Configurar Recurso WPS para Redes Principais LTE

Introdução

Este documento descreve o conceito, a implementação e os benefícios do Wireless Priority Service (WPS) na rede, usando componentes como DRA e PCRF.

Conceito básico de WPS

O WPS é um dos programas de comunicação de Preparação de Emergência e Segurança Nacional (NS/EP) que fornece acesso prioritário ao pessoal e processamento priorizado em todas as redes de celulares nacionais e regionais, aumentando a probabilidade de conclusão de chamadas. Os sistemas de comunicação NS/EP incluem linhas fixas, sem fio, transmissão, televisão a cabo, rádio, sistemas de segurança pública, comunicações por satélite e a Internet.

Os usuários do WPS (conhecidos como Primeiros Socorristas) são responsáveis pelas funções de comando e controle que são críticas para o gerenciamento de uma resposta a situações de Segurança Nacional e Emergência. Ele oferece acesso prioritário ao pessoal e processamento priorizado em todas as redes de celulares nacionais e regionais, aumentando a probabilidade de conclusão de chamadas.

A rede dos clientes transportará o tráfego para os usuários de WPS e esses usuários de WPS controlam o tráfego plano, que é altamente priorizado em relação a outros assinantes entre diferentes funções de rede no núcleo de evolução de longo prazo (LTE).

Explicação do recurso WPS

• Conceito: Implementação de canal dedicado (canal VERMELHO) para a mensagem de prioridade a ser comunicada. Canais separados são usados para a comunicação de WPS e não WPS, onde os pacotes IP do plano de controle dos usuários priorizados serão marcados com o Differentiated Services Code Point (DSCP) como 47, enquanto todos os outros usuários terão o DSCP marcado como 32.

WPS_GX

WPS_RX

• Mecanismo: Para o núcleo LTE, a indicação de maior prioridade para um usuário vem sobre Gx ou Rx. Para Gx, depende do canal no qual o usuário recebe as mensagens Gx (Prioridade baseada no host de origem) ou da presença de Pares de Valores de Atributos (AVP) de Prioridade de Mensagem de Roteamento de Diâmetro (DRMP). E para Rx, o Identificador de Serviço de Prioridade Multimídia (MPS - Multimedia Priority Service) e os AVPs de Prioridade de Reserva significam apenas que as chamadas Rx são de WPS.

• Políticas adaptáveis: A implementação do WPS permite configurações de política adaptáveis dentro da Policy and Charging Rules Function (PCRF) e do Diameter Routing Agent (DRA). Por meio de canais RED dedicados, os requisitos específicos do cliente, como o uso de FQDN (Fully Qualified Domain Names, nomes de domínio totalmente qualificados) ou territórios específicos, podem ser configurados para garantir fluxo de tráfego otimizado para mensagens prioritárias e não prioritárias.

Componentes afetados por chamadas por segundo (CPS)

WPS_Affected_Nodes

Implementação em DRA e PCRF

• Situação de recuo: Esse recurso garante a implementação de uma situação de fallback, enviando as mensagens para o peer não-WPS ativo quando um peer WPS não está disponível local ou globalmente e onde a mensagem deve ser realmente entregue, pois é uma mensagem de alta prioridade. Aqui, o DRA garante que essas mensagens nunca sejam perdidas/não processadas devido à indisponibilidade de pares WPS.
• Implementação do recurso de caminho de consulta vermelho/verde: Este recurso configura pontos de extremidade de API Rest separados para oferecer suporte a consultas de associação WPS IPv6. Ele seleciona pontos de extremidade de API Rest WPS para consultar a associação IPv6 de todas as mensagens WPS e pontos de extremidade de API Rest Não WPS para consultar a associação IPv6 de todas as mensagens não WPS.
• O valor de DSCP é definido como 47 para todas as mensagens WPS que vão para os pontos de extremidade da API WPS Rest e é definido com o valor como 32 para mensagens não WPS que vão para os pontos de extremidade da API não WPS Rest. O Partner Advanced Support (PAS) define 'class=wps' como um parâmetro de consulta para todas as consultas de sessão WPS PCRF.

Benefícios do estabelecimento de canais vermelhos/verdes

Proteção contra sobrecarga:

A priorização de WPS no PCRF inclui mecanismos que protegem o fluxo de mensagens, mesmo quando a rede está sob carga pesada. Isso garante que as comunicações WPS sejam processadas sem atrasos, preservando a integridade das respostas de emergência, independentemente das condições mais amplas da rede.

Proteção do Balanceador de Carga:

A implementação de canais VERMELHOS/VERDES no PCRF atenua as sobrecargas no Balanceador de Carga, uma função de rede crítica. Com esse recurso, o gerenciamento de carga torna-se mais eficiente, protegendo indiretamente nós essenciais como o Quality Network Service (QNS) contra sobrecargas de tráfego. Mesmo durante o pico de uso da rede, as mensagens WPS são processadas com prioridade máxima.

Mecanismos de Fallback:

No caso de uma falha de canal WPS, a rede volta dinamicamente para caminhos não WPS disponíveis. Isso garante que as mensagens WPS essenciais continuem a fluir sem interferência, enquanto as mensagens não WPS permanecem dentro de seus canais designados, preservando a separação do tráfego crítico e de rotina.

Pontos de extremidade de API dedicados para consultas de vinculação WPS IPv6:

Endpoints de API REST separados para consultas WPS permitem um gerenciamento de rede mais eficiente e evitam que mensagens WPS e não WPS marcadas com DSCP interfiram entre si. Essa separação estrutural de endpoints suporta um processo de consulta mais suave e garante que o tráfego permaneça em sua classificação de prioridade.

Áreas de implementação em potencial

Redes de telecomunicações:

Em grandes redes de telecomunicações, o WPS provou ser eficaz na redução da latência para comunicações de alta prioridade, oferecendo tempos de resposta mais rápidos e melhorias operacionais.

Comunicações da Internet das Coisas (IoT) e de máquina para máquina (M2M):

Com o volume crescente de tráfego de IoT e M2M, o congestionamento da rede é um desafio constante. Com a implementação do WPS, as redes podem gerenciar o tráfego de sinalização da IoT com mais eficiência, priorizando o fluxo de dados críticos sem comprometer o desempenho geral da rede.

Serviços de emergência:

Durante emergências ou períodos de pico de uso, a priorização de WPS protege a confiabilidade de canais de comunicação críticos, garantindo que os atendentes de emergência recebam dados em tempo real e que seus comandos sejam retransmitidos imediatamente.

Desafios e considerações

Penalidades de desempenho:

Uma desvantagem da implementação do WPS é a sobrecarga de desempenho durante as avaliações de política. Para sessões não WPS, cada consulta passa por uma verificação de tabela abrangente, que pode consumir muitos recursos se a tabela for extensa. Minimizar o tamanho das tabelas e garantir uma pesquisa de política eficiente são essenciais para atenuar esse problema.

Preocupações com escalabilidade:

À medida que a demanda pela IoT e pelas comunicações de alta prioridade cresce, o gerenciamento de canais RED/GREEN exigirá soluções robustas de escalabilidade. Os planejadores de rede devem ter isso em mente ao considerar a expansão de capacidade e a adoção de recursos WPS a longo prazo.

Note: O conceito e a configuração detalhados de DRA são explicados no Guia de configuração do vDRA do CPS.

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.

Tipos diferentes de chamada WPS

1. Chamada WPS P1: A chamada é considerada como chamada P1 se a função de Aplicativo (AF) acionar a Solicitação de Autenticação/Autenticação (AAR) com prioridade de Reserva: 14/15 e Identificador MPS.
2. WPS P2: A chamada é considerada como chamada P2 se o AF acionar o AAR com prioridade de Reserva:13 e Identificador MPS.
3. WPS P3: A chamada é considerada como chamada P3 se o AF acionar o AAR com prioridade de Reserva:11/12 e Identificador MPS. O CPS não escolherá o canal VERMELHO para a chamada P3.

Abreviaturas

AAA: Resposta de autorização/autenticação

STR:Solicitação de encerramento de sessão

RAR: Solicitação de Reautenticação

RAA: Resposta de Reautenticação

Fluxo de chamada Gx e Rx

1. Inicie o portador padrão dos dados e do IMS (IP Multimedia Subsystem).
2. O AF aciona o Final da Solicitação de Autenticação/Autenticação (AAR-F) com prioridade de Reserva:14/15/13 e Identificador MPS em direção ao PCRF na interface Rx.
3. Agora o CPS fará o upgrade dos dados e do portador do IMS com o Nível de Prioridade (PL):1 se a prioridade de Reserva for 14/15 em AAR-F, PL:2 se a prioridade de Reserva for 13 em AAR-F e selecionar o canal VERMELHO.
4. Em seguida, o CPS tomará a decisão de mover o tráfego no canal VERMELHO sobre as interfaces Gx e Rx para dados e sessão IMS.
5. O AF dispara a solicitação de término para o PCRF e, em seguida, o CPS encerra a sessão Rx e reduz o nível de Prioridade da sessão de dados para o valor original.
6. Todo o tráfego começa a se mover no canal GREEN para a sessão de dados quando a sessão WPS é terminada.

Fluxo de Chamadas com Prioridade de Reserva 14

Call_Flow_With_RP_14

Configuração relacionada ao WPS na GUI do PCRF Policy Builder

1. Habilitando o WPS com base no ID do MPS e na Prioridade de Reserva.

Quando o CPS recebe AAR-F do AF na interface Rx, o CPS avalia os valores de prioridade de reserva e identificador do MPS e os valores de AVP de prioridade de reserva com GETS de rede de próxima geração (NGN) e 15/14/13 e, em seguida, o CPS habilita o WPS da coluna habilitada para WPS.

Habilitando o WPS

2.Sufixo host de origem com -WPS.

Quando o WPS estiver habilitado para a sessão, o CPS usará o sufixo -WPS no host de origem e aplicará PL:1/2/5 com base na prioridade de reserva.

Sufixo_WPS

3. Habilitando a marcação DSCP como 47. Isso moverá o tráfego para o canal RED.

Uma vez que o CPS eleva os dados e a sessão IMS com PL para 1/2. Ele marcará o valor de DSCP como 47 para o tráfego TCP para o IMS e as sessões de dados e agora o CPS enviará o tráfego do plano de controle no canal VERMELHO para o DRA/Packet Data Network Gateway (PGW) para ambas as sessões.

Enable_WPS_DSCP_47

Encerramento

O recurso WPS na rede LTE Core exemplifica como as redes modernas podem evoluir para atender às demandas de alto risco dos serviços de emergência e da segurança nacional. Ao introduzir canais de prioridade dedicados e configurações adaptáveis, o WPS não só melhora a capacidade de resposta de comunicações críticas, como também fortalece a capacidade das redes de lidar com o fluxo de dados essencial em condições adversas.

Em um mundo onde a comunicação segura e em tempo hábil pode fazer toda a diferença, o WPS é considerado uma tecnologia importante, garantindo que os Primeiros Respondentes possam depender de conectividade rápida e ininterrupta quando isso for mais importante.