Iu-Flex技術(shù)

最初的3GPP規(guī)范沒有考慮過無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)節(jié)點(diǎn)連接到多個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，在R99與R4版本中。RAN僅支持一個(gè)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(gè)RAN節(jié)點(diǎn)到多個(gè)CN節(jié)點(diǎn)的域內(nèi)連接路由功能，允許RAN節(jié)點(diǎn)把信息在相應(yīng)的電路交換(CS)域或分組交換(PS)域路由到不同的CN節(jié)點(diǎn)。應(yīng)用Iu-Flex技術(shù)的組網(wǎng)示意圖如圖1所示。

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

a)相比較一個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)域，一個(gè)池域內(nèi)的多個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)域擴(kuò)大了服務(wù)范圍，同時(shí)可以減少核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)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(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以服務(wù)10個(gè)RAN服務(wù)域，如果本地網(wǎng)存在4個(gè)相同規(guī)模的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，則4個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)服務(wù)40個(gè)RAN服務(wù)域，可以命名為RAN服務(wù)域1、2、3、4。當(dāng)用戶在這4個(gè)服務(wù)域間切換時(shí)，會(huì)觸發(fā)位置更新、切換和重定位。如果這些服務(wù)域和核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)支持Iu-Flex特性，且將這4個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)配置在一個(gè)池域中，當(dāng)用戶在這40個(gè)RAN服務(wù)域切換時(shí)，不需要改變服務(wù)的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。這樣就不需要觸發(fā)位置更新、切換和重定位，相應(yīng)的每個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在容量沒有增加的情況下，擴(kuò)大了服務(wù)范圍。

b)采取重疊的池域配置允許分流所有的業(yè)務(wù)形成不同的手機(jī)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?yàn)槌鞘兄行臉I(yè)務(wù)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(nèi)增加CN節(jié)點(diǎn)可以增加系統(tǒng)容量，另外當(dāng)池域中某個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)后，池域內(nèi)的其他核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以接管宕機(jī)的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷。因此增加了業(yè)務(wù)的可靠性。

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

1、Iu-Flex技術(shù)實(shí)現(xiàn)

Iu-Flex技術(shù)實(shí)現(xiàn)涉及到一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)和一個(gè)關(guān)鍵功能，關(guān)鍵參數(shù)是指網(wǎng)絡(luò)資源標(biāo)識(shí)(NRI)，關(guān)鍵功能是指非接入層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)選擇功能(NAS)。

NRI在所有的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中獨(dú)一無二地標(biāo)識(shí)單個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，這些核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)池域中并行提供業(yè)務(wù)。NRI的長度在一個(gè)池域中所有節(jié)點(diǎn)應(yīng)該相同。不同池域重疊的區(qū)域在所有的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中使用NRI獨(dú)一無二地標(biāo)識(shí)一個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，這些核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)服務(wù)所有的重疊池域，即在一個(gè)RAN節(jié)點(diǎn)內(nèi)，一個(gè)NRI獨(dú)一無二地標(biāo)識(shí)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。在重疊池域內(nèi)，NRI應(yīng)該配置相同的長度。CS和PS域之間相互獨(dú)立，CS和PS獨(dú)立進(jìn)行尋址。對(duì)于一個(gè)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以分配多個(gè)NRI，NRI是TMSI或P-TMSI的一部分，是由服務(wù)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分配給手機(jī)的。NRI具有靈活的長度分配，從0個(gè)比特到10個(gè)比特。0個(gè)比特表示NRI沒有使用，即不能使用Iu-Flex技術(shù)。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(shí)現(xiàn)，這個(gè)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(biāo)識(shí)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(dǎo)出來NRI，并根據(jù)NRI獲得配置的核心網(wǎng)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)，則這些消息路由到這個(gè)核心網(wǎng)網(wǎng)元。如果對(duì)推導(dǎo)出來的NRI沒有配置核心網(wǎng)網(wǎng)元地址，或者沒有推導(dǎo)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(fù)荷分擔(dān))，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(dǎo)NRI的方法如下：

a)當(dāng)MS在Iu口接入時(shí)，NAS從IDNNS字段推導(dǎo)出NRI：

b)當(dāng)MS在A口接入時(shí)，NAS從TMSI字段推導(dǎo)出NRI。

2、Iu-Flex與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的關(guān)系

如果需要支持Iu-Flex技術(shù)，UTRAN和核心網(wǎng)除了需要進(jìn)行軟件升級(jí)、支持相應(yīng)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(guān)數(shù)據(jù)，而且網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大時(shí)，這是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過程，需要全網(wǎng)升級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)和難度均很大。另外NRI在大規(guī)模組網(wǎng)應(yīng)用中劃分也是比較困難的，而在熱點(diǎn)地區(qū)和小規(guī)模組網(wǎng)中應(yīng)用Iu-Flex，既能避免全網(wǎng)應(yīng)用Iu-Flex帶來的大量配置問題，也可以充分應(yīng)用Iu-Flex技術(shù)上的優(yōu)勢。

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

a)TMSI長度共32位，對(duì)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(shè)分配4個(gè)比特用于重啟計(jì)數(shù)。

c)為了區(qū)分市中心20個(gè)MSC，需要分配不同的NRI，則需要占用5個(gè)比特，即有12個(gè)NRI保留，可以用于這個(gè)池域?qū)淼臄U(kuò)容。

d)這樣剩余21個(gè)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(gè)池域最大可以支持40M用戶，而20個(gè)MSC/VLR實(shí)際最大支持20M用戶，這樣用戶容量有冗余，可以進(jìn)行不均衡分配，如圖2所示。