SGSN Pool技术和组网实施建议

陈旭光

（诺基亚西门子通信，浙江 杭州 310053）

0 引言

GPRS服务支持节点资源池（SGSN Pool）是一种新的组网方式。这种组网模式打破了一个基站控制器(BSC，Base Station Controller )/无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)只能连接到一个SGSN的限制。3GPP TS 23.236 R5首先引入了Iu-Flex技术和池区（Pool）[1]的概念。在SGSN Pool模式下，一个BSC/RNC可以连接多个SGSN，由多个SGSN共同组成一个资源池，为连接的BSC/RNC提供服务。与传统的网络相比，SGSN Pool组网具有以下优点：①负荷分担：多个SGSN间分担网络负荷，提升整个核心网资源利用率，节省设备投资；②减少位置更新信令：终端在池区内移动，只需进行路由区内部的更新，减少了SGSN 间的信令交互，提供了SGSN的容量增益；③容灾：当一个Pool 中的某台 SGSN 宕机或重启后，系统会通过自动监测将原本处于该 SGSN服务下的终端重新引导到其它SGSN，实现SGSN级的容灾备份；④提高网络可扩展性：当需要对核心网进行扩容时，只需添加新的SGSN Pool成员，这样既没有改变原先的核心网总体结构，又达到了网络扩容要求。

1 SGSN POOL组网方式

SGSN Pool允许2种组网方式：SGSN Pool间的独立组网和重叠组网。

独立组网方式：不同SGSN Pool间相互独立，没有重合特点。整个池区内资源共享。这种组网方式优点是维护简单，规划单一。缺点是 BSC/RNC需要与SGSN实现Gb/Iu-PS接口的逻辑全互连。如图1所示。

图1 SGSN Pool间独立组网

重叠组网方式：SGSN Pool区有重叠，BSC/RNC只需要与所在池区内的SGSN实现全互联。这种组网方式优点是两个池区可以一起为重叠区域服务，提升了重叠区域的容量。缺点是规划较为复杂，必须保证两个池区的非重叠区域的用户流动性小，否则跨池区的切换就会比较多。如图2所示。

图2 SGSN Pool间重叠组网

2 终端在SGSN POOL的移动性管理

终端在池区的覆盖范围内，永远登记在最开始附着的 SGSN内。“池区”的概念只是针对核心网侧的网络规划和维护，对无线接入节点是不可见的。

当终端首次进入一个池区覆盖范围内开始路由区更新（RAU，Routing Area Update）或附着时，BSC/RNC会按照负荷分担的算法选择池区中的某一个SGSN服务该终端。已经附着的终端从池区内一个路由区域码（RAC，Routing Area Code）移动到新的RAC，如果BSC/RNC 在RAU的消息中检查到网络资源标识（NRI，Network Resource Identifier）属于同一池区，则视为 SGSN 内（Intra SGSN）RAU。

当终端移动到另外池区的覆盖范围下，需要进行SGSN间（Inter SGSN）RAU。这个过程中，新SGSN会重新进行位置区更新或者采用向老的SGSN索取用户数据的方式。后一种情况，分组临时移动用户身份（P-TMSI，Packet Temperate Mobile Subscription Identity）中的 NRI可以用于找到老的SGSN。

缺省SGSN（Default SGSN）主要为漫游出池区的用户从源SGSN提取用户数据时使用，是一个缺省的核心网节点。Pool内每个SGSN都应具有提供Default SGSN的功能，即Pool内任意一个SGSN都能够根据P-TMSI中取得的NRI找到服务SGSN。

当终端移动到不支持Gb/Iu-Flex SGSN的区域中，需要进行SGSN间RAU，新SGSN会向老的SGSN索取用户数据。由于新SGSN不支持Gb/Iu-Flex，不能识别NRI，会首先用路由区标识码（RAI，Routing Area Identity）到域名系统（DNS，Domain Name System）查询Default SGSN 的IP地址，Default SGSN再根据RAI+NRI找到老的SGSN。

3 SGSN POOL的拆卸功能

考虑到运营商有可能希望将池区内的某一个SGSN进行负荷卸载，3GPP R6 中规范了负荷重分配（Load Re-distribution）机制。在这种机制中，每一个 SGSN会定义一个独特的非广播 RAI（nonbroadcast RAI）和空 NRI（Null-NRI）[1]。当需要对某一个SGSN进行卸载时，网络管理员执行命令，无线侧阻止对该SGSN的新用户分配，SGSN给进行 RAU或 Attach请求的用户分配“non-broadcast RAI” 和 “Null-NRI”。卸载过程中的周期性路由区更新（Offloading PRAU）使终端在很短时间内 (推荐值为4秒)重新发起RAU请求，当无线侧看到手机发出带有null-NRI的RAU消息后，会重新选择Pool内一个新的SGSN。

4 SGSN POOL在现网中的实施建议

4.1 NRI的长度

NRI唯一代表一个SGSN节点。NRI的长度在一个池区域内和所有节点相同。在池区域重叠的区域内，NRI能唯一代表一个服务所有重叠区域的SGSN节点，并且长度和其它区域内NRI长度一致。SGSN分配的NRI长度可配置，范围在0-10位，在32位长的P-TMSI中对应的位置为23～14bit，由高位到低位占用。NRI长度为0表示NRI未被使用，并且表示SGSN未启用SGSN Pool功能[2]。目前的中移动组网方案中，规划的NRI长度采用7位，其中的23～22bit用作省际间标识，NRI分配表以4色原理为基础，由全国统一分配来保证相邻省份的NRI不同。剩余5 位（21～17bit）用作Pool内部的NRI标识。 在诺西SGSN SG7CD7版本之后，支持7位NRI的分配功能。

4.2 NSEI规划

SGSN Pool的规模即SGSN的数量由以下因素决定：基站系统的数量，小区数量，网络服务实体（NSE，Network Service Entity）数量。对于诺西的产品，BSC中的分组控制单元(PCU，Packet Control Unit)最多支持8个NSE，即每个PCU单元最多连接到 8个 SGSN。网络服务实体标识（NSEI，NSE Identifier）在每个SGSN Pool内唯一[3]，1个SGSN Pool内NSEI的数量不能超过65535个。可以采用按Pool内SGSN的数量分段编码，每个SGSN为1段，每个BSC的PCU占用不同编码段内的1个编号，这样利用率较高。以4个SGSN组成Pool为例，NSEI编码从0-65535分为4段，每个SGSN的NSEI范围是16000。

4.3 DNS配置

组建SGSN Pool情况下，DNS中需要定义NRI和Pool中SGSN的映射关系。对诺西SGSN而言，定义的是 NRI和包处理单元（PAPU，Packet Processing Unit）的映射关系。Pool中会有多个SGSN部署为Default SGSN。为保证Pool外的SGSN能够通过DNS查询到该Pool的Default SGSN，需要设置RAC到PAPU IP地址的映射。此外，为保证卸载功能的顺利实现，还需要将卸载时使用的Null-NRI和PAPU IP地址的映射关系定义到DNS中。

4.4 SGSN侧的要求

在诺西SGSN上开启SGSN Pool功能，SGSN侧需要安装额外的软件许可证（Licence）包括：Feature SG01023: Multipoint Gb[4]和Feature SG02002: Multipoint Iu[5]，以及Enhanced NRI feature。启用Multipoint Gb功能时，推荐使用Gb over IP的网络配置。在Gb Over FR的情况下，Gb接口传输采用的是E1连接方式，SGSN和BSC之间只能实现一对一的关系，要实现BSC与多个SGSN的连接代价巨大。而在Gb Over IP的方式下，由于IP网络强大的互连性，使得BSC与多个SGSN的连接变得非常方便。

5 结语

在现有的分组域网络引入SGSN Pool 具有明显的优势。具备负荷分担，减少局间位置更新次数，强大的容灾能力以及提高网络可扩展性等优点。

SGSN Pool的组网又是个复杂的系统工程，需要从运维，规划，实施等多方面综合考虑，尽量减少对现网的影响和调整。

[1] 3GPP TS 23.236. Intra-domain Connection of Radio Access Network (RAN) Nodes to Multiple Core Network(CN) Nodes R6[S]. [s.l.]:3GPP,2008.

[2] 3GPP TS 23.236. Intra-domain Connection of Radio Access Network (RAN) Nodes to Multiple Core Network(CN) Nodes R5[S].[s.l.]:3GPP,2008.

[3] 3GPP TS 48.016. Serving GPRS Support Node (SGSN)Interface; Network Service[S]. [s.l.]:3GPP,2008.

[4] Nokia. Nokia Siemens Networks SGSN Product Documentation Feature SG01023: Multipoint Gb[EB/OL].(2008-12-21)[2011-09-13].http://dc203.4shared. com/doc/TWfOOr8u/preview.html.

[5] Nokia. Nokia Siemens Networks SGSN Product Documentation Feature SG02002: Multipoint Iu[S].[s.l.]:Nokia, 2008.