關(guān)于GPRS專線無縫升級LTE網(wǎng)絡(luò)的研究

曾波

針對中國移動GPRS專線升級LTE網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)升級方案存在的問題，運用雙鏈路并存的方式，利用LTE核心網(wǎng)的DNS Cache信息的自動更新機(jī)制，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的無縫切換，從而避免升級導(dǎo)致對集團(tuán)客戶業(yè)務(wù)的影響，以提升集團(tuán)客戶的網(wǎng)絡(luò)滿意度。

LTE網(wǎng)絡(luò) GPRS專線 APN DNS 無縫升級

1 引言

目前現(xiàn)有的GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線服務(wù)技術(shù)）網(wǎng)絡(luò)不具備開通LTE專線的條件，而且GPRS設(shè)備實際年齡較長面臨退網(wǎng)，規(guī)劃由LTE網(wǎng)絡(luò)替代。深圳移動需要將原500多家的GPRS專線業(yè)務(wù)升級到LTE網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)傳統(tǒng)的GPRS升級LTE的網(wǎng)絡(luò)割接方案，將會采用新建LTE專線方式或批量割接的方案，這2種方案均需要將客戶的業(yè)務(wù)中斷并重新?lián)芴柌拍苤鸩交謴?fù)。方案還存在一個重要的問題，就是漫游到外地的客戶終端將有可能導(dǎo)致最長24小時的業(yè)務(wù)無法使用的故障，這將嚴(yán)重影響重要跨省客戶終端的使用。部分重要金融、物流客戶不同意實施割接，導(dǎo)致無法開展大規(guī)模的GPRS到LTE網(wǎng)絡(luò)的升級。

本文對LTE升級項目進(jìn)行深入研究，提出新的優(yōu)化割接方案。通過新的割接方案能夠很好地實現(xiàn)GPRS專線無縫升級到LTE網(wǎng)絡(luò)，對客戶的業(yè)務(wù)沒有任何影響，滿足重要客戶的業(yè)務(wù)不中斷的需求。

2 GPRS專線升級目標(biāo)介紹

中國移動的無線數(shù)據(jù)企業(yè)專網(wǎng)即APN（Access Point Name，接入點名稱）業(yè)務(wù)均建設(shè)在GPRS網(wǎng)絡(luò)，簡稱為GPRS專線。隨著中國移動LTE網(wǎng)絡(luò)不斷完善，LTE APN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以很好地承載企業(yè)APN業(yè)務(wù)，為客戶提供更高、更快的速率，而且可以向下兼容GPRS/TD的客戶終端。中國移動計劃將所有的GPRS專線均升級到LTE APN專線，由LTE核心網(wǎng)承載無線數(shù)據(jù)企業(yè)專網(wǎng)業(yè)務(wù)。

GPRS專線升級目標(biāo)如圖1所示，將原2G/3G核心網(wǎng)更換為LTE核心網(wǎng)。

GPRS專線升級以后，LTE核心網(wǎng)將承載原APN業(yè)務(wù)。由于LTE核心網(wǎng)可以向下兼容2G/3G業(yè)務(wù)，所以原客戶使用的GPRS/TD終端不會有任何影響。另外，如果客戶更換LTE終端并辦理相關(guān)LTE業(yè)務(wù)后，就可以速率更高，很好地滿足了客戶的高速無線數(shù)據(jù)接入的需求。

3 傳統(tǒng)升級方案分析

傳統(tǒng)的GPRS升級LTE的網(wǎng)絡(luò)割接方案一般會采用新建LTE專線方式及統(tǒng)一割接方式這2種方案。

3.1 新建LTE專線方式

按新建LTE APN專線的模式，重新建立一條LTE APN專線。在割接當(dāng)晚，將GGSN（Gateway GPRS Support Node，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點）的專線數(shù)據(jù)拆除，重新配置新的GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由協(xié)議封裝）隧道及DNS（Domain Name System，域名系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)，將該APN的所有業(yè)務(wù)中斷并重新連接到新的LTE網(wǎng)絡(luò)中。

這種方式需要對每條專線進(jìn)行割接，并需在LTE核心網(wǎng)絡(luò)及客戶對接路由器修改數(shù)據(jù)。該APN的所有業(yè)務(wù)均需中斷才能切換到新的LTE通道中。

3.2 統(tǒng)一割接方式

由于新建LTE專線方式要逐條搬遷，耗時長久，需對大部分GPRS專線采用統(tǒng)一割接的方式。該方案主要是將客戶路由器與GGSN對接的IP地址進(jìn)行復(fù)用應(yīng)用到LTE網(wǎng)絡(luò)中，從而不需要更改客戶端路由器數(shù)據(jù)也能實現(xiàn)LTE的升級切換工作。

這2種方案均需要將客戶的業(yè)務(wù)中斷并重新?lián)芴柌拍苤鸩交謴?fù)。由于中國移動在國內(nèi)有上千臺SGSN（Serving GPRS Support Node，服務(wù)GPRS支持節(jié)點），那么多的SGSN無法做到同一時間進(jìn)行DNS數(shù)據(jù)的Cache清除以更新到最新的DNS數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)將APN終端的激活請求指向新的LTE網(wǎng)絡(luò)）。漫游到外地的客戶終端將有可能導(dǎo)致最長24小時的業(yè)務(wù)無法使用的故障，這將嚴(yán)重影響重要跨省客戶的使用。部分重要金融、物流客戶明確不同意升級割接。

4 無縫割接方案研究

該方案的思路如下：

（1）不拆除原GPRS（GGSN）的鏈路，提供給未更新Cache的SGSN選擇GGSN時使用，確認(rèn)割接前后該鏈路不會中斷，并不會影響原業(yè)務(wù)的正常使用。

（2）新建LTE的鏈路，增加一段客戶端的地址池，在客戶端路由器增加一個GRE隧道及相關(guān)的數(shù)據(jù)。

（3）割接當(dāng)晚更改DNS的數(shù)據(jù)，將該APN的地址更改為PGW（PDN GateWay，PDN網(wǎng)關(guān)）的地址。對本地SGSN進(jìn)行Cache清理，其他SGSN的Cache信息需等系統(tǒng)的自動更新（一般在24小時以內(nèi)會自動更新）。SGSN Cache自動更新后，新的鏈接將指向新的PGW地址，實現(xiàn)LTE的升級；舊的鏈接需等終端正常掉線后重?fù)茏詣忧袚Q到LTE網(wǎng)絡(luò)中，對客戶的正常使用沒有任何影響。

（4）確認(rèn)所有業(yè)務(wù)都已承載在LTE核心網(wǎng)后，拆除原GGSN的鏈路，最終實現(xiàn)GPRS專線升級到LTE網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)客戶終端IP地址分配方式的不同，還需要分為以下2種情況進(jìn)行實施。

4.1 采用動態(tài)IP地址池方式的割接方案

對于動態(tài)IP地址池方式的APN網(wǎng)絡(luò)，可以在新建LTE鏈路時分配新的IP POOL地址段，終端將根據(jù)不同的鏈路動態(tài)獲得不同的IP地址段地址，客戶端路由器可以根據(jù)不同的IP地址段實現(xiàn)不同GRE隧道的路由。具體如圖3所示：

4.2 采用靜態(tài)IP地址池方式的割接方案

由于客戶終端捆綁靜態(tài)IP地址，GGSN和PGW之間只能分配相同的IP地址給終端。這將導(dǎo)致在客戶端路由器新建LTE鏈路時，無法將回程路由同時指向兩條GRE隧道，不能實現(xiàn)雙鏈路同時運行的效果。

為了實現(xiàn)靜態(tài)IP地址池的鏈路備份工作，經(jīng)研究驗證，可以在PGW的FW（FireWall，防火墻）上做一個地址轉(zhuǎn)換，將原靜態(tài)IP地址轉(zhuǎn)換為另一段的靜態(tài)IP地址，就可以解決客戶端路由器中對相同IP地址段無法路由到不同隧道中的問題。終端在不同的鏈路中獲得的IP地址均為相同的靜態(tài)IP地址。具體如圖4所示：

5 新舊方案的對比

舊割接方案（傳統(tǒng)方案）采用新建GRE隧道的方式或地址復(fù)用的方式，方案需要中斷GPRS專線的所有業(yè)務(wù)，并且會導(dǎo)致漫游到外地的GPRS終端出現(xiàn)最遲24小時無法使用的業(yè)務(wù)故障。

新割接方案（無縫切換方案）采用不刪除原GPRS鏈路而增加LTE鏈路的方式來實施，通過SGSN Cache自動更新實現(xiàn)LTE鏈路的無縫切換。

綜上所述，新割接方案主要優(yōu)勢如下：

（1）不中斷GPRS終端的在網(wǎng)業(yè)務(wù)。當(dāng)GPRS終端自然掉線后，業(yè)務(wù)會自動切換到LTE網(wǎng)絡(luò)。

（2）不會影響漫游到外地的GPRS終端卡的使用。當(dāng)?shù)氐腟GSN Cache沒有更新時，終端會繼續(xù)使用原GPRS鏈路；當(dāng)?shù)氐腟GSN Cache更新后，新?lián)苌蟻淼慕K端就會使用新的LTE鏈路，實現(xiàn)GPRS到LTE的升級。

6 效果評估

為了進(jìn)一步驗證無縫升級方案的效果，本文對深圳SZFCXX.GD進(jìn)行試割接。提前配置好客戶端的數(shù)據(jù)，在割接當(dāng)晚更改DNS的配置數(shù)據(jù)，將原指向GGSN的數(shù)據(jù)改為指向LTE網(wǎng)絡(luò)的PGW網(wǎng)元。同時，為了更好地體現(xiàn)割接前后業(yè)務(wù)流的變化情況，割接期間對該APN的業(yè)務(wù)流進(jìn)行監(jiān)測及記錄。具體如表1所示：

由表1可知，SGSN的Cache更新前，業(yè)務(wù)由原GGSN承載；更新后，業(yè)務(wù)由LTE（PGW）承載。整個升級過程對集團(tuán)客戶的業(yè)務(wù)均沒有影響。

隨著時間的推移，SGSN中的DNS Cache會自然更新到新的DNS數(shù)據(jù)，逐步實現(xiàn)2G/3G網(wǎng)絡(luò)升級到LTE網(wǎng)絡(luò)。

GPRS專線無縫升級LTE的解決方案的優(yōu)勢總結(jié)如下：

（1）技術(shù)方案創(chuàng)新：采用新建LTE鏈路，與原GGSN鏈路并存，并解決了客戶端靜態(tài)IP地址池?zé)o法建立雙鏈路的技術(shù)難題，通過SGSN的DNS指向?qū)崿F(xiàn)GPRS到LTE網(wǎng)絡(luò)的無縫切換。

（2）實施效果高：客戶端和PGW的數(shù)據(jù)均可以提前預(yù)置，在割接當(dāng)晚僅需修改DNS的數(shù)據(jù)。

（3）網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)快速：若割接到LTE網(wǎng)絡(luò)后出現(xiàn)問題，需要切換回原來的GGSN網(wǎng)絡(luò)，僅需去激活PGW的APN及修改DNS數(shù)據(jù)即可恢復(fù)到割接前的狀態(tài)。

通過文中的解決方案可加快GPRS專線升級到LTE的進(jìn)度，有效提升集團(tuán)客戶的網(wǎng)絡(luò)感知，為客戶提供帶寬更大、速度更快的LTE網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而為客戶創(chuàng)造更大的價值。

7 結(jié)束語

本文主要對GPRS專線無縫升級LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。針對傳統(tǒng)升級方案存在的問題，提出無縫升級方案，成功解決了漫游到外地的客戶終端可能24小時內(nèi)無法使用業(yè)務(wù)的問題，將網(wǎng)絡(luò)升級對集團(tuán)客戶的影響降到最低，為電信運營商在GPRS專線升級LTE網(wǎng)絡(luò)提供了參考。

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