摘要：作者通過自己的理解道出了GPRS傳統核心網的各種問題，融合計算機網絡的POOL技術，在GPRS核心網中引入新的SGSNPOOL技術，將傳統的SGSN組合成SGSNPOOL，以此來改善和提高GPRS核心網的整體性能。
　　關鍵詞：GPRS；SGSN；GGSN；SGSNPOOL；NRI
　　1GPRS概述
　　作為第二代移動通信系統的GSM（GlobalSystemofMobileCommunication，全球移動通訊系統）是目前使用最為廣泛的移動通信系統，而被稱為2.5代的GPRS（GeneralPacketRadioService，通用分組無線業務）系統是現有GSM網絡的基礎上，增加SGSN（ServiceGPRSSupportNode，GPRS業務支持節點）和GGSN（GatewayGPRSSupportNode，GPRS網關支持節點）2個網元，使得用戶通過分組交換網絡實現數據的收發，圖1顯示了GPRS網絡的系統架構：
　　                                                                                                           
　　在GSM網絡中，手機終端通過BTS(BaseTranceiveStation,基站收發信臺)接入BSC(BaseStationController,基站控制器)，BSC通過Gb接口將數據轉發到SGSN，SGSN通過與HLR(HomeLocationRegister,用戶歸屬寄存器)之間的Gr接口對手機終端進行鑒權，鑒權通過后則就允許用戶接入GPRS核心網。當用戶需要與Internet或其他外部網絡進行數據傳輸時，SGSN負責將用戶的數據包通過Gn接口發送給GGSN，這時GGSN就成為GPRS核心網與外部網絡的網關。同樣，在3G網絡中，手機終端是通過NodeB(NodeB,節點B)和RNS(RadioNerworkController,無線網絡控制器)接入GPRS核心網。
　　GPRS網絡引入了2個主要網元：
　　SGSN
　　SGSN是GPRS服務支持節點，是GPRS核心網的關鍵網元。通過與HLR的Gr接口，完成該SGSN服務區內MS的鑒權接入；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還負責MS與外部網絡之間IP數據包的轉發。
　　GGSN
　　GGSN是GPRS網關支持節點，主要提供GPRS核心網與外部不同網絡之間的連接。GGSN提供在GSM網絡和外部網絡之間的協議轉換，從而建立MS與不同外部網絡的數據收發。通過增加SGSN和GGSN，GPRS網絡可以提供大于9.6Kbit/s的數據傳輸速率，為移動運營商提供開展數據增值業務的平臺，成為向第三代移動通信系統發展必不可少的環節。GPRS網絡部署的好壞，將直接影響到數據業務市場的發展，運營商的收入，用戶的忠誠度。
　　傳統GPRS核心網的缺點：
　　1）每個SGSN負責特定區域的服務，容易造成單點故障。
　　2）對運營商來說，對SGSN設備進行維護、升級時，需要停止業務，降低整個GPRS系統的平均無故障時間（MTBF）。
　　3）沒有充分利用核心網SGSN的容量，容易造成部分區域業務量不均衡的情況。
　　4）MS的移動性造成核心網信令交互頻繁，增加整個移動通信網的負荷。
　　2SGSNPOOL概述
　　SGSNPOOL是指一組SGSN的集合，由若干臺獨立的SGSN組成。圖2顯示了由4臺SGSN組成的SGSNPOOL結構圖。
　　
　　為了在GPRS核心網中部署SGSNPOOL，需要重新定義以下概念：
　　1）SGSNPOOL成員每個組成SGSNPOOL的單獨的SGSN是這個POOL的成員。如圖2中的SGSN1-4。
　　2）SGSNPOOL服務區在GSM和WCDMA中，由BSC和RNC所覆蓋的路由區（RoutingArea）組成的服務區。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（RoutingArea）內的唯一的一個SGSN，用于信令在不同路由區間的信令交互。
　　4）NRI網絡資源標示（NetworkResourceIdentifier）用來標示同一個SGSNPOOL中唯一的SGSNPOOL成員。
　　5）IPBackboneIPBackbon就是基于IP協議的網絡，用于BSC和RNC與SGSNPOOL之間的消息傳遞。
　　3SGSNPOOL的優勢
　　當在GPRS核心網內部署SGSNPOOL后，將會有下列優勢：
　　1）提高業務可用性
　　在常規的GPRS核心網內，SGSN經常通過內部的冗余模塊進行容災。但如果SGSN由于供電或人為操作不當引起宕機或重啟，該SGSN所服務區下的MS就不能繼續使用業務，直到該SGSN恢復工作。在引入SGSNPOOL技術后，當一個POOL中的某臺SGSN設備宕機或重啟后，系統就會通過自動監測將原本處于該SGSN服務下的MS重新引導到該POOL中的其它SGSN下，對用戶來說就好比是短暫的切換，引導成功后該用戶能夠繼續使用GPRS業務。因此大大提高了業務可用性。
　　2）提高系統容量
　　當一個SGSNPOOL服務區內的GPRS業務量達到瓶頸時，只需為該POOL中添加新的SGSNPOOL成員，就能解決該服務區系統容量的問題。
　　3）提高網絡效率
　　SGSNPOOL技術可以提高網絡效率。在獨立SGSN的情況下，假設SGSN-1和BSC-1組成ServiceArea1，SGSN-2和BSC-2組成ServiceArea2。當MS從一個BSC-1移動到BSC-2，MS就由原先提供服務的ServiceArea1轉換到ServiceArea2，這時MS就需要進行路由區間的更新，即SGSN-1需要通過信令交互將該用戶的MM，SM數據傳遞到SGSN-2。如果SGSN-1和SGSN-2組成一個SGSNPOOL，共同服務于一個ServiceArea時，同樣當用戶從BSC-1移動到BSC-2時，由于仍然處于相同的ServiceArea，就不需要進行路由區間的更新，而只需要進行路由區內部的更新，減少了SGSN之間的信令交互，大大提高了網絡效率。
　　
　　4）提高網絡可擴展性
　　當需要對整個GPRS核心網進行擴容時，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總體結構，又達到了網絡擴容要求。因此SGSNPOOL技術大大提高了網絡可擴展性。
　　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系統中，MS的移動性狀態包括如下四種：
　　1）IDLE
　　處于IDLE狀態的MS沒有附著到網絡，這時，SGSN即不能定位，也不能尋呼到MS，SGSN中沒有該MS的數據。當MS成功附著到網絡后，MS就從IDLE變為READY。
　　2）READY
　　處于READY狀態的MS已經附著到網絡，并在MS和SGSN之間存在數據包的收發。SGSN中有該MS的MM數據和PDP上下文，SGSN的MM數據精確到該MS所處的小區信息，當SGSN需要與MS建立連接時，不需要對該MS進行尋呼。
　　3）STANDBY_REACHABLE
　　處于STANDBY_REACHABLE狀態的MS已經附著到網絡，SGSN的MM數據精確到該MS所處的路由區信息，當SGSN需要與MS建立連接時，需要對該MS進行尋呼。
　　4）STANDBY_NOT_REACHABLE
　　處于STANDBY_NOT_REACHABLE狀態的MS已經附著到網絡，SGSN的MM數據精確到該MS所處的最后一次路由區信息，當MS發起到SGSN的數據包后，MS就從STANDBY_NOT_REACHABLE變換到READY狀態。假設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發送NRIRequest，Request消息中包括MS的原始RAI；
　　4）DNSServer通過RAI值，找出對應的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
　　當一個SGSNPOOL的容量達到瓶頸時，可以通過向這個SGSNPOOL中添加新的SGSN，以此達到擴容的目的。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
　　隨著移動通信系統進入3G時代，計算機技術和IP網絡技術將廣泛運用于移動通信網絡。通過將POOL技術運用于GPRS核心網，將充分利用IP技術和設備資源，不僅為移動運營商節省了大量資源，設備功能得到最大化的發揮，也奠定了數據業務在3G承載網的基石。
　　參考文獻
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