2006-11-15_WCDMA核心网三大容灾技术1.doc

WCDMA核心网三大容灾技术容灾的必要性　　WCDMA相对于GSM网络，无线侧用户在接入速率上有了很大提高，这对核心网网元的处理能力提出了高要求，单个MSC、MSC Server、MGW所承担的用户话务和信令负荷大大提升。 同时，随着技术的进步以及竞争的加剧，各厂商推出的设备容量也不断提高。在2G网络中，MSC的容量通常为20~30万，HLR的容量通常为50~70万。而在3G网络中，R99阶段的MSC最大容量达100~180万左右；R4阶段的MSC Server、MGW的最大容量达100~180万左右，HLR最大容量达200万左右；R5版本的商用设备虽然还没有大规模推出，不过可以肯定容量将朝着更高的方向发展。　　在核心网结构上，R4阶段引入了控制和承载分离的软交换架构，将传统2G网络中的MSC分离成MSC Server和MGW，其中MSC Server负责信令处理、路由和业务；MGW负责媒体流处理。由于MSC Server和MGW之间只是IP上承载的信令，占用的带宽非常少，因此，两者之间可以经济地拉远放置。MSC Server可集中设置在中心城市；MGW由于容量及处理能力的大幅提高，按照集中化原则，也可集中设置。这样，整个R4核心网的建设思路是“大容量，少局所”。一个MSC Server控制多个MGW，组成一个“大本地网”。　　R5尽管目前还没有商用组网的实际例子，但它继承了R4的软交换架构思想，因此，仍会采用“大容量，少局所”的大本地网结构。　　但是，在R4、R5之前的R99阶段，由于MSC之间的传输仍是TDM话路，因此，集中设置MSC将造成传输的长途迂回，增加运营成本。因此，R99的组网与现在的GSM相比不会有太大的变化，只是把原来的MSC进行软硬件升级，以支持WCDMA的接入。　　从以上分析可以看出，基于移动软交换架构的WCDMA核心网，其集中设置的MSC Server将成为网络和设备安全的重要隐患，因此，有必要在建网时考虑其容灾备份方案，预防网元单点故障特别是MSC Server设备故障，而引起大面积网络瘫痪的情况发生。　　容灾方案分析　　R99核心网容灾方案　　R99核心网结构与GSM相比没有变化，因此，其单点故障位置及其对网络造成的影响也与GSM一样：MSC失效，导致MSC覆盖区域的网络不可用；HLR失效导致HLR覆盖区域的网络不可用。因此，R99可以采用GSM组网的安全性措施。对于HLR的容灾方案而言，可以采用N+1备份方案来解决HLR失效的问题。即对主用HLR配置备份HLR，并在两者之间通过数据同步机制实现用户数据的同步，当主用HLR出现故障时，备份HLR接管主用HLR的业务，减少对现网用户的影响。　　GSM组网没有针对MSC失效的安全性措施，只是通过MSC设备本身的可靠性措施，即设备的单板备份和端口备份来保证MSC网元的安全。因此，在R99组网中也存在这个安全隐患。通常的解决方法是，尽量采取小容量MSC的策略来规避风险，但这不能从根本上解决问题。　　R4核心网容灾方案　　R4核心网软交换架构。可以看出，其单点故障在于：（1）MSC Server失效，导致MSC Server覆盖区域的网络不可用。（2）MGW失效，导致MGW覆盖区域的网络不可用。（3）HLR失效，导致HLR覆盖区域的网络不可用。　　针对上述故障点，相应的安全容灾方案有：（1）在MSC Server层面，实施双归属方案。建设MSC Server容灾备份中心，一个MGW同时接入两个MSC Server，一个主用，一个备用，当主用MSC Server发生故障后，MGW重新注册到备用MSC Server，继续原来的事务。（2）在MGW层面，实施MGW负荷分担技术。一个RNC同时接入多个MGW，MGW之间负荷分担，当一个MGW发生故障时，其RNC的负荷由其他MGW承担，RNC的业务处理不影响。（3）在HLR层面，采用HLR的N+1备份方案（和GSM的HLR容灾方案相同）。　　另外，也可以同时通过板级和端口级的设备冗余备份来实现一定的安全容灾。　　R5核心网容灾方案　　R5核心网容灾技术基本等同于R4。但R5特有的是，在Iu接口引入了Iu Flex技术。即一个RNC可以同时接入多个MSC Server，MSC Server间负荷分担，多个MSC Server组成一个“Server池”，共同控制几个位置区。当一个MSC Server发生故障时，RNC可以将故障MSC Server的事务转发给其他MSC Server处理。Iu Flex容灾是WCDMA一项研究中的核心网容灾技术。　　三大容灾技术　　MSC Server双归属容灾　　双归属技术来源于固定软交换，是针对NGN网络结构特点