CUPS FAR缓冲限制在用户平面功能

简介

本文档介绍Cisco CUPS产品中可用的FAR缓冲限制功能的概念、实施和优点。

先决条件

要求

Cisco 建议您了解以下主题：

• 长期演进(LTE)移动性
• 控制平面和用户平面功能(CUPS)架构

使用的组件

本文档不限于特定的软件和硬件版本。

本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备编写的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您的网络处于活动状态，请确保您了解所有命令的潜在影响。

环境

环境

FAR的基本概念

转发操作规则(FAR)规定用户平面功能(服务网关(SGW)-U或PDN网关(PGW)-U)对匹配相应数据包检测规则(PDR)的数据包必须采取的操作。 FAR中指定的可能操作包括：

• 将数据包转发到指定的目的地(例如，互联网/数据包数据网络(PDN)或eNodeB)
• 丢弃数据包
• 复制数据包（用于合法拦截或用于流量镜像）
• 缓冲数据包，在这种情况下，关联的缓冲操作规则可以指定用于缓冲和通知控制平面功能的参数 

实质上，FAR使控制平面能够远程和动态地管理用户平面流量和策略实施，这对于CUPS架构的灵活性和可扩展性优势至关重要。

背景信息

当用户设备(UE)进入空闲状态时，移动性管理实体(MME)向SGW-C发送释放接入承载请求，以释放UE的所有S1-U承载。同时，SGW-C通知SGW-U丢弃所有下行链路数据包，并将承载状态更新为空闲，同时用户平面功能开始将下行链路数据缓冲到某个默认限制。

在所有用户平面响应后，控制平面更新用户环境并通知MME承载已释放。此过程可确保用户处于非活动状态期间释放所有必要的已用资源。此机制有助于高效管理网络中的UE状态转换和资源利用率。

问题说明

在正常情况下，每当UE进入空闲状态时，用户平面功能开始缓冲下行链路数据。在CUPS平台上，每个FAR最多缓冲5个数据包。在SGW-U上接收到第一下行链路数据包时，SGW-C向MME发送下行链路数据通知(DDN)请求，以便开始寻呼UE以检查其接受下行链路(DL)业务量的可用性。在寻呼成功时，MME向SGW-C发送修改承载请求，该请求通知SGW-U去缓冲其队列中已存在的数据包，然后像以前一样开始转发DL数据包。

如果由于某种原因，如果MME无法寻呼UE或MME在达到SGW-U上的这五个数据包缓冲区限制阈值之前无法从UE获得寻呼成功响应，您可以看到下行链路方向的DDN缓冲区溢出丢弃数据包的增加。这会导致最终用户的移动数据服务质量潜在下降，从而可能影响整体网络性能和用户体验。

DDN成功场景呼叫流

DDN成功场景呼叫流

1. MME向SGW-C发送释放访问承载请求，以便释放该UE的所有承载的下行链路远程隧道终端标识符(TEID)。
2. 在释放访问承载请求到达时，SGW-C通过更新具有应用操作的FAR作为所有PDN的Sx修改请求中的缓冲区，向SGW-U通知相同的消息。
3. SGW-U在SGW-U中为相应PDN应用缓冲后发送Sx修改响应。
4. SGW-C将释放访问承载响应发送到MME。
5. 到达SGW-U的第一个下行链路数据触发向SGW-C的Sx报告请求（报告类型为下行链路数据报告）。
6. 在到达Sx报告请求消息时，SGW-C向MME发起DDN请求消息。
7. SGW-C向SGW-U发送Sx报告响应消息。
8. 如果MME能够向UE发送寻呼请求，它将在DDN确认消息中将原因设置为“请求已接受”，并将其发送到SGW-C。
9. 在成功寻呼时，MME向S-GW发送修改承载请求，该请求带有在SGW建立S1-U连接的eNodeB TEID。
10. SGW-C向SGW-U发送包含更新FAR的新TEID信息的Sx修改请求。SGW-U现在可以通过eNodeB将所有缓冲数据转发到UE。
11. SGW-U将Sx修改响应发送到SGW-C。

DDN故障场景呼叫流

DDN故障场景呼叫流

1. MME向SGW-C发送释放接入承载请求，以便释放该UE所有承载的下行链路远程TEID。
2. 在释放访问承载请求到达时，SGW-C通过更新具有应用操作的FAR作为缓冲区，将所有PDN的释放访问承载请求通知给SGW-U。
3. SGW-U在SGW-U中为相应PDN应用缓冲后发送Sx修改响应。
4. SGW-C将释放访问承载响应发送到MME。
5. 到达SGW-U的第一个下行链路数据触发向SGW-C的Sx报告请求（报告类型为下行链路数据报告）。
6. 在到达Sx报告请求消息时，SGW-C向MME发起DDN请求消息。
7. SGW-C向SGW-U发送Sx报告响应消息。
8. 如果MME无法寻呼UE，则它可以拒绝具有相关原因的DDN请求。

或
如果MME接受DDN请求，它稍后会发送DDN失败指示，以指示UE未响应寻呼SGW-C。

9. SGW-C收到DDN故障，因此，为了立即停止发送下一个DDN，SGW-C启动DDN故障计时器。SGW-C发送带丢弃缓冲(DROBU)标志的Sx修改请求，以丢弃缓冲的数据包并将应用操作作为“丢弃”以丢弃后续的数据包。
10. SGW-U将Sx修改响应发送到SGW-C。
11. 在DDN Failure Timer Expiry时，SGW-C启动Sx Modification with Apply Action as buffer以重新开始缓冲。
12. 从DDN Success Scenario（DDN成功方案）呼叫流程中的步骤3.开始，继续执行更多步骤。

解决方案概述

用户平面上每个FAR缓冲的数据包数量可在Cisco CUPS控制平面上配置。因此，您可以通过Active Charging Service(ACS)子系统下提供的CLI buffering-limit far-max-packets <num>克服这五个数据包缓冲区限制。运营商可以根据自己的呼叫模式决定从1到128范围内的任何值，以控制FAR缓冲区限制，从而优化服务质量(QoS)并减少丢包，从而增强UE体验并提高整体网络性能。

配置

local]hostname# configure

[local]hostname(config)# active-charging service ecs

[local]hostname(config-acs)# buffering-limit far-max-packets <num>

[local]hostname(config-acs)# end

[local]hostname#

[local]hostname# push config-to-up all

确认

show user-plane-service statistics drop-counter 
	Packet Drop Data Statistics:
	-----------------------------------------------
	NAT packets processing failure:
	    NAT on demand handling:                 0
	    IP allocation is in progress:           0
	    ICMP Packet translation:                0
	    Invalid Callid:                         0
	    Invalid Header:                         0
	    ICMP Payload Parse Failure:             0
	FIREWALL packets processing failure:
	    Policy not found:                       0
	No Matching GX rule found:                  32362
	Flow apply action:
	    Discard:                                0
	    Readdress Failure:                      0
	    Redirect-URL:                           0
	Packet exceeds the MTU size:                1007742185
	Failure in processing FAR Buffer packets:   21
	FAR Apply Action Drop:                      28792512
	Traffic Steering Failure:                   0
	QER Gate Status Closed:                     0
	Content-filtering Discard Action:           0
	IP Header Validation Failed:                6020295
	ADF level failure:
	    UL TEID/QFI key mismatch:               0
	    DL TFT mismatch:                        0
	    DL QFI mismatch:                        0
	URL Blacklisting Discard Action:            0
	DDN buffer overflow drop packets:           11 
	APN AMBR Packets Drop:                      5
	ITC Packets Drop:                           263040006
	ACL Drop:                                   31149173
	CC Dropped Packets:                         1513522
	FastPath Misc Drops:
	    Overload Protection:                    0
	    Invalid Client:                         0
	    Stream ID 0:                            0
	    Invalid Stream ID:                      145
	OHR Mismatch Packet Drops:                  7091753 

将“DDN buffer overflow drop packets”计数器与default buffering-limit far-max-packets值（为5）进行比较，以与具有相同的呼叫模型风格和持续时间的其他大于5的值进行比较。当值大于5时，此计数器必须减少。

相关信息

• https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/wireless/upc/21-28/cups-cp-admin/21-28-upc-cups-cp-admin-guide/m_saegw-idle-buffering.html

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