Direct Tunnel在3G網絡中的部署和應用

馬際諾

【摘要】 本文從DT的技術原理和規劃部署入手，對現有3G網絡中應用DT的方法以及信令流程的變化等方面做了分析和介紹，并用實測數據說明效果。

【關鍵詞】 Direct Tunnel DT GGSN SGSN

一、引言

Direct Tunnel，直達通道，簡稱DT，是基于3GPP R7基礎上引入的一項創新性的網絡優化技術。通過將用戶面和信令面分離，將用戶面數據通過RNC和GGSN之間打通的單GTP tunnel進行傳輸，降低SGSN的負荷，同時降低數據傳輸的時延。

二、技術原理

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）。開啟DT后，控制面信令仍然由SGSN完成，由SGSN決定何時建立直連隧道以及對隧道的更新等操作，SGSN在RAB指派時會把GGSN用戶面地址和TEID發給RNC，以便RNC和GGSN建立直達通道。

DT的建立過程也很簡單，沒有新增消息類型，所使用的消息類型沒有超出R4網絡的PS信令原語范疇，沒有新功能要求，不需要任何的軟硬件升級就可以支持DT網絡的信令交互， 同時也不存在多廠家網元互通問題，這就保證了DT技術最大范圍的適用性。

三、規劃與部署

DT的實施需要先實現RNC與GGSN的直通，3GPP建議在兩個骨干網之間增加路由設備，實現無線側與核心側的骨干網互通。

另一種方案是如果Gn和Iu數據在現網配置上都是由匯集CE轉發，只是通過不同的VRF做邏輯隔離的話，就可以更加簡單地通過引入網關來連接這兩個不同的域：

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中即可以實現互通。

實施DT后通過信令流程可以驗證DT建立成功，同時在S-CDR中查看跟蹤話單中的流量，只有上下行0；而對于G-CDR中話單流量正常，也可以確認符合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；

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

四、實施后效果評估

SGSN流量負荷變化：實際測試發現SGSN的流量負荷有效地降低了，縮減了目前分組業務單元需求量，測試場景下合計釋放多個分組業務單元，變相提升了20%左右的SGSN的容量。

4.1下載速率變化

對比開啟DT功能的APN與未開啟DT功能的APN，在FTP下載對比測試中，DT方式比非DT方式平均下載速率高300kbps-500kbps左右。

4.2 SGSN的信令負荷變化

使用DT功能會增加更新PDP上下文消息的數量，但該消息在整個信令流程中只占用很小的比例，由統計結果看改造不會對SGSN的負荷有大的影響，每個帶DT業務的3G PAPU信令負荷變化很小。

4.3指標的影響

DT改造后對時延的影響暫無法準確測試，但DT不會導致額外的信令延時，唯一的不同在于DT PDP Context激活時需要額外PDP Update信令。由于一次PDP Update時延是當做一個簡單的信令流程，此時延可以當做是一個簡單的SGSN和GGSN之間的RTT時延（大約10ms），對用戶感知沒有影響。

五、結束語

隨著3G業務量的增大，PS核心網的壓力也隨之增大，SGSN包轉發性能的瓶頸日益明顯。 DT的引入有效降低了SGSN的流量負荷，間接改善了帶寬，提高了PS核心網容量；減少了網元投資和維護成本，DT無疑是一個良好的技術解決方案。

參 考 文 獻

[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