基于MSC POOL实现SERVER容灾的方案研究
2014-09-11徐萍
【摘要】本文简要介绍了MSC POOL的演进背景、MSC POOL的概念、容灾，并以新疆移动为例，着重从容灾实现方案的组网、数据准备、实施验证等三方面介绍了基于MSC POOL实现SERVER容灾的方案研究。
【关键词】MSC POOLSERVER 容灾
一、演进MSC POOL的背景介绍
GSM移动通信网络经过多年快速发展，网络规模不断扩大，用户对网络质量要求不断增高，GSM移动通信网络承担的社会责任也越来越大。网络对MSC server的容量合理配置及话务合理分配提出了更高的要求、网络安全、下一代网络的演进等，所有这些都成为运营商亟待解决的问题。正是针对这些需求，在软交换大规模的投入使用之际，通信业界推出MSC POOL功能，其最大优势在于网络容灾能力，同时不仅充分结合简化网络扩容、合理分配话务的特点，还可以优化网络资源。
二、MSCPOOL概述
2.1MSC POOL概念
MSC池即MSC Pool，是一组若干MSC可以构成一个MSC池，MSC池服务的区域称为MSC池区，即MSC Pool area。从无线侧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。
MSC POOL（A/IU FLEX）解决方案本质上是移动性管理的增强功能，它通过在接入层设备（BSC/RNC）和核心网设备（MSC/VLR）之间部署路由功能实体，达到终端寻址绑定到特定核心网节点设备的能力。该路由功能实体可以部署在接入侧设备；也可以部署在核心网设备。
2.2MSC POOL容灾
MSC Pool的一大优势就是其容灾能力。Pool池区内的业务负荷分担处理机制使MSC Pool组网具备了MSC级的容灾能力。
2.2.1附着容灾
当MSC Pool中某MSC故障失效时，注册在该MSC中的用户发起的位置更新业务会被NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中（新MSC），在该新MSC下完成位置更新流程，新MSC直接对MS位置更新，同时分配含有本局NRI的TMSI给MS。这样MS就附着到Pool内其他有效的MSC上了。
2.2.2主叫容灾
当MSC Pool中某MSC故障失效时，注册在该MSC中的用户发起的主叫业务会被NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中（新MSC），从而实现主叫容灾，其过程如下：MS在周期性位置更新定时器到时前没有发起主被叫业务，在周期性位置更新定时器到时后，主动发起周期性位置更新。NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中，在该新MSC下完成位置更新流程。后续的用户主叫业务自然从该新MSC发起，屏蔽了原故障MSC，实现主叫容灾。
2.2.3被叫容灾
上述的负荷分担算法无法实现对被叫业务的容灾，其原因是MSC Pool内某MSC故障后，HLR将无法发送PRN消息发送到该MSC，此时注册在该故障MSC中的用户无法做被叫。只有等待注册在该故障MSC中的用户主动做了位置更新或做了主叫从而注册到MSC Pool内其他有效的MSC后，才能够做被叫。
三、MSC POOL容灾实现方案
3.1组网解决方案
（1）MGW级容灾在A口为TDM承载时可以通过BSC双连MGW做MINI-A-FLEX组网实现；（2）MGW级容灾在A口为IP承载时可以通过BSC通过IP承载网全连MGW做A-FLEX组网实现；（3）SERVER级容灾，需要保证POOL内各个SERVER的容量不能超设计容量的66%；（4）端口级容灾，A口电路若是采用TDM，则需要有33%的冗余；A口若是采用IP方式组网，则需要IP带宽有50%冗余。
组网示意图，如下：
3.2容灾数据解决方案
MSC POOL容灾有两种方案：链式备份，集中备份。
考虑到集中备份需要新建一套备份SERVER，增加了成本投入，故选择链式备份。链式备份就是POOL内SERVER依次连环备份，每个SERVER都做主用SERVER的同时也做另外一个SERVER的备份SERVER。
链式备份容灾解决方案：（1）SERVER间的备份通道通过IP承载网；（2）主叫容灾通过隐式位置更新实现，无需数据配置；（3）被叫容灾需要STP和HLR能够把发到故障SERVER的信令消息发送的其备份SERVER上。STP和HLR需要和主备SERVER都开通信令，并通过信令路由优先级区分到主备SERVER的信令路由，以到主用SERVER为第一信令路由，到备用SERVER为第二信令路由。考虑到STP之间有C链过桥链路，STP需要配置非对称备份路由优先级方式进行信令的容灾备份。
3.3容灾实施验证方案
3.3.1容灾测试改造原则
（1）需要尽可能减少对现网的影响和对现网的改造量。（2）容灾能够自动完成SERVER切换或少量人工干预SERVER切换。
3.3.2测试预期
（1）在MSC POOL内的某SERVER A宕机后，在SERVER A下的用户能够正常进行业务，即SERVER A下用户能在第一次做主叫或者做被叫都能正常接通，但接续时长要比正常情况下略长。（2）测试时准备多部终端，做多次业务测试都能正常完成。（3）测试需要在一个周期性位置更新时间内完成，否则用户在做位置更新时会由NNSF分发到其他SERVER上，无法验证宕机时一次主叫恢复和一次被叫恢复。
3.3.3测试实施步骤
总体上分为个步骤：（1）步骤1，数据准备。①MSC POOL内SERVER完成链式备份数据加载；②STP、本地HLR按照非对称信令路由优先级方式配置信令容灾路由数据；（2）步骤2，模拟宕机。在SERVER宕机时其到外界信令网元都会中断，这里就是通过信令中断模拟SERVER宕机。需要将目标SERVER到周边各个信令网元的信令链路全部去激活，周边信令网元到宕机SERVER信令点不可达。（3）步骤3，容灾效果验证。①前提：测试号码都需要预先在目标SERVER上注册。②按照预先准备的测试表进行业务验证，保证测试号码能正常做主被叫业务和短信业务。（4）步骤4，宕机恢复。①在目标SERVER宕机测试后，其下面所带的用户会自动分发附着到POOL内的其他SERVER上。当目标宕机SERVER恢复信令链路后，需要将POOL内的所有用户均匀分布在各个SERVER上，保证MSC POOL内SERVER负荷均衡。②由于宕机期间，用户会自动附着到POOL内其他SERVER，这段期间若是在营帐系统修改用户属性则更新到新SERVER上。在恢复后若是用户返回原宕机SERVER则用户数据没有同步更新，此时需要重启VLR使用户重新位置更新并同步用户属性。③在宕机恢复后需要观察话务统计检查恢复情况。
四、结束语
MSC POOL对比传统本地网MSC独立端局，具有诸多优势：池内各个MSC间负荷分担，可实现资源共享，提升整个核心网资源利用率，节省设备投资；MSC POOL组网可显著减少局间切换，提高网络质量，增进用户感知；MSC POOL组网可减少局间位置更新，减少了C/D接口信令流量，提供了MSC的容量增益；MSC POOL实现了网络的容灾备份，在池内某MSC故障的情况下，能自动无缝容灾到池区其他正常MSC上，基本可做的用户无感知容灾。
参考文献
[1]《3GPP TS 23.236 V6.2.0(2005-12)“Intra-domain connection of Radio Access Network(RAN)nodes to multiple Core Network(CN)nodes”》
[2]《3GPP TS 25.331 V5.13.0 “Radio Resource Control(RRC)”》
[3]《3GPP TS 25.413 V5.9.0 Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN Iu interface RANAP signaling》
[4]《3GPP TS 23.236 V5.2.0 Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes》
作者简介：
徐萍 ，女，汉，1976年9月出生，2003年毕业于西安邮电学院计算机通信工程专业，学士学位，现任职于中国移动通信集团新疆有限公司网络部，主要从事交换网的管理工作。
【摘要】本文简要介绍了MSC POOL的演进背景、MSC POOL的概念、容灾，并以新疆移动为例，着重从容灾实现方案的组网、数据准备、实施验证等三方面介绍了基于MSC POOL实现SERVER容灾的方案研究。
【关键词】MSC POOLSERVER 容灾
一、演进MSC POOL的背景介绍
GSM移动通信网络经过多年快速发展，网络规模不断扩大，用户对网络质量要求不断增高，GSM移动通信网络承担的社会责任也越来越大。网络对MSC server的容量合理配置及话务合理分配提出了更高的要求、网络安全、下一代网络的演进等，所有这些都成为运营商亟待解决的问题。正是针对这些需求，在软交换大规模的投入使用之际，通信业界推出MSC POOL功能，其最大优势在于网络容灾能力，同时不仅充分结合简化网络扩容、合理分配话务的特点，还可以优化网络资源。
二、MSCPOOL概述
2.1MSC POOL概念
MSC池即MSC Pool，是一组若干MSC可以构成一个MSC池，MSC池服务的区域称为MSC池区，即MSC Pool area。从无线侧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。
MSC POOL（A/IU FLEX）解决方案本质上是移动性管理的增强功能，它通过在接入层设备（BSC/RNC）和核心网设备（MSC/VLR）之间部署路由功能实体，达到终端寻址绑定到特定核心网节点设备的能力。该路由功能实体可以部署在接入侧设备；也可以部署在核心网设备。
2.2MSC POOL容灾
MSC Pool的一大优势就是其容灾能力。Pool池区内的业务负荷分担处理机制使MSC Pool组网具备了MSC级的容灾能力。
2.2.1附着容灾
当MSC Pool中某MSC故障失效时，注册在该MSC中的用户发起的位置更新业务会被NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中（新MSC），在该新MSC下完成位置更新流程，新MSC直接对MS位置更新，同时分配含有本局NRI的TMSI给MS。这样MS就附着到Pool内其他有效的MSC上了。
2.2.2主叫容灾
当MSC Pool中某MSC故障失效时，注册在该MSC中的用户发起的主叫业务会被NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中（新MSC），从而实现主叫容灾，其过程如下：MS在周期性位置更新定时器到时前没有发起主被叫业务，在周期性位置更新定时器到时后，主动发起周期性位置更新。NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中，在该新MSC下完成位置更新流程。后续的用户主叫业务自然从该新MSC发起，屏蔽了原故障MSC，实现主叫容灾。
2.2.3被叫容灾
上述的负荷分担算法无法实现对被叫业务的容灾，其原因是MSC Pool内某MSC故障后，HLR将无法发送PRN消息发送到该MSC，此时注册在该故障MSC中的用户无法做被叫。只有等待注册在该故障MSC中的用户主动做了位置更新或做了主叫从而注册到MSC Pool内其他有效的MSC后，才能够做被叫。
三、MSC POOL容灾实现方案
3.1组网解决方案
（1）MGW级容灾在A口为TDM承载时可以通过BSC双连MGW做MINI-A-FLEX组网实现；（2）MGW级容灾在A口为IP承载时可以通过BSC通过IP承载网全连MGW做A-FLEX组网实现；（3）SERVER级容灾，需要保证POOL内各个SERVER的容量不能超设计容量的66%；（4）端口级容灾，A口电路若是采用TDM，则需要有33%的冗余；A口若是采用IP方式组网，则需要IP带宽有50%冗余。
组网示意图，如下：
3.2容灾数据解决方案
MSC POOL容灾有两种方案：链式备份，集中备份。
考虑到集中备份需要新建一套备份SERVER，增加了成本投入，故选择链式备份。链式备份就是POOL内SERVER依次连环备份，每个SERVER都做主用SERVER的同时也做另外一个SERVER的备份SERVER。
链式备份容灾解决方案：（1）SERVER间的备份通道通过IP承载网；（2）主叫容灾通过隐式位置更新实现，无需数据配置；（3）被叫容灾需要STP和HLR能够把发到故障SERVER的信令消息发送的其备份SERVER上。STP和HLR需要和主备SERVER都开通信令，并通过信令路由优先级区分到主备SERVER的信令路由，以到主用SERVER为第一信令路由，到备用SERVER为第二信令路由。考虑到STP之间有C链过桥链路，STP需要配置非对称备份路由优先级方式进行信令的容灾备份。
3.3容灾实施验证方案
3.3.1容灾测试改造原则
（1）需要尽可能减少对现网的影响和对现网的改造量。（2）容灾能够自动完成SERVER切换或少量人工干预SERVER切换。
3.3.2测试预期
（1）在MSC POOL内的某SERVER A宕机后，在SERVER A下的用户能够正常进行业务，即SERVER A下用户能在第一次做主叫或者做被叫都能正常接通，但接续时长要比正常情况下略长。（2）测试时准备多部终端，做多次业务测试都能正常完成。（3）测试需要在一个周期性位置更新时间内完成，否则用户在做位置更新时会由NNSF分发到其他SERVER上，无法验证宕机时一次主叫恢复和一次被叫恢复。
3.3.3测试实施步骤
总体上分为个步骤：（1）步骤1，数据准备。①MSC POOL内SERVER完成链式备份数据加载；②STP、本地HLR按照非对称信令路由优先级方式配置信令容灾路由数据；（2）步骤2，模拟宕机。在SERVER宕机时其到外界信令网元都会中断，这里就是通过信令中断模拟SERVER宕机。需要将目标SERVER到周边各个信令网元的信令链路全部去激活，周边信令网元到宕机SERVER信令点不可达。（3）步骤3，容灾效果验证。①前提：测试号码都需要预先在目标SERVER上注册。②按照预先准备的测试表进行业务验证，保证测试号码能正常做主被叫业务和短信业务。（4）步骤4，宕机恢复。①在目标SERVER宕机测试后，其下面所带的用户会自动分发附着到POOL内的其他SERVER上。当目标宕机SERVER恢复信令链路后，需要将POOL内的所有用户均匀分布在各个SERVER上，保证MSC POOL内SERVER负荷均衡。②由于宕机期间，用户会自动附着到POOL内其他SERVER，这段期间若是在营帐系统修改用户属性则更新到新SERVER上。在恢复后若是用户返回原宕机SERVER则用户数据没有同步更新，此时需要重启VLR使用户重新位置更新并同步用户属性。③在宕机恢复后需要观察话务统计检查恢复情况。
四、结束语
MSC POOL对比传统本地网MSC独立端局，具有诸多优势：池内各个MSC间负荷分担，可实现资源共享，提升整个核心网资源利用率，节省设备投资；MSC POOL组网可显著减少局间切换，提高网络质量，增进用户感知；MSC POOL组网可减少局间位置更新，减少了C/D接口信令流量，提供了MSC的容量增益；MSC POOL实现了网络的容灾备份，在池内某MSC故障的情况下，能自动无缝容灾到池区其他正常MSC上，基本可做的用户无感知容灾。
参考文献
[1]《3GPP TS 23.236 V6.2.0(2005-12)“Intra-domain connection of Radio Access Network(RAN)nodes to multiple Core Network(CN)nodes”》
[2]《3GPP TS 25.331 V5.13.0 “Radio Resource Control(RRC)”》
[3]《3GPP TS 25.413 V5.9.0 Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN Iu interface RANAP signaling》
[4]《3GPP TS 23.236 V5.2.0 Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes》
作者简介：
徐萍 ，女，汉，1976年9月出生，2003年毕业于西安邮电学院计算机通信工程专业，学士学位，现任职于中国移动通信集团新疆有限公司网络部，主要从事交换网的管理工作。
【摘要】本文简要介绍了MSC POOL的演进背景、MSC POOL的概念、容灾，并以新疆移动为例，着重从容灾实现方案的组网、数据准备、实施验证等三方面介绍了基于MSC POOL实现SERVER容灾的方案研究。
【关键词】MSC POOLSERVER 容灾
一、演进MSC POOL的背景介绍
GSM移动通信网络经过多年快速发展，网络规模不断扩大，用户对网络质量要求不断增高，GSM移动通信网络承担的社会责任也越来越大。网络对MSC server的容量合理配置及话务合理分配提出了更高的要求、网络安全、下一代网络的演进等，所有这些都成为运营商亟待解决的问题。正是针对这些需求，在软交换大规模的投入使用之际，通信业界推出MSC POOL功能，其最大优势在于网络容灾能力，同时不仅充分结合简化网络扩容、合理分配话务的特点，还可以优化网络资源。
二、MSCPOOL概述
2.1MSC POOL概念
MSC池即MSC Pool，是一组若干MSC可以构成一个MSC池，MSC池服务的区域称为MSC池区，即MSC Pool area。从无线侧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。
MSC POOL（A/IU FLEX）解决方案本质上是移动性管理的增强功能，它通过在接入层设备（BSC/RNC）和核心网设备（MSC/VLR）之间部署路由功能实体，达到终端寻址绑定到特定核心网节点设备的能力。该路由功能实体可以部署在接入侧设备；也可以部署在核心网设备。
2.2MSC POOL容灾
MSC Pool的一大优势就是其容灾能力。Pool池区内的业务负荷分担处理机制使MSC Pool组网具备了MSC级的容灾能力。
2.2.1附着容灾
当MSC Pool中某MSC故障失效时，注册在该MSC中的用户发起的位置更新业务会被NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中（新MSC），在该新MSC下完成位置更新流程，新MSC直接对MS位置更新，同时分配含有本局NRI的TMSI给MS。这样MS就附着到Pool内其他有效的MSC上了。
2.2.2主叫容灾
当MSC Pool中某MSC故障失效时，注册在该MSC中的用户发起的主叫业务会被NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中（新MSC），从而实现主叫容灾，其过程如下：MS在周期性位置更新定时器到时前没有发起主被叫业务，在周期性位置更新定时器到时后，主动发起周期性位置更新。NNSF采用负荷分担算法路由到Pool内其他有效的MSC中，在该新MSC下完成位置更新流程。后续的用户主叫业务自然从该新MSC发起，屏蔽了原故障MSC，实现主叫容灾。
2.2.3被叫容灾
上述的负荷分担算法无法实现对被叫业务的容灾，其原因是MSC Pool内某MSC故障后，HLR将无法发送PRN消息发送到该MSC，此时注册在该故障MSC中的用户无法做被叫。只有等待注册在该故障MSC中的用户主动做了位置更新或做了主叫从而注册到MSC Pool内其他有效的MSC后，才能够做被叫。
三、MSC POOL容灾实现方案
3.1组网解决方案
（1）MGW级容灾在A口为TDM承载时可以通过BSC双连MGW做MINI-A-FLEX组网实现；（2）MGW级容灾在A口为IP承载时可以通过BSC通过IP承载网全连MGW做A-FLEX组网实现；（3）SERVER级容灾，需要保证POOL内各个SERVER的容量不能超设计容量的66%；（4）端口级容灾，A口电路若是采用TDM，则需要有33%的冗余；A口若是采用IP方式组网，则需要IP带宽有50%冗余。
组网示意图，如下：
3.2容灾数据解决方案
MSC POOL容灾有两种方案：链式备份，集中备份。
考虑到集中备份需要新建一套备份SERVER，增加了成本投入，故选择链式备份。链式备份就是POOL内SERVER依次连环备份，每个SERVER都做主用SERVER的同时也做另外一个SERVER的备份SERVER。
链式备份容灾解决方案：（1）SERVER间的备份通道通过IP承载网；（2）主叫容灾通过隐式位置更新实现，无需数据配置；（3）被叫容灾需要STP和HLR能够把发到故障SERVER的信令消息发送的其备份SERVER上。STP和HLR需要和主备SERVER都开通信令，并通过信令路由优先级区分到主备SERVER的信令路由，以到主用SERVER为第一信令路由，到备用SERVER为第二信令路由。考虑到STP之间有C链过桥链路，STP需要配置非对称备份路由优先级方式进行信令的容灾备份。
3.3容灾实施验证方案
3.3.1容灾测试改造原则
（1）需要尽可能减少对现网的影响和对现网的改造量。（2）容灾能够自动完成SERVER切换或少量人工干预SERVER切换。
3.3.2测试预期
（1）在MSC POOL内的某SERVER A宕机后，在SERVER A下的用户能够正常进行业务，即SERVER A下用户能在第一次做主叫或者做被叫都能正常接通，但接续时长要比正常情况下略长。（2）测试时准备多部终端，做多次业务测试都能正常完成。（3）测试需要在一个周期性位置更新时间内完成，否则用户在做位置更新时会由NNSF分发到其他SERVER上，无法验证宕机时一次主叫恢复和一次被叫恢复。
3.3.3测试实施步骤
总体上分为个步骤：（1）步骤1，数据准备。①MSC POOL内SERVER完成链式备份数据加载；②STP、本地HLR按照非对称信令路由优先级方式配置信令容灾路由数据；（2）步骤2，模拟宕机。在SERVER宕机时其到外界信令网元都会中断，这里就是通过信令中断模拟SERVER宕机。需要将目标SERVER到周边各个信令网元的信令链路全部去激活，周边信令网元到宕机SERVER信令点不可达。（3）步骤3，容灾效果验证。①前提：测试号码都需要预先在目标SERVER上注册。②按照预先准备的测试表进行业务验证，保证测试号码能正常做主被叫业务和短信业务。（4）步骤4，宕机恢复。①在目标SERVER宕机测试后，其下面所带的用户会自动分发附着到POOL内的其他SERVER上。当目标宕机SERVER恢复信令链路后，需要将POOL内的所有用户均匀分布在各个SERVER上，保证MSC POOL内SERVER负荷均衡。②由于宕机期间，用户会自动附着到POOL内其他SERVER，这段期间若是在营帐系统修改用户属性则更新到新SERVER上。在恢复后若是用户返回原宕机SERVER则用户数据没有同步更新，此时需要重启VLR使用户重新位置更新并同步用户属性。③在宕机恢复后需要观察话务统计检查恢复情况。
四、结束语
MSC POOL对比传统本地网MSC独立端局，具有诸多优势：池内各个MSC间负荷分担，可实现资源共享，提升整个核心网资源利用率，节省设备投资；MSC POOL组网可显著减少局间切换，提高网络质量，增进用户感知；MSC POOL组网可减少局间位置更新，减少了C/D接口信令流量，提供了MSC的容量增益；MSC POOL实现了网络的容灾备份，在池内某MSC故障的情况下，能自动无缝容灾到池区其他正常MSC上，基本可做的用户无感知容灾。
参考文献
[1]《3GPP TS 23.236 V6.2.0(2005-12)“Intra-domain connection of Radio Access Network(RAN)nodes to multiple Core Network(CN)nodes”》
[2]《3GPP TS 25.331 V5.13.0 “Radio Resource Control(RRC)”》
[3]《3GPP TS 25.413 V5.9.0 Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN Iu interface RANAP signaling》
[4]《3GPP TS 23.236 V5.2.0 Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes》
作者简介：
徐萍 ，女，汉，1976年9月出生，2003年毕业于西安邮电学院计算机通信工程专业，学士学位，现任职于中国移动通信集团新疆有限公司网络部，主要从事交换网的管理工作。
