R4网络接口和电路域容灾技术

随着R4设备容量的增大，如何避免单点故障造成的大面积业务中断成为运营商日益关注的问题。Iu接口作为无线网与核心网的连接点，其安全性关系到本地业务的正常运行。在R5以前，Iu接口的网络结构为树形结构，下级节点只能被一个上级节点控制。如果MSCServer发生故障，则其管理的MGW和RNC都不能正常工作，将造成服务区内业务的中断。为了避免Iu接口的单点故障，MGW双归属、虚拟MGW、Iu－Flex和Iu－PS转接功能作为R4和R5阶段引入的功能，可以提高网络的灵活性、可靠性和安全性。

　　双归属

　　R4中控制部分MSCServer、HLR是业务处理的中心，相比2G网络，其容量一般都较大，且集中设置，是网络、设备的安全性的重点关注部分。MGW一般按最佳的话务吸收点分散设置，其安全性方面的要求相对要低一些，一般通过板级和设备级的冗余备份来实现。

　　MSCServer为了防止单点故障引起大片区域业务中断的情况，除了要提供设备级的可靠性措施外，一般还需要提供网络级的可靠性措施。MSCServer因为与MGW间有控制和被控制的关系，其网络级可靠性措施比较复杂，一般采用MGW与MSCServer间的双归属机制来实现，这种双归属机制也有1＋1互助和N＋1容灾两种方式。

　　当采用1＋1模式时，两个本地网的MSCServer互为主备，备份方式分为热备份和冷备份，热备份为备份动态信息，如VLR和资源分配信息；冷备份为配置对方的信息（如信令点、MSC号、VLR号、IP地址等）和MGW的信息，但是这些信息正常时处于非激活状态，接入设备MGW通过独立的控制信令传送通道分别连接到主用MSCServer和备用MSCServer。在主MSCServer正常时，MGW只被主MSCServer控制；当主MSCServer宕机后，备用MSCServer检测到对方不可用，并且接收到主MSCServer管理下的MGW的注册请求，启用对方的配置信息，接管对方管理下的MGW和用户。对于热备份，话路可以不受影响，但是实现的难度较大；对于冷备份，由于VLR的信息丢失，备用MSCServer无法接管已建立的话路，因此MGW将释放话路。

　　使用N＋1备份时，一台MSCServer处于空闲状态。当正在运行的MSCServer中一台宕机，备份的MSCServer可以接管故障MSCServer的业务，此时会有话损。

　　虚拟MGW

　　因为目前MGW设备的容量较大，为了避免宕机影响的用户过多，一个物理MGW可以被区分为多个虚拟MGW，物理上虽然属于一个MGW，但是从逻辑功能实体上，属于多个独立的虚拟MGW，每一个虚拟MGW可以连接多个RNC，并且可以独立注册到MSCServer上，但是一个虚拟MGW不能被多个MSCServer同时管理。

　　Iu－Flex

　　传统的网络结构为树形结构，一个RNC只能被一个核心网节点控制（SGSN/MSC），如果核心网节点发生故障，其所管理的RNC就不能正常工作。为了避免点到多点的连接限制，3GPP在R5中提出了Iu－Flex技术，引入了“池区”（PoolArea）的概念，即核心网节点作为资源池，RNC可以连接多个MSC/SGSN网元、池区。RNC被池中的多个网元同时管理，RNC的终端用户可以按照负载均衡的原则注册到池中的任意一个节点。MSC为终端用户分配TIMSI，SGSN为用户分配P－TIMSI，在临时标志的字段中分配网络资源标志（NRI）、标志CN节点编号，表明用户注册到哪个池中的网元上了；RNC通过NRI将上行消息路由接到核心网节点。

　　从原理上讲，Iu－Flex功能不需要依赖虚拟MGW功能，但是从工程的角度，如果能与虚拟MGW配合组网，可以显著降低网络成本，增加网络灵活性。比如一个RNC可以与多个V－MGW相连，每个V－MGW注册到MSC池的一个网元上，这样就形成了一个RNC注册到多个MSC的结构。由于V－MGW实际上是一个物理单元，因此这种方案比RNC与多个MGW相连的方案节省了ATM传输资源。

　　Iu－PS接口转接功能

　　通过Iu－Flex的介绍可以看出，随着Iu接口组网方案复杂性的增加，RNC的接口数将大大增加，并且占用大量传输链路。MGW提供了Iu－PS接口转接功能，MGW透传Iu－PS接口协议与SGSN连接，RNC的Iu－PS接口可以与Iu－CS使用同一物理接口、同一条传输链路与MGW连接。Iu－PS接口转接功能使MGW起到Iu－PS和Iu－CS的传输链路收敛功能，可以节省网络建设成本。另外，当RNC与SGSN之间的传输链路出现故障时，MGW与SGSN之间的链路还可以为Iu－PS接口提供备用链路。