Direct Tunnel在3G網(wǎng)絡(luò)中的部署和應(yīng)用

馬際諾

【摘要】 本文從DT的技術(shù)原理和規(guī)劃部署入手，對(duì)現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用DT的方法以及信令流程的變化等方面做了分析和介紹，并用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)明效果。

【關(guān)鍵詞】 Direct Tunnel DT GGSN SGSN

一、引言

Direct Tunnel，直達(dá)通道，簡(jiǎn)稱DT，是基于3GPP R7基礎(chǔ)上引入的一項(xiàng)創(chuàng)新性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)。通過(guò)將用戶面和信令面分離，將用戶面數(shù)據(jù)通過(guò)RNC和GGSN之間打通的單GTP tunnel進(jìn)行傳輸，降低SGSN的負(fù)荷，同時(shí)降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延。

二、技術(shù)原理

在R6及以前，RNC和GGSN之間的連接被SGSN分成兩段，一段從RNC到SGSN，另一段從SGSN到GGSN，這樣的Tunnel被稱為雙隧道（Two Tunnel）。開(kāi)啟DT后，控制面信令仍然由SGSN完成，由SGSN決定何時(shí)建立直連隧道以及對(duì)隧道的更新等操作，SGSN在RAB指派時(shí)會(huì)把GGSN用戶面地址和TEID發(fā)給RNC，以便RNC和GGSN建立直達(dá)通道。

DT的建立過(guò)程也很簡(jiǎn)單，沒(méi)有新增消息類(lèi)型，所使用的消息類(lèi)型沒(méi)有超出R4網(wǎng)絡(luò)的PS信令原語(yǔ)范疇，沒(méi)有新功能要求，不需要任何的軟硬件升級(jí)就可以支持DT網(wǎng)絡(luò)的信令交互， 同時(shí)也不存在多廠家網(wǎng)元互通問(wèn)題，這就保證了DT技術(shù)最大范圍的適用性。

三、規(guī)劃與部署

DT的實(shí)施需要先實(shí)現(xiàn)RNC與GGSN的直通，3GPP建議在兩個(gè)骨干網(wǎng)之間增加路由設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)線側(cè)與核心側(cè)的骨干網(wǎng)互通。

另一種方案是如果Gn和Iu數(shù)據(jù)在現(xiàn)網(wǎng)配置上都是由匯集CE轉(zhuǎn)發(fā)，只是通過(guò)不同的VRF做邏輯隔離的話，就可以更加簡(jiǎn)單地通過(guò)引入網(wǎng)關(guān)來(lái)連接這兩個(gè)不同的域：

把Gn VPN中GGSN loopback地址引入到IuPS VPN中；

把IuPS VPN中的RNC信令面地址引入到Gn VPN中即可以實(shí)現(xiàn)互通。

實(shí)施DT后通過(guò)信令流程可以驗(yàn)證DT建立成功，同時(shí)在S-CDR中查看跟蹤話單中的流量，只有上下行0；而對(duì)于G-CDR中話單流量正常，也可以確認(rèn)符合DT改造后的話單特性。

RAB Assignment Request消息中攜帶GGSN的用戶面IP和TEID；

RAB Assignment Response消息中攜帶RNC的用戶面IP和TEID；

Update PDP Context Request消息中攜帶RNC的用戶面IP和TEID等參數(shù)；

RNC重定位過(guò)程中，relocation request消息中攜帶GGSN用戶面IP和TEID。

四、實(shí)施后效果評(píng)估

SGSN流量負(fù)荷變化：實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)SGSN的流量負(fù)荷有效地降低了，縮減了目前分組業(yè)務(wù)單元需求量，測(cè)試場(chǎng)景下合計(jì)釋放多個(gè)分組業(yè)務(wù)單元，變相提升了20%左右的SGSN的容量。

4.1下載速率變化

對(duì)比開(kāi)啟DT功能的APN與未開(kāi)啟DT功能的APN，在FTP下載對(duì)比測(cè)試中，DT方式比非DT方式平均下載速率高300kbps-500kbps左右。

4.2 SGSN的信令負(fù)荷變化

使用DT功能會(huì)增加更新PDP上下文消息的數(shù)量，但該消息在整個(gè)信令流程中只占用很小的比例，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果看改造不會(huì)對(duì)SGSN的負(fù)荷有大的影響，每個(gè)帶DT業(yè)務(wù)的3G PAPU信令負(fù)荷變化很小。

4.3指標(biāo)的影響

DT改造后對(duì)時(shí)延的影響暫無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試，但DT不會(huì)導(dǎo)致額外的信令延時(shí)，唯一的不同在于DT PDP Context激活時(shí)需要額外PDP Update信令。由于一次PDP Update時(shí)延是當(dāng)做一個(gè)簡(jiǎn)單的信令流程，此時(shí)延可以當(dāng)做是一個(gè)簡(jiǎn)單的SGSN和GGSN之間的RTT時(shí)延（大約10ms），對(duì)用戶感知沒(méi)有影響。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著3G業(yè)務(wù)量的增大，PS核心網(wǎng)的壓力也隨之增大，SGSN包轉(zhuǎn)發(fā)性能的瓶頸日益明顯。 DT的引入有效降低了SGSN的流量負(fù)荷，間接改善了帶寬，提高了PS核心網(wǎng)容量；減少了網(wǎng)元投資和維護(hù)成本，DT無(wú)疑是一個(gè)良好的技術(shù)解決方案。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 3GPP TS 23.919 Technical Specification Group Services and System Aspects； Direct Tunnel Deployment Guideline

[2] 3GPP TS 29.060： General Packet Radio Service （GPRS）； GPRS Tunnelling Protocol （GTP） across the Gn and Gp Interface