Iu-Flex技术

最初的3GPP规范没有考虑过无线接入网络(RAN)节点连接到多个核心网节点，在R99与R4版本中。RAN仅支持一个MSC/SGSN邻接局向，而在R5版本中，引入了Iu-Flex的概念，即UTRAN支持一个RAN节点到多个CN节点的域内连接路由功能，允许RAN节点把信息在相应的电路交换(CS)域或分组交换(PS)域路由到不同的CN节点。应用Iu-Flex技术的组网示意图如图1所示。

以下分析基于Iu-Flex技术，在没有特别说明的地方，也可以应用于A-Flex技术。Iu-Flex具有以下优点：

a)相比较一个核心网节点提供的服务域，一个池域内的多个核心网节点提供的服务域扩大了服务范围，同时可以减少核心网节点间的位置更新、切换和重定位次数，因此减少了到HLR的位置更新消息流量。例如：一个核心网节点可以服务10个RAN服务域，如果本地网存在4个相同规模的核心网节点，则4个核心网节点服务40个RAN服务域，可以命名为RAN服务域1、2、3、4。当用户在这4个服务域间切换时，会触发位置更新、切换和重定位。如果这些服务域和核心网节点支持Iu-Flex特性，且将这4个核心网节点配置在一个池域中，当用户在这40个RAN服务域切换时，不需要改变服务的核心网节点。这样就不需要触发位置更新、切换和重定位，相应的每个核心网节点在容量没有增加的情况下，扩大了服务范围。

b)采取重叠的池域配置允许分流所有的业务形成不同的手机漫游模式，例如不同的池域覆盖不同的居民区，但在城市中心区域可以重叠覆盖，因为城市中心业务量一般比较大，可以采用重叠覆盖的方式在城市中心提高系统容量。

c)在池域内增加CN节点可以增加系统容量，另外当池域中某个核心网节点宕机后，池域内的其他核心网节点可以接管宕机的核心网节点负荷。因此增加了业务的可靠性。

                                     图1　Iu-Flex技术组网示意图

1、Iu-Flex技术实现

Iu-Flex技术实现涉及到一个关键参数和一个关键功能，关键参数是指网络资源标识(NRI)，关键功能是指非接入层网络节点选择功能(NAS)。

NRI在所有的核心网节点中独一无二地标识单个核心网节点，这些核心网节点在一个池域中并行提供业务。NRI的长度在一个池域中所有节点应该相同。不同池域重叠的区域在所有的核心网节点中使用NRI独一无二地标识一个核心网节点，这些核心网节点服务所有的重叠池域，即在一个RAN节点内，一个NRI独一无二地标识核心网节点。在重叠池域内，NRI应该配置相同的长度。CS和PS域之间相互独立，CS和PS独立进行寻址。对于一个核心网节点可以分配多个NRI，NRI是TMSI或P-TMSI的一部分，是由服务核心网节点分配给手机的。NRI具有灵活的长度分配，从0个比特到10个比特。0个比特表示NRI没有使用，即不能使用Iu-Flex技术。NRI往往在TMSI和P-TMSI的23到14比特位编码，23位是NRI的高比特位。

NAS功能在RAN网元实现，这个功能选择特定的核心网网元(即MSC或SGSN)，用于路由初始的非接入层的信令消息或者LLC帧，使用NRI标识特定的核心网网元。如果非接入层网元选择功能根据非接入层的信令消息或者LLC帧推导出来NRI，并根据NRI获得配置的核心网网元节点，则这些消息路由到这个核心网网元。如果对推导出来的NRI没有配置核心网网元地址，或者没有推导出NRI(如MS带上来的指示表明不包含NRI)，则非接入层网元选择功能选择有效的核心网网元(如根据负荷分担)，并路由消息或LLC帧给选择的核心网网元。在不同的接入方式下，NAS推导NRI的方法如下：

a)当MS在Iu口接入时，NAS从IDNNS字段推导出NRI：

b)当MS在A口接入时，NAS从TMSI字段推导出NRI。

2、Iu-Flex与网络规模的关系

如果需要支持Iu-Flex技术，UTRAN和核心网除了需要进行软件升级、支持相应的功能外。还需要增加一些数据配置，以支持一定组网规模下的池域配置。因此，在全网配置Iu-Flex相关数据，而且网络规模比较大时，这是一项非常复杂的过程，需要全网升级，风险和难度均很大。另外NRI在大规模组网应用中划分也是比较困难的，而在热点地区和小规模组网中应用Iu-Flex，既能避免全网应用Iu-Flex带来的大量配置问题，也可以充分应用Iu-Flex技术上的优势。

假设市中心区域共有12万用户，每个MSC/VLR有1万用户的容量，对于每个MSC/VLR分配的TMSI的NRI需要进行以下考虑：

a)TMSI长度共32位，对于在电路域中的TMSI分配，高两位，即30、31位比特保留，用于区分域类型，即不能用于区分用户。

b)假设分配4个比特用于重启计数。

c)为了区分市中心20个MSC，需要分配不同的NRI，则需要占用5个比特，即有12个NRI保留，可以用于这个池域将来的扩容。

d)这样剩余21个比特，用于MSC寻址用户，即MSC/VLR最大可以区分2M用户。也就是说，市中心4个池域最大可以支持40M用户，而20个MSC/VLR实际最大支持20M用户，这样用户容量有冗余，可以进行不均衡分配，如图2所示。