Cisco ASR 5000 Series 라우터의 2G에서 무작위 TLLI 충돌

소개

이 문서에서는 Cisco ASR 5000 Series 라우터의 GPRS(Serving General Packet Radio Service) SGSN(Supporting Node)에서 TLLI(Random Temporary Logical Link Identifier) 충돌 문제와 관련된 문제 및 솔루션에 대해 설명합니다.

배경 정보

LLC(Logical Link Control) 레이어에서 SGSN은 두 요청에 대해 디바이스를 동일하게 해석하는 동일한 고정 임의 TLLI를 사용하여 후속 어태치 요청을 수신하는 경우 처리 어태치 요청을 중단합니다.SGSN이 다시 로드되면 여러 디바이스가 동시에 연결하려고 시도할 때 그중 하나만(마지막) 네트워크에 연결되고 모든 이전 디바이스의 SGSN에 의해 연결 절차가 중단됩니다.따라서 어태치 성공률이 낮아집니다.장애가 발생한 디바이스는 계속해서 시도하며 결국 예기치 못한 시간 지연 후에 성공합니다.무선 네트워크에 있는 장치에는 동일한 제조업체의 모든 장치가 고정 임의 TLLI로 PS(Packet Switch) 연결을 시도하는 소프트웨어 문제가 있습니다.

문제

3GPP(3GPP) TS(Technical Specification) 23.003에서 설명하듯이 임의의 TLLI는 다음과 같이 MS(Mobile Station)를 통해 구축됩니다.

• 비트 31은 0으로 설정
• 비트 30에서 27로 설정
• 비트 0~26은 무작위로 선택됨

또한 3GPP TS 24.008 V 7.0은 유효한 P-TMSI(Packet-Temporary Mobile Subscriber Identifier)를 사용할 수 없는 경우 MS가 유효한 P-TMSI를 저장하지 않은 경우 MS는 결합된/비결합 GPRS 연결 프로시저의 ATTACH REQUEST 메시지를 전송하기 위해 임의로 선택한 TLLI를 사용합니다.

모든 메시지 재전송 시도 및 한 번의 연결 시도 내에서 셀 업데이트에 대해 무작위로 선택된 동일한 TLLI 값이 사용됩니다.ATTACH REQUEST 메시지를 받으면 네트워크에서 MS에 P-TMSI를 할당합니다.네트워크는 할당된 P-TMSI에서 로컬 TLLI를 파생하고 할당된 P-TMSI를 MS로 전송합니다.

할당된 P-TMSI를 수신하면 MS는 이 P-TMSI에서 로컬 TLLI를 추출하여 하위 레이어의 주소 지정에 사용합니다.

참고:MS가 하위 레이어에서 주소 지정을 위해 로컬 TLLI를 파생하지만, 네트워크에서 수신 LLC 프레임만 로컬 TLLI를 사용한다고 가정해서는 안 됩니다.GPRS를 성공적으로 연결한 즉시, 랜덤 TLLI를 계속 사용하는 MS의 LLC 프레임을 계속 수락하도록 네트워크를 준비해야 합니다.

솔루션

스마트폰은 충돌을 피하기 위해 SGSN에서 할당한 P-TMSI를 사용합니다.GPRS 연결이 성공한 후에만 SGSN에서 무작위 TLLI를 릴리스합니다.표준에 따라 작동하지 않는 모뎀 또는 비표준이 동일한 임의 TLLI에 연결되어 있으므로 다른 장치가 동시에 연결하려고 할 때마다 연결이 지연됩니다.시스템 다시 로드에는 짧은 기간 내에 이러한 모뎀/디바이스에서 들어오는 추가 요청이 많이 있지만 고정 랜덤 TLLI의 풀이 제한되어 있습니다.따라서 충돌할 가능성이 높다.

 

이러한 솔루션은 이 문제를 해결하기 위해 제공됩니다.

1. 한 번에 하나의 구독자만 고정 임의 TLLI에 연결할 수 있습니다.고정 랜덤 TLLI를 사용하는 연결 프로시저는 지속되지만(MS가 새 P-TMSI를 수락할 때까지), 다른 IMSI(International Mobile Subscriber Identifier)가 있는 동일한 임의 TLLI와 함께 제공된 다른 모든 후속 연결은 linkmgr에 삭제됩니다.이렇게 하면 TLLI의 구성 여부와 상관없이 동일한 임의 TLLI를 사용하는 다른 MS의 첨부 요청이 삭제됩니다.이 경우 이 문제의 몇 가지 해결 방법을 제공하지만 동일한 임의 TLLI를 가진 모든 첨부 요청 중 하나의 추가 요청만 SGSN에서 처리할 수 있으므로 연결 성공률이 매우 낮습니다.
2. 추가 요청을 처리하기 위해 NSEI(Network Service Entity Identifier)에 대한 추가 점검도 제공됩니다.동일한 임의 TLLI를 가진 서로 다른 첨부 요청이 서로 다른 NSEI에서 오는 경우 이러한 모든 요청은 동시에 처리됩니다.이렇게 하면 동일한 임의 TLLI를 가진 첨부 요청이 다른 NSEI에서 온 경우 동시에 처리되므로 동일한 임의 TLLI를 사용하여 첨부 요청의 성공률이 높아집니다.
3. TLLI 타이머가 이전 임의 TLLI를 사용하여 어태치 완료를 수신하도록 허용합니다.이 타이머는 SGSN에서 할당한 TLLI를 사용하여 연결된 가입자로부터 활성화 요청과 같은 업링크 패킷이 수신되면 중지됩니다.시간(대기 시간) 내에 SGSN에서 할당한 TLLI가 있는 가입자에 의해 업링크 패킷이 수신되지 않을 경우, 해당 IMSI와 매핑되는 임의 TLLI가 해제되고 동일한 고정 임의 TLLI를 가진 다른 연결 요청이 수락됩니다.타이머가 중지/만료될 때까지 구성된 고정 난수 TLLI에서 어태치 요청이 수락되지 않습니다.이 타이머(wait-time)는 1초에서 125초 범위 및 기본값인 5초로 구성 가능한 것으로 지정됩니다.또한 이 대기 시간 기능을 고정 랜덤 TLLI 가입자로만 제한하려면 이 기능을 사용할 수 있는 사용자를 대상으로 TLLI 목록을 구성합니다.

솔루션 영향

영향을 받는 TLLI가 TLLI 목록에 구성된 경우 수정의 영향은 고정 임의 TLLI가 있는 가입자만 미칠 수 있습니다.

1. 연결된 가입자가 대기 시간 내에 업링크 패킷을 전송하지 않고 대기 시간 만료 후 SGSN 할당 TLLI를 사용하여 업링크 패킷을 전송하면 아무런 영향이 없습니다.
2. 가입자가 SGSN에서 할당한 TLLI가 있는 업링크 패킷을 전송하지 않을 경우 구성된 시간에 대해 구성된 TLLI에서 보낸 다른 연결 요청이 승인되지 않습니다.이로 인해 고정 임의 TLLI를 사용하는 모든 디바이스의 전체 연결이 지연될 수 있습니다.일반적으로 활성화 요청은 M2M(Machine-to-Machine) 디바이스에 대해 attach-complete를 따릅니다.그러나 고정 랜덤 TLLI가 아닌 다른 디바이스의 간섭으로 단일 어태치가 지연되는 상황보다는 지금이 더 좋습니다.
3. 연결된 가입자가 구성된 대기 시간이 만료된 후 고정된 임의 TLLI가 포함된 업링크 패킷과 함께 돌아오면 충돌 시나리오로 이어질 수 있습니다.gprs 서비스의 이 컨피그레이션은 연결된 가입자가 SGSN에서 제공한 TLLI를 즉시 사용할 가능성을 높입니다(대기 시간 이내).

   Syntax:
   
   Under Call-control-profile
   
   "gmm information-in-messages access-type gprs"

구성

임의 TLLI를 활성화/비활성화하기 위해 sgsn-global 컨피그레이션 모드 아래에 새 컨피그레이션 명령이 추가됩니다.

이 첫 번째 컨피그레이션을 통해 SGSN은 이미 사용 중인 임의의 TLLI와 함께 수신된 연결 요청을 삭제/폐기할 수 있습니다.

기존 TLLI에 대한 추가 삭제 활성화/비활성화

기본적으로 수신된 첨부 요청은 이미 사용 중인 TLLI를 사용하여 처리할 수 있습니다.

이 컨피그레이션을 통해 SGSN은 이미 사용 중인 임의 TLLI와 함께 수신된 ATTACH-REQUEST 메시지를 삭제/삭제할 수 있습니다.이 컨피그레이션은 임의의 시점에서 동일한 임의 TLLI를 사용하여 SGSN에서 하나의 ATTACH만 처리합니다.이 컨피그레이션을 활성화하면 SGSN에 이미 존재하며 다른 MS가 연결하기 위해 사용하는 TLLI를 사용하여 다른 MS의 ATTACH-REQUEST 메시지를 삭제합니다.두 번째 어태치가 이전에 어태치할 때 사용한 동일한 MS 및 동일한 임의 TLLI에서 오는 경우 SGSN에서 NSEI를 사용하는 다른 검사를 추가하여 처리할 수 있습니다.

Syntax:

[default] gmm-message attach-with-tlli-in-use [discard-message]

이 출력은 예제 컨피그레이션을 제공합니다.

[local]sim-lte#config
[local]sim-lte(config)#sgsn-global 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message 
 attach-with-tlli-in-use - Specifies the action to be taken for the
 reception of ATTACH request with TLLI already in use.
 By default, SGSN process the ATTACH request 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message attach-with-tlli-in-use 
 discard-message - Enables the SGSN to discard the received GMM message 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message attach-with-tlli-in-use discard-message 
 only-on-same-nsei - Enables the SGSN to discard the received GMM message if same NSEI 
 <cr> - newline 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message attach-with-tlli-in-use discard-message 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)# 

[local]asr5000#show configuration

config

... ... ...

... ... ...

sgsn-global

   imsi-range mcc xxx mnc xxx plmnid xxxxx operator-policy <>

   gmm-message attach-with-tlli-in-use discard-message

#exit

이 컨피그레이션의 두 번째 부분에서는 사용자가 무효화된 이전 TLLI 타이머(이 픽스의 일부로 도입된 타이머)가 만료된 후 GMM(GPRS 모빌리티 관리)에서 무작위 TLLI 목록을 무효화/제거하도록 구성할 수 있습니다.타이머는 1초~125초 범위에서 구성할 수도 있습니다.

NSEI 확인을 사용하여 기존 TLLI에 대한 연결 삭제 활성화/비활성화

이 컨피그레이션을 사용하면 이미 사용 중인 임의의 TLLI 값을 가진 새로운 어태치 요청이 SGSN에 도착할 때마다 NSEI를 추가로 확인할 수 있습니다.이를 통해 SGSN은 서로 다른 NSEI에서 온 경우 동일한 임의 TLLI로 여러 첨부 요청을 처리할 수 있습니다.

Syntax:

[default] gmm-message attach-with-tlli-in-use discard-message only-on-same-nsei

이 출력은 예제 컨피그레이션을 제공합니다.

[local]sim-lte#config
[local]sim-lte(config)#sgsn-global 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message 
 attach-with-tlli-in-use - Specifies the action to be taken for the reception 
of ATTACH request with TLLI already in use. By default, SGSN process the ATTACH request 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message attach-with-tlli-in-use 
 discard-message - Enables the SGSN to discard the received GMM message 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message attach-with-tlli-in-use discard-message 
 only-on-same-nsei - Enables the SGSN to discard the received GMM message if same NSEI 
 <cr> - newline 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message attach-with-tlli-in-use 
discard-message only-on-same-nsei 
 <cr> - newline 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#gmm-message attach-with-tlli-in-use
 discard-message only-on-same-nsei 
[local]sim-lte(config-sgsn-global)#

[local]asr5000#show configuration

config

... ... ...

... ... ...

sgsn-global

   imsi-range mcc xxx mnc xxx plmnid xxxxx operator-policy <>

   gmm-message attach-with-tlli-in-use discard-message only-on-same-nsei

#exit

이 컨피그레이션의 두 번째 부분에서는 사용자가 무효화된 이전 TLLI 타이머(이 수정의 일부로 도입된 타이머)가 만료된 후 GMM에서 무작위 TLLI 목록을 무효화/제거하도록 구성할 수 있습니다.타이머는 1초~125초 범위에서 구성할 수도 있습니다.

TLLI 보류 타이머 활성화

이 출력은 예제 컨피그레이션을 제공합니다.

#config
#sgsn-global
#gmm-message attach-with-tlli-in-use [discard-message]
#old-tlli invalidate tlli 0x7C43128F ( Please identify more such TLLIs used by this modems)
#old-tlli hold-time 2 (You can optimize the timer value based on the frequency of 
the attach from the same TLLI)
#exit
#end

삭제 확인

이 CLI는 이 컨피그레이션이 활성화된 경우에만 임의 TLLI로 인해 연결이 삭제되는지 여부를 식별하는 데 도움이 됩니다.

첫 번째 컨피그레이션은 gprs invalidate-old-tlli tlli [<value>] 명령을 사용하여 무효화하도록 구성된 TLLI 목록에 관계없이 작동합니다.  

이 CLI에서 강조 표시된 카운터가 더 많은 경우 네트워크에 임의의 TLLI 충돌이 발생합니다. CLI를 볼 수 없는 경우 일반 모드로 시도합니다.그런 다음 특수 사용자 권한이 필요한 숨겨진 모드로 시도하십시오.

#show gbmgr all parser statistics all

Friday April 11 01:14:37 GMT 2015

	Gb Manager (Instance 4) Parser Statistics

		Decode Statistics

		   Decode Successes :   300832    Decode Failures :     0

		   Demux key 

		   IMSI        :  19743   P-TMSI(Local) : 6559   P-TMSI(Non-Local) : 6670

		   TLLI(Local) :  59542   SMGR Instance  :82805   TLLI (Non-Local)  : 62252

		.....

		.....

	 GMM 

		 rxCount  : 50179   Attach Req     :   20891  Detach Req       :      438

		 RAU Req  : 10040   Unexpected Msg :   0  Gb Msgs with NonLocal Tlli:   12698

		 IMSI Key : 14302   P-TMSI Key     :   13205  attach with tlli in use: 7191

		 Add P-TMSI Key :        0

		  Decode failure

		  Mobile Id Len Error :        2     Unsupported Mobile Id :        0

		   IE Missing          :        0     Other Decode Failure  :     9344	 

임의 TLLI를 사용하여 IMSI 연결을 위한 ASR5000 메커니즘

일반적으로 SGSN은 임의의 TLLI를 사용하여 IMSI 연결 요청을 수신할 때마다 수신된 연결 요청을 처리하고 IMSI 및 SESSMGR(Assigned Session Manager) 인스턴스와 함께 해당 TLLI에 대한 항목을 생성합니다.SESSMGR은 SGSN에서 이 MS를 제공하기 위해 할당합니다.항목을 성공적으로 생성한 후 이 MS(TLLI)에서 수신한 모든 추가 메시지가 동일한 프로세스를 위해 해당 SESSMGR로 직접 전달됩니다.엔트리 레벨에서 SGSN은 SGSN에서 지정하지 않았으므로 LAC(Location Area Code)/RAC(Routing Area Code)를 기반으로 TLLI를 고유하게 식별할 수 없습니다.

SGSN은 MS-1에 대한 추가 요청을 처리하고 IMSI 및 할당된 SESSMGR 인스턴스와 함께 해당 TLLI에 대한 항목을 생성합니다.SGSN이 동일한 임의 TLLI(다른 MS에서)를 사용하여 MS-2로부터 다른 추가 요청을 받으면 해당 TLLI에 대한 기존 항목을 MS-2의 IMSI와 함께 MS-2에 새로 할당된 SESSMGR 인스턴스로 덮어씁니다. 이 인스턴스는 동일하거나 다른 SESSMGR 인스턴스가 될 수 있습니다.할당된 SESSMGR 인스턴스가 MS-1 및 MS-2에 모두 다른 경우 MS-1에 대해 수신된 추가 메시지가 올바른 SESSMGR에 도달하지 않습니다.

개선 및 제안

TLLI에 소프트웨어 문제가 있거나 고정 TLLI로 하드코딩된 무선 네트워크에 있는 장치이며 동일한 제조업체에서 고정 임의 TLLI로 PS 연결을 시도합니다.연결 충돌을 피하기 위해 모뎀 끝에서 이 문제를 해결합니다.또한 이러한 모뎀에서 자주 사용하는 무작위 TLLI 목록을 만들고 SGSN이 재부팅될 때마다 동일한 시나리오를 피하기 위해 이 수정 사항을 적용합니다.