GGSN的连接多个WAP网关的方案研究

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本文摘录于《广东通信技术》2006年07期。本文已上传到论坛城通网盘（http://gprshome.400gb.com)。本文直接下载地址是：http://www.400gb.com/file/19200531。

【作者】 周远明；

【机构】 广东移动通信有限责任公司；

【摘要】 由于WAP网关容量与GGSN容量不匹配,随着WAP业务的迅猛发展,必须解决一个GGSN连接多个WAP网关的问题。本文从WAP业务的信令流程进行分析,讨论了多个可行的解决方案,并进行了较详细的论述。

【关键词】 GGSN； WAP网关； Radius服务器；

在任何地方(where)获得任何信息(what)，一直以来都是计算机通信行业的重大追求。因此在移动WAP业务推出时，人们给予了巨大的期望。但由于各种原因，WAP业务一直没有得到大的发展。直到2005年，随着承载技术、终端、内容、产业链等各种条件趋于成熟，以及数据业务资费的下降，加上GPRS网络质量的提升，基于GPRS的WAP业务使用量才得以迅速增长。
    根据GGSN与WAP网关连接的技术规范，GGSN通过GRE TUNNEL与WAP网关连接，GGSN向RADIUS服务器进行鉴权并发送Accounting消息，该消息包含用户MSISDN号码与PDP CONTEXT的源手机地址的对应关系。RADIUS服务器将此Accounting消息发送给WAP网关，WAP网关根据MSISDN号码，可获得该用户的业务定制信息，从而对该用户发起的PDP CONTEXT下进行相关控制。
    其信令流程如图1所示。

由于目前运营商不对WAP业务进行鉴权，因此RADIUS服务器已内置到各个WAP网关中，GGSN将Accounting消息直接发送给WAP网关.按目前的组网方案，一套GGSN只能和一个WAP网关连接.
    在目前WAP使用情况一。忙时30万PDP Context约产生6 000 WAP Request/S。而相当多厂家的GGSN设备的容量都超过忙时60万PDP Context。这意味着，即使每台WAP网关的容最达到6000 WAP Request/S，这些GGSN也有一半容量是浪费的，更何况目前业界一台WAP网关的容量不超过4 000 WAP Request/S。因此，随着WAP业务的快速增长，满足用户需求的方法，要么新建多个GGSN用于连接多个WAP网关，要么实现一个GGSN连接多个WAP网关。
    GGSN作为GPRS网络的出口。是2G, 3G共用的设备，是未来IMS系统的关键节点，大容量、少节点应是GGSN发展的趋势.而WAP网关受数据库技术和防火墙技术的限制，容最的提升比较缓慢，必须建设多个WAP网关以应对WAP业务的增长.因此，一个GGSN连接多个WAP网关，应是未来运营商应对WAP业务增长的优选方案。

但要一套GGSN连接多个WAP网关，必须解决两个问题:
      (1) GGSN要有能力将PDP CONTEXT分配到多个GRE TUNNEL中，即分配到不同的WAP网关中;或者通过GGSN后面的GR〔路由器来分配也可以;
      (2) Accounting消息发送和PDP CONTEXT建立是两个独立的进程，必须保证一个PDP CONTEXT到达的WAP网关中有该用户的Accounting消息;否则WAP网关不知道该用户的MSISDN号码。

1 GGSN功能实现方案
    对第一个问题，目前设备厂家只支持按基于数据流的LOAD BALANCE,将用户PDP CONTEXT分配到不同的GRE TUNNEL中.GGSN不支持按手机源地址或MSISDN号码进行策略路由，若要按手机源地址进行策略路由，需要在GRE路由器上实现。

而对第二个问题，解决方案比较复杂.某厂家的GGSN支持双Tunnel功能，能够建立Radius Server和WAP GW的对应关系，实现根据PDP Context来实现流量分配，即把第一个PDP Context中的Radius请求送到Radius Serverl鉴权成功后，把所有这个PDP Context的所有后续WAP Request封装在GRE Tunnell里送到WAP GW1;而把下一个PDP Context的Radius请求送到Radius Server2鉴权成功后，把所有这个PDP Context的所有后续WAP Request都封装在GRE Tunnell里送到WAP GW2.采用轮寻的方式，平均的把WAP流量分配到2台WAP GW中。该方案只支持一个GGSN连接两个WAP网关。
      如图2所示。

    但大多数厂家的GGSN不支持上迷功能.另外有厂家的解决方案为采用Multicast功能，将Radius的Accounting消息广播到各个WAP网关，或者通过独立的Radius服务器对Accounting消息进行转发。广播到各个WAP网关，GGSN再根据数据流LOAD BALANCE，将用户PDP CONTEXT分配到不同的GR〔下UNNEL中。该方案将导致的主要问题是:
    WAP网关接收到所有的Accounting消息。Accounting消息量成倍增加.而WAP GW容量的关键瓶颈，就是对Accounting消息的数据库处理能力有限.Accounting消息量的增加，将导致WAP网关的容量下降。由于数据库满负荷时的处理能力呈非线形，WAP网关的容量下降幅度难以预测。

2 转发方案

除依赖非标准的GGSN功能实现GGSN连接多个WAP网关的功能外，还有一种通用的解决方案，即不对现有GGSN和WAP网关进行改造，使用外部设备对信息进行截取和转发，达到一个GGSN连接多个WAP网关的目的。
    该方案采用WAP网关标准的网络结构，使用独立的Radius服务器，根据Accounting消息中的手机源地址，按预定策略(如地址段)，对Accounting消息进行转发;同时要求WAP网关侧的GR〔路由器具有按手机源地址进行策略路由的功能。则只要在GRE路由器上设置与Radius服务器相同的预定策略，就可以将PDP CONTEXT路由到与Accounting;肖息目的地相同的WAP网关上。见图3所示.

该方案不影响WAP网关的容量，也没有改变信令流程，但对Radius服务器和GRE路由器有一定的功能要求。Radius服务器需要读取Acounting消息中的手机源地址，然后根据地址段策略进行转发。虽然消息量比较大，但操作简单，只做策略表的匹配。不需要很强的处理能力。GRE路由器需提取GRE下UNNEL封装的IP包。读取其中的手机源地址信息，根据相同的策略进行路由。目前市场上已有满足该功能的GRE路由器产品。
    采用转发方案实现一个GGSN连接多个WAP网关的功能，对GGSN和WAP网关没有特殊的要求，适用于所有厂家的设备，是一个比较通用的解决方案。

3 结束语
    随着一个GGSN连接多个WAP网关的实现，GPRS网络与WAP网关的网络结构得到优化。同时节省了投资.为无线数据网络的进一步发展提供了广阔的空间。

hycl5410

这篇文档是个好东西，至少从核心网角度来看是如此

hendouse

挺好的材料，虽然是2006年的资料，可见网络的发展完善都是一个渐进式发展的过程。

fling_work

现网有实际应用的吗