摘要：作者通過自己的理解道出了GPRS傳統(tǒng)核心網(wǎng)的各種問題，融合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的POOL技術(shù)，在GPRS核心網(wǎng)中引入新的SGSNPOOL技術(shù)，將傳統(tǒng)的SGSN組合成SGSNPOOL，以此來改善和提高GPRS核心網(wǎng)的整體性能。
　　關(guān)鍵詞：GPRS；SGSN；GGSN；SGSNPOOL；NRI
　　1GPRS概述
　　作為第二代移動通信系統(tǒng)的GSM（GlobalSystemofMobileCommunication，全球移動通訊系統(tǒng)）是目前使用最為廣泛的移動通信系統(tǒng)，而被稱為2.5代的GPRS（GeneralPacketRadioService，通用分組無線業(yè)務(wù)）系統(tǒng)是現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，增加SGSN（ServiceGPRSSupportNode，GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)）和GGSN（GatewayGPRSSupportNode，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)）2個網(wǎng)元，使得用戶通過分組交換網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，圖1顯示了GPRS網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)：
　　                                                                                                           
　　在GSM網(wǎng)絡(luò)中，手機(jī)終端通過BTS(BaseTranceiveStation,基站收發(fā)信臺)接入BSC(BaseStationController,基站控制器)，BSC通過Gb接口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，SGSN通過與HLR(HomeLocationRegister,用戶歸屬寄存器)之間的Gr接口對手機(jī)終端進(jìn)行鑒權(quán)，鑒權(quán)通過后則就允許用戶接入GPRS核心網(wǎng)。當(dāng)用戶需要與Internet或其他外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，SGSN負(fù)責(zé)將用戶的數(shù)據(jù)包通過Gn接口發(fā)送給GGSN，這時GGSN就成為GPRS核心網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。同樣，在3G網(wǎng)絡(luò)中，手機(jī)終端是通過NodeB(NodeB,節(jié)點(diǎn)B)和RNS(RadioNerworkController,無線網(wǎng)絡(luò)控制器)接入GPRS核心網(wǎng)。
　　GPRS網(wǎng)絡(luò)引入了2個主要網(wǎng)元：
　　SGSN
　　SGSN是GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)，是GPRS核心網(wǎng)的關(guān)鍵網(wǎng)元。通過與HLR的Gr接口，完成該SGSN服務(wù)區(qū)內(nèi)MS的鑒權(quán)接入；通過與MSC的Gs接口，完成MS移動性管理；通過與GGSN的Gn接口，完成MS會話管理。SGSN還負(fù)責(zé)MS與外部網(wǎng)絡(luò)之間IP數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。
　　GGSN
　　GGSN是GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)，主要提供GPRS核心網(wǎng)與外部不同網(wǎng)絡(luò)之間的連接。GGSN提供在GSM網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而建立MS與不同外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收發(fā)。通過增加SGSN和GGSN，GPRS網(wǎng)絡(luò)可以提供大于9.6Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，為移動運(yùn)營商提供開展數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的平臺，成為向第三代移動通信系統(tǒng)發(fā)展必不可少的環(huán)節(jié)。GPRS網(wǎng)絡(luò)部署的好壞，將直接影響到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場的發(fā)展，運(yùn)營商的收入，用戶的忠誠度。
　　傳統(tǒng)GPRS核心網(wǎng)的缺點(diǎn)：
　　1）每個SGSN負(fù)責(zé)特定區(qū)域的服務(wù)，容易造成單點(diǎn)故障。
　　2）對運(yùn)營商來說，對SGSN設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、升級時，需要停止業(yè)務(wù)，降低整個GPRS系統(tǒng)的平均無故障時間（MTBF）。
　　3）沒有充分利用核心網(wǎng)SGSN的容量，容易造成部分區(qū)域業(yè)務(wù)量不均衡的情況。
　　4）MS的移動性造成核心網(wǎng)信令交互頻繁，增加整個移動通信網(wǎng)的負(fù)荷。
　　2SGSNPOOL概述
　　SGSNPOOL是指一組SGSN的集合，由若干臺獨(dú)立的SGSN組成。圖2顯示了由4臺SGSN組成的SGSNPOOL結(jié)構(gòu)圖。
　　
　　為了在GPRS核心網(wǎng)中部署SGSNPOOL，需要重新定義以下概念：
　　1）SGSNPOOL成員每個組成SGSNPOOL的單獨(dú)的SGSN是這個POOL的成員。如圖2中的SGSN1-4。
　　2）SGSNPOOL服務(wù)區(qū)在GSM和WCDMA中，由BSC和RNC所覆蓋的路由區(qū)（RoutingArea）組成的服務(wù)區(qū)。如圖2中的ServiceArea1和ServiceArea2。
　　3）DefaultSGSN在一個SGSNPOOL中，缺省SGSN用于表示在一個路由區(qū)（RoutingArea）內(nèi)的唯一的一個SGSN，用于信令在不同路由區(qū)間的信令交互。
　　4）NRI網(wǎng)絡(luò)資源標(biāo)示（NetworkResourceIdentifier）用來標(biāo)示同一個SGSNPOOL中唯一的SGSNPOOL成員。
　　5）IPBackboneIPBackbon就是基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，用于BSC和RNC與SGSNPOOL之間的消息傳遞。
　　3SGSNPOOL的優(yōu)勢
　　當(dāng)在GPRS核心網(wǎng)內(nèi)部署SGSNPOOL后，將會有下列優(yōu)勢：
　　1）提高業(yè)務(wù)可用性
　　在常規(guī)的GPRS核心網(wǎng)內(nèi)，SGSN經(jīng)常通過內(nèi)部的冗余模塊進(jìn)行容災(zāi)。但如果SGSN由于供電或人為操作不當(dāng)引起宕機(jī)或重啟，該SGSN所服務(wù)區(qū)下的MS就不能繼續(xù)使用業(yè)務(wù)，直到該SGSN恢復(fù)工作。在引入SGSNPOOL技術(shù)后，當(dāng)一個POOL中的某臺SGSN設(shè)備宕機(jī)或重啟后，系統(tǒng)就會通過自動監(jiān)測將原本處于該SGSN服務(wù)下的MS重新引導(dǎo)到該P(yáng)OOL中的其它SGSN下，對用戶來說就好比是短暫的切換，引導(dǎo)成功后該用戶能夠繼續(xù)使用GPRS業(yè)務(wù)。因此大大提高了業(yè)務(wù)可用性。
　　2）提高系統(tǒng)容量
　　當(dāng)一個SGSNPOOL服務(wù)區(qū)內(nèi)的GPRS業(yè)務(wù)量達(dá)到瓶頸時，只需為該P(yáng)OOL中添加新的SGSNPOOL成員，就能解決該服務(wù)區(qū)系統(tǒng)容量的問題。
　　3）提高網(wǎng)絡(luò)效率
　　SGSNPOOL技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)效率。在獨(dú)立SGSN的情況下，假設(shè)SGSN-1和BSC-1組成ServiceArea1，SGSN-2和BSC-2組成ServiceArea2。當(dāng)MS從一個BSC-1移動到BSC-2，MS就由原先提供服務(wù)的ServiceArea1轉(zhuǎn)換到ServiceArea2，這時MS就需要進(jìn)行路由區(qū)間的更新，即SGSN-1需要通過信令交互將該用戶的MM，SM數(shù)據(jù)傳遞到SGSN-2。如果SGSN-1和SGSN-2組成一個SGSNPOOL，共同服務(wù)于一個ServiceArea時，同樣當(dāng)用戶從BSC-1移動到BSC-2時，由于仍然處于相同的ServiceArea，就不需要進(jìn)行路由區(qū)間的更新，而只需要進(jìn)行路由區(qū)內(nèi)部的更新，減少了SGSN之間的信令交互，大大提高了網(wǎng)絡(luò)效率。
　　
　　4）提高網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性
　　當(dāng)需要對整個GPRS核心網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)容時，只需為POOL中添加新的SGSNPOOL成員，這樣做既沒有改變原先的核心網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)，又達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容要求。因此SGSNPOOL技術(shù)大大提高了網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性。
　　4SGSNPOOL的移動性管理
　　移動性管理又稱MM管理。由于MS具有移動性，為了保持與MS之間的連接，SGSN需要一直跟蹤MS的位置。在GSM系統(tǒng)中，MS的移動性狀態(tài)包括如下四種：
　　1）IDLE
　　處于IDLE狀態(tài)的MS沒有附著到網(wǎng)絡(luò)，這時，SGSN即不能定位，也不能尋呼到MS，SGSN中沒有該MS的數(shù)據(jù)。當(dāng)MS成功附著到網(wǎng)絡(luò)后，MS就從IDLE變?yōu)镽EADY。
　　2）READY
　　處于READY狀態(tài)的MS已經(jīng)附著到網(wǎng)絡(luò)，并在MS和SGSN之間存在數(shù)據(jù)包的收發(fā)。SGSN中有該MS的MM數(shù)據(jù)和PDP上下文，SGSN的MM數(shù)據(jù)精確到該MS所處的小區(qū)信息，當(dāng)SGSN需要與MS建立連接時，不需要對該MS進(jìn)行尋呼。
　　3）STANDBY_REACHABLE
　　處于STANDBY_REACHABLE狀態(tài)的MS已經(jīng)附著到網(wǎng)絡(luò)，SGSN的MM數(shù)據(jù)精確到該MS所處的路由區(qū)信息，當(dāng)SGSN需要與MS建立連接時，需要對該MS進(jìn)行尋呼。
　　4）STANDBY_NOT_REACHABLE
　　處于STANDBY_NOT_REACHABLE狀態(tài)的MS已經(jīng)附著到網(wǎng)絡(luò)，SGSN的MM數(shù)據(jù)精確到該MS所處的最后一次路由區(qū)信息，當(dāng)MS發(fā)起到SGSN的數(shù)據(jù)包后，MS就從STANDBY_NOT_REACHABLE變換到READY狀態(tài)。假設(shè)SGSN-2屬于SGSNPOOL1，SGSN-3是SGSNPOOL2，MS從ServiceArea1移動到ServiceArea2時，如圖4所示：
　　
　　1）在ServiceArea1中，MS附著在SGSN-2上，SGSN-2上保存該MS的基本信息；
　　2）MS從ServiceArea1移動到ServiceArea2，MS需要重新附著到SGSN-3；
　　3）SGSN-3沒有該MS的基本信息，這時SGSN-3向DNSServer發(fā)送NRIRequest，Request消息中包括MS的原始RAI；
　　4）DNSServer通過RAI值，找出對應(yīng)的DefaultSGSN，這里是SGSN-2，并將DefaultSGSN的NRI值通過NRIResponse返回給SGSN-3；
　　5）SGSN-3得到MS在ServiceArea1中的DefaultSGSN后，發(fā)送Request消息向SGSN-2獲取MS的基本信息；
　　6）SGSN-2返回MS的基本信息，MS完成從SGSNPOOL1到SGSNPOOL2的位置更新。
　　5SGSNPOOL的具體實現(xiàn)
　　當(dāng)一個SGSNPOOL的容量達(dá)到瓶頸時，可以通過向這個SGSNPOOL中添加新的SGSN，以此達(dá)到擴(kuò)容的目的。圖5顯示了將SGSN-1和SGSN-2組合成一個SGSNPOOL前的示意圖。

　　
　　具體實現(xiàn)步驟：
　　1）將IPBackobne1和IPBackobne2組合成一個新的IPBackobne，使得SGSN-1和SGSN-2可以共享BSC-1和BSC-2；
　　2）為SGSN1-和SGSN-2分配NRI，用以在POOL中的唯一標(biāo)示；
　　3）在DNSServer中建立NRITable；
　　4）指定組合后SGSNPOOL中的DefaultSGSN。圖6是形成后的SGSNPOOL示意圖。
　　
　　6總結(jié)
　　隨著移動通信系統(tǒng)進(jìn)入3G時代，計算機(jī)技術(shù)和IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將廣泛運(yùn)用于移動通信網(wǎng)絡(luò)。通過將POOL技術(shù)運(yùn)用于GPRS核心網(wǎng)，將充分利用IP技術(shù)和設(shè)備資源，不僅為移動運(yùn)營商節(jié)省了大量資源，設(shè)備功能得到最大化的發(fā)揮，也奠定了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在3G承載網(wǎng)的基石。
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