LTE網絡中SGs接口短消息容災方式研究

　　現有的技術方案無法實現MSC故障時的SGs接口短消息業務的實時容災，本文在研究現有技術方案的基礎上，分析了SGs接口發送/接收短消息的實時容災實現方式，并提出了相關解決方案。

　　1.SGs接口短消息現有技術方案分析

　　3GPP規范中，當TD-LTE多模終端駐留在LTE網絡，可直接通過LTE網絡實現傳統短消息業務的收發，而無需回落到2G/3G網絡，如圖1所示。

　　圖1中，移動性管理實體MME是LTE核心網唯一的控制平面設備，負責信令處理；MSCServer是2G/3G核心網CS域核心控制設備，負責完成呼叫處理、補充業務等，SMS服務也是由MSC處理的。SGs接口是MME與MSC之間的接口，用來處理EPS和CS域之間的移動性管理、尋呼等，也可以用于傳送SMS.在LTE網絡中實現短消息業務，必須在MME和MSC之間建立SGs接口關聯，過程如下：

　　UE附著時，在Attach消息中攜帶“聯合EPS/IMSI附著”指示，MME收到UE的聯合附著請求后，在進行EPS附著的同時，從收到的GUTI或從缺省的LAI中解析出MSC號碼，并向這個MSC發起位置更新請求，MSC收到位置更新請求以后，將該UE標記為已經進行EPS附著，并保存MME的IP地址等相關信息，這樣，MSC中就創建了該UE的SGs關聯。之后，MSC向HLR進行位置更新并將該用戶的TMSI等信息傳給MME,從而在MME中也建立SGs關聯。MME再把MSC給用戶分配的TMSI以及LAI等信息在Attach Accept消息中發給UE,此時就表明用戶的聯合附著已經成功了，之后終端在TD-LTE網絡中就可以使用傳統的短消息業務了，MME作為中間節點完成UE和MSC消息的轉發。

　　短消息發送流程如下：①UE在LTE網絡發送短消息；②MME通過SGs接口將短消息前轉給MSC;③MSC將短消息一般經過STP前轉到主叫歸屬SMSC.

　　短消息接收流程如下：①SMSC向被叫歸屬的HLR查詢并得到被叫當前所在的MSC;②SMSC一般通過STP將短消息前轉到被叫所在的MSC;③MSC通過SGs接口在LTE網絡尋呼UE;④MSC通過SGs接口下發短消息。

　　在實際LTE工程中，一般全省集中設置1個MSC支持SGs接口功能，所有MME均跟這個MSC建立SGs接口關聯，以實現傳統電路域短消息業務。如果考慮到此MSC故障情況會影響全省業務，則可根據核心網地理區域劃分設置多個MSC支持SGs接口，MME根據用戶所在的地理區域同不同的MSC建立SGs接口關聯，以減小單MSC故障時的LTE短消息業務影響范圍。

　　從以上分析可以看出，規范中現有的技術方案無法實現TD-LTE終端使用短消息業務時的SGs接口實時容災保護。UE在LTE網絡中發送/接收短消息時，如果此時MME中該用戶的SGs關聯的MSC故障，則MME無法將短消息前轉給故障的MSC以及從故障的MSC接收短消息尋呼，UE將在一段時間內無法發送/接收短消息，直到UE再次進行聯合附著，MME選擇另外的MSC建立SGs接口關聯。

　　隨著短消息業務的大量普及，短消息已走進生活的方方面面，特別是在網上購物，網上銀行動態驗證碼，郵箱動態密碼登錄等應用方面，對于短消息的實時性要求很高，如果在一段時間內無法發送/接收短消息，必然會影響用戶的感知及招致網絡投訴，因此有必要對LTE網絡中SGs接口短消息的實時容災技術方案進行研究。

　　2.SGs接口發送短消息容災實現方案

　　經過SGs接口發送短消息的實時容災方案如下：

　　在電路域核心網中設置多個MSC支持SGs接口。在LTE核心網中新增加一個功能網元-短消息代理服務器（SAS），類似于分組域中的DNS,SAS與MME及上述的多個MSC通過IP承載網連接。在SAS服務器配置短消息業務與多個MSC的對應關系，SAS通過給支持SGs接口的多個MSC周期性發送ping命令，隨時獲得各個MSC的運行狀態，從而建立一張動態的可用的MSC列表，實時識別可用性的MSC,當某個MSC故障時，SAS在列表中刪除故障MSC,一旦故障MSC恢復，SAS又將該MSC重新加入可用列表。

　　該技術方案SGs接口發送短消息流程如下：

　　（1）UE在LTE網絡發送短消息。

　　（2）MME收到短消息，識別短消息業務類型后向SAS服務器發起查詢。MME查詢消息中包含以下字段：業務類型標識、源MME網元標識、原MME IP地址等。

　　（3）SAS服務器查詢MSC動態表，通過輪詢算法，找到一個當前可用的MSC,給MME返回響應消息。響應消息中包括以下字段：目的MSCIP地址、源MME網元標識、源MME IP地址等。