3G網(wǎng)的高可靠性設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)應(yīng)用

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一、3G網(wǎng)高可靠性設(shè)計(jì)的必要性

3G網(wǎng)絡(luò)憑借寬帶化、移動化、多媒體化的優(yōu)勢，在社會信息化進(jìn)程中將發(fā)揮重要的作用。因此，無論是設(shè)備制造商還是運(yùn)營商，甚至是普通百姓都對3G寄予厚望。

3G網(wǎng)絡(luò)可以分成無線接入網(wǎng)和網(wǎng)兩大部分。隨著“EVERYTHINGOVERIP”在技術(shù)上成為可能，3G網(wǎng)架構(gòu)（WCDMA）從R99（電路域）基于TDM向純IP的R5/R6/R7演進(jìn)。在R5/R6/R7架構(gòu)中，MSC將承載和控制分離，即MSC分解成兩個物理實(shí)體，MSCSERVER（軟交換服務(wù)器）和MGW（媒體網(wǎng)關(guān)）。相較于傳統(tǒng)的TDMMSC（容量為10～30萬戶），MSCSERVER是真正能實(shí)現(xiàn)“大容量，少局所”的技術(shù)。目前，商用化的MSCSERVER具備超過200萬戶的處理能力，BHCA達(dá)600萬次以上。容量的劇增，決定了3G網(wǎng)絡(luò)必須采用與傳統(tǒng)TDMMSC完全不同的組網(wǎng)方式。相應(yīng)地，3G網(wǎng)的可靠性必須比TDMMSC提高1～2個數(shù)量級。

二、3G網(wǎng)網(wǎng)元簡介

3GPPR5定義的網(wǎng)包括了電路域和分組域兩個部分，包括MSCServer/VLR、CS—MGW、SGSN、GGSN、HSS/AuC、EIR（可選）以及T－SGW、R－SGW（信令網(wǎng)關(guān)）等網(wǎng)元。3G網(wǎng)具備處理所有與話音呼叫、數(shù)據(jù)連接以及與外部網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的交換、連接、路由的功能。

CS-MGW：電路域媒體網(wǎng)關(guān)。在Iu接口上，MGW可以支持媒體轉(zhuǎn)化、承載控制和有效載荷處理。

MSCSever：MSCServer主要負(fù)責(zé)移動始發(fā)和移動終結(jié)的CS域呼叫的呼叫控制。它終結(jié)用戶到網(wǎng)絡(luò)的信令并將其轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的信令。它包含一個VLR以保持移動用戶的簽約數(shù)據(jù)以及CAMEL的相關(guān)數(shù)據(jù)。其中的GMSCSERVER是一個特例，用于連接網(wǎng)CS域與外部的PSTN的實(shí)體，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)的互通。

SGSN：GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)，是PS域網(wǎng)絡(luò)的。它對MS的位置進(jìn)行跟蹤，完成安全鑒權(quán)功能與接入控制，并與GGSN共同完成PDP連接的建立、維護(hù)與刪除工作。對于3G基站來說，SGSN是通過Iu接口與3GRNS相連接。

GGSN：是3G網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)PS域通過GGSN與外部的分組網(wǎng)相連。

HSS/AuC：歸屬位置寄存器（HSS）是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，它存儲著所有在該HSS簽約的移動用戶的位置信息、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、帳戶管理等信息，完成移動通信網(wǎng)中用戶移動性管理。鑒權(quán)中心（AuC）用于系統(tǒng)的安全性管理，AuC存儲著鑒權(quán)信息和加密密鑰，用來防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證通過無線接口的移動用戶通信的安全。

T－SGW（傳輸信令網(wǎng)關(guān)）/R－SGW（漫游信令網(wǎng)關(guān)）：分別用于處理3G－CN和PSTN/ISDN網(wǎng)之間的信令轉(zhuǎn)換及2GPLMN和3GPLMN之間的漫游信令轉(zhuǎn)換。

三、3G網(wǎng)高可靠性設(shè)計(jì)方法探討

由于MSC交換機(jī)已有容錯功能，TDM話音網(wǎng)絡(luò)具有很高的可靠性，但容量相對較小。因此，TDM話音網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)一般考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠性和供電系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等即可，著重于物理層的安全。而3G網(wǎng)同時承載電路域和分組域業(yè)務(wù)，與傳統(tǒng)的TDM話音網(wǎng)絡(luò)在可靠性設(shè)計(jì)上有所不同：既要考慮物理層可靠性設(shè)計(jì)，也要考慮網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的可靠性設(shè)計(jì)。

1．MSCSERVER的可靠性設(shè)計(jì)

在3GPPR5中，Iu接口引入了IuFlex技術(shù)。Flex為Flexible的簡寫，意為“靈活性”。引入IuFlex接口的好處體現(xiàn)在以下幾個方面：允許RAN的節(jié)點(diǎn)（如RNC/BSC）接入到“池”中的任一個MSCSERVER/SGSN中；網(wǎng)絡(luò)能提供節(jié)點(diǎn)路由信息給UE，UE存貯該路由信息；在初始NAS信令階段，UE能提供給RAN現(xiàn)有CN節(jié)點(diǎn)的路由信息，減少了網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（如MSCSERVER與HLR/HSS）之間的交互信令，提高了網(wǎng)絡(luò)性能；RAN及CN具有更好的擴(kuò)展性。

基于IuFlex的特點(diǎn)，提高M(jìn)SCSERVER可靠性的措施可以通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)。

（1）MSCServer雙歸屬：1+1主備、1+1互備

主備方式：配置兩個MSCServer，分別為MSCSERVER1/2。在正常情況下，MSCServer1負(fù)責(zé)所轄MGW的管理與呼叫處理，MSCServer2通過與MS