Беспроводные сети : Cisco MME Mobility Management Entity

PGW и выбор SGW механизмом MME на ASR

20 октября 2016 - Машинный перевод
Другие версии: PDF-версия:pdf | Английский (21 апреля 2016) | Отзыв

Введение

Этот документ описывает путь, которым механизм Объекта управления мобильности (MME) используется для выбора Packet Gateways (PGWs) и Serving Gateway (SGWs), и как это внедрено на Серии Cisco 5x00 Объединенный Маршрутизатор услуг (ASR5x00).

Внесенный DV Кришны Кишора, специалистом службы технической поддержки Cisco.

Записи ресурсов

В этом разделе описываются различные записи ресурса, которые используются MME.

A и AAAA

Запись ресурса используется для определения адресов узла Версии 4 (IPv4) Протокола Интернета, которые соответствуют Полному доменному имени (FQDN) хоста. Запись ресурса AAAA используется для определения адресов узла Версии 6 (IPv6) Протокола Интернета, которые соответствуют FQDN хоста.

Например:

example.example.com

1500 IN A 1.1.1.1

NAPTR

Указатель полномочий Названия (NAPTR), запись ресурса и является мощным программным средством, которое позволяет Системе доменных имен (DNS) использоваться, чтобы к сервисам поиска для большого разнообразия названий ресурса, которые не находятся в синтаксисе Доменного имени (DN).

Процедура Straightforward-NAPTR (S-NAPTR) используется для разрешения DN, названия сервиса приложения или прикладного протокола динамично для предназначения для сервера и порта и через NAPTR и через Сервис (SRV).

Например:

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

Запись ресурса SRV использует пул серверов для одиночного домена со статистической нагрузкой, балансирующейся к каждому серверу для перемещения сервисов от хоста до хоста и для обозначения некоторых хостов как основные серверы для сервиса от пула хостов.

Например:

pmip.example.com

          Pref Weight Port Target

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

Выбор PGW

Этот образ иллюстрирует выбор PGW MME для начального сообщения Присоединения и дополнительного соединения Общедоступной сети передачи данных (PDN):

Во время начального Присоединения и создания соединения PDN с доступом Проекта партнерства третьего поколения (3GPP), и PGW и SGW должны быть выбраны MME.

Параметр сервиса, который используется в процедуре S-NAPTR для PGW, является или x-3gpp-pgw:x-s5-gtp или x-3gpp-pgw:x-s5-pmip.

Необходимо настроить авторитетный сервер DNS, который ответственен за apn.epc.mnc <MNC> .mcc <MCC>.3gppnetwork.org домен с записями NAPTR для Названия-FQDN каждой точки доступа (APN-FQDN) значение в сети. Записи NAPTR сформированы из этих параметров сервиса и всех интерфейсов S5/S8:

  • 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 используется в запросах DNS MME и получен из APN. Процедуры DNS и S-NAPTR логически выводят список имен хоста, которые являются каждым вместе с сервисом, протоколом, портом и списком IPv4 и/или адресов IPv6. Это - список кандидатов PGW для определенного APN. Этот список кандидатов передают через логику выбора для выбора определенного PGW. Логика выбора может использовать параметры, такие как:

  • Загрузка (локально выведенный)

  • Заказ, предпочтение и вес (предоставленный DNS)

  • Словосочетание с SGW (изученный из DNS - ответов)

  • Топологическая близость

Примечание: Как только с PGW успешно связались, выбранное имя хоста PGW, используемый IP-адрес PGW, номер порта, и тип выбранного протокола сохранен в MME на PDN.

APN-FQDN

APN получен функцией обнаружения узла Ядра пакетной сети Evolved Packet Core (EPC) для 3GPP доступы и имеет две части: Идентификатор сети (NI) APN и Идентификатор оператора (OI) APN.

Например:

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

APN-FQDN получен из APN через вставку метки apn.epc. между APN-NI и OI APN по умолчанию, и через замену метки .gprs в конце OI APN по умолчанию с метками.3gppnetwork.org.

Например, с APN Интернета mnc015.mcc234.gprs, полученный APN-FQDN является Интернетом apn.epc.mnc015.mcc234.3gppnetwork.org.

Этот формат используется MME в запросах DNS сетям с DNS, настроенным к Выпуску 8. Записи DNS, которые настроены в этом местоположении, являются записями NAPTR и включают все интерфейсы S5/S8 для PGW и расположенных PGWs/SGWs, которые предназначены, чтобы использоваться для того APN.

Существует точно три метки, и последняя метка является gprs. APN преобразован к формату APN-FQDN, как описано в подпункте 19.4.2.2.3 3GPP Технические спецификации (TS) 23.003 [2]:

Если APN будет иметь последние три метки, совпадающие с образцом "mnc <MNC> .mcc <MCC> .gprs", где <MNC> и <MNC> каждый составлены из 3 десятичных цифр, то последние 3 метки APN должны быть заменены "apn.epc.mnc <MNC> .mcc <MCC>.3gppnetwork.org" для формирования APN-FQDN.

Еще, если Пользовательское оборудование (UE) / Мобильная станция (MS) будет в домашней сети, и строка APN имеет как последняя метка "gprs", то то последняя метка "gprs" в строке APN должна быть заменена "apn.epc.mnc <MNC> .mcc <MCC>.3gppnetwork.org" для формирования APN-FQDN, где Код сети мобильной связи (MNC) и значения Мобильного кода страны (MCC) являются значениями домашней сети. Если Сеть мобильной связи общественной земли Дом (HPLMN) OI 1 (полученный из поля APN OI Replacement в профиле абонента) не соответствует образцу "mnc <MNC> .mcc <MCC> .gprs", этот вариант использования происходит.

В противном случае APN недопустим и не может использоваться для использования APN Выпуска 8.

Поиск APN для простого LTE (список кандидатов PGW)

Вот пример поиска APN для простого сценария Долгосрочного развития (LTE) от TS 29.303:

Примите небродящий LTE, UE указывает, что хочет использовать строку APN-NI "imsTV2" для MME в нашем примере сети в начальном присоединении.

Примечание 1:  $ORIGIN напоминания является epc mnc990.mcc311.3gppnetwork.org. и используется здесь просто для хранения длины текста в качестве примера управляемой

MME запускает процедуру S-NAPTR с Уникальной строки Приложения = imsTV2.apn. $ORIGIN и заданные сервисы x-3gpp-pgw:x-s5-gtp и x-3gpp-pgw:x-s5-pmip.

MME запускается с Уникальной строки Приложения = imsTV2.apn. $ORIGIN и заданные сервисы x-3gpp-pgw:x-s5-gtp и x-3gpp-pgw:x-s5-pmip

--------- 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 сохраняет только записи NAPTR с соответствующими сервисами x-3gpp-pgw:x-s5-gtp и получение x-3gpp-pgw:x-s5-pmip:

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

NAPTR видов узла MME получением RFC 3958

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

Записи Хранилищ MME, так как они - флаг "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 теперь имеет заключительный список кандидатов (A, и поиск AAAA отсрочен для нашего ручного примера),

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

Необходимые записи A/AAAA были включены с дополнительными записями. Т.е.

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::

и

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::

Если бы A и записи AAAA не были доступны в разделе Дополнительной записи (или кэш DNS), то MME сделал бы поиски A/AAAA. На который была бы похожа эмуляция с ручными командами:

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

Мы можем сформировать полный список кандидатов теперь (после того, как случайная перестановка A и записей AAAA) для получения

(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::)

Выбор SGW

Функция выбора SGW выбирает доступный SGW для обслуживания UE. Выбор основывается на топологии сети. Выбранный SGW служит местоположению UE, и когда существуют области обслуживания SGW, которые накладываются, выбор мог бы предпочесть SGWs с областями обслуживания, которые уменьшают вероятность изменения SGW.

Выбор SGW использует Отслеживание области Identity (TAI), которое предоставляет сведения о местоположении прикрепления UE к сети с радиодоступом (RAN). Необходимо настроить авторитетный сервер DNS, который ответственен за записи NAPTR под областью Identity-FQDN Отслеживания (TAI-FQDN) для каждого значения TAI в сети. Записи NAPTR сформированы из этих параметров сервиса и всех интерфейсов S5/S8:

  • 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 используется в запросах DNS MME. Процедуры S-NAPTR, описанные в последующих разделах, логически выводят список имен хоста, каждое из которых вместе с сервисом, протоколом, портом и списком IPv4 и/или адресов IPv6. Это - список кандидатов SGWs для определенного APN. Этот список кандидатов передают через логику выбора для выбора определенного SGW. Логика выбора может использовать параметры, такие как:

  • Покрытие TAI

  • Загрузка (локально выведенный)

  • Заказ, предпочтение и вес (предоставленный DNS)

  • Словосочетание с PGW (изученный из DNS - ответов)

  • Топология (Имя узла PGW)

TAI-FQDN

MME создает TAI-FQDN, как определено в sub пункте 19.4.2.3 3GPP TS 23.003. TAI-FQDN создан в этом формате:

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

Отслеживание кода зоны (TAC) является целым числом на 16 битов. <Старший байт TAC> шестнадцатеричная строка наиболее значимого байта в TAC, и <младший байт TAC> шестнадцатеричная строка младшего значащего байта.

Поиск TAI для простого LTE (список кандидатов SGW)

Вот пример поиска TAI для Простого сценария LTE от TS 29.303:

Примите небродящий LTE, который выполняет UE, и начальная буква подключают, и указывает, что это хочет использовать APN-NI (APN в сети этого оператора). MME знает, что это не должно использовать S8, так как это - нероуминг UE и должно быть локальным APN, таким образом, используется S5.

Примечание 1: $ORIGIN напоминания является epc mnc990.mcc311.3gppnetwork.org. и используется здесь просто для хранения длины текста в качестве примера управляемой.

MME имеет значение TAI, где подключил UE. Мы предполагаем, что младший байт TAC шестнадцатеричный 11, и старший байт шестнадцатеричный 40.

MME запускает процедуру S-NAPTR с Уникальной строки Приложения = tac-lb11.tac-hb40.tac. $ORIGIN и заданные сервисы x-3gpp-sgw:x-s11, x-3gpp-sgw:x-s5-gtp, x-3gpp-sgw:x-s5-pmip.

Примечание 2: Этот определенный поставщик MME ищет значения x-s11, который является только дополнительной оптимизацией. Это не будет обладать никаким преимуществом в данном примере, так как оператор принял решение не настроить их.

Здесь мы эмулируем то же действие, которое MME сделал бы вручную с "вырыть" командой.

-

-------- 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 сохраняет только NAPTR с соответствующими сервисами x-3gpp-sgw:x-s11, x-3gpp-sgw:x-s5-gtp, и получение x-3gpp-sgw:x-s5-pmip

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

Обратите внимание, что x-s8-gtp действительно не включены, но сохранены здесь, чтобы позволить читателю видеть, какой учет NAPTR вели от DNS - ответа.

Узел MME сортирует записи NAPTR получением RFC 3958

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

Хранилища MME

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 теперь имеет список кандидатов

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

Снова записи A/AAAA были доступны в разделе дополнительной записи.

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::

и

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::

Из списка кандидатов, который заканчивается, SGW выбран на основе комбинации этих критериев:

  • Максимальное покрытие TA

  • Географическая близость

  • Распределение нагрузки

  • Объединенная функциональность PGW/SGW

  • Протоколы, которые поддерживаются

Конфигурации ASR5x00

В этом разделе описываются соответствующие конфигурации для ASR5x00.

Протокол S5/S8

S5 и протоколы S8 должны быть конфигурируемыми для MME на на основание HPLMN. Это используется для включения в короткий список записей ресурса, которые возвращены сервером DNS. Только PGW, которые поддерживают настроенный протокол, считают в шлюзе (GW) выбором. Конфигурация размещена под профилем Управления вызовами (CC), который привязан к политике оператора.

Например:

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

DNS

Система позволяет одному сервису DNS - клиента быть настроенным на контекст. Сервис DNS - клиента, который будет использоваться для разрешения FQDN, называют под профилем CC и/или сервисом MME отдельно для PGW и SGW. В профиле CC название контекста является обязательным, поскольку профиль CC не присоединен ни к какому контексту. В сервисе MME название контекста является дополнительным. Если никакое название не задано, контекст сервиса MME используется для сервиса DNS.

Профиль CC

Вот соответствующая конфигурация для профиля CC:

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

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

Сервис MME

Вот соответствующая конфигурация для сервиса MME:

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

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

Произведите выборку конфигурации DNS - клиента

Вот типовая конфигурация DNS - клиента на ASR5x00:

#(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

Процедура Разрешения DNS для S/P-GW вызвана только, когда включена информация о CLI, которую показывают в предыдущем примере. В противном случае статический адрес, который настроен в сервисе MME, используется.

Кроме того, если Разрешение DNS отказывает, то статический адрес, который настроен в сервисе MME, используется.

Условия выбора GW

Эта конфигурация размещена под профилем CC, который привязан к политике оператора. Это решает алгоритмы выбора, которые используются для возможного выбора PGW/SGW от записей ресурса, которые возвращены DNS. Только один из критериев может быть настроен за один раз.

Например:

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

Когда словосочетание является критерием выбора, вот некоторые важные факторы:

  • Словосочетание должно быть настроено и для PGW и для выбора SGW для словосочетания для функционирования должным образом.

  • Словосочетанию дают наивысший приоритет. Другими словами, даже если степень меток, которые совпадают между нерасположенной парой PGW/SGW, могла бы быть выше, чем расположенная пара, расположенная пара выбрана.

  • Имена хоста и с topon и с метками topoff рассматривают в словосочетании.

  • Словосочетание неявно означает соответствие топологии. Если расположенный узел PGW/SGW не может быть найден, то топологически самые близкие узлы выбраны затем.

Примечание: Зависящий от требований оператора, этот подход мог бы измениться в будущем для разделения условий соответствия топологии и словосочетания.

Дополнительные настройки

Вот некоторые дополнительные настройки, которые необходимо внедрить на ASR5x00:

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

Полезные команды устранения проблем

Можно использовать эти команды для устранения проблем механизма MME:

#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 <>

Дополнительные сведения



Document ID: 119015