关于GPRS专线无缝升级LTE网络的研究

针对中国移动GPRS专线升级LTE网络的传统升级方案存在的问题，运用双链路并存的方式，利用LTE核心网的DNS Cache信息的自动更新机制，实现业务的无缝切换，从而避免升级导致对集团客户业务的影响，以提升集团客户的网络满意度。

LTE网络 GPRS专线 APN DNS 无缝升级

1 引言

目前现有的GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术）网络不具备开通LTE专线的条件，而且GPRS设备实际年龄较长面临退网，规划由LTE网络替代。深圳移动需要将原500多家的GPRS专线业务升级到LTE网络。

根据传统的GPRS升级LTE的网络割接方案，将会采用新建LTE专线方式或批量割接的方案，这2种方案均需要将客户的业务中断并重新拨号才能逐步恢复。方案还存在一个重要的问题，就是漫游到外地的客户终端将有可能导致最长24小时的业务无法使用的故障，这将严重影响重要跨省客户终端的使用。部分重要金融、物流客户不同意实施割接，导致无法开展大规模的GPRS到LTE网络的升级。

本文对LTE升级项目进行深入研究，提出新的优化割接方案。通过新的割接方案能够很好地实现GPRS专线无缝升级到LTE网络，对客户的业务没有任何影响，满足重要客户的业务不中断的需求。

2 GPRS专线升级目标介绍

中国移动的无线数据企业专网即APN（Access Point Name，接入点名称）业务均建设在GPRS网络，简称为GPRS专线。随着中国移动LTE网络不断完善，LTE APN网络已经可以很好地承载企业APN业务，为客户提供更高、更快的速率，而且可以向下兼容GPRS/TD的客户终端。中国移动计划将所有的GPRS专线均升级到LTE APN专线，由LTE核心网承载无线数据企业专网业务。

GPRS专线升级目标如图1所示，将原2G/3G核心网更换为LTE核心网。

GPRS专线升级以后，LTE核心网将承载原APN业务。由于LTE核心网可以向下兼容2G/3G业务，所以原客户使用的GPRS/TD终端不会有任何影响。另外，如果客户更换LTE终端并办理相关LTE业务后，就可以速率更高，很好地满足了客户的高速无线数据接入的需求。

3 传统升级方案分析

传统的GPRS升级LTE的网络割接方案一般会采用新建LTE专线方式及统一割接方式这2种方案。

3.1 新建LTE专线方式

按新建LTE APN专线的模式，重新建立一条LTE APN专线。在割接当晚，将GGSN（Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点）的专线数据拆除，重新配置新的GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由协议封装）隧道及DNS（Domain Name System，域名系统）的数据，将该APN的所有业务中断并重新连接到新的LTE网络中。

这种方式需要对每条专线进行割接，并需在LTE核心网络及客户对接路由器修改数据。该APN的所有业务均需中断才能切换到新的LTE通道中。

3.2 统一割接方式

由于新建LTE专线方式要逐条搬迁，耗时长久，需对大部分GPRS专线采用统一割接的方式。该方案主要是将客户路由器与GGSN对接的IP地址进行复用应用到LTE网络中，从而不需要更改客户端路由器数据也能实现LTE的升级切换工作。

这2种方案均需要将客户的业务中断并重新拨号才能逐步恢复。由于中国移动在国内有上千台SGSN（Serving GPRS Support Node，服务GPRS支持节点），那么多的SGSN无法做到同一时间进行DNS数据的Cache清除以更新到最新的DNS数据（该数据将APN终端的激活请求指向新的LTE网络）。漫游到外地的客户终端将有可能导致最长24小时的业务无法使用的故障，这将严重影响重要跨省客户的使用。部分重要金融、物流客户明确不同意升级割接。

4 无缝割接方案研究

该方案的思路如下：

（1）不拆除原GPRS（GGSN）的链路，提供给未更新Cache的SGSN选择GGSN时使用，确认割接前后该链路不会中断，并不会影响原业务的正常使用。

（2）新建LTE的链路，增加一段客户端的地址池，在客户端路由器增加一个GRE隧道及相关的数据。

（3）割接当晚更改DNS的数据，将该APN的地址更改为PGW（PDN GateWay，PDN网关）的地址。对本地SGSN进行Cache清理，其他SGSN的Cache信息需等系统的自动更新（一般在24小时以内会自动更新）。SGSN Cache自动更新后，新的链接将指向新的PGW地址，实现LTE的升级；旧的链接需等终端正常掉线后重拨自动切换到LTE网络中，对客户的正常使用没有任何影响。

（4）确认所有业务都已承载在LTE核心网后，拆除原GGSN的链路，最终实现GPRS专线升级到LTE网络。

根据客户终端IP地址分配方式的不同，还需要分为以下2种情况进行实施。

4.1 采用动态IP地址池方式的割接方案

对于动态IP地址池方式的APN网络，可以在新建LTE链路时分配新的IP POOL地址段，终端将根据不同的链路动态获得不同的IP地址段地址，客户端路由器可以根据不同的IP地址段实现不同GRE隧道的路由。具体如图3所示：

4.2 采用静态IP地址池方式的割接方案

由于客户终端捆绑静态IP地址，GGSN和PGW之间只能分配相同的IP地址给终端。这将导致在客户端路由器新建LTE链路时，无法将回程路由同时指向两条GRE隧道，不能实现双链路同时运行的效果。

为了实现静态IP地址池的链路备份工作，经研究验证，可以在PGW的FW（FireWall，防火墙）上做一个地址转换，将原静态IP地址转换为另一段的静态IP地址，就可以解决客户端路由器中对相同IP地址段无法路由到不同隧道中的问题。终端在不同的链路中获得的IP地址均为相同的静态IP地址。具体如图4所示：

5 新旧方案的对比

旧割接方案（传统方案）采用新建GRE隧道的方式或地址复用的方式，方案需要中断GPRS专线的所有业务，并且会导致漫游到外地的GPRS终端出现最迟24小时无法使用的业务故障。

新割接方案（无缝切换方案）采用不删除原GPRS链路而增加LTE链路的方式来实施，通过SGSN Cache自动更新实现LTE链路的无缝切换。

综上所述，新割接方案主要优势如下：

（1）不中断GPRS终端的在网业务。当GPRS终端自然掉线后，业务会自动切换到LTE网络。

（2）不会影响漫游到外地的GPRS终端卡的使用。当地的SGSN Cache没有更新时，终端会继续使用原GPRS链路；当地的SGSN Cache更新后，新拨上来的终端就会使用新的LTE链路，实现GPRS到LTE的升级。

6 效果评估

为了进一步验证无缝升级方案的效果，本文对深圳SZFCXX.GD进行试割接。提前配置好客户端的数据，在割接当晚更改DNS的配置数据，将原指向GGSN的数据改为指向LTE网络的PGW网元。同时，为了更好地体现割接前后业务流的变化情况，割接期间对该APN的业务流进行监测及记录。具体如表1所示：

由表1可知，SGSN的Cache更新前，业务由原GGSN承载；更新后，业务由LTE（PGW）承载。整个升级过程对集团客户的业务均没有影响。

随着时间的推移，SGSN中的DNS Cache会自然更新到新的DNS数据，逐步实现2G/3G网络升级到LTE网络。

GPRS专线无缝升级LTE的解决方案的优势总结如下：

（1）技术方案创新：采用新建LTE链路，与原GGSN链路并存，并解决了客户端静态IP地址池无法建立双链路的技术难题，通过SGSN的DNS指向实现GPRS到LTE网络的无缝切换。

（2）实施效果高：客户端和PGW的数据均可以提前预置，在割接当晚仅需修改DNS的数据。

（3）网络恢复快速：若割接到LTE网络后出现问题，需要切换回原来的GGSN网络，仅需去激活PGW的APN及修改DNS数据即可恢复到割接前的状态。

通过文中的解决方案可加快GPRS专线升级到LTE的进度，有效提升集团客户的网络感知，为客户提供带宽更大、速度更快的LTE网络服务，从而为客户创造更大的价值。

7 结束语

本文主要对GPRS专线无缝升级LTE网络进行研究。针对传统升级方案存在的问题，提出无缝升级方案，成功解决了漫游到外地的客户终端可能24小时内无法使用业务的问题，将网络升级对集团客户的影响降到最低，为电信运营商在GPRS专线升级LTE网络提供了参考。

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