无线 : Cisco MME 移动管理实体

由MME机制的PGW和SGW选择在ASR

2016 年 10 月 24 日 - 机器翻译
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简介

本文描述移动性管理实体的方式(MME)机制用于为了选择数据包网关(PGWs)和服务网关(SGWs),并且如何在Cisco 5x00系列聚集的服务路由器(ASR5x00)实现。

贡献用克里希纳Kishore DV, Cisco TAC工程师。

资源记录

此部分描述由MME使用的多种资源记录。

A和AAAA

A资源记录用于为了定义对应于主机的完全合格的域名(FQDN)的互联网协议版本4 (IPv4)主机地址。AAAA资源记录用于为了定义对应于主机的FQDN的互联网协议版本6 (IPv6)主机地址。

示例如下:

example.example.com

1500 IN A 1.1.1.1

NAPTR

命名权限指示器(NAPTR)资源记录和是允许使用的域名系统(DNS)为了为多样化的资源名称查寻服务不在域名的一个强大的工具(DN)语法。

直接NAPTR (S-NAPTR)步骤动态地使用DN、应用服务名称或者应用协议的解决方法为了通过两NAPTR和服务(SRV)瞄准服务器和端口。

示例如下:

starent.apn.epc.mnc012.mcc345.3gpp.org

             order pref flags

2000 IN NAPTR 100 10   "s"   "SGW:PMIP"           ( ; service

                         ""                          ; regexp

                         pmip.example.com.           ; replacement

                                                  )   

SRV

SRV资源记录使用服务器的池单个域与静态负载均衡到每个服务器为了移动从主机的服务主机和为了选定一些主机作为一服务的主服务器从主机的池。

示例如下:

pmip.example.com

           Pref Weight Port Target

1500 IN SRV 10   0     10000 example.example.com.

PGW选择

此镜像由最初的附上消息和另外的公共数据网(PDN)连接的MME说明PGW选择:

在最初的附上和PDN连接创建时与第3生成合伙企业项目(3GPP)访问,必须由MME选择PGW和SGW。

在S-NAPTR步骤使用PGW的服务参数是x-3gpp-pgw:x-s5-gtpx-3gpp-pgw:x-s5-pmip

您必须设置对与NAPTR记录的apn.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3gppnetwork.org域负责在网络的每个接入点NAME FQDN的授权DNS服务器(APN-FQDN)值的。NAPTR记录从这些服务参数和所有S5/S8接口形成:

  • x-3gpp-pgw:x-s8-gtp

  • x-3gpp-pgw:x-s8-pmip

  • x-3gpp-pgw:x-s5-gtp

  • x-3gpp-pgw:x-s5-pmip

APN-FQDN用于DNS查询由MME和从APN派生。DNS和S-NAPTR步骤逻辑上输出其中每一加上服务、协议、端口和IPv4和IPv6地址列表主机名的列表。这是PGWs的候选列表特定的APN。此候选列表通过选择逻辑通过为了选择一特定PGW。选择逻辑能使用参数例如:

  • 负载(本地推导)

  • 命令、首选和权重(提供的DNS)

  • 与SGW的搭配(了解从DNS答复)

  • 拓扑严紧

注意:一旦PGW顺利地被接触了,选定PGW主机名、使用的PGW IP地址、端口号和选定协议类型在MME存储每个PDN。

APN-FQDN

APN由3GPP访问的演变的数据包核心(EPC)节点发现功能接收并且有两部分:APN网络标识(倪)和APN操作员标识符(OI)。

示例如下:

APN NI - <APN-NI>
APN OI - mnc<MNC>.mcc<MCC>

APN-FQDN从APN获取通过标签apn.epc的插入APN-NI和默认APN-OI之间的和通过标签.gprsat的更换默认APN-OI的结尾用标签.3gppnetwork.org

例如,与internet.mnc015.mcc234.gprs APN,派生的APN-FQDN是internet.apn.epc.mnc015.mcc234.3gppnetwork.org

MME使用此格式在对网络的DNS查询用DNS设置对Release-8。在此位置设置的DNS记录是NAPTR记录并且包括打算使用那APN的所有S5/S8为PGW和被排列的PGWs/SGWs建立接口。

正确地有三个标签,并且最后标签是gprs。APN变换对APN-FQDN格式,正如3GPP技术规范(TS)的从句19.4.2.2.3所描述23.003 [2]

如果APN有匹配模式“mnc<MNC>.mcc<MCC>.gprs”的最后三个标签,其中<MNC>和<MNC>中的每一个撰写3十进制数,则APN的最后3个标签替换将"apn.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3gppnetwork.org"形成APN-FQDN。

如果用户Equipment(UE)/莫比尔Station(MS)是在家庭网络,并且APN字符串有,最后标记“gprs”,然后为时标签“gprs”在APN字符串替换将"apn.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3gppnetwork.org"形成移动网络Code(MNC)和移动国家Code(MCC)值是家庭网络的值的APN-FQDN。此用例发生,如果家庭公有土地莫比尔Network(HPLMN) OI-1 (派生从用户配置文件的APN OI替换字段)不依照模式“mnc<MNC>.mcc<MCC>.gprs”。

否则APN无效,并且不可能用于版本8 APN使用情况。

简单LTE的(PGW候选列表) APN查找

这是APN查找的示例一个简单长期演变(LTE)方案的从TS 29.303 :

假设非漫游LTE UE指示它要使用APN-NI字符串"imsTV2"到MME在我们的示例网络在最初的附上。

注释 1:  提醒$ORIGIN是epc.mnc990.mcc311.3gppnetwork.org。并且使用此处保持示例文本的长度管理

MME开始与应用程序唯一字符串= imsTV2.apn.$ORIGIN的S-NAPTR步骤和所需的服务x-3gpp-pgw:x-s5-gtp和x-3gpp-pgw:x-s5-pmip。

MME从应用程序唯一字符串= imsTV2.apn.$ORIGIN和所需的服务x-3gpp-pgw:x-s5-gtp和x-3gpp-pgw:x-s5-pmip开始

--------- Command to DNS server----------

## dig @192.0.2.247 +tcp NAPTR imsTV2.apn.$ORIGIN

---------Start Response from DNS server----------

;; QUESTION SECTION:

;imsTV2.apn.$ORIGIN. IN NAPTR

;; ANSWER SECTION:

imsTV2.apn.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 600 999 "a" "x-3gpp-pgw:x-s8-pmip" ""
topoff.vip2.gw01.node.$ORIGIN.

imsTV2.apn.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 100 999 "a" "x-3gpp-pgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp"
"" topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN.

imsTV2.apn.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 200 999 "a" "x-3gpp-pgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp"
"" topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN.

imsTV2.apn.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 500 999 "a" "x-3gpp-pgw:x-s8-pmip" ""
topoff.vip2.gw21.node.$ORIGIN.

---------End Response from DNS server----------

MME保留与匹配服务x-3gpp-pgw:x-s5-gtp和x-3gpp-pgw:x-s5-pmip产生的仅NAPTR记录:

NAPTR record set

replacement service flag order preference

topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN x-3gpp-pgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp "a" 100 999

topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN x-3gpp-pgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp "a" 200 999

MME节点通过RFC 3958产生排序NAPTR

NAPTR record set

replacement service flag order preference

topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN x-3gpp-pgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp "a" 100 999

topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN x-3gpp-pgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp "a" 200 999

MME存储记录,因为他们是标志“a”

topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN services of x-3gpp-pgw:x-s5-gtp

topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN services of x-3gpp-pgw:x-s5-gtp

MME当前有最终候选列表(A和AAAA查找为我们的手示例延迟)

topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN services of x-3gpp-pgw:x-s5-gtp

topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN services of x-3gpp-pgw:x-s5-gtp

需要的A/AAAA记录包括与额外记录。即。

topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN. 3600 IN A 192.0.2.116

topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN. 3600 IN A 192.0.2.115

topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN. 3600 IN AAAA 2001:db8:0:e::

topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN. 3600 IN AAAA 2001:db8:0:f::

并且

topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN. 3600 IN A 192.0.2.114

topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN. 3600 IN A 192.0.2.113

topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN. 3600 IN AAAA 2001:db8:0:c::

topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN. 3600 IN AAAA 2001:db8:0:d::

IF A和AAAA记录不是可用的在额外记录部分(或DNS缓存) MME将执行A/AAAA查找。哪模拟用手工的命令将看起来:

dig @192.0.2.247 +tcp A topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN

dig @192.0.2.247 +tcp AAAA topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN

dig @192.0.2.247 +tcp A topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN

dig @192.0.2.247 +tcp AAAA topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN

我们能当前形成全双工候选列表(在随机以后拖曳A和AAAA记录)获得

(topoff.vip1.gw21.node.$ORIGIN ,services of x-3gpp-pgw:x-s5-gtp ,
{192.0.2.115,192.0.2.116}, { 2001:db8:0:e::,2001:db8:0:f::} )

(topoff.vip1.gw01.node.$ORIGIN ,services of x-3gpp-pgw:x-s5-gtp ,
{192.0.2.114,192.0.2.113}, { 2001:db8:0:c::, 2001:db8:0:d::)

SGW选择

SGW选择功能选择联机SGW为UE服务。选择根据网络拓扑。选定SGW服务UE位置,并且,当有交迭的SGW服务区域时,选择也许更喜欢与减少SGW更改的可能性的服务区域的SGWs。

SGW选择使用跟踪的区域标识(TAI),提供关于UE附件位置的信息对无线接入网(RAN)的。您应该设置对NAPTR记录负责在跟踪的区域标识FQDN的授权DNS服务器(TAI-FQDN)下在网络的每个TAI值的。NAPTR记录从这些服务参数和所有S5/S8接口形成:

  • x-3gpp-sgw:x-s8-gtp

  • x-3gpp-sgw:x-s8-pmip

  • x-3gpp-sgw:x-s5-gtp

  • x-3gpp-sgw:x-s5-pmip

TAI-FQDN用于DNS查询由MME。S-NAPTR步骤,描述在后面的章节,逻辑上输出主机名列表,其中每一加上服务、协议、端口和IPv4和IPv6地址列表。这是SGWs候选列表特定的APN。此候选列表通过选择逻辑通过为了选择特定SGW。选择逻辑能使用参数例如:

  • TAI覆盖

  • 负载(本地推导)

  • 命令、首选和权重(DNS提供)

  • 与PGW的搭配(了解从DNS答复)

  • 拓扑(PGW节点名)

TAI-FQDN

MME修建TAI-FQDN如对3GPP TS 23.003的子条款19.4.2.3定义。TAI-FQDN在此格式被修建:

tac-lb<TAC-low-byte>.tac-hb<TAC-high-byte>.tac.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>. 3gppnetwork.org

跟踪区域代码(TAC)是一个16个位整数。<TAC-high-byte>是最高有效字节的十六进制字符串在TAC的,并且<TAC-low-byte>是最低有效字节的十六进制字符串。

简单LTE的(SGW候选列表) TAI查找

这是TAI查找的示例一个简单LTE方案的从TS 29.303 :

假设非漫游LTE UE实行并且标注姓名起首字母附上并且指示要使用APN-NI (在此操作员的网络的APN)。MME知道不需要使用S8,因为是非漫游UE,并且必须是本地APN,因此S5使用。

注释 1: 提醒$ORIGIN是epc.mnc990.mcc311.3gppnetwork.org。并且使用此处保持示例文本的长度管理。

MME有UE附加的TAI值。我们假设TAC的低字节是十六进制11,并且高位字节是十六进制40。

MME开始与应用程序唯一字符串= tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN和所需的服务x-3gpp-sgw:x-s11,x-3gpp-sgw:x-s5-gtp的S-NAPTR步骤, x-3gpp-sgw:x-s5-pmip。

注释 2:此特定的MME供应商寻找x-s11值,是仅一可选优化。因为操作员选择不设置他们,这不会有在本例中的任何好处。

此处我们模拟MME用“开掘”命令将手工执行的同一操作。

-

-------- Command to DNS server----------

## dig @192.0.2.247 +tcp NAPTR tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN

---------Start Response from DNS server----------

;; QUESTION SECTION:

;tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN. IN NAPTR

;; ANSWER SECTION:

tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 400 999 "a" "x-3gpp-sgw:x-s8-pmip"
"" topoff.eth9.gw01.node.$ORIGIN.

tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 500 999 "a" "x-3gpp-mme:x-s10" ""
topoff.eth1.mmec02.mmegi8001.mme.$ORIGIN.

tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 600 999 "a" "x-3gpp-mme:x-s10" ""
topoff.eth1.mmec01.mmegi8001.mme.$ORIGIN.

tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 100 999 "a"
"x-3gpp-sgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp" "" topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN.

tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 200 999 "a"
"x-3gpp-sgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp" "" topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN.

tac-lb11.tac-hb40.tac.$ORIGIN. 3600 IN NAPTR 300 999 "a"
"x-3gpp-sgw:x-s8-pmip" "" topoff.eth9.gw21.node.$ORIGIN.

---------End Response from DNS server----------

MME保留与匹配服务x-3gpp-sgw:x-s11,x-3gpp-sgw:x-s5-gtp的仅NAPTR和x-3gpp-sgw:x-s5-pmip产生

NAPTR record set

replacement service flag order preference

topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN x-3gpp-sgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp "a" 200 999

topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN x-3gpp-sgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp "a" 100 999

注释x-s8-gtp确实没有包括,然而保持此处允许读者发现哪个NAPTR记录从DNS答复被保留了。

MME节点通过RFC 3958产生排序NAPTR记录

NAPTR record set

replacement service flag order preference

topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN x-3gpp-sgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp "a" 100 999

topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN x-3gpp-sgw:x-s5-gtp:x-s8-gtp "a" 200 999

MME存储

topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN services of x-3gpp-sgw:x-s5-gtp

topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN services of x-3gpp-sgw:x-s5-gtp

MME当前有候选列表

topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN services of x-3gpp-sgw:x-s5-gtp

topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN services of x-3gpp-sgw:x-s5-gtp

再次A/AAAA记录是可用的在额外记录部分。

topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN. 3600 IN A 192.0.2.140

topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN. 3600 IN A 192.0.2.139

topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN. 3600 IN AAAA 2001:db8:0:26::

topoff.eth4.gw21.node.$ORIGIN. 3600 IN AAAA 2001:db8:0:27::

并且

topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN. 3600 IN A 192.0.2.132

topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN. 3600 IN A 192.0.2.131

topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN. 3600 IN AAAA 2001:db8:0:1e::

topoff.eth4.gw01.node.$ORIGIN. 3600 IN AAAA 2001:db8:0:1f::

从发生的候选列表,根据这些标准的组合选定的SGW :

  • 最大TA覆盖

  • 地理接近度

  • 负载平衡

  • 复合PGW/SGW功能

  • 支持的协议

ASR5x00配置

此部分描述ASR5x00的相关配置。

S5/S8协议

S5和S8协议应该是可配置为在a的MME每个HPLMN基本类型。这用于为了列名由DNS服务器返回的资源记录。支持已配置的协议仅的PGWs在网关(GW)选择考虑。配置被放置在关联与操作员策略的呼叫控制(CC)配置文件下。

示例如下:

[ingress]asr5000(config-call-control-profile-lmn)# plmn-protocol plmnid mcc <> mnc <>
{ [s5-protocol <[pmip | gtp] >] | [s8-protocol <[pmip | gtp]>] }

DNS

系统允许每上下文将配置的一项DNS客户端服务。将用于FQDN解决方法DNS客户端服务分开被命名在CC配置文件和MME服务下对于PGW和SGW。在CC配置文件,因为CC配置文件没有附加到任何上下文,上下文名称是必须。在MME服务中,上下文名称可选。如果名称没有指定, MME服务的上下文使用DNS服务。

CC配置文件

这是CC配置文件的相关配置:

[ctxt]asr5000(config-call-control-profile-lmn)# dns-pgw context <name>

[ctxt]asr5000(config-call-control-profile-lmn)# dns-sgw context <name>

MME服务

这是MME服务的相关配置:

[ctxt]asr5000(config-mme-service)#dns pgw [context <name>]

[ctxt]asr5000(config-mme-service)#dns sgw [context <name>]

示例DNS客户端配置

这是在ASR5x00的一个示例DNS客户端配置:

#(config-ctx)# ip name-servers 192.20.20.1 192.20.20.3

#(config-ctx)# dns-client xyz

bind address 192.20.20.2 port 6011

resolver retransmission-interval 3

resolver number-of-retries 2

cache ttl positive 86400

cache ttl negative 60

cache size central 50000

cache size local 1000

cache algorithm central FIFO

cache algorithm local LRU

no round-robin-answers

S/P-GW的DNS解析步骤调用,只有当在前一个示例时显示的CLI信息启用。否则,在MME服务中配置使用的静态地址。

另外,如果DNS解析发生故障,然后在MME服务中配置使用的静态地址。

GW选择标准

此配置被放置在关联与操作员策略的CC配置文件下。它决定使用为了最终选择从资源记录的PGW/SGW由DNS返回的选择算法。仅一标准可以每次配置。

示例如下:

[ctxt]asr5000(config-call-control-profile-lmn)# gw-selection [ topology |
collocation | pgw < weight > | sgw <weight> ]

这是一些重要考虑事项,当搭配是选择标准时:

  • 应该为PGW和SGW选择配置搭配为了搭配能正常运行。

  • 搭配给最高优先级。换句话说,即使配比在一个非被排列的PGW/SGW对之间的度标签高于一个被排列的对也许,被排列的对选择。

  • 主机名用topontopoff标签在搭配考虑。

  • 搭配隐含地含义拓扑匹配。如果不可能找到一个被排列的PGW/SGW节点,则拓扑上最接近的节点其次选择。

注意:从属在操作员要求,此方法也许在将来更改为了分离搭配和拓扑匹配标准。

另外的配置

这是您在ASR5x00必须实现的一些另外的配置:

context ingress

ip domain-lookup

ip name-servers <ip address of the Linux machine (it should be running bind)>

dns-client dns

bind address 192.80.10.2

round-robin-answers

exit

mme-service <mmesvc>

dns pgw dns-service dns context ingress

dns sgw dns-service dns context ingress

exit

有用的故障排除命令

您能使用这些命令为了排除故障MME机制:

#dns-client query client-name dns query-type NAPTR query-name
<starent.com.apn.epc.mncxxx.mccxxx.3gppnetwork.org>


#show dns-client <dns1> statistics 

#show dns-client cache client <>

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