Iu-Flex技術(shù)

最初的3GPP規范沒(méi)有考慮過(guò)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )(RAN)節點(diǎn)連接到多個(gè)核心網(wǎng)節點(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節點(diǎn)到多個(gè)CN節點(diǎn)的域內連接路由功能，允許RAN節點(diǎn)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節點(diǎn)。應用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(méi)有特別說(shuō)明的地方，也可以應用于A(yíng)-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)節點(diǎn)提供的服務(wù)域，一個(gè)池域內的多個(gè)核心網(wǎng)節點(diǎn)提供的服務(wù)域擴大了服務(wù)范圍，同時(shí)可以減少核心網(wǎng)節點(diǎn)間的位置更新、切換和重定位次數，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)相同規模的核心網(wǎng)節點(diǎn)，則4個(gè)核心網(wǎng)節點(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。當用戶(hù)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)節點(diǎn)支持Iu-Flex特性，且將這4個(gè)核心網(wǎng)節點(diǎn)配置在一個(gè)池域中，當用戶(hù)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)節點(diǎn)。這樣就不需要觸發(fā)位置更新、切換和重定位，相應的每個(gè)核心網(wǎng)節點(diǎn)在容量沒(méi)有增加的情況下，擴大了服務(wù)范圍。

b)采取重疊的池域配置允許分流所有的業(yè)務(wù)形成不同的手機漫游模式，例如不同的池域覆蓋不同的居民區，但在城市中心區域可以重疊覆蓋，因為城市中心業(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容量。

c)在池域內增加CN節點(diǎn)可以增加系統容量，另外當池域中某個(gè)核心網(wǎng)節點(diǎn)宕機后，池域內的其他核心網(wǎng)節點(diǎn)可以接管宕機的核心網(wǎng)節點(diǎn)負荷。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

Iu-Flex技術(shù)實(shí)現涉及到一個(gè)關(guān)鍵參數和一個(gè)關(guān)鍵功能，關(guān)鍵參數是指網(wǎng)絡(luò )資源標識(NRI)，關(guān)鍵功能是指非接入層網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)選擇功能(NAS)。

NRI在所有的核心網(wǎng)節點(diǎn)中獨一無(wú)二地標識單個(gè)核心網(wǎng)節點(diǎn)，這些核心網(wǎng)節點(diǎn)在一個(gè)池域中并行提供業(yè)務(wù)。NRI的長(cháng)度在一個(gè)池域中所有節點(diǎn)應該相同。不同池域重疊的區域在所有的核心網(wǎng)節點(diǎn)中使用NRI獨一無(wú)二地標識一個(gè)核心網(wǎng)節點(diǎn)，這些核心網(wǎng)節點(diǎn)服務(wù)所有的重疊池域，即在一個(gè)RAN節點(diǎn)內，一個(gè)NRI獨一無(wú)二地標識核心網(wǎng)節點(diǎn)。在重疊池域內，NRI應該配置相同的長(cháng)度。CS和PS域之間相互獨立，CS和PS獨立進(jìn)行尋址。對于一個(gè)核心網(wǎng)節點(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)節點(diǎn)分配給手機的。NRI具有靈活的長(cháng)度分配，從0個(gè)比特到10個(gè)比特。0個(gè)比特表示NRI沒(méi)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，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)元選擇功能根據非接入層的信令消息或者LLC幀推導出來(lái)NRI，并根據NRI獲得配置的核心網(wǎng)網(wǎng)元節點(diǎn)，則這些消息路由到這個(gè)核心網(wǎng)網(wǎng)元。如果對推導出來(lái)的NRI沒(méi)有配置核心網(wǎng)網(wǎng)元地址，或者沒(méi)有推導出NRI(如MS帶上來(lái)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(shí)，NAS從IDNNS字段推導出NRI：

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

2、Iu-Flex與網(wǎng)絡(luò )規模的關(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、支持相應的功能外。還需要增加一些數據配置，以支持一定組網(wǎng)規模下的池域配置。因此，在全網(wǎng)配置Iu-Flex相關(guān)數據，而且網(wǎng)絡(luò )規模比較大時(shí)，這是一項非常復雜的過(guò)程，需要全網(wǎng)升級，風(fēng)險和難度均很大。另外NRI在大規模組網(wǎng)應用中劃分也是比較困難的，而在熱點(diǎn)地區和小規模組網(wǎng)中應用Iu-Flex，既能避免全網(wǎng)應用Iu-Flex帶來(lái)的大量配置問(wèn)題，也可以充分應用Iu-Flex技術(shù)上的優(yōu)勢。

假設市中心區域共有12萬(wàn)用戶(hù)，每個(gè)MSC/VLR有1萬(wàn)用戶(hù)的容量，對于每個(gè)MSC/VLR分配的TMSI的NRI需要進(jìn)行以下考慮：

a)TMSI長(cháng)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，用于區分域類(lèi)型，即不能用于區分用戶(hù)。

b)假設分配4個(gè)比特用于重啟計數。

c)為了區分市中心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)池域將來(lái)的擴容。

d)這樣剩余21個(gè)比特，用于MSC尋址用戶(hù)，即MSC/VLR最大可以區分2M用戶(hù)。也就是說(shuō)，市中心4個(gè)池域最大可以支持40M用戶(hù)，而20個(gè)MSC/VLR實(shí)際最大支持20M用戶(hù)，這樣用戶(hù)容量有冗余，可以進(jìn)行不均衡分配，如圖2所示。