省就着手安排漳州本地网进行诺西软交换设备MSC Pool技术的应用试点，重点针对MSC Pool技术在网络质量提升方面的应用效果进行了深入的验证分析，主要有以下三方面。

1.1 系统接通率方面的提升效果分析

图1 MSC Pool组网示意图

交换机的系统接通率是直接反映网络运行整体情况的晴雨表，是最为重要的客户感知指标之一，因此我们首要进行软交换系统接通率在MSC Pool改造前后的观察分析。具体如下：

（1）正常释放原因值，即正常呼叫完成以及与交换机或用户因素无关的释放，由改造前的92%提高到98%，提高了近6个百分点；

（2）用户因素造成的失败原因值，即由于用户错误拨号方式、用户终端或用户侧信令故障造成的失败呼叫。由于用户习惯在改造前后并不会有多大的改变，因此该失败原因值的占比基本持平，改造前为1.3%，改造后为1.1%；

（3）系统内部因素造成的失败原因值，即由于软交换机系统内部故障造成的失败呼叫。由于组MSC Pool后，更多的呼叫从原来的局间呼叫转换为局内呼叫，因此对系统资源的消耗大为减少，因此系统内部资源拥塞等因素大大降低，该失败呼叫的占比从改造前的3.5%减少至接近0%；

（4）系统外部因素造成的失败原因值，即由于软交换机系统以外的故障造成的失败呼叫。同样由于组MSC Pool后，更多的呼叫从原来的局间呼叫转换为局内呼叫，因此局间呼叫次数大大减少，该种类型的失败呼叫占比亦从改造前的3.5%减少至1%。

1.2 移动性方面的提升效果分析

在漳州本地网的3套软交换端局组池后，由于用户在软交换端局之间任意移动时均无需进行局间位置更新和切换，因此在完成大部分BSC/RNC设备接入后，局间移动性的数量显著减少，提升幅度为88%。

1.3 2G/3G互操作及时延方面的提升效果

当BSC/RNC均接入资源池后，由于通话过程中的越局切换大量降低，切换时延有所缩短；用户在通话结束后的系统间重选操作由局间转为局内，减少了局间信令交互流程，因此可有效提升2G/3G互操作性能，其中2G到3G重选时延从原来的2.12s减少为1.30s，提升39%；3G到2G重选时延从原来的1.90s减少为1.445s，提升24%。

2 中、大型本地网的多池组网规划优化分析

2011年，为了网络质量的全面提升，我省采用“统一规划、分步实施”的原则，全面启动MSC Pool的建设，截至2011年底，基本完成了全省中、小型本地网的MSC Pool改造，但由于泉州地区地域广阔，有沿海有山区，用户流动性极强，加上网元数目较多，给池区规划带来了极大的挑战，因此在2011年按照原有的规划仅完成了晋江、惠安两个县区的组池，但通过与省内其他本地网组池后的用户粒度的移动性指标横向比对分析，发现无线网络的覆盖连续性对MSC Pool的技术优势影响极大。

由于厦门是全部区域组成一个MSC资源池，因此每用户移动性指标在实施后的表现尤为突出，每用户局间切换次数仅为0.007次；而同样采用多池组网福州而言，由于采用“同心圆”方式进行池区规划，将连续覆盖的市区区域组成一个资源池，而市区外围的县区组成另外一个池，因此实施MSC Pool改造后福州的每用户局间位置更新次数仅0.019次，但由于前期规划侧重在于年度潮汐话务的吸纳，将泉州的晋江和惠安这两个话务量存在明显的潮汐现象的县区组成一个池，但由于晋江、惠安在地理上不连续，即MSC Pool池区存在严重“插花”现象，因此大大削弱了MSC Pool的技术优势，特别是在跨局位置更新量和切换量两方面，虽然改造前后有所提升，但改造后泉州晋江、惠安的每用户局间切换次数仍是厦门的5倍多，每用户局间位置更新次数仍是福州的11倍多。

为此，我们在MSC Pool的池区如何规划重新进行深入研究，针对MSC Pool池区在网络资源配置方面是否合理、能否最大化减少局间位置更新次数、能否满足跨局楼异地容灾备份等三方面重新审视原有规划方案是否合理、合适，亦对多池组网的规划原则做了全面梳理。

2.1 MSC Pool规划的合理性评估要素

为了客观评估MSC Pool池区规划在资源配置方面的合理性，我们引入了2个概念，分别如下：

2.1.1 潮汐系数

由于在部分地区存在潮汐效应的区域并不是覆盖连续的区域，在评估区域内忙时话务分布不均衡引入潮汐效应系数的概念：

在潮汐系数为1.1～1.5左右（对网络容量的提升超过10%～15%），可考虑将非连续覆盖的区域划分至同一MSC Pool下；否则MSC Pool的分区仍应以话务密集区域的连续覆盖为主要目标。

2.1.2 均衡系数

同时为了更好地评估MSC Pool对于VLR占用率的均衡效果，我们引入了均衡系数的概念：

在均衡系数为0时，表示完全均衡，值越大表示越不均衡。

2.2 中、大型本地网的组池方案优化分析

在2011年开始进行泉州的MSC Pool池区规划时，当时重点考虑所规划区域的用户流动特性以及用户的话务模型的差异性，特别是考虑到长期以来泉州地区的用户阶段性流动对交换网络的利用率带来较大挑战：例如春节时，用户主要集中在北部德化、永春、安溪，导致这三个北部县区的交换网络利用率偏高；而元宵节后，则是南部晋江、石狮等县区交换网络利用率偏高，但难以在短时间内实施跨县域的无线网络割接。另一方面在用户的话务模型方面，各行政区域内用户互打的话务量高，而跨行政区域的话务量不高，例如晋江内用户互打的话务量高，晋江和石狮用户互打的话务量并不高；同时由于当时现网共由9套软交换网元以“县”为单位来挂接相当独立的各行政区域的BSC/RNC，因此在A/Iu接口尚未IP化时，如由多于4台软交换机来组资源池在跨局传输需求、数据维护等方面存在较大的困难，因此最初规划为3+3+3组池（称为方案A），而到了2012年初，经过长时间的探讨，我们打破原有的3+3+3组池（方案A）的束缚，以泉州的实际用户流动特性为基础，重新进行潮汐效应和均衡效应的评估。

方案A中原规划为3个资源池，即由安溪、德化、泉州、泉港4个县区组成池1，由晋江和惠安2个县区组成池2，由永春、南安、石狮3个县区组成池3。该方案兼顾考虑了泉州本地季节性的用户流动波动性大的特点，可以有效实现不同池区VLR用户数的均衡，但由于划分区域的不连续，因而消除“用户在不同区域间的日常流动产生跨交换机的切换和位置”效果不佳。

方案B的基本思路是采用东西中轴将全区划分为2个无线覆盖连续区域，即将以公路和高铁为主要交通枢纽的内陆区域划分组成1个池，而将以跨海大桥和公路为主要交通枢纽的沿海区域划分组成1个池，以此兼顾话务热点区域网络质量指标和网元利用率指标。热点区域的覆盖连续，以及节日期间的VLR利用率；但由于泉州本地季节性的用户流动波动性大的特点，每个区域VLR仍然需要留一定的余量（峰谷容量差在50万）。

由于方案A的池2和方案B的池2均包含晋江、惠安两个县区，因此接下来我们以不同方案的池区2为代表来一一进行对比分析。

2.2.1 潮汐话务吸纳能力分析

从全年的潮汐话务吸纳能力来看，方案A的3个池区的潮汐系数分别为1.36、1.14和1.23，总体平均系数为1.24，而方案B的2个池区的潮汐系数分别为1.32和1.24，总体平均系数为1.28，因此若采用方案B来组池的话，将更能吸收潮汐话务。而具体从晋江、惠安两个县区所在的池区2来看，采用方案B的潮汐系数较方案A提高了8.8%。

2.2.2 用户分布均衡能力分析

由于晋江系全国赫然有名的鞋都和体育城市，平时积聚了大量的外来务工人员，而惠安作为劳务大县，每年春节期间则有大量在外务工人员返乡，此消彼长，因此这2个县区所在的池2的均衡系数均在0.1以下，接近于0，即两种组池方案的均衡能力均较好，但从平时VLR占用率均衡系数来看，则方案B仅为0.07，较方案A更为接近0。当然在中秋、除夕等节日期间由于大量在晋江、石狮沿海发达地区的外来务工人员返乡，因此方案A的均衡能力较方案B高，但伴随着晋江、石狮的城市建设，目前外来务工人员大都选择落户生根，这种节日用户大规模流动现象可能逐步消除，因此从长远来看，应以方案B来建设来得更优。

2.2.3 移动性指标比对分析

2012年，全网上下围绕着“网络质量是通信企业的生命线”开展一系列的“A+”网络质量提升工作，而在2011年10月份第三方测试中，我省仍有近59%的未接通事件发生在被叫正在进行位置更新，因此如何优化网络组网，有效降低用户的位置更新频次是提升接通率的关键所在。

根据2012年5月11日17:00～20:00泉州地区到每一县（市）的局间位置更新次数的统计数据，采用不同组池方案实施后结果大相径庭：从减少频次的幅度来看，采用方案A实施后，仅到永春方向的局间位置更新频度减少49.33%，其余8个县（市）方向均在1%左右；而采用方案B实施后，有安溪、德化、泉港、石狮、永春5个县（市）方向高于98%，全区平均更是高达49.46%。从减少频次的数量来看，采用方案A实施后减少频次最高的是南安，为37352次；而同样南安方向，如采用方案B来组池，则预计可减少421534，是方案A的11倍多。

因此从网络质量提升角度出发，方案B的优势是显而易见的。同时方案B也具备跨局楼的地理容灾备份条件，因此在2012年中，我省将采用方案B实施泉州地区的MSC Pool改造，以期加强软交换网络的组网健壮性和质量。

3 MSC Pool的池区规划和后评估维度总结及建议

从上述的分析可见，在MSC Pool实施过程中，针对中、大型本地网而言，池区的规划极其重要，它关系到MSC Pool实施后的网络质量能否提升等具有极强的相关性，对无线网络的全程接通率、话音MOS值等都有较大的影响；同时在BSC/RNC都纳入MSC Pool后，亦将对2/3G系统互操作性能以及接续时延也将产生较大的作用，因此建议在MSC Pool实施前、中、后三个阶段均采用以下评估维度做好池区规划合理性和实施后的效果后评估工作，主要规划原则建议如下：

首要考虑将无缝连续覆盖区域组成同一个池区；潮汐系数应介于1.1～1.5，潮汐系数较高者优先；均衡系数应接近0，越接近于0者优先。

而实施MSC Pool的效果后评估同样重要，建议在实施过程中、后期开展相应的效果后评估，以便能及时调整优化，至于后评估的维度建议以“每用户局间位置更新频次”、“每用户局间切换频次”、“2/3G系统重选时延”为主。