Iu-Flex技術

最初的3GPP規(guī)范沒有考慮過無線接入網(wǎng)絡(RAN)節(jié)點連接到多個核心網(wǎng)節(jié)點，在R99與R4版本中。RAN僅支持一個MSC/SGSN鄰接局向，而在R5版本中，引入了Iu-Flex的概念，即UTRAN支持一個RAN節(jié)點到多個CN節(jié)點的域內連接路由功能，允許RAN節(jié)點把信息在相應的電路交換(CS)域或分組交換(PS)域路由到不同的CN節(jié)點。應用Iu-Flex技術的組網(wǎng)示意圖如圖1所示。

以下分析基于Iu-Flex技術，在沒有特別說明的地方，也可以應用于A-Flex技術。Iu-Flex具有以下優(yōu)點：

a)相比較一個核心網(wǎng)節(jié)點提供的服務域，一個池域內的多個核心網(wǎng)節(jié)點提供的服務域擴大了服務范圍，同時可以減少核心網(wǎng)節(jié)點間的位置更新、切換和重定位次數(shù)，因此減少了到HLR的位置更新消息流量。例如：一個核心網(wǎng)節(jié)點可以服務10個RAN服務域，如果本地網(wǎng)存在4個相同規(guī)模的核心網(wǎng)節(jié)點，則4個核心網(wǎng)節(jié)點服務40個RAN服務域，可以命名為RAN服務域1、2、3、4。當用戶在這4個服務域間切換時，會觸發(fā)位置更新、切換和重定位。如果這些服務域和核心網(wǎng)節(jié)點支持Iu-Flex特性，且將這4個核心網(wǎng)節(jié)點配置在一個池域中，當用戶在這40個RAN服務域切換時，不需要改變服務的核心網(wǎng)節(jié)點。這樣就不需要觸發(fā)位置更新、切換和重定位，相應的每個核心網(wǎng)節(jié)點在容量沒有增加的情況下，擴大了服務范圍。

b)采取重疊的池域配置允許分流所有的業(yè)務形成不同的手機漫游模式，例如不同的池域覆蓋不同的居民區(qū)，但在城市中心區(qū)域可以重疊覆蓋，因為城市中心業(yè)務量一般比較大，可以采用重疊覆蓋的方式在城市中心提高系統(tǒng)容量。

c)在池域內增加CN節(jié)點可以增加系統(tǒng)容量，另外當池域中某個核心網(wǎng)節(jié)點宕機后，池域內的其他核心網(wǎng)節(jié)點可以接管宕機的核心網(wǎng)節(jié)點負荷。因此增加了業(yè)務的可靠性。

                                     圖1　Iu-Flex技術組網(wǎng)示意圖

1、Iu-Flex技術實現(xiàn)

Iu-Flex技術實現(xiàn)涉及到一個關鍵參數(shù)和一個關鍵功能，關鍵參數(shù)是指網(wǎng)絡資源標識(NRI)，關鍵功能是指非接入層網(wǎng)絡節(jié)點選擇功能(NAS)。

NRI在所有的核心網(wǎng)節(jié)點中獨一無二地標識單個核心網(wǎng)節(jié)點，這些核心網(wǎng)節(jié)點在一個池域中并行提供業(yè)務。NRI的長度在一個池域中所有節(jié)點應該相同。不同池域重疊的區(qū)域在所有的核心網(wǎng)節(jié)點中使用NRI獨一無二地標識一個核心網(wǎng)節(jié)點，這些核心網(wǎng)節(jié)點服務所有的重疊池域，即在一個RAN節(jié)點內，一個NRI獨一無二地標識核心網(wǎng)節(jié)點。在重疊池域內，NRI應該配置相同的長度。CS和PS域之間相互獨立，CS和PS獨立進行尋址。對于一個核心網(wǎng)節(jié)點可以分配多個NRI，NRI是TMSI或P-TMSI的一部分，是由服務核心網(wǎng)節(jié)點分配給手機的。NRI具有靈活的長度分配，從0個比特到10個比特。0個比特表示NRI沒有使用，即不能使用Iu-Flex技術。NRI往往在TMSI和P-TMSI的23到14比特位編碼，23位是NRI的高比特位。

NAS功能在RAN網(wǎng)元實現(xiàn)，這個功能選擇特定的核心網(wǎng)網(wǎng)元(即MSC或SGSN)，用于路由初始的非接入層的信令消息或者LLC幀，使用NRI標識特定的核心網(wǎng)網(wǎng)元。如果非接入層網(wǎng)元選擇功能根據(jù)非接入層的信令消息或者LLC幀推導出來NRI，并根據(jù)NRI獲得配置的核心網(wǎng)網(wǎng)元節(jié)點，則這些消息路由到這個核心網(wǎng)網(wǎng)元。如果對推導出來的NRI沒有配置核心網(wǎng)網(wǎng)元地址，或者沒有推導出NRI(如MS帶上來的指示表明不包含NRI)，則非接入層網(wǎng)元選擇功能選擇有效的核心網(wǎng)網(wǎng)元(如根據(jù)負荷分擔)，并路由消息或LLC幀給選擇的核心網(wǎng)網(wǎng)元。在不同的接入方式下，NAS推導NRI的方法如下：

a)當MS在Iu口接入時，NAS從IDNNS字段推導出NRI：

b)當MS在A口接入時，NAS從TMSI字段推導出NRI。

2、Iu-Flex與網(wǎng)絡規(guī)模的關系

如果需要支持Iu-Flex技術，UTRAN和核心網(wǎng)除了需要進行軟件升級、支持相應的功能外。還需要增加一些數(shù)據(jù)配置，以支持一定組網(wǎng)規(guī)模下的池域配置。因此，在全網(wǎng)配置Iu-Flex相關數(shù)據(jù)，而且網(wǎng)絡規(guī)模比較大時，這是一項非常復雜的過程，需要全網(wǎng)升級，風險和難度均很大。另外NRI在大規(guī)模組網(wǎng)應用中劃分也是比較困難的，而在熱點地區(qū)和小規(guī)模組網(wǎng)中應用Iu-Flex，既能避免全網(wǎng)應用Iu-Flex帶來的大量配置問題，也可以充分應用Iu-Flex技術上的優(yōu)勢。

假設市中心區(qū)域共有12萬用戶，每個MSC/VLR有1萬用戶的容量，對于每個MSC/VLR分配的TMSI的NRI需要進行以下考慮：

a)TMSI長度共32位，對于在電路域中的TMSI分配，高兩位，即30、31位比特保留，用于區(qū)分域類型，即不能用于區(qū)分用戶。

b)假設分配4個比特用于重啟計數(shù)。

c)為了區(qū)分市中心20個MSC，需要分配不同的NRI，則需要占用5個比特，即有12個NRI保留，可以用于這個池域將來的擴容。

d)這樣剩余21個比特，用于MSC尋址用戶，即MSC/VLR最大可以區(qū)分2M用戶。也就是說，市中心4個池域最大可以支持40M用戶，而20個MSC/VLR實際最大支持20M用戶，這樣用戶容量有冗余，可以進行不均衡分配，如圖2所示。