GPRS作为GSM在分组交换领域的延伸,为移动终端(移动台)的互联网接入等突发性应用提供了高效带宽,因此目前GPRS的路由方案主要为终端高速访问外部分组交换网而设计。但是,在传统的GPRS路由方案中,不论移动终端是访问外部数据网络还是与其它移动终端通信,分组数据都要由GGSN节点封装转发。当分组数据在GPRS分组数据网内传递时,在某些情况下,例如交互的两个终端处于同一GGSN下时,这种封装转发其实并非必要,因而传统的GPRS路由方案在处理终端到终端的通信时存在着路由迂回问题。
此外,随着无线通信和网络业务的高速发展,移动台之间的信息交互越来越频繁,交换的数据量飞速增加,GPRS终端间的数据通信有着越来越重要的地位,而路由迂回也逐渐成为影响信息通信效率的重要因素。因此,为了避免路由迂回,使移动台之间的信息交互更加高效快捷,要对当前移动台间数据传输路由方案进行优化。
GPRS在GSM的基础上引入基于IP包交换的GPRS分组网,网络内部各节点之间以IP方式互联。GPRS提供终端与外部数据网的高速互联,终端经由GGSN访问外部分组数据网,外网向GPRS终端发送分组时附带的目的地址是一个网络层的PDP地址,这些分组数据要经过GGSN的寻址转发才能送达移动终端,因而信令路径和数据路径是一致的。对于移动台之间的信息交互,现有协议流程也维持与上述相同的方式。对于同一GGSN下的两个GPRS终端而言,它们之间的通信不涉及外部分组网络,数据流其实没有必要取道GGSN。数据在SGSN与GGSN之间的两次GTP隧道封装转发过程,无疑增加了分组数据在网络内部排队等候的时延,加上GPRS为了降低错误概率引入纠错重发机制,在误码率较高的情况下,排队时延会更长,同时,GGSN节点的数据负载也会有所增加。
因此,优化方案主要是对传统GPRS移动台间的选路过程进行改造,即在原有协议流程的基础上进行部分改造:一个SGSN可仿真GGSN与其它SGSN乃至HLR进行信息交互。由于GPRS核心网内部是安全的,这一增加的接口功能不会受到安全验证程序的约束,实现起来并不困难。同时,这种仿真无须改变现有接口和协议,并且对与之交互的未经改造的SGSN和HLR是透明的。因此,SGSN之间能直接建立路由来传递分组数据包而使数据无须迂回GGSN。另外通过增加此仿真接口功能,SGSN还可直接从HLR得到一些必要数据,而无须附加额外开销;GGSN中仍保留PDP上下文的部分信息;SGSN的状态机要对各种状态进行更细致的规划,增加必要的判断机制,以决定数据流程在不同情况下的变化,同时终端拜访外部网络时的路由建立不会受到任何影响;SGSN与HLR、SGSN的信息交互只须增加1~2条消息的支出,对整个流程的复杂度几乎没有影响;SGSN要维护一个简单的路由表,这张路由表作为会话管理的一部分,由系统为它分配空间,表中保存着近期内建立的MS-MS数据路由的下一中继节点信息。路由表的内容应定期更新,以保证索引的有效性和准确性。由于同一核心网内移动台之间的通信数量有限,要维护的数据量不大,因此SGSN路由表的建立维护并不会给节点带来过重的负担。
上述的优化方案是通过对SGSN进行必要的改造来实现的,而这种改进对传统的SGSN节点是透明的,并且终端访问外部数据网的路由建立流程和分组数据路径不作任何变化。SGSN在处理骨干网内移动台间通信流程时要进行较详细的状态分析和稍复杂的处理,但不会太大地增加SGSN软件的复杂度。对GGSN的仿真完全可利用现有的协议基础和接口,不必加入全新的模块。由于一个GGSN可服务多个SGSN,把GGSN的处理负担合理分散到各SGSN,有利于系统总体效率的提高。同时,这种对GPRS分组数据传输部分的改造不会影响GPRS语音业务的正常提供。
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