關于GPRS專線無縫升級LTE網絡的研究

曾波

針對中國移動GPRS專線升級LTE網絡的傳統升級方案存在的問題，運用雙鏈路并存的方式，利用LTE核心網的DNS Cache信息的自動更新機制，實現業務的無縫切換，從而避免升級導致對集團客戶業務的影響，以提升集團客戶的網絡滿意度。

LTE網絡 GPRS專線 APN DNS 無縫升級

1 引言

目前現有的GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線服務技術）網絡不具備開通LTE專線的條件，而且GPRS設備實際年齡較長面臨退網，規劃由LTE網絡替代。深圳移動需要將原500多家的GPRS專線業務升級到LTE網絡。

根據傳統的GPRS升級LTE的網絡割接方案，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務中斷并重新撥號才能逐步恢復。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致最長24小時的業務無法使用的故障，這將嚴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，導致無法開展大規模的GPRS到LTE網絡的升級。

本文對LTE升級項目進行深入研究，提出新的優化割接方案。通過新的割接方案能夠很好地實現GPRS專線無縫升級到LTE網絡，對客戶的業務沒有任何影響，滿足重要客戶的業務不中斷的需求。

2 GPRS專線升級目標介紹

中國移動的無線數據企業專網即APN（Access Point Name，接入點名稱）業務均建設在GPRS網絡，簡稱為GPRS專線。隨著中國移動LTE網絡不斷完善，LTE APN網絡已經可以很好地承載企業APN業務，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核心網承載無線數據企業專網業務。

GPRS專線升級目標如圖1所示，將原2G/3G核心網更換為LTE核心網。

GPRS專線升級以后，LTE核心網將承載原APN業務。由于LTE核心網可以向下兼容2G/3G業務，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LTE業務后，就可以速率更高，很好地滿足了客戶的高速無線數據接入的需求。

3 傳統升級方案分析

傳統的GPRS升級LTE的網絡割接方案一般會采用新建LTE專線方式及統一割接方式這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。在割接當晚，將GGSN（Gateway GPRS Support Node，網關GPRS支持節點）的專線數據拆除，重新配置新的GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由協議封裝）隧道及DNS（Domain Name System，域名系統）的數據，將該APN的所有業務中斷并重新連接到新的LTE網絡中。

這種方式需要對每條專線進行割接，并需在LTE核心網絡及客戶對接路由器修改數據。該APN的所有業務均需中斷才能切換到新的LTE通道中。

3.2 統一割接方式

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地址進行復用應用到LTE網絡中，從而不需要更改客戶端路由器數據也能實現LTE的升級切換工作。

這2種方案均需要將客戶的業務中斷并重新撥號才能逐步恢復。由于中國移動在國內有上千臺SGSN（Serving GPRS Support Node，服務GPRS支持節點），那么多的SGSN無法做到同一時間進行DNS數據的Cache清除以更新到最新的DNS數據（該數據將APN終端的激活請求指向新的LTE網絡）。漫游到外地的客戶終端將有可能導致最長24小時的業務無法使用的故障，這將嚴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，確認割接前后該鏈路不會中斷，并不會影響原業務的正常使用。

（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隧道及相關的數據。

（3）割接當晚更改DNS的數據，將該APN的地址更改為PGW（PDN GateWay，PDN網關）的地址。對本地SGSN進行Cache清理，其他SGSN的Cache信息需等系統的自動更新（一般在24小時以內會自動更新）。SGSN Cache自動更新后，新的鏈接將指向新的PGW地址，實現LTE的升級；舊的鏈接需等終端正常掉線后重撥自動切換到LTE網絡中，對客戶的正常使用沒有任何影響。

（4）確認所有業務都已承載在LTE核心網后，拆除原GGSN的鏈路，最終實現GPRS專線升級到LTE網絡。

根據客戶終端IP地址分配方式的不同，還需要分為以下2種情況進行實施。

4.1 采用動態IP地址池方式的割接方案

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

4.2 采用靜態IP地址池方式的割接方案

由于客戶終端捆綁靜態IP地址，GGSN和PGW之間只能分配相同的IP地址給終端。這將導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，不能實現雙鏈路同時運行的效果。

為了實現靜態IP地址池的鏈路備份工作，經研究驗證，可以在PGW的FW（FireWall，防火墻）上做一個地址轉換，將原靜態IP地址轉換為另一段的靜態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（傳統方案）采用新建GRE隧道的方式或地址復用的方式，方案需要中斷GPRS專線的所有業務，并且會導致漫游到外地的GPRS終端出現最遲24小時無法使用的業務故障。

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LTE鏈路的無縫切換。

綜上所述，新割接方案主要優勢如下：

（1）不中斷GPRS終端的在網業務。當GPRS終端自然掉線后，業務會自動切換到LTE網絡。

（2）不會影響漫游到外地的GPRS終端卡的使用。當地的SGSN Cache沒有更新時，終端會繼續使用原GPRS鏈路；當地的SGSN Cache更新后，新撥上來的終端就會使用新的LTE鏈路，實現GPRS到LTE的升級。

6 效果評估

為了進一步驗證無縫升級方案的效果，本文對深圳SZFCXX.GD進行試割接。提前配置好客戶端的數據，在割接當晚更改DNS的配置數據，將原指向GGSN的數據改為指向LTE網絡的PGW網元。同時，為了更好地體現割接前后業務流的變化情況，割接期間對該APN的業務流進行監測及記錄。具體如表1所示：

由表1可知，SGSN的Cache更新前，業務由原GGSN承載；更新后，業務由LTE（PGW）承載。整個升級過程對集團客戶的業務均沒有影響。

隨著時間的推移，SGSN中的DNS Cache會自然更新到新的DNS數據，逐步實現2G/3G網絡升級到LTE網絡。

GPRS專線無縫升級LTE的解決方案的優勢總結如下：

（1）技術方案創新：采用新建LTE鏈路，與原GGSN鏈路并存，并解決了客戶端靜態IP地址池無法建立雙鏈路的技術難題，通過SGSN的DNS指向實現GPRS到LTE網絡的無縫切換。

（2）實施效果高：客戶端和PGW的數據均可以提前預置，在割接當晚僅需修改DNS的數據。

（3）網絡恢復快速：若割接到LTE網絡后出現問題，需要切換回原來的GGSN網絡，僅需去激活PGW的APN及修改DNS數據即可恢復到割接前的狀態。

通過文中的解決方案可加快GPRS專線升級到LTE的進度，有效提升集團客戶的網絡感知，為客戶提供帶寬更大、速度更快的LTE網絡服務，從而為客戶創造更大的價值。

7 結束語

本文主要對GPRS專線無縫升級LTE網絡進行研究。針對傳統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小時內無法使用業務的問題，將網絡升級對集團客戶的影響降到最低，為電信運營商在GPRS專線升級LTE網絡提供了參考。

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