陈学清

（中国移动通信集团福建有限公司宁德分公司，宁德 352100）

1 引言

随着GSM网络的IP化程度越来越高，移动核心网的演进已步入“全IP”时代，并逐步向IP、融合、宽带、智能、容灾和绿色环保方向发展，在电路域方面，移动软交换已经全面从TDM的传输电路转向IP；在分组域方面，宽带化、智能化是其主要特征，逐步向SAE演进；在用户数据方面，HLR逐步向未来的融合数据中心演进。在3GPP GERAN R8版本中，在A接口用户面引入了基于IP的传输协议，A接口用户面可以通过成本低廉的中间IP网络传输。因此，将核心网电路域进行A接口IP化改造以及对整个网络进行优化调整符合核心网演进方向[1～3]。宁德作为福建华为软交换Pool组网的A接口IP化改造试点单位，3套端局，容量298万，致力于在技术改造过程中不断摸索总结并梳理出A接口IP化过程中的关键点以及优化措施，并对应用效果进行验证，为后续在全省大规模部署提供可复制模式。

2 A接口IP化技术改造

基于MSC Pool的组网下，一个BSC到Pool内每个MSC Server上信令可达，MSC Pool中的每一个MSC Server共同服务于MSC Pool中的每个BSC，A接口IP化技术改造前组网如图1所示，BSC仅与单个MGW建立信令及中继电路的情况，A接口采用TDM承载的方式，MC接口采用开放的方式，BSC到Pool内各MSC Server的信令由单个MGW转接，BSC与MGW设置中继电路，各MGW划分为多个虚拟MGW，分别受Pool内各MSC Server控制[4～6]。

A接口IP化技术改造的目标组网如图2所示，将A接口信令面和用户面均IP化承载，BSC信令面通过IP方式直接接入到Pool中的每个MSC Server，BSC用户面通过IP方式直接接入到Pool中的MGW，由BSC代理NNSF功能，并运用A-FLEX技术与本地所有MGW建立用户面承载，各MGW划分为多个虚拟MGW，分别受Pool内各MSC Server控制，MGW内不设信令转接点[2～3]。

图1 A接口技术改造前POOL组网

图2 A接口技术改造目标组网

2.1 路由策略规划

BSC A接口IP化路由规划如图3所示，BSC侧硬件条件：BSC配置主备单板端口负荷分担，满足倒换端口和单板不中断业务；BSC上一对主备接口板承载A接口，每块接口板上通过独立的光接口双归属至两个路由器RT1、RT2，两个端口负荷分担信令和业务；信令面和用户面共端口，采用VLAN和子接口进行隔离；信令面SCTP配置双归属，提供板间保护；将本端信令、业务IP地址和对端信令、业务IP地址分为两组，通过高优先级路由配置，使得正常情况下 一组IP通过左侧路径，另一组IP通过右侧路径，从而实现负荷分担；通过配置备份路由使得两条路径互为备份，从而保证可靠性；BSC主备单板两个端口均配置信令面和用户面BFD检测路由器的用户面子接口IP。

IP路由规划原则：IP170、IP180为BSC上2个业务地址，CE通过路由配置策略保证RT1上到IP170的路由优先级高于RT2；RT2上到IP180的路由优先级高于RT1路由器，从而确保正常状态下至IP170的数据均通过RT1，至IP180的数据都通过RT2，反之，BSC至MSS或MGW的信令面和业务面在RT1和RT2上的路由策略也遵循这一原则[2～3]。

A接口IP化技术改造后，MGW与BSC之间使用IP承载网进行承载，大大简化了现有BSC的物理链路，通过A-FLEX技术的应用及IP路由的合理规划，使得每套BSC与多套MGW建立链接变成了现实，让Pool在MSC Server Pool的基础上，还实现了MGW Pool即MGW层面容灾备份，显著提升了核心层设备的网络安全。

2.2 数据配置流程优化

图3 BSC A接口IP化路由规划

BSC A接口IP化改造的主要流程为：软硬件准备，如LICENSE、扩容硬件、BITS时钟源、数据备份、全局参数备份，提前进行BSC与CE的物理链路对接、路由发布，在BSC至IP承载网调通后进行全面的PING测试等物理层验证；BSC完成至MGW的承载面及到MSS的信令面对接，将MSC Pool的NNSF功能下移至BSC，BSC根据A接口IP组网方案将信令与承载通过不同CE连接至MSS/MGW；MSS完成至BSC直连M3UA信令的对接，将BSC与Server对接从通过MGW转接修改为M3UA信令直连，并修改BSC承载类型为IP承载方式；数据配置后进行业务测试，经过观察及业务测试正常后将SRV/MGW旧数据删除[2～3]。

A接口IP化改造过程中，在MSS上若采用传统的数据配置方式，步骤繁琐、数据量巨大，时间长、风险高，还严重影响到网络质量客户感知。传统的数据配置步骤为：删除待改造BSC下带基站小区数据、删除待改造BSC的局向或中继群等BSSAP应用层信息、删除待改造BSC的SCCP层信息、删除MSS至待改造BSC通过MGW转接的M3UA信令数据、添加MSS至待改造BSC的直达M3UA信令数据、重新添加待改造BSC的SCCP层信息、重新添加待改造BSC下带的位置区小区数据、重新添加待改造BSC的局向、中继群、BSC能力等BSSAP应用层信息。

通过数据配置流程的优化和创新，可以大大减少A接口IP化改造过程的工作量及业务影响时间。优化的数据配置流程充分应用A接口在M3UA/MTP上的双承载的特性，在MSS网元上添加至BSC的临时MTP3目的信令点，达到无需删除原有小区数据、BSSAP应用层和SCCP层数据的目的。优化后的数据配置步骤为：添加临时数据即添加MSS至BSC的临时MTP3层数据，让SCCP层和BSSAP应用层同时承载在M3UA和MTP3上；删除M3UA转接数据，并添加MSS至BSC的直达M3UA信令数据，让SCCP层和BSSAP应用层同时承载在M3UA和MTP3上；删除临时数据即删除临时添加的至BSC的MTP3层数据，修改BSC能力列表，并将BSC承载类型修改为标准IP承载，同时将NNSF节点下移至BSC。

以Pool内3套端局为例，1套BSC下带493个基站，采用优化后的方案，单个MSS网元的数据配置脚本不超过20条，操作时间仅需1 min，大大简化了数据配置，同时将影响业务的时间控制在5 min内，相比传统的数据配置方式可减少操作指令1 025条，缩短操作时间近50 min，有效降低了操作风险，同时最大限度减小对用户业务的影响。

2.3 Pool内局间呼叫免TC优化

实施A接口IP化后，BSC与Pool内所有MGW全互联，在试点中通过测试发现华为软交换具有同物理网关选择策略，即BCUID选择策略特性，本地局间呼叫根据同物理网关选择策略主被叫都会选择到同物理网关，如图4所示，Pool内普通局间呼叫BSC1和BSC2下的用户MS1和MS2分别登记在交换机MSS1和MSS2，MS1和MS2通话，主被叫的承载均选择到同一物理网关MGW，但属于不同的VMGW，按照局数据规范改造后局间呼叫强设编解码（UMTS AMR2），该情况下MGW仍需要进行编解码转换，VMGW间互通编解码采用AMR2，VMGW内需添加两次TC进行两次编码转换，完成GSM编码至AMR编码的转换，TC资源使用率升高，话音质量下降[2～3]。

图4 虚拟MGW互通非免TC原理

为降低TC资源利用率，提升话音质量，可应用设备商提供的虚拟MGW互通免TC优化特性，图5为虚拟MGW互通免TC原理图，主叫MSS1创建主叫侧IP1承载后（物理关联Context1），创建主叫侧出向承载端点IP2并对IP2端点进行优化；MSS1根据局向参数里配置的数据通过IAM消息中的私有信元，将主叫VMGW1创建的物理关联C1的优化标志和选择的MGW对应的BCUID发送给被叫MSS2；MSS2判断被叫所在VMGW2和主叫的VMGW1归属同一个物理MGW时（BCUID相同），认为可以优化；MSS2发送APM消息携带优化标记，告知MSS1进行优化，同时MSS2通过H.248消息在VMGW1的物理关联C1中加入给被叫分配的终端，直接将IP1和IP4连接起来，而不经过IP2和IP3，如此，只要主叫MSS和被叫MSS选择的媒体网关是同一个物理MGW，即主被叫归属的BCUID一致，就可以实现VMGW的免TC优化。VMGW间互通免TC功能，主要控制点在MGW表和局向表。Pool内局间呼叫场景下，各MSC Server的MGW表中媒体网关的BCU ID需配置一致，在局向表中打开支持虚拟MGW互通免TC优化开关。

图5 虚拟MGW互通免TC原理

通过开启VMGW间互通免TC功能，单次通话减少4次编码变换，MGW的忙时TC资源占用率从55%下降到43%，利用率较优化前下降12%左右；此外，通过局间互通免TC优化后，本地Pool内2G呼叫局间和局内基本可实现全程免编解码，2G话音MOS值从3.76提升到3.92，改善幅度0.16，有效地了提升话音质量。

2.4 Pool内局间接续时延优化

A接口IP化后，由于Pool自动均衡特性以及用户手动迁移操作，用户会分配到不同的MSC，同一个Pool内小区的用户会注册在不同的MSC上，部分局内呼叫变成局间呼叫，根据局内和局间通信流程的对比，局间呼叫除了要完成局内呼叫所有的流程以外，还要完成局间IP端点建立、信令面编解码协商、承载面协商等局间通信过程，因此，局间呼叫比局内呼叫接续时长会偏高[4～6]。

针对局间呼叫接续时延偏高的情况，通过信令进一步分析发现，主叫局取回漫游号码后没有立即发送IAM出局，而是等待主叫侧指配完成后才发送IAM，即只有在指配完成后才发送IAM，属于串行机制，原理如图6所示。正常情况下增加的这个主叫指配周期并不会给用户感知造成影响，但是，当无线侧原因导致主叫侧指配响应过长时，如800 ms以上，则呼叫的总体接续时长将比正常呼叫增加800 ms以上，主叫指配周期过长的影响会被放大，将使客户直觉感知接续过长。

图6 串行指配机制

与串行指配相对应，主叫指配流程和IAM出局并行处理则称之为并行指配。图7为并行指配机制，主叫局将指配和IAM出局两个流程并行处理，将缩短局间接续时延，幅度为一个主叫指配周期，对个别主叫指配响应较长的呼叫，指配过程与IAM及被叫局的流程叠加在一起，指配时长不会直接体现在呼叫时长上，有利于改善主叫指配过长用户的感知。

通过引入并行指配优化机制，优化后对主叫指配正常的呼叫可缩短局间平均接续时延580 ms左右，整体时延从7 120 ms降低到6540ms，较好地提升了话音通话接续感知。

图7 并行指配机制

3 总结与建议

本文结合福建华为软交换Pool组网的A接口IP化改造试点项目，通过技术改造过程的摸索与实际应用，总结并沉淀了A接口IP化过程中的关键点及优化措施，如A接口IP化路由规划、数据配置流程优化、Pool内局间呼叫免TC优化、Pool内局间接续时延优化措施，并在实际应用中的效果予以验证，为后续在全省大规模部署提供借鉴。通过本次A接口IP化技术改造，有效地推动了福建的华为区域移动网络向全IP演进的进程，在核心网设备的网络安全、话音质量、建设成本等多方面实现了共赢。

在实际应用中也发现了个别问题，如BSC按照1:1的比例轮选MGW，若Pool内MGW间的配置的处理能力不均衡，容易造成Pool内MGW的实际负载比例失衡，存在安全风险，当前只能通过人为调整Pool内MGW处理能力满足实际负载均衡要求，后续还需推动设备商支持更加灵活的MGW优选策略，按照MGW处理能力的比例实现负载均衡。

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