Direct Tunnel在3G网络中的部署和应用

马际诺

【摘要】 本文从DT的技术原理和规划部署入手，对现有3G网络中应用DT的方法以及信令流程的变化等方面做了分析和介绍，并用实测数据说明效果。

【关键词】 Direct Tunnel DT GGSN SGSN

一、引言

Direct Tunnel，直达通道，简称DT，是基于3GPP R7基础上引入的一项创新性的网络优化技术。通过将用户面和信令面分离，将用户面数据通过RNC和GGSN之间打通的单GTP tunnel进行传输，降低SGSN的负荷，同时降低数据传输的时延。

二、技术原理

在R6及以前，RNC和GGSN之间的连接被SGSN分成两段，一段从RNC到SGSN，另一段从SGSN到GGSN，这样的Tunnel被称为双隧道（Two Tunnel）。开启DT后，控制面信令仍然由SGSN完成，由SGSN决定何时建立直连隧道以及对隧道的更新等操作，SGSN在RAB指派时会把GGSN用户面地址和TEID发给RNC，以便RNC和GGSN建立直达通道。

DT的建立过程也很简单，没有新增消息类型，所使用的消息类型没有超出R4网络的PS信令原语范畴，没有新功能要求，不需要任何的软硬件升级就可以支持DT网络的信令交互， 同时也不存在多厂家网元互通问题，这就保证了DT技术最大范围的适用性。

三、规划与部署

DT的实施需要先实现RNC与GGSN的直通，3GPP建议在两个骨干网之间增加路由设备，实现无线侧与核心侧的骨干网互通。

另一种方案是如果Gn和Iu数据在现网配置上都是由汇集CE转发，只是通过不同的VRF做逻辑隔离的话，就可以更加简单地通过引入网关来连接这两个不同的域：

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中即可以实现互通。

实施DT后通过信令流程可以验证DT建立成功，同时在S-CDR中查看跟踪话单中的流量，只有上下行0；而对于G-CDR中话单流量正常，也可以确认符合DT改造后的话单特性。

RAB Assignment Request消息中携带GGSN的用户面IP和TEID；

RAB Assignment Response消息中携带RNC的用户面IP和TEID；

Update PDP Context Request消息中携带RNC的用户面IP和TEID等参数；

RNC重定位过程中，relocation request消息中携带GGSN用户面IP和TEID。

四、实施后效果评估

SGSN流量负荷变化：实际测试发现SGSN的流量负荷有效地降低了，缩减了目前分组业务单元需求量，测试场景下合计释放多个分组业务单元，变相提升了20%左右的SGSN的容量。

4.1下载速率变化

对比开启DT功能的APN与未开启DT功能的APN，在FTP下载对比测试中，DT方式比非DT方式平均下载速率高300kbps-500kbps左右。

4.2 SGSN的信令负荷变化

使用DT功能会增加更新PDP上下文消息的数量，但该消息在整个信令流程中只占用很小的比例，由统计结果看改造不会对SGSN的负荷有大的影响，每个带DT业务的3G PAPU信令负荷变化很小。

4.3指标的影响

DT改造后对时延的影响暂无法准确测试，但DT不会导致额外的信令延时，唯一的不同在于DT PDP Context激活时需要额外PDP Update信令。由于一次PDP Update时延是当做一个简单的信令流程，此时延可以当做是一个简单的SGSN和GGSN之间的RTT时延（大约10ms），对用户感知没有影响。

五、结束语

随着3G业务量的增大，PS核心网的压力也随之增大，SGSN包转发性能的瓶颈日益明显。 DT的引入有效降低了SGSN的流量负荷，间接改善了带宽，提高了PS核心网容量；减少了网元投资和维护成本，DT无疑是一个良好的技术解决方案。

参 考 文 献

[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