下一代移动核心网的工程技术风险评估参数优化研究



下一代移动核心网的工程技术风险评估参数优化研究

邓达豪

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，深圳 518038）

摘 要本文就SAE网络演进过程中核心网IP化组Pool对核心网工程操作风险管理中存在的问题，结合网络特点及网络管理、规划及施工维护经验，对组Pool后的各种新建、扩容及特殊操作，对网元分类、操作性质及成熟度进行量化评价及风险评估参数优化进行探讨，以指导工程操作过程中风险管理方案的合理制定。

关键词下一代移动核心网；技术风险；系统的鲁棒性

3GPP定义的下一代移动核心网系统架构演进（SAE，Systems Architecture Evolution）是以IP为基础，以分组交换为核心，可更好的支持移动宽带业务，保证移动网络未来的长远发展。通信网络中处于核心骨干位置的核心网正逐步进入SAE系统架构演进时代，核心网网元将变得更为智能、集成及IP化。由于核心网网元的特殊地位，网元操作一直都有风险高、影响范围大、影响程度深的特点。近年来，核心网VoIP化和MSC Server组Pool的引入，使核心网网元操作的风险出现了新的变化，将给核心网工程管理带来了新的调整，特别是在工程方案设计的风险分析与应对，工程操作阶段风险评估对量化参数的量化设置，都需要进一步的优化，以便在下一代核心网SAE架构建设管理和维护操作上进行更为合理的风险识别与评估。

1　移动核心网工程操作的技术风险分析

移动核心网工程操作风险管理分为风险评估、事前控制、事中控制、事后控制。移动核心网工程操作的技术风险包括对现网网元的软硬件升级、扩容、割接以及全网的组网改造，可能会造成一定时间的业务中断而引发用户投诉；或者由于实施时缺乏切实可行的实施方案、详细的操作步骤、相应的风险分析、应急措施以及规避方案等，造成网络瘫痪、计费错误等重大通信故障。

核心网的技术风险更多的来自于新技术、新设备、新工艺引入带来的潜在风险：由于对新技术及其网络演进不熟悉，造成设计方案不合理，不符合未来发展趋势；对主厂家设备相关配置、接口、性能参数不熟悉，造成设备硬件配置、对外接口连接和组网、外部资源需求错误或遗漏，造成主设备无法正常安装。

在实际的工程操作过程中，由于新技术的引入，核心网网络结构固有的系统鲁棒性发生了改变，原有的工程操作风险分级管理参数设置模型应该做出相应的变化，以便对核心网工程操作的风险分级进行更加合理的设定，确保核心网操作安全可控。

2　SAE架构技术组网的风险分级管理及参数优化

SAE的IP化演进需要进行MSC in Pool（MIP）组网，MIP作为最新引进的核心技术，其基本思想定义了移动核心网控制节点(MSC，SGSN)以池组（Pool）方式工作的机制，打破以往BSC/RNC与MSS、SGSN之间一对一的控制关系，使每个BSC/RNC到Pool内每个控制节点(MSC，SGSN)上信令可达，形成一种多对多的控制关系，多个核心网控制节点组成一个资源“池”，为所连接的BSC/RNC服务。Pool技术应用到CS域，称为MSC Pool，应用到PS域，称为SGSN Pool。该技术是移动核心网的优化解决方案，符合移动核心网未来的SAE演进方向，由于网络架构的演进，同时也给传统核心网工程操作带来了新的变化，相应的风险等级管理需要作出优化调整。

2.1 MIP技术风险分析

传统CS域组网存在的主要困局及相应的高风险因素主要体现如下。

（1）单个MSC Server存在负荷高峰，有拥塞风险：如上下班的“潮汐”效应；节假日造成的跨省、跨地区间话务流动；重点活动造成某个地区的突发话务，如大型运动会、集会等。

（2）树型结构，一对一控制，存在单点故障；包括GSM/R99版本中，MSC仅板卡和设备级容灾；R4版本中，大容量Msc Server集中设置，故障会引起大片区域业务中断，因此常采用双归属1+1主备或互助方式容灾；MGW仍为板卡和设备级容灾；现网BSC/RNC A/Lu口容灾至TDM MSC的冷备容灾方式需手工倒换，维护难度大。

（3）网络扩容升级麻烦。随着移动用户数和话务量的不断增长，网络扩容频繁发生，每次扩容都不得不重新规划和分割位置区LAC（分裂），网络割接调整频繁，运行维护难度大；核心网元升级时可能会造成业务中断，实施难度大，风险高。

（4）移动用户流动性大，位置更新和局间切换频繁，HLR、Msc Server信令负荷高，系统资源利用率低。

2.2 MIP风险管理优化

目前，移动运营商正式立项建设的所有核心网工程项目都严格实行了核心网工程操作风险分级管理，各市移动分公司根据现有的、省公司通行的相关管理制度和流程制定了基本的管理要求。本文考虑现有核心网网络发展特点，对核心网网元的操作风险评估，提出了移动公司在核心网工程操作风险分级管理上应该考虑到上文提及的作为一个Pool存在的整体风险问题。结合Pool的技术特点，不宜过分夸大相应的风险评估值，应该结合其对业务系统及施工维护的影响，科学提出相应的风险评估参数，优化评估体系。

在IP化MSC Pool组网形势下的核心网现网存在的以下4点风险因素等级有所变化。

(1)在MSC Pool组网情形下，如果一个MSC发生故障，可以由MSC Pool中的其它MSC按比例分担这部分话务负荷，提高在线服务性能ISP，实现无间歇的在线升级，并提高应对自然灾害和人为错误的能力。MSC Pool根据特定的负荷分配算法将话务负荷分配给MSC Pool中的多个MSC来处理，降低了单个MSC发生负荷高峰与拥塞的风险。

(2)MSC Pool组网后，形成了更大的服务区域，意味着跨MSC切换和位置更新的减少。负荷分担相对提高了每个MSC的容量，现有容量可以充分利用。

(3)无线接入网（RAN）与核心网（CN）相对独立，规划设计、维护管理、以及网络调整所带来的影响相对减小，对应的操作风险等级将出现不同程度的降低。

(4)能够根据话务量的增长来增加MSC Pool中网元的数量，不影响正在进行的通话，不需要进行服务区的切分和无线分区的重新调整。简化维护管理工作，MSC Pool内的各个MSC几乎拥有相同的配置数据；Pool中的一个MSC能够暂时退出服务，以便进行维护或改造升级，然后再重新加入到MSC Pool中，整个过程不会对用户业务和话费收入造成影响。

对应上述主要变化，建议核心网工程操作风险等级管理做出相应修正调整，以适应组Pool之后核心网网元操作的风险。

2.3 MSC网元评估参数优化

本文仅针对MSC网元的参数调整进行描述，其它网元可根据组网变化等因素进行计算调整；此外，考虑操作风险评估分为若干子项，通过对该操作的网元类型、操作性质、操作成熟度等方面也应进行量化评估，具体风险评估量化子项如表1所示。

(1)网元类型量化参数优化。参考IP化MIP项目实施最低要求：至少3个MSC核心网元组成一个Pool。相应地，原有双机系统模型变为了N＋1系统模型（N≥2），系统的鲁棒性可以视同为提高了1/3，即MSC量化参数风险评分优化下调1/3。如表2所示。

现有核心网网元操作量化参数调整对照参考表2 网元类型风险评分表。

(2)网元操作性质改变。对应操作性质的改变，调整后应对整个Pool将可以看作一个新的网元类型，相应的对核心网一个Pool的常见操作也分为3大类，新建、扩容及特殊操作，涉及到CS/PS域内一个Pool的所有核心网元的新建、扩容及其它相关的操作；在每一类中，主要是根据硬件、软件再进行细分，细分目的是为了更容易根据具体操作找到网元的分析评分值；不同操作的风险评分值是根据目前工程建设过程已经在使用的流程制度及操作的实际风险性进行分析得出，并考虑与网元类型的相关性进行评定，判断的基本原则为不对现网产生任何影响，可以白天操作网元风险评分最低；对现网可能产生影响，但是市公司及相关合作单位有足够的操作经验，无需省公司直接给予指导的，给予中等风险评分；对现网直接产生影响，需要省公司参与方案审核的，给予最高的风险评分值。

(3)网元操作成熟度模型判定。对于核心网络IP化组Pool后在操作成熟度上应考虑该操作在各公司及相关合作单位层面的熟悉程度，不同的熟悉程度要求有不同的风险评分值。具体风险等级评定本文建议应增加对新技术操作成熟度的判定周期，即将首次操作定义为近3年内，即2012～2014年；3年后即2015年，核心网网络进入相对成熟期，可下调相应的评估参数，如表3操作成熟度风险评分表所示。

3　预期改善效果及结论

本文以一个MIP为研究切入点，把各种工程操作对网络管理维护、业务影响与过去对单个独立的核心网元的评估进行优化比较，对核心网组Pool的风险分级将以一个Pool为分析单位进行考虑，同时根据不同CS/PS组Pool情况对Pool内的核心网元进行细分，从而对现行的风险评估值做出修正。本文从实际出发，根据网络管理维护、业务影响及操作难易度做出合理的风险评估分析建议。在SAE新网络环境技术特点下，网元组网及操作模式对风险评估模型存在的改进研究分析；提出了对现有评估体系量化方法的评估体系优化建议提案并在近3年中国移动多个省市级公司现网工程实践进行检验，达到了预期的改善效果，进一步提高了对核心网工程风险管控的精细化管理水平，为核心网SAE架构工程技术风险管理的深入研究做了有益的探讨。

表1　风险评估量化子项表

表2　网元类型风险评分表

表3　操作成熟度风险评分表

参考文献

[1]邱巍. MSC Pool组网相关问题分析[J]. 电信技术, 2009,(7): 56-59.

[2]李凯, 王帅宇, 魏冰. 全IP软交换的技术创新与进展[J]. 移动通信, 2010,34(7):38-40.

Study on the optimization of engineering risk assessment parameters for the next generation mobile core network

DENG Da-hao

(Guangdong Southern Planning & Designing Institute of Telecom Co., Ltd., Shenzhen 518038, China)

Abstract In this paper, the evolution of SAE network in the process of IP core network group Pool on the existing operational risk management core network engineering problem, the combination of network characteristics and network management, planning and construction and maintenance experience, for a variety of group Pool after the expansion and special operation, nature and quantitative evaluation and risk assessment of parameter optimization are discussed maturity on element classifi cation, exercises, to develop reasonable scheme of operational risk management process guidance in engineering.

Keywords next generation mobile core network; technical risk; robustness of the system

收稿日期：2015-02-10

文章编号1008-5599（2015）04-0046-04

文献标识码A

中图分类号TN929.5