تكوين دعم جودة الخدمة وتطبيقها لبوابة حزمة ASR 5x00

المقدمة

تقدم هذه المقالة نظرة عامة مختصرة على دعم جودة الخدمة (QoS) في موجه الخدمة المجمعة (ASR) 5x00 Packet Gateway (PGW) من Cisco. دعم فرض جودة الخدمة هو أحد القدرات المهمة التي يحتاج PGW إلى دعمها في شبكة Enhanced Packet Core (EPC). هناك جوانب متعددة لجودة الخدمة يلزم دعمها في PGW من أجل التوافق مع المواصفات. يمثل حامل نظام الحزم المتطور (EPS) مستوى القابلية للتقسيم بالنسبة إلى التحكم في جودة الخدمة على مستوى الحامل في EPC وأنواع الوصول الأخرى.

ملف تعريف جودة خدمة حامل EPS

يتضمن ملف تعريف جودة خدمة حامل EPS المعلمات QCI و ARP و GBR و MBR. يتم إقران كل حامل EPS (GBR وغير GBR) بمعلمات جودة الخدمة لمستوى الحامل التالية:

معرف فئة جودة الخدمة (QCI): QCI هي قيمة مرجعية يتم إستخدامها كمرجع للمعلمات الخاصة بعقدة الوصول التي تتحكم في معالجة إعادة توجيه الحزمة على مستوى الحامل (مثل أوزان الجدولة، وحدود الدخول، وحدود إدارة قائمة الانتظار، وتكوين بروتوكول طبقة الارتباط، وما إلى ذلك)، والتي تم تكوينها مسبقا بواسطة المشغل الذي يملك عقدة الوصول (على سبيل المثال eNodeB). يتم الحصول على تحديد واحد إلى واحد لقيم QCI القياسية للخصائص الموحدة من خلال المواصفات الفنية (TS) 23.203.

أولوية التخصيص والاحتفاظ: يحتوي بروتوكول تحليل العناوين على معلومات عن مستوى الأولوية (المعدل)، والقدرة الاستباقية (العلم)، والضعف الاستباقي (العلم). الغرض الأساسي من بروتوكول تحليل العناوين (ARP) هو تقرير ما إذا كان يمكن قبول طلب إنشاء/تعديل لحامله أو أنه يلزم رفضه بسبب قيود الموارد (عادة ما تكون القدرات اللاسلكية المتاحة لحاملي جوائز تحديد النوع الاجتماعي). يتم إستخدام ARP أيضا في وظيفة فرض السياسة والتشغيل (PCEF)/ وظيفة سياسة وقاعدة الشحن (PCRF) لتوصيل الحامل مع QCI. Carrier-Binding هو عملية ربط قواعد "السياسة" و"التحكم في الشحن" (PCC) بحامل EPS معين.

معدل البت المضمون (GBR): قابل للتطبيق فقط على حاملي حقوق الملكية الفكرية. يشير GBR إلى معدل البت الذي يمكن توقع توفيره بواسطة حامل GBR. ومن المتوقع أن تقوم شبكة الوصول اللاسلكية (RAN) والجوانب الأساسية بحجز GBR للحامل.

الحد الأقصى لمعدل البت (MBR): قابل للتطبيق على كل من الجهات التي تحمل بيانات gbr وغير الخاضعة لها. يحدد MBR معدل البت الذي يمكن توقع توفيره من قبل الحامل (على سبيل المثال، قد يتم تجاهل حركة المرور الزائدة من خلال وظيفة تشكيل المعدل). قد يتم تعيين الحد الأقصى للتكرار (MBR) الخاص بحامل حماية gbr معين أكبر من الحد الأقصى.

يرتبط كل وصول إلى اسم نقطة الوصول، بواسطة جهاز مستخدم، بمعلمة جودة الخدمة التالية:

وفقا للحد الأقصى لمعدل البت لتجمع APN (APN-AMBR): يحد هذا المعدل من معدل البت الإجمالي الذي يمكن توقعه ليتم تقديمه عبر جميع مستلمي بيانات الحزم غير المستندة إلى gbr لجميع إتصالات شبكة بيانات الحزم (PDN) الخاصة ب APN نفسه. يفرض حرس الحدود سلاح البحرية على أمبرر في إرتباط مباشر. ويجري إنفاذ نظام APN AMBR في الوصلة في الوقت نفسه، بالإضافة إلى ذلك في نظام PGW.

يتم إقران كل UE بمعلمة جودة الخدمة لمستوى تجميع الحامل التالي:

معدل الحد الأقصى للبت الإجمالي لكل وحدة من وحدات UE (UE-AMBR): تحدد وزارة الطاقة البحرية المتوسطة الدخل مبلغ APN-AMBR لجميع الأجهزة النشطة على أن تصل إلى قيمة UE-AMBR المكتتب به. ويحد UE-AMBR من معدل البت الإجمالي الذي يمكن توقع توفيره عبر جميع حاملي UE من غير مستخدمي GBR (على سبيل المثال، قد يتم التخلص من حركة المرور الزائدة من خلال وظيفة تشكيل المعدل). تعمل مجموعة الجيل الرابع على تشغيل محرك UE في الوصلات الطرفية والواصلة النهائية.

ويشير كل من معدل السرعة الإجمالي ومعدل المرور المتعدد المراحل إلى معدل حركة المرور لكل حامل، في حين يشير UE-AMBR/APN-AMBR إلى معدلات المرور لكل مجموعة من الحاملات.  ويشير كل من معدل السرعة الإجمالي ومعدل المرور المتعدد المراحل إلى معدل حركة المرور لكل حامل، في حين يشير UE-AMBR/APN-AMBR إلى معدلات المرور لكل مجموعة من الحاملات. تحتوي كل معلمة من معلمات جودة الخدمة هذه على وصلة ومكون إرتباط تنازلي.

بالنسبة للحاملين gbr، يحمل عنصر معلومات جودة خدمة الحامل (IE) (في رسالة طلب حامل الإنشاء/التحديث) معدل بيانات GBR الخاص بحامله ومعدل بيانات MBR (وفقا للمواصفات الفنية (TS) 23.401، sec 4.7.3)، ولكن يمكن أن يحمل إجراء Flow QoS IE في Bearer Resource Command (BRC) فقط معدل بيانات GBR (وفقا ل TS 23.401، sec 5.4.5). سيكون لكل قاعدة من قواعد لجنة الاتصالات السلكية واللاسلكية المرتبطة بحاملي حقوق النسخ المباشر (GBR) معدل بيانات خاصة بهم على مستوى قواعد لجنة الاتصالات السلكية واللاسلكية (PCC). يتم اشتقاق معدلات بيانات مستوى الحامل للبروتوكولات متعددة البروم (MBR) والجنائية (GBR) لحاملها من خلال إضافة معدلات بيانات المرادفات متعددة البروم (MBR) والجرامات الثنائية (GBR) المقابلة لقواعد لجنة الاتصالات الثنائية (PCC) المرتبطة بحامل EPS هذا.

بالنسبة للحاملين الذين لا يخضعون لمعيار GBR، لا ينطبق معدل البيانات GBR، ويحمل QoS IE لحاملها دائما معدل بيانات MBR كصفر (وفقا لمعيار TS 23.401، sec 4.7.3)، وحتى Flow QoS IE في إجراء BRC يكون معدل بيانات MBR صفر (وفقا لمعيار TS 23.401، sec 5.4.5). وبالنسبة لحاملي البيانات من غير الحائزين للضمانات الجمركية، يمكن تقاسم معدل البيانات بين حامليها المتعددين، لا يوجد معدل منفصل للبيانات عن كل حاملها. سيكون لكل قاعدة من قواعد PCC المرتبطة بالجهات التي لا تطبق قواعد تحديد المعدل المستندة إلى النتائج (MBR) معدل بيانات خاص بها على مستوى قواعد PCC.

دعم ميزة جودة الخدمة الأساسية

• دعم إنفاذ معدل بيانات APN-AMBR.
• دعم فرض جودة الخدمة (QoS) لحاملها الافتراضي.
• دعم فرض معدل نقل البيانات على مستوى الخدمة (قاعدة PCC).
• دعم تمييز نقطة كود الخدمات المميزة (DSCP).
• دعم ربط الحامل.

دعم الإنفاذ في برنامج APN-AMBR

APN AMBR عبارة عن معلمة اشتراك مخزنة لكل APN في خادم المشترك المنزلي (HSS). يوفر Mobility Management Entity(MME)/ Service Gateway (SGW) APN-AMBR أثناء إنشاء الحامل الافتراضي/نقل GnGp/إجراء تعديل جودة الخدمة الذي تم البدء فيه. وبعد ذلك يتم تفويض APN-AMBR هذا باستخدام PCRF. وبعد ذلك، يقوم الفريق العامل في نهاية المطاف بتنفيذ معدل البيانات المأذون به في إطار نظام الإبلاغ الموحد. يحدد APN-AMBR معدل البت الإجمالي الذي يمكن توقع توفيره عبر جميع الجهات التي لا تستخدم GBR لجميع إتصالات PDN الخاصة ب APN نفسه. ومن المحتمل أن يستخدم كل من أولئك الذين لا يحملون تلك الحقوق كامل APN AMBR، وذلك مثلا عندما لا يحمل الأشخاص الآخرون الذين لا يحملون تلك الحقوق أي حركة مرور. يعمل هذا النظام على تعزيز APN AMBR في إتجاه الارتباط النازل والوصلة.

مع تمكين Gx، يكرم PGW قيم PCRF المعتمدة ل APN-AMBR دائما. إذا لم يتم تلقي قيمة APN-AMBR في إعادة تفويض GX باستخدام PCRF، يتم فرض قيم APN-AMBR الأخيرة التي تم تلقيها من PCRF بواسطة PGW

في Cisco ASR5x00 PGW، يمكن تمكين فرض APN-AMBR على أساس كل شبكة خاصة باستخدام واجهة سطر الأوامر (CLI) "apn-ambr rate-limit" في وضع تكوين APN على PGW.

بناء جملة

#configure 
# context context_name 
# apn apn_name 
Entering the above command sequence results in the following prompt:

[context_name]host_name(config-apn)# apn-ambr rate-limit direction { downlink | uplink } [ burst-size { auto-readjust duration seconds | bytes } | violate-action { drop | lower-ip-precedence | shape [ transmit-when-buffer-full ] | transmit } ][ default | no ] apn-ambr rate-limit direction { downlink | uplink }

الاستخدام:

أستخدم هذا الأمر لإنفاذ AMBR ل APN على حامليها الذين ليس لديهم معدل بت مضمون (GBR).

مثال:

يقوم الأمر التالي بتعيين معدل اندفاع الارتباط الداخلي لاستخدام مدة التصحيح التلقائي التي تبلغ 2 ثوان وتقليل أسبقية IP لانتهاك الحزم:

apn-ambr rate-limit direction downlink burst-size auto-readjust duration 2 violate-action lower-ip-precedence

ملاحظة: للحصول على مزيد من التفاصيل حول واجهة سطر الأوامر (CLI) هذه، يرجى الرجوع إلى دليل تكوين PGW

دعم فرض جودة الخدمة (QoS) لحاملها الافتراضي

تمثل جودة خدمة الحامل الافتراضي جودة الخدمة التي يتم تطبيقها على حركة المرور المتدفقة عبر الحامل الافتراضي في PDN. تحتوي معلومات جودة الخدمة لحاملها الافتراضي على QCI و ARP. بما أن الحامل الافتراضي ليس حاملا ل GBR، فلا توجد معدلات بيانات على مستوى الحامل مرتبطة بجودة خدمة الحامل. ينطبق APN-AMBR على حامله الافتراضي ويتم تقاسمه مع غير حاملي GBR الآخرين لذلك المشترك ل APN.

يقوم PGW بفرض جودة الخدمة (QoS) الحامل الافتراضي المصرح به بواسطة PCRF أو السياسة المحلية. في حالة تمكين أي GX أو النهج المحلي، يتم فرض جودة خدمة الحامل الافتراضي المطلوب عند PGW. إن دعم PGW لفرض الحامل الافتراضي مماثل لدعم فرض APN-AMBR، مع مشغلات الأحداث المقابلة لجودة الخدمة (المشغل الافتراضي QOs-EPS-QOS-CHANGE) فوق GX أو النهج المحلي.

دعم الإنفاذ على مستوى SDF (قاعدة PCC)

يدعم ASR5x00 PGW من Cisco وظائف PCEF المتوافقة مع إطار عمل PCC القائم على ^مشروع الشراكة من الجيل الثالث (3GPP) القائم على مواصفات 3GPP TS 23.203 & TS 29.212. كجزء من دعم وظائف PCEF، يدعم PGW التحكم في السياسة والشحن على مستوى SDF أو PCC ويدعم واجهة GX للتفاعل مع خادم PCRF. يدعم PGW ربط قواعد PCC المستندة إلى PCEF لنوع جلسة IPCAN 3GPP-EPS. فيما يلي مهندس إطار عمل PCC الذي يتوافق مع Cisco ASR5x00 PGW:

بالنسبة للقواعد الديناميكية ل PCC التي تم تثبيتها بواسطة PCRF، يتم تطبيق النظام على مستوى SDF في PGW استنادا إلى معدلات بيانات جودة الخدمة على مستوى قاعدة PCC. سيتم تنظيم حركة المرور التي تؤثر على قاعدة PCC الديناميكية هذه فيما يتعلق بمعدل بيانات MBR الخاصة بقواعد PCC. سيتم تجاهل أي حزمة تتجاوز MBR الذي تم تكوينه. يتم تنفيذ السياسة من خلال الحفاظ على عدد الرموز عند مستوى التدفق.

بالنسبة للقواعد الثابتة أو القواعد المحددة مسبقا النشطة ل PCRF، يمكن أن يتم تطبيق تنظيم ITC (التحكم الذكي في حركة المرور) ل PGW (PCEF) على مستوى SDF استنادا إلى حدود التدفق التي تم تكوينها في إجراءات الشحن. سيتم تنظيم حركة المرور التي تضرب هذه القواعد مع إجراءات الشحن الخاصة بها التي تم تكوين حدود التدفق لها، على قيم حد التدفق هذه . بالنسبة إلى تنظيم القواعد الثابتة والمحددة مسبقا، سيتم تنفيذ كل من معدل البيانات لكل من MBR و GBR (إذا كان ذلك ممكنا). بناء على الخيار الحد الذي يتجاوز الخيار الذي تم تكوينه في إجراء الشحن (إجراء الانتهاك <value> أو <value> تجاوز الإجراء)، سيتم تجاهل الحزم أو إعادة تمييز TOS إلى صفر. يتم تنفيذ السياسة من خلال الحفاظ على عدد الرموز على مستوى معرف المحتوى.

واجهة سطر الأوامر (CLI) لتكوين وظيفة تنظيم ITC في إجراء الشحن كما يلي:

configure

active-charging service <acs_service_name>

charging-action <charging_action_name1>

flow limit-for-bandwidth direction downlink peak-data-rate 4000 peak-burst-size 1024 violate-action discard committed-data-rate 3200 committed-burst-size 512 exceed-action discard

exit

charging-action <charging_action_name2>

content-id 1

exit

charging-action <charging_action_name3>

flow action terminate-flow

end

ملاحظة: بالنسبة لحجم اندفاع تنظيم مستوى SDF يمكن تكوينه فقط كحجم ثابت. لم يتم توفير خيار إعادة القراءة التلقائية.

دعم تمييز بروتوكول DSCP

يدعم PGW تمييز DSCP لحزم البيانات التي يتم إرسالها عبر حاملات EPS. يمكن تخصيص مستويات DSCP لأنماط حركة مرور معينة لضمان تسليم حزم البيانات وفقا للأسبقية التي تم وضع علامة عليها بها. يتم تطبيق علامات DifServ على رأس IP لكل حزمة بيانات مشترك يتم إرسالها عبر واجهة (واجهات) S5/S8/SGi. تدعم PGW تمييز DSCP لكل من حزم بيانات IPv4 و IPv6. يتم وضع علامة DSCP في رأس IP وفقا لمعيار IETF RFC 2474.

في PGW المستند إلى Cisco ASR5x00، يتم تمكين تمييز DSCP في PGW عن طريق الاقتران

associate qci-qos-mapping <table-name>

يوجد جدول QCI-QoS في تكوين خدمة PGW أو يمكن تكوينه لكل APN ، ويسبق جدول QCI المرتبط ب APN إجراء مكالمة. بشكل افتراضي إذا لم يوجد أي جدول تعيين QCI-QoS مرتبط، بحيث يتم تعطيل تمييز DSCP بشكل افتراضي على PGW. يتم إستخدام جداول تعيين جودة الخدمة QCI لتعيين قيم QCI إلى معلمات جودة الخدمة المناسبة.

يتم إستخدام جدول تعيين QCI-QoS لتكوين تكوين تمييز DSCP. فيما يلي واجهة سطر الأوامر (CLI) لتكوين علامة DSCP لمعرف فئة QCI (num) في إتجاه الوصلة/التنزيل:

بناء جملة

qci num [ {downlink | uplink} { encaps-header { copy-inner | dscp-marking hex } |
userdatagram dscp-marking hex [ encaps-header { copy-inner | dscp-marking hex } ] }]

على سبيل المثال:

configure
   qci-qos-mapping <name>
      qci 1 user-datagram dscp-marking <hex>
      qci 3 user-datagram dscp-marking <hex>
      qci 9 user-datagram dscp-marking <hex>
      exit

يتم تكوين واجهة سطر الأوامر (CLI) أعلاه لكل QCI (نطاق قياسي من 1 إلى 9) ولكل إتجاه (وصلات أو روابط إلى الأسفل). وبشكل افتراضي، لا يوجد أي تكوين لمعرف فئة المورد (QCI) للاتجاه ثم لا يتم إجراء أي تمييز DSCP، لذلك يلزم التكوين الصريح لتمكين تمييز DSCP. باستخدام واجهة سطر الأوامر (CLI) هذه، يمكنك تكوين قيمة DSCP ليتم تعليمها لكل من عنوان IP الخارجي (Tunnel IP باستخدام خيار "encaps-header") IP و/أو حتى قيمة DSCP التي سيتم تعليمها في رأس IP الداخلي (Payload IP باستخدام خيار "userDataRam") لحزمة النفق. لوضع علامة الرأس الخارجية، يمكنك التكوين لنسخ عنوان IP الداخلي (باستخدام خيار "نسخ داخلي") أو علامة DSCP أو قيمة معينة (باستخدام خيار "وضع علامة DSCP"). في إتجاه الوصلة، قد يكون النفق SGi نفقا مثل IP-in-IP أو GRE أو غيره. في إتجاه الارتباط النازل، سيكون النفق هو نفق GTPU على واجهة S5/S8/GN.

واجهة سطر الأوامر لتكوين إجراء الشحن لتنفيذ تمييز DSCP هي كما يلي:

ip tos { af11 | af12 | af13 | af21 | af22 | af23 | af31 | af32 | af33 | af41 | 
af42 | af43 | be | ef | lower-bits tos_value } [ uplink | downlink ]

دعم ربط الحامل

يدعم ASR5x00 PGW من Cisco وظائف PCEF المتوافقة مع إطار عمل PCC القائم على 3GPP المستند إلى مواصفات 3GPP TS 23.203 & TS 29.212

ونظرا لأنها تعمل ضمن إطار PCEF، فإنها تحتاج إلى دعم سياسة على مستوى قوات سوريا الديمقراطية أو قواعد لجنة الاتصالات والتعاون وتنفيذ رسوم الشحن، وبالتالي دعم جودة الخدمة القائمة على التدفق وتنفيذ رسوم التشغيل. وبالإضافة إلى ذلك، يحتاج PGW أيضا إلى دعم وظيفة ربط الحامل. التوثيق هو عملية إلزام قواعد لجنة حماية مستوى الإدارة (PCC) لحاملها. بالنسبة لواجهات EPS، يحتاج PGW إلى دعم ربط حاملات PCEF المستند إلى PCEF لنوع جلسة IPCAN 3GPP EPS. وفي الربط القائم على حامل PCEF، لا يدرك PCRF حامليه، وهو يوفر فقط قواعد PCC إلى PCEF لربطه بحامليه. يتلقى PGW (PCEF) توجيهات من PCRF لتنشيط/تحديث/إلغاء تنشيط قواعد PCC، بناء على PGW هذا، ثم يقوم بإنشاء طلبات لإنشاء/تحديث/حذف حاملات EPS باستخدام إجراءات حاملات PGW التي تم بدؤها لإنشاء/تحديث/حذف.

في PGW، يتم تلقي كل قاعدة من قواعد PCC التي سيتم تنشيطها من PCRF، مع جودة خدمة PCC الخاصة بها على مستوى القاعدة، والتي تتضمن QCI، ARP، ومعدلات البيانات (فقط MBR إذا كانت QCI ليست GBR QCI، بالإضافة إلى MBR و GBR إذا كانت QCI GBR QCI). يتم تعريف كل حامل EPS بشكل فريد من خلال مجموعة من QCI+ARP. أثناء ربط الحامل للمرشح لربط قاعدة يتم تحديدها بناء على ما إذا كان حاملها QCI+ARP يتوافق مع قاعدة PCC.

يتم ربط قاعدة PCC جديدة بالشخص الذي يحملها بوظيفة ربط الحامل بالطريقة التالية:

•  في حالة وجود حامل يتوافق QCI+ARP الخاص به مع QCI+ARP الخاص بقواعد PCC، يتم تحديد حامله لربط قاعدة PCC. في هذه الحالة يتم تشغيل إجراء حامل التحديث الذي بدأه PGW لإضافة عوامل تصفية الحزم المتعلقة بقاعدة PCC هذه إلى الحامل، وإذا كانت قاعدة GBR أم BR، يتم تحديث معدلات بيانات GBR و MBR وفقا للمعدل الإضافي لبيانات GBR و MBR المطلوب لقاعدة PCC الجديدة هذه. بالنسبة لغير معيار GBR، لا يتم نقل أي تغيير في معدل بيانات MBR، نظرا لعدم وجود معدل بيانات MBR لكل حامل من مستوى مستوى معدل بيانات MBR بالنسبة للحاملين بخلاف GBR.

• في حالة عدم وجود أي حامل حالي يتوافق مؤشر QCI+ARP الخاص به مع قواعد PCC، يقوم مؤشر PGW بتشغيل إجراء PGW لإنشاء حامله جديد باستخدام مجموعة QCI+ARP الجديدة.