王少波，李愛嬌（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司山東分公司，濟南 250101）

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融合SGSN/MME Pool組網(wǎng)方案探討

王少波，李愛嬌
（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司山東分公司，濟南 250101）

摘要Pool是移動核心網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是提升網(wǎng)絡(luò)安全的重要手段。本文從SGSN/MME Pool的基本原理入手，著重對融合SGSN/MME Pool組網(wǎng)中的關(guān)鍵問題進行了分析，并給出了相應(yīng)的部署建議。

關(guān)鍵詞SGSN/MME Pool；GGSN/SAE GW Pool；NRI；MMEC

1　引言

2014年上半年，中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)正式進入商用階段，隨之高速、寬帶的移動上網(wǎng)應(yīng)用，也越來越多的走進人們?nèi)粘Ｉ钪小?/p>

融合是通信網(wǎng)絡(luò)演進的目標之一，融合的MME （Mobility Management Entity)/SGSN（Serving GPRS Support Node）既可以減少核心網(wǎng)節(jié)點數(shù)量，提高網(wǎng)元利用率，也是優(yōu)化信令開銷和時延的有效手段，而融合SGSN/MME Pool作為實現(xiàn)設(shè)備負荷均衡和容災(zāi)備份的關(guān)鍵技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量有著重要的影響。

2　SGSN/MME Pool基本原理

在3GPP R5中，提出了SGSN Pool技術(shù)。在3GPP R8中，提出了MME Pool技術(shù)。

MME Pool實際上是SGSN Pool技術(shù)的繼承與發(fā)展，相較于SGSN Pool，MME Pool主要有3個特點，一是其標識MMEC明確為8位，而SGSN Pool的標識NRI位數(shù)則未做規(guī)定，二是MME可以向eNode B下發(fā)權(quán)重，eNode B可根據(jù)相應(yīng)權(quán)重信息，靈活調(diào)整MME Pool內(nèi)各節(jié)點的負荷，而SGSN Pool只能通過網(wǎng)管修改各個BSC/RNC的權(quán)重，三是在MME Pool中，增加了MME和eNode B間過載保護機制。

融合的SGSN/MME節(jié)點，同時支持2G/3G以及TD-LTE的接入。融合SGSN/MME Pool中，TAU過程中識別融合SGSN/MME節(jié)點流程如圖1所示。

（1）終端開機接入2G/3G網(wǎng)絡(luò)，SGSN/MME01為其分配P-TMSI和RAI，并存儲在終端中。

（2）終端由2G/3G區(qū)域進入TD-LTE區(qū)域。

（3）終端在TAU請求中攜帶由P-TMSI和RAI映射得到GUTI，其中MMEC就是SGSN的NRI，因此在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中，仍由SGSN/MME 01為其服務(wù)。

3　SGSN/MME融合組Pool關(guān)鍵問題分析

在組建融合的SGSN/MME Pool時，主要需考慮3個問題，一是融合SGSN/MME節(jié)點的選擇，二是NRI/MMEC的分配，三是SGSN/MME Pool與GGSN/SAE GW Pool的關(guān)系。

圖1　TAU過程中識別融合SGSN/MME節(jié)點流程

3.1融合SGSN/MME節(jié)點的選擇

隨著手機上網(wǎng)用戶的持續(xù)增長，移動核心網(wǎng)分組域的規(guī)模也在不斷擴大，并呈現(xiàn)出兩個特點，一是在硬件能力方面，SGSN正由僅支持2G/3G接入升級為同時支持2G/3G/TD-LTE接入。二是SGSN Pool的部署日益廣泛，例如中國移動，要求100%的SGSN都要組Pool。

在TD-LTE商用階段，融合SGSN/MME的選擇是一個非常關(guān)鍵的問題，主要有兩種選擇方案。

方案1：升級同一個SGSN Pool中的兩臺或多臺SGSN組成融合的SGSN/MME Pool。目標是現(xiàn)網(wǎng)中有多少個SGSN Pool，將來即會建設(shè)多少個融合的SGSN/MME Pool。

方案2：升級兩個或多個SGSN Pool中各一臺或多臺SGSN組成融合的SGSN/MME Pool。即1個融合的MME/SGSN Pool將會跨多個SGSN Pool，該方案融合SGSN/MME Pool的數(shù)量將明顯會少于SGSN Pool的數(shù)量。

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)商業(yè)初期，融合SGSN/MME節(jié)點的選擇方案如圖2所示。

從容量需求角度考慮，方案2要優(yōu)于方案1，如表1所示。例如，地市1/2各有200萬的2G/3G附著用戶和100萬TD-LTE附著用戶。在不考慮網(wǎng)絡(luò)利用率的情況下，對于方案1，假如2G/3G覆蓋區(qū)域是用戶的住宅區(qū)，而TD-LTE覆蓋區(qū)域是用戶的辦公區(qū)，則Pool 1需配置400萬總附著容量，而Pool 2也需配置300萬的總附著容量。而對于方案2，無論TD-LTE用戶在2G/3G覆蓋區(qū)域還是在TD-LTE覆蓋區(qū)域，最終都會由融合SGSN/MME節(jié)點為其服務(wù)，因此Pool 1 和Pool 2僅需配置600萬的總附著容量即可。

圖2　LTE商用初期融合SGSN/MME節(jié)點選擇方案

在融合SGSN/MME節(jié)點選擇時，需要同時考慮設(shè)備的軟硬件版本情況，TD-LTE用戶的發(fā)展情況、SGSN的建設(shè)規(guī)模、網(wǎng)元個數(shù)等多個因素。如某省SGSN Pool數(shù)量較少，設(shè)備均支持2G/3G/TD-LTE接入，且TD-LTE用戶發(fā)展迅猛，建議優(yōu)先采用方案1。若某省的SGSN Pool的數(shù)量較多，且Pool內(nèi)SGSN的硬件版本不一致，特別是TD-LTE部署初期，僅需建設(shè)少量的SGSN/MME融合節(jié)點即可滿足需求，建議優(yōu)先考慮方案2的建設(shè)方式。

表1　融合SGSN/MME節(jié)點選擇方案比較分析

3.2NRI/MMEC的分配

在SGSN Pool中，NRI唯一標識單個SGSN節(jié)點，NRI 包含在SGSN 分配給用戶的P-TMSI中，中國移動規(guī)定NRI的位數(shù)為7位。

在NRI的分配中，相鄰的兩個SGSN Pool中的NRI號不能重復(fù)是一個非常重要的原則。假如SGSN Pool 1和SGSN Pool 2相鄰，且NRI號重復(fù)，則會嚴重影響Pool內(nèi)各個SGSN的均衡，如圖3所示。

圖3　用戶在相鄰的SGSN Pool間移動

（1）假設(shè)地市2有10萬用戶，開機接入SGSN Pool 2中的SGSN1。

（2）上述10萬用戶均移動到地市1。

（3）而SGSN Pool 1中的SGSN1的NRI號正好與SGSN Pool 2中SGSN1的NRI號重復(fù)，則上述10萬用戶均會接入地市1 SGSN1，嚴重影響了Pool內(nèi)各個SGSN均衡。

在融合的SGSN/MME節(jié)點中，MME的標識MMEC需要與NRI有一個映射，由于中國移動定義NRI為7位， 而MMEC為8位，MMEC應(yīng)與NRI一一對應(yīng)，每個MME節(jié)點需要分配2個MMEC。

在MMEC分配時，同樣也需相鄰兩個Pool中的MMEC號不能重復(fù)，否則會嚴重影響Pool內(nèi)各個MME的均衡，當一個MME過載時，則會啟動MME和eNode B間過載保護機制，即MME會發(fā)送Overload Start消息給選定的eNode B， MME 可以要求eNode B 拒絕RRC的連接請求。在MME希望增加負載時，則會發(fā)送Overload Stop消息給eNode B，eNode B恢復(fù)向其發(fā)送消息。

3.3SGSN/MME Pool與GGSN/SAE GW Pool關(guān)系

圖4　用戶在2G/3G區(qū)域和LTE區(qū)域間移動

與SGSN/MME融合節(jié)點相比，GGSN/SAE GW融合節(jié)點最大的特點是無論TDLTE用戶在2G/3G網(wǎng)絡(luò)還是在TDLTE網(wǎng)絡(luò)，均會由同一個GGSN/SAE GW融合節(jié)點為其服務(wù)。由圖4可以看出，當用戶在TD-LTE區(qū)域內(nèi)，通過eNode B接入至GGSN/SAE GW，當用戶移動到2G/3G區(qū)域時，為了保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性，要求SGSN需具備識別TD-LTE終端的能力，并將路由指向同一個GGSN/SAE GW融合節(jié)點。因此選擇GGSN/SAE GW融合節(jié)點要較選擇SGSN/MME融合節(jié)點簡單的多。

SGSN/MME在選擇GGSN/SAE GW時，首先通過DNS解析出可用的GGSN/SAE GW地址列表，然后根據(jù)其負載狀況和權(quán)重信息選擇GGSN/SAE GW并建立連接。SGSN/MME Pool和GGSN/SAE GW Pool之間的關(guān)系可靈活指定，其關(guān)聯(lián)方式主要有兩種，如圖5所示。

方案1的特點是路由簡明清晰，信令切換最少，方案2應(yīng)用最主要的場景是SGSN/MME集中放置在省會城市，GGSN/SAE GW分別放置在各地市，GGSN/SAE GW只與本地eNode B相連， 該方式的優(yōu)點是eNode B可以就近接入S-GW，節(jié)省了傳輸資源，但當用戶在兩個GGSN/SAE GW Pool間移動時，需進行GGSN/SAE GW間的位置更新或切換，增加了信令開銷。在TD-LTE商用的初期，由于GGSN/SAE GW均集中放置，建議采用方案1，后期考慮采用方案2。

圖5　SGSN/MME Pool和GGSN/SAE GW Pool的關(guān)聯(lián)關(guān)系

4　結(jié)束語

SGSN/MME Pool技術(shù)是移動通信網(wǎng)絡(luò)中的重要一環(huán)，能有效的提高網(wǎng)絡(luò)的安全性以及設(shè)備的利用率。本文首先給出了SGSN/MME Pool的基本原理，然后重點從融合SGSN/MME節(jié)點的選擇、NRI/MMEC的分配以及SGSN/MME Pool與GGSN/SAE GW Pool的關(guān)系3個方面，對融合SGSN/MME Pool的組網(wǎng)方案進行了探討，最后結(jié)合移動現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，給出了SGSN/MME Pool的部署建議。

參考文獻

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Study of networking schemes of integrated SGSN/MME pool

WANG Shao-bo, LI Ai-jiao
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd.Shandong Branch, Ji'nan 250101, China)

AbstractPool is one of the key technologies of mobile core network, and it is also an important means to enhance the security of network.Based on the fundamentals of SGSN/MME Pool in this paper, the key networking problems of integrated SGSN/MME Pool are discussed, and the corresponding suggestions are put forwarded.

KeywordsSGSN/MME Pool; GGSN/SAE GW Pool; NRI; MMEC

收稿日期：2015-01-21

中圖分類號TN929.5

文獻標識碼A

文章編號1008-5599（2016）03-0054-04