تكوين ميزة WPS لشبكات LTE الأساسية

المقدمة

يصف هذا المستند مفهوم خدمة الأولوية اللاسلكية (WPS) في الشبكة وتنفيذها ومزاياها، باستخدام مكونات مثل DRA و PCRF.

المفهوم الأساسي للنظام العالمي لتحديد المواقع (WPS)

يعد نظام حماية الشبكة (WPS) أحد برامج الاتصالات الوطنية للأمن والتأهب للطوارئ (NS/EP) التي توفر للموظفين إمكانية الوصول على سبيل الأولوية والتجهيز حسب الأولوية في جميع الشبكات الخلوية على الصعيد الوطني وفي العديد من الشبكات الخلوية الإقليمية، مما يزيد من احتمال إتمام المكالمات. تتضمن أنظمة الاتصال NS/EP الخط الأرضي، واللاسلكي، والبث، والتلفاز الكابلي، والراديو، وأنظمة السلامة العامة، والاتصالات الساتلية، والإنترنت.

يعتبر مستخدمو نظام حماية الشبكة (WPS) (المعروفون باسم المستجيبين الأوائل) مسؤولين عن وظائف التحكم والتحكم التي تعتبر حيوية لإدارة الاستجابة للأمن القومي وحالات الطوارئ. ويوفر البرنامج للموظفين إمكانية الوصول على سبيل الأولوية والتجهيز حسب الأولوية في جميع الشبكات الخلوية على الصعيد الوطني وفي العديد من الشبكات الخلوية الإقليمية، مما يزيد من احتمال إتمام المكالمات.

ستحمل شبكة العملاء حركة مرور بيانات لمستخدمي WPS، كما يتم ترتيب حركة مرور بيانات مستوى التحكم لمستخدمي WPS هؤلاء بدرجة عالية مقارنة بالمشتركين الآخرين بين وظائف الشبكة المختلفة في مركز التطور طويل المدى (LTE).

شرح ميزة WPS

• المفهوم: تنفيذ قناة مخصصة (قناة حمراء) للرسالة ذات الأولوية المراد إبلاغها. يتم إستخدام قنوات منفصلة للتواصل مع WPS وغير WPS حيث سيتم تمييز حزم IP الخاصة بمستوى تحكم المستخدمين ذي الأولوية بنقطة كود الخدمات المميزة (DSCP) على 47 بينما سيتم وضع علامة DSCP على جميع المستخدمين الآخرين على 32.

WPS_Gx

WPS_Rx

• الآلية: بالنسبة لنواة LTE، فإن الإشارة إلى الأولوية الأعلى للمستخدم تأتي على Gx أو Rx. بالنسبة ل GX، يعتمد على القناة التي يستلم المستخدم منها رسائل GX (الأولوية المستندة إلى المضيف الأصلي) أو وجود أزواج قيم سمات أولوية رسالة توجيه القطر (DRMP). وبالنسبة ل Rx، لا يشير معرف خدمة أولوية الوسائط المتعددة (MPS) ومعرف أولوية الحجز إلا إلى أن إستدعاءات Rx هي من WPS.

• سياسات التكيف: يسمح تنفيذ WPS بتكوينات السياسة القابلة للتكيف ضمن وظيفة السياسة وقواعد الشحن (PCRF) ووكيل توجيه القطر (DRA). من خلال القنوات الحمراء المخصصة، يمكن تهيئة المتطلبات الخاصة بالعملاء - مثل إستخدام أسماء مجالات محددة مؤهلة بالكامل (FQDN) أو Realms - لضمان تدفق حركة المرور المحسن لكل من الرسائل ذات الأولوية والرسائل غير ذات الأولوية.

المكالمات في الثانية (CPS) المكونات المتأثرة

WPS_AFFECTED_NODE

التنفيذ في مجالي إدارة الموارد البشرية ومرفق تنسيق السياسات الإنمائية

• تراجع الموقف: تضمن هذه الميزة تنفيذ الحالة الاحتياطية عن طريق إرسال الرسائل إلى نظير غير WPS نشط عندما يكون نظير WPS غير متوفر محليا أو على مستوى العالم وحيث تم تصميم الرسالة بالفعل ليتم تسليمها حيث أنها رسالة ذات أولوية عالية. وفي هذا الصدد، يضمن DRA عدم فقدان هذه الرسائل أو معالجتها مطلقا بسبب عدم توفر أقران WPS.
• تنفيذ إمكانية إستخدام مسار استعلام أحمر/أخضر: تقوم هذه الميزة بتكوين نقاط نهاية REST API منفصلة لدعم استعلامات ربط WPS IPv6. وهو يحدد نقاط نهاية واجهة برمجة تطبيقات WPS REST للاستعلام عن ربط IPv6 لجميع رسائل WPS ونقاط نهاية API بخلاف WPS للاستعلام عن ربط IPv6 لجميع الرسائل غير WPS.
• يتم تعيين قيمة DSCP على أنها 47 لجميع رسائل WPS التي تنتقل إلى نقاط نهاية API لراحة WPS ويتم تعيينها على القيمة 32 للرسائل التي ليس لها WPS والتي تنتقل إلى نقاط نهاية API الخاصة براحة WPS. يعمل الدعم المتقدم للشركاء (PAS) على تعيين 'class=wps' كمعلمة استعلام لكافة استعلامات جلسات WPS PCRF.

فوائد إنشاء قنوات حمراء/خضراء

حماية الحمل الزائد:

يتضمن تحديد أولوية WPS في PCRF آليات تحمي تدفق الرسائل، حتى عندما تكون الشبكة تحت حمل ثقيل. وهذا يضمن معالجة إتصالات WPS دون تأخير، مما يحافظ على سلامة استجابات الطوارئ بغض النظر عن شروط الشبكة الأوسع.

حماية موازن التحميل:

يؤدي تنفيذ قنوات RED/GREEN في PCRF إلى تخفيف الأحمال الزائدة عند موازن الأحمال، وهي وظيفة شبكة بالغة الأهمية. باستخدام هذه الميزة، تصبح إدارة الأحمال أكثر فعالية، مما يوفر حماية غير مباشرة للعقد الأساسية مثل خدمة شبكة الجودة (QNS) من مواجهة عمليات زيادة حركة المرور الكثيفة. وحتى أثناء إستخدام الشبكة في حالة الذروة، تتم معالجة رسائل WPS بالأولوية القصوى.

الآليات الاحتياطية:

في حالة فشل قناة WPS، ترجع الشبكة ديناميكيا إلى المسارات المتاحة غير WPS. وهذا يضمن إستمرار تدفق رسائل WPS الأساسية دون تداخل، بينما تظل الرسائل غير WPS داخل القنوات المخصصة لها، مما يحافظ على فصل حركة المرور الهامة والروتينية.

نقاط نهاية API المخصصة لاستعلامات ربط WPS IPv6:

تمكن نقاط نهاية REST المنفصلة لاستعلامات WPS إدارة الشبكة بشكل أكثر فعالية وتمنع الرسائل التي لها علامة DSCP أو غير WPS من التعارض مع بعضها البعض. يدعم هذا الفصل الهيكلي لنقاط النهاية عملية استعلام أكثر سلاسة ويضمن بقاء حركة المرور ضمن تصنيف الأولوية الخاص بها.

مجالات التنفيذ المتوقعة

شبكات الاتصالات:

وفي شبكات الاتصالات الكبيرة، أثبت نظام التشغيل العالمي فعاليته في تقليل زمن الوصول إلى الاتصالات ذات الأولوية العالية، مما يوفر أوقات إستجابة أسرع وتحسينات تشغيلية.

إنترنت الأشياء (IoT) والاتصالات بين الأجهزة (M2M):

ومع إرتفاع حجم حركة مرور البيانات من خلال تقنية IoT و M2M، يشكل إزدحام الشبكة تحديا مستمرا. من خلال تنفيذ نظام التشغيل WPS، يمكن للشبكات إدارة حركة مرور إشارات "الإنترنت لكل الأشياء" بكفاءة أكبر، مما يعطي الأولوية لتدفق البيانات الحيوي دون التضحية بأداء الشبكة الكلي.

خدمات الطوارئ:

أثناء حالات الطوارئ أو فترات الاستخدام القصوى، يعمل ترتيب أولويات نظام التشغيل WPS على حماية موثوقية قنوات الاتصال الحيوية، مما يضمن أن المستجيبين لحالات الطوارئ يتلقون بيانات في الوقت الفعلي وأن يتم إرسال الأوامر الخاصة بهم على الفور.

التحديات والاعتبارات

عقوبات الاداء:

وأحد أوجه القصور في تنفيذ نظام حماية البيانات هو النفقات العامة للأداء أثناء تقييم السياسات. بالنسبة لجلسات العمل بخلاف WPS، يمر كل استعلام عبر فحص جدول شامل، والذي يمكن أن يكون كثيف الموارد إذا كان الجدول واسعا. يعد تقليل حجم الجداول إلى الحد الأدنى وضمان البحث الفعال عن السياسات أمرا ضروريا للتخفيف من هذه المشكلة.

مشكلات قابلية التوسعة:

مع نمو الطلب على تقنية الإدخال/الإخراج (IoT) والاتصالات ذات الأولوية العالية، تتطلب إدارة القنوات الحمراء/الخضراء حلولا قوية للتطوير. يجب على مخططي الشبكة مراعاة هذا الأمر عند النظر في توسيع السعة واعتماد ميزات WPS على المدى الطويل.

ملاحظة: يتم شرح المفهوم والتكوين التفصيلي ل DRA في دليل تكوين CPS vDRA.

https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/quantum-policy-suite/R24-2-0/vDRA-ConfigurationGuide/cps24-2-0vdraconfigurationguide/m_dynamic-transport-selection-based-on-transaction-or-origin-host.html?bookSearch=true#Cisco_Reference.dita_29f6b345-85b3-4286-9d10-3b7af0ba5df0. 

أنواع مختلفة من إستدعاء WPS

1. مكالمة WPS P1: يعتبر الاستدعاء كإستدعاء P1 إذا قامت وظيفة التطبيق (AF) بتشغيل طلب التخويل/المصادقة (AAR) مع أولوية الحجز:14/15 ومعرف MPS.
2. WPS P2: يعتبر الاستدعاء كمكالمة على الرقم P2 إذا قام AF بتشغيل تقرير ما بعد التصرف مع أولوية الحجز:13 ومعرف MPS.
3. WPS P3: يعتبر الاستدعاء كإستدعاء P3 إذا قام AF بتشغيل AAR مع أولوية الحجز:11/12 ومعرف MPS. لن يختار CPS القناة الحمراء لمكالمة P3.

الاختصارات

AAA: إجابة المصادقة/المصادقة

STR:طلب إنهاء الجلسة

رار: طلب إعادة المصادقة

رع: إجابة إعادة المصادقة

تدفق المكالمات GX و RX

1. الحامل الافتراضي للنظام الفرعي للوسائط المتعددة والبيانات الأولية (IMS).
2. يقوم AF بتشغيل Authorization/Authentication Request Final (AAR-F) مع أولوية الحجز:14/15/13 ومعرف MPS باتجاه PCRF على واجهة Rx.
3. الآن ستعمل CPS على الارتقاء بكل من البيانات وحامل IMS بمستوى الأولوية (PL):1 إذا كانت أولوية الحجز هي 14/15 في AAR-F، PL:2 إذا كانت أولوية الحجز هي 13 في AAR-F وتحديد قناة RED.
4. بعد ذلك، سيتخذ CPS قرارا بنقل حركة المرور على قناة RED عبر واجهة GX و RX للبيانات وجلسة IMS.
5. يقوم AF بتشغيل طلب الإنهاء إلى PCRF ثم يقوم CPS بإنهاء جلسة Rx وتخفيض مستوى الأولوية لجلسة البيانات إلى القيمة الأصلية.
6. تبدأ كل حركات المرور في التحرك على القناة الخضراء لجلسة عمل البيانات عند إنهاء جلسة عمل WPS.

تدفق المكالمات مع أولوية الحجز 14

call_flow_with_rp_14

التكوين المرتبط ب WPS في واجهة المستخدم الرسومية (GUI) الخاصة بمنشئ سياسة PCRF

1.تمكين WPS استنادا إلى معرف MPS وأولوية الحجز.

عندما يتلقى CPS AAR-F من AF على واجهة Rx، سيقوم CPS بتقييم معرفات MPS وقيم AVP أولوية الحجز التي تتطابق مع الجيل التالي من الشبكة (NGN) و 15/14/13 ثم ستقوم CPS بتمكين WPS من عمود تمكين WPS.

تمكين WPS

2. اللاحقة الأصل المضيف مع -WPS.

بمجرد تمكين WPS للجلسة، سيقوم CPS بلاحقة المضيف الأصلي ب -WPS وفرض PL:1/2/5 استنادا إلى أولوية الحجز.

Suffix_WPS

3. تمكين تمييز DSCP إلى 47. سيؤدي ذلك إلى نقل حركة مرور البيانات إلى قناة RED.

بمجرد أن يقوم CPS بزيادة البيانات وجلسة IMS باستخدام PL إلى 1/2. سيقوم بتعليم قيمة DSCP إلى 47 لحركة مرور TCP لكل من IMS وجلسات البيانات والآن سيقوم CPS بإرسال حركة مرور مستوى التحكم على القناة الحمراء إلى بوابة شبكة بيانات الحزم/DRA (PGW) لكلا الجلستين.

Enable_WPS_DSCP_47

إغلاق

إن ميزة نظام حماية الشبكة (WPS) داخل شبكة LTE الأساسية تجسد كيف يمكن أن تتطور الشبكات الحديثة بحيث تلبي متطلبات خدمات الطوارئ والأمن الوطني العالية الخطورة. من خلال إدخال قنوات أولوية مخصصة ومواصفات تكييفية، لا يعمل نظام تشغيل الشبكة (WPS) على تحسين مدى إستجابة الاتصالات الحيوية فحسب، بل يعمل أيضا على تدعيم قدرة الشبكات على التعامل مع تدفق البيانات الأساسي في ظل ظروف ضارة.

في عالم حيث يمكن أن يحدث الاتصال الآمن في الوقت المناسب كل الفرق، فإن نظام حماية الشبكة (WPS) يمثل تقنية أساسية، مما يضمن أن المستجيبين الأوائل يمكنهم الاعتماد على الاتصال السريع غير المتقطع عندما يكون ذلك أكثر أهمية.