Já mostramos o que o GTPCProxy é capaz de fazer e como ele funciona por dentro. Agora vamos à prática e analisar quatro cenários em que o GTPCProxy da VAS Experts simplifica essas mudanças e ajuda a reduzir os riscos para os assinantes.
1. Desativação do GGSN sem substituir o SGSN
Muitas operadoras conhecem bem este cenário. O LTE já é atendido há tempos por gateways PGW modernos, enquanto a rede 2G/3G continua funcionando por meio de um GGSN antigo, o gateway que fazia o papel do PGW nas redes de gerações anteriores. Os SGSNs que atendem os assinantes 2G/3G só trabalham com a versão antiga do protocolo, e os PGWs modernos não conseguem funcionar como GGSN. Por isso, sem o GGSN não há como atender os assinantes 2G/3G, e a operadora não pretende substituir os SGSNs. E quanto mais tempo a operadora mantém o GGSN antigo, mais difícil fica mantê-lo funcionando, encontrar peças de reposição e preservar a compatibilidade com o sistema de tarifação em uso.
O GTPCProxy mantém a interoperabilidade entre o GGSN antigo e os novos nós da rede convertendo as mensagens entre versões do protocolo. O SGSN continua usando a versão antiga (GTPv1), enquanto a conexão é atendida por um PGW moderno que só entende a nova (GTPv2). O proxy converte não apenas as mensagens, mas todo o seu conteúdo: endereços e identificadores de túnel (TEID), parâmetros de qualidade de serviço, localização do assinante, identificador de tarifação e causas de rejeição. Os assinantes em roaming são atendidos da mesma forma.
Figura 1: Compatibilidade entre nós antigos e novos da rede
Enquanto o GGSN estiver funcionando, o proxy pode encaminhar parte das conexões para ele. Quando o GGSN for desligado, todos os assinantes 2G/3G serão atendidos pelo PGW moderno.
A conversão é ativada nas configurações do pool e funciona em um de dois modos.
- Modo de contingência. A conexão vai para o PGW moderno somente se os gateways com função de GGSN estiverem indisponíveis.
- Modo principal. As regras de roteamento encaminham diretamente os assinantes selecionados para o PGW moderno.
O modo principal permite desativar o GGSN por etapas. Primeiro, parte dos assinantes é migrada para o novo gateway, depois todo o ponto de acesso (APN), e só então o GGSN é desativado. Durante o processo, o assinante que transita entre 2G/3G e LTE mantém a conexão.
| Detalhes técnicos | Descrição |
| Interfaces | Gn/Gp (2G/3G, GTPv1) e S5/S8 (LTE, GTPv2) |
| O que é convertido | Endereços e TEID, parâmetros de QoS (TS 23.401, anexo E), localização, Charging ID, causas de rejeição |
| Roaming | Assinantes conectados via Gp |
2. Substituição do PGW sem virada em uma única noite
Normalmente, a migração para o PGW de outro fabricante é feita de uma só vez. A virada é programada para a madrugada, e um plano de rollback preparado com antecedência permite restaurar a configuração anterior se surgirem problemas durante a migração. Com o GTPCProxy, o novo gateway pode ser introduzido gradualmente.
As regras de roteamento e os pesos do pool enviam ao novo PGW a parcela desejada de novas conexões. Os assinantes podem ser selecionados por faixa de IMSI, ponto de acesso (APN) ou tipo de rede de rádio. As sessões já estabelecidas permanecem no PGW antigo até terminarem por conta própria.
As regras e os pools ficam armazenados no documento de roteamento, que é a configuração do proxy. Ele pode ser alterado sem reiniciar o proxy. Antes de aplicá-lo, o proxy valida a nova versão, e é possível voltar à anterior com uma única ação na interface web.
Se o novo PGW começar a rejeitar conexões ou ficar sobrecarregado, o proxy percebe isso ao verificar o estado do pool e envia as conexões para outro gateway do pool. Se o PGW falhar completamente, seus assinantes se reconectam aos gateways que estão funcionando e recebem novos endereços IP. O PGW recuperado volta à operação gradualmente.
3. Gateways de parceiros, operadoras virtuais e M2M
Muitas operadoras têm operadoras móveis virtuais (MVNOs), pontos de acesso corporativos ou um grande cliente M2M com PGW próprio. Esses assinantes precisam ser distribuídos com precisão para os seus gateways. As regras do GTPCProxy escolhem o pool com base em prefixos e faixas de IMSI, no ponto de acesso, na rede pela qual o assinante se conecta e no tipo de rede de rádio.
O proxy também pode alterar os parâmetros da sessão, como o ponto de acesso, as condições de tarifação ou o tipo de conexão. Os parâmetros alterados são considerados na escolha do PGW e repassados ao gateway selecionado. Assim, o PGW do parceiro recebe os parâmetros no formato que espera, e não é preciso reconfigurar o SGW nem o MME.
Outro critério é a localização do assinante. Nas regras é possível definir até 64 áreas. Assim são montados pools regionais de PGW, um pool separado para uma área de grandes eventos ou para dispositivos M2M em determinado território.
| O que a regra considera | Parâmetro técnico |
| Número do chip SIM (prefixo ou faixa) | IMSI |
| Número de telefone (prefixo) | MSISDN |
| Ponto de acesso | APN |
| Rede pela qual o assinante se conecta | PLMN |
| Tipo de rede de rádio | RAT Type |
| Localização (até 64 áreas) | TAC, ECI, eNB, LAC, CGI, SAI, RAI |
Entre os parâmetros que o proxy pode substituir estão APN, Selection Mode, Charging Characteristics, PDN Type e outros.
4. Reconexão ao gateway da nova região
Um PGW regional é prático até o assinante se mudar para outra região com uma conexão aberta. Nesse caso, ele continua trafegando pelo gateway da região antiga. O proxy fica sabendo da mudança de localização pelos relatórios dos nós de controle da rede (MME e S4-SGSN).
O GTPCProxy pode encerrar essa conexão seguindo os procedimentos do padrão 3GPP (TS 23.401). Primeiro, ele fecha a conexão no lado do SGW e do MME, depois no lado do PGW, e pede que o dispositivo se conecte de novo. O dispositivo então se conecta ao pool da nova região e recebe um novo endereço IP.
O ideal é ativar essa função por etapas.
- Primeiro, ativa-se o modo de observação. O proxy não encerra nada; apenas conta as conexões que encerraria e as exibe nas métricas.
- Depois, ativa-se o encerramento das conexões propriamente dito. Para isso, definem-se um limite de taxa, um amortecimento e uma proteção contra encerramento em massa, quando a localização de um grande número de assinantes muda ao mesmo tempo.
Algumas conexões o proxy não toca. Se o assinante estiver em uma chamada de voz, o encerramento é adiado até o fim da conversa. Conexões de emergência e IMS, conexões com endereço estático e conexões a pontos de acesso da lista de exceções nunca são encerradas.
Extra: conexões IMS são mantidas na reinicialização do SGW
As chamadas por LTE (VoLTE) funcionam por meio de conexões IMS. Normalmente, quando um SGW é reiniciado, o PGW fica sabendo disso pela mudança no contador de reinicializações (Recovery) e apaga todas as conexões desse SGW, inclusive as conexões IMS.
Com a configuração adequada, o GTPCProxy preserva as conexões do SGW ou SGSN reiniciado para que possam ser restauradas conforme o padrão 3GPP. Por padrão, as conexões são mantidas por 3.660 segundos, ou seja, cerca de uma hora. Com isso, a reinicialização de um SGW não derruba as conexões IMS pelas quais o VoLTE funciona.
Conclusão
Nenhum dos quatro cenários exige alterar o MME, o SGW, o SGSN ou o PGW. Basta adicionar registros no DNS para os pontos de acesso desejados. O proxy trabalha com todos os nós segundo os padrões 3GPP, e todas as regras ficam armazenadas em um único documento de roteamento.
A VAS Experts propõe testar a conversão de protocolo e o encerramento de conexões na mudança de região no laboratório da operadora, nos seus próprios nós. O pacote de validação em laboratório inclui configurações, cenários, procedimento de rollback e formato de relatório. Fale com a gente, e vamos selecionar cenários sob medida para a sua rede.
