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下一代移動(dòng)核心網(wǎng)的工程技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)優(yōu)化研究

鄧達(dá)豪

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，深圳 518038）

摘 要本文就SAE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中核心網(wǎng)IP化組Pool對(duì)核心網(wǎng)工程操作風(fēng)險(xiǎn)管理中存在的問題，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)管理、規(guī)劃及施工維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)組Pool后的各種新建、擴(kuò)容及特殊操作，對(duì)網(wǎng)元分類、操作性質(zhì)及成熟度進(jìn)行量化評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行探討，以指導(dǎo)工程操作過程中風(fēng)險(xiǎn)管理方案的合理制定。

關(guān)鍵詞下一代移動(dòng)核心網(wǎng)；技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)的魯棒性

3GPP定義的下一代移動(dòng)核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE，Systems Architecture Evolution）是以IP為基礎(chǔ)，以分組交換為核心，可更好的支持移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，保證移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)未來的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò)中處于核心骨干位置的核心網(wǎng)正逐步進(jìn)入SAE系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)時(shí)代，核心網(wǎng)網(wǎng)元將變得更為智能、集成及IP化。由于核心網(wǎng)網(wǎng)元的特殊地位，網(wǎng)元操作一直都有風(fēng)險(xiǎn)高、影響范圍大、影響程度深的特點(diǎn)。近年來，核心網(wǎng)VoIP化和MSC Server組Pool的引入，使核心網(wǎng)網(wǎng)元操作的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)了新的變化，將給核心網(wǎng)工程管理帶來了新的調(diào)整，特別是在工程方案設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)分析與應(yīng)對(duì)，工程操作階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)量化參數(shù)的量化設(shè)置，都需要進(jìn)一步的優(yōu)化，以便在下一代核心網(wǎng)SAE架構(gòu)建設(shè)管理和維護(hù)操作上進(jìn)行更為合理的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估。

1　移動(dòng)核心網(wǎng)工程操作的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析

移動(dòng)核心網(wǎng)工程操作風(fēng)險(xiǎn)管理分為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、事前控制、事中控制、事后控制。移動(dòng)核心網(wǎng)工程操作的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)包括對(duì)現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)元的軟硬件升級(jí)、擴(kuò)容、割接以及全網(wǎng)的組網(wǎng)改造，可能會(huì)造成一定時(shí)間的業(yè)務(wù)中斷而引發(fā)用戶投訴；或者由于實(shí)施時(shí)缺乏切實(shí)可行的實(shí)施方案、詳細(xì)的操作步驟、相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)分析、應(yīng)急措施以及規(guī)避方案等，造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓、計(jì)費(fèi)錯(cuò)誤等重大通信故障。

核心網(wǎng)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)更多的來自于新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝引入帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)：由于對(duì)新技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)不熟悉，造成設(shè)計(jì)方案不合理，不符合未來發(fā)展趨勢(shì)；對(duì)主廠家設(shè)備相關(guān)配置、接口、性能參數(shù)不熟悉，造成設(shè)備硬件配置、對(duì)外接口連接和組網(wǎng)、外部資源需求錯(cuò)誤或遺漏，造成主設(shè)備無法正常安裝。

在實(shí)際的工程操作過程中，由于新技術(shù)的引入，核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固有的系統(tǒng)魯棒性發(fā)生了改變，原有的工程操作風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管理參數(shù)設(shè)置模型應(yīng)該做出相應(yīng)的變化，以便對(duì)核心網(wǎng)工程操作的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)進(jìn)行更加合理的設(shè)定，確保核心網(wǎng)操作安全可控。

2　SAE架構(gòu)技術(shù)組網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管理及參數(shù)優(yōu)化

SAE的IP化演進(jìn)需要進(jìn)行MSC in Pool（MIP）組網(wǎng)，MIP作為最新引進(jìn)的核心技術(shù)，其基本思想定義了移動(dòng)核心網(wǎng)控制節(jié)點(diǎn)(MSC，SGSN)以池組（Pool）方式工作的機(jī)制，打破以往BSC/RNC與MSS、SGSN之間一對(duì)一的控制關(guān)系，使每個(gè)BSC/RNC到Pool內(nèi)每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)(MSC，SGSN)上信令可達(dá)，形成一種多對(duì)多的控制關(guān)系，多個(gè)核心網(wǎng)控制節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)資源“池”，為所連接的BSC/RNC服務(wù)。Pool技術(shù)應(yīng)用到CS域，稱為MSC Pool，應(yīng)用到PS域，稱為SGSN Pool。該技術(shù)是移動(dòng)核心網(wǎng)的優(yōu)化解決方案，符合移動(dòng)核心網(wǎng)未來的SAE演進(jìn)方向，由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)，同時(shí)也給傳統(tǒng)核心網(wǎng)工程操作帶來了新的變化，相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)管理需要作出優(yōu)化調(diào)整。

2.1 MIP技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析

傳統(tǒng)CS域組網(wǎng)存在的主要困局及相應(yīng)的高風(fēng)險(xiǎn)因素主要體現(xiàn)如下。

（1）單個(gè)MSC Server存在負(fù)荷高峰，有擁塞風(fēng)險(xiǎn)：如上下班的“潮汐”效應(yīng)；節(jié)假日造成的跨省、跨地區(qū)間話務(wù)流動(dòng)；重點(diǎn)活動(dòng)造成某個(gè)地區(qū)的突發(fā)話務(wù)，如大型運(yùn)動(dòng)會(huì)、集會(huì)等。

（2）樹型結(jié)構(gòu)，一對(duì)一控制，存在單點(diǎn)故障；包括GSM/R99版本中，MSC僅板卡和設(shè)備級(jí)容災(zāi)；R4版本中，大容量Msc Server集中設(shè)置，故障會(huì)引起大片區(qū)域業(yè)務(wù)中斷，因此常采用雙歸屬1+1主備或互助方式容災(zāi)；MGW仍為板卡和設(shè)備級(jí)容災(zāi)；現(xiàn)網(wǎng)BSC/RNC A/Lu口容災(zāi)至TDM MSC的冷備容災(zāi)方式需手工倒換，維護(hù)難度大。

（3）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容升級(jí)麻煩。隨著移動(dòng)用戶數(shù)和話務(wù)量的不斷增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容頻繁發(fā)生，每次擴(kuò)容都不得不重新規(guī)劃和分割位置區(qū)LAC（分裂），網(wǎng)絡(luò)割接調(diào)整頻繁，運(yùn)行維護(hù)難度大；核心網(wǎng)元升級(jí)時(shí)可能會(huì)造成業(yè)務(wù)中斷，實(shí)施難度大，風(fēng)險(xiǎn)高。

（4）移動(dòng)用戶流動(dòng)性大，位置更新和局間切換頻繁，HLR、Msc Server信令負(fù)荷高，系統(tǒng)資源利用率低。

2.2 MIP風(fēng)險(xiǎn)管理優(yōu)化

目前，移動(dòng)運(yùn)營商正式立項(xiàng)建設(shè)的所有核心網(wǎng)工程項(xiàng)目都嚴(yán)格實(shí)行了核心網(wǎng)工程操作風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管理，各市移動(dòng)分公司根據(jù)現(xiàn)有的、省公司通行的相關(guān)管理制度和流程制定了基本的管理要求。本文考慮現(xiàn)有核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展特點(diǎn)，對(duì)核心網(wǎng)網(wǎng)元的操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出了移動(dòng)公司在核心網(wǎng)工程操作風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管理上應(yīng)該考慮到上文提及的作為一個(gè)Pool存在的整體風(fēng)險(xiǎn)問題。結(jié)合Pool的技術(shù)特點(diǎn)，不宜過分夸大相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值，應(yīng)該結(jié)合其對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)及施工維護(hù)的影響，科學(xué)提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)，優(yōu)化評(píng)估體系。

在IP化MSC Pool組網(wǎng)形勢(shì)下的核心網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)存在的以下4點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí)有所變化。

(1)在MSC Pool組網(wǎng)情形下，如果一個(gè)MSC發(fā)生故障，可以由MSC Pool中的其它MSC按比例分擔(dān)這部分話務(wù)負(fù)荷，提高在線服務(wù)性能ISP，實(shí)現(xiàn)無間歇的在線升級(jí)，并提高應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害和人為錯(cuò)誤的能力。MSC Pool根據(jù)特定的負(fù)荷分配算法將話務(wù)負(fù)荷分配給MSC Pool中的多個(gè)MSC來處理，降低了單個(gè)MSC發(fā)生負(fù)荷高峰與擁塞的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)MSC Pool組網(wǎng)后，形成了更大的服務(wù)區(qū)域，意味著跨MSC切換和位置更新的減少。負(fù)荷分擔(dān)相對(duì)提高了每個(gè)MSC的容量，現(xiàn)有容量可以充分利用。

(3)無線接入網(wǎng)（RAN）與核心網(wǎng)（CN）相對(duì)獨(dú)立，規(guī)劃設(shè)計(jì)、維護(hù)管理、以及網(wǎng)絡(luò)調(diào)整所帶來的影響相對(duì)減小，對(duì)應(yīng)的操作風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)將出現(xiàn)不同程度的降低。

(4)能夠根據(jù)話務(wù)量的增長(zhǎng)來增加MSC Pool中網(wǎng)元的數(shù)量，不影響正在進(jìn)行的通話，不需要進(jìn)行服務(wù)區(qū)的切分和無線分區(qū)的重新調(diào)整。簡(jiǎn)化維護(hù)管理工作，MSC Pool內(nèi)的各個(gè)MSC幾乎擁有相同的配置數(shù)據(jù)；Pool中的一個(gè)MSC能夠暫時(shí)退出服務(wù)，以便進(jìn)行維護(hù)或改造升級(jí)，然后再重新加入到MSC Pool中，整個(gè)過程不會(huì)對(duì)用戶業(yè)務(wù)和話費(fèi)收入造成影響。

對(duì)應(yīng)上述主要變化，建議核心網(wǎng)工程操作風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)管理做出相應(yīng)修正調(diào)整，以適應(yīng)組Pool之后核心網(wǎng)網(wǎng)元操作的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 MSC網(wǎng)元評(píng)估參數(shù)優(yōu)化

本文僅針對(duì)MSC網(wǎng)元的參數(shù)調(diào)整進(jìn)行描述，其它網(wǎng)元可根據(jù)組網(wǎng)變化等因素進(jìn)行計(jì)算調(diào)整；此外，考慮操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分為若干子項(xiàng)，通過對(duì)該操作的網(wǎng)元類型、操作性質(zhì)、操作成熟度等方面也應(yīng)進(jìn)行量化評(píng)估，具體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估量化子項(xiàng)如表1所示。

(1)網(wǎng)元類型量化參數(shù)優(yōu)化。參考IP化MIP項(xiàng)目實(shí)施最低要求：至少3個(gè)MSC核心網(wǎng)元組成一個(gè)Pool。相應(yīng)地，原有雙機(jī)系統(tǒng)模型變?yōu)榱薔＋1系統(tǒng)模型（N≥2），系統(tǒng)的魯棒性可以視同為提高了1/3，即MSC量化參數(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分優(yōu)化下調(diào)1/3。如表2所示。

現(xiàn)有核心網(wǎng)網(wǎng)元操作量化參數(shù)調(diào)整對(duì)照參考表2 網(wǎng)元類型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分表。

(2)網(wǎng)元操作性質(zhì)改變。對(duì)應(yīng)操作性質(zhì)的改變，調(diào)整后應(yīng)對(duì)整個(gè)Pool將可以看作一個(gè)新的網(wǎng)元類型，相應(yīng)的對(duì)核心網(wǎng)一個(gè)Pool的常見操作也分為3大類，新建、擴(kuò)容及特殊操作，涉及到CS/PS域內(nèi)一個(gè)Pool的所有核心網(wǎng)元的新建、擴(kuò)容及其它相關(guān)的操作；在每一類中，主要是根據(jù)硬件、軟件再進(jìn)行細(xì)分，細(xì)分目的是為了更容易根據(jù)具體操作找到網(wǎng)元的分析評(píng)分值；不同操作的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分值是根據(jù)目前工程建設(shè)過程已經(jīng)在使用的流程制度及操作的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行分析得出，并考慮與網(wǎng)元類型的相關(guān)性進(jìn)行評(píng)定，判斷的基本原則為不對(duì)現(xiàn)網(wǎng)產(chǎn)生任何影響，可以白天操作網(wǎng)元風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分最低；對(duì)現(xiàn)網(wǎng)可能產(chǎn)生影響，但是市公司及相關(guān)合作單位有足夠的操作經(jīng)驗(yàn)，無需省公司直接給予指導(dǎo)的，給予中等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分；對(duì)現(xiàn)網(wǎng)直接產(chǎn)生影響，需要省公司參與方案審核的，給予最高的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分值。

(3)網(wǎng)元操作成熟度模型判定。對(duì)于核心網(wǎng)絡(luò)IP化組Pool后在操作成熟度上應(yīng)考慮該操作在各公司及相關(guān)合作單位層面的熟悉程度，不同的熟悉程度要求有不同的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分值。具體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定本文建議應(yīng)增加對(duì)新技術(shù)操作成熟度的判定周期，即將首次操作定義為近3年內(nèi)，即2012～2014年；3年后即2015年，核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入相對(duì)成熟期，可下調(diào)相應(yīng)的評(píng)估參數(shù)，如表3操作成熟度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分表所示。

3　預(yù)期改善效果及結(jié)論

本文以一個(gè)MIP為研究切入點(diǎn)，把各種工程操作對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)、業(yè)務(wù)影響與過去對(duì)單個(gè)獨(dú)立的核心網(wǎng)元的評(píng)估進(jìn)行優(yōu)化比較，對(duì)核心網(wǎng)組Pool的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)將以一個(gè)Pool為分析單位進(jìn)行考慮，同時(shí)根據(jù)不同CS/PS組Pool情況對(duì)Pool內(nèi)的核心網(wǎng)元進(jìn)行細(xì)分，從而對(duì)現(xiàn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值做出修正。本文從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)、業(yè)務(wù)影響及操作難易度做出合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析建議。在SAE新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境技術(shù)特點(diǎn)下，網(wǎng)元組網(wǎng)及操作模式對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型存在的改進(jìn)研究分析；提出了對(duì)現(xiàn)有評(píng)估體系量化方法的評(píng)估體系優(yōu)化建議提案并在近3年中國移動(dòng)多個(gè)省市級(jí)公司現(xiàn)網(wǎng)工程實(shí)踐進(jìn)行檢驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的改善效果，進(jìn)一步提高了對(duì)核心網(wǎng)工程風(fēng)險(xiǎn)管控的精細(xì)化管理水平，為核心網(wǎng)SAE架構(gòu)工程技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)管理的深入研究做了有益的探討。

表1　風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估量化子項(xiàng)表

表2　網(wǎng)元類型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分表

表3　操作成熟度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分表

參考文獻(xiàn)

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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

文章編號(hào)1008-5599（2015）04-0046-04

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

中圖分類號(hào)TN929.5