Notas de aplicativos: Melhores prática para

Não publicado
Notas de aplicativos: Melhores prática para resolução de
problemas VoLTE
Introdução
Para os fornecedores do serviço de instalação com LTE, o sucesso do Voice sobre o LTE (VoLTE) é um marco para diferenciar seu serviço de
HD-Áudio/Vídeo de outros aplicativos/serviços de voz, tais como iTalkBB, Phonepower, Skype e Viper. A aquisição do serviço VoLTE correto é
muito importante, porque é o serviço mais básico que os assinantes esperam. É também o serviço onde a ocorrência de contratempos é mais
perceptível. É absolutamente crucial que isso seja feito da primeira vez.
Este informe fornece um panorama para engenheiros e técnicos de rede instalarem e fazerem a manutenção do VoLTE. Ele descreve os
elementos de rede principais e suas funções nas chamadas VoLTE, além de problemas típicos encontrados durante a instalação do VoLTE. Ele
também oferece melhores práticas, destacando onde enfocar durante a resolução de problemas do VoLTE em redes LTE ao vivo.
1 of 9
Componentes principais para o VoLTE
Evolve Packet Core (EPC): eNodeB, SGW, MME, PGW
Esses componentes trabalham juntos para estabelecer e manter a conectividade de um assinante à rede de dados, conforme o equipamento do
usuário se movimentar pela rede móvel. Um ou mais canais de transporte de dados precisam ser criados por meio do IMS APN e, além disso,
um endereço de IP especial deve ser registrado para o equipamento do usuário ao realizar chamadas VoLTE.
Subsistema Multimídia IP (IMS)
Ele contém servidores de aplicativos, controladores de sessão de chamada e funções de controle de mídia, suportando chamadas inter-rede,
trocas de mensagem, AAA e encaminhamento de pacotes. O tráfego do SIP será encaminhado para o IMS depois que ele deixar o EPC. O IMS
determina onde o receptor 3G/PSTN/EPC reside, para encaminhar o SIP e o tráfego do RTP.
Gerenciamento Session Border
O Gerenciamento Session Border faz parte do IMS e reforça a segurança, a qualidade do serviço e o controle de admissão/encaminhamento
entre o EPC/IMS para outras redes, tais como PSTN e 2/3G. Ele controla a maneira na qual as sessões VoIP são iniciadas, conduzidas e
finalizadas entre os diferentes tipos ponto de conexão de mídia central/sistema de porta de mídia (MSC/MGW). Ele funciona com a porta de
mídia para fornecer suporte à inter-rede e gerenciamento eficaz do codec de mídia e sinalização de tráfego entre o LTE para os sistemas
2G/3G/PSTN. O Processador com função de recurso de mídia (MRFP) que conduz a transcodificação do codec de voz entre o LTE e os
sistemas 3G/PSTN é um elemento principal entre o EPC e os sistemas 2G/3G/PSTN.
Entendimento do processo básico de chamada VoLTE
1. Conectando-se ao LTE
O equipamento do usuário precisa ser autenticado e autorizado pelo MME para que também possa ser conectado à rede.
2. Conexão e registro do serviço IMS
(a) O equipamento do usuário requer um serviço de dados com IMS para estabelecer o canal de transporte padrão (um novo endereço
IPv4 e/ou IPv6 será designado para o equipamento do usuário). (b) O equipamento do usuário, em seguida, "registra" o IMS para ficar
"abastecido", de modo que as ligações possam ser direcionadas a outros assinantes dos sistemas VoLTE, 3G/2G ou PSTN por meio do
IMS.
3. Realização de uma chamada
Quando o equipamento do usuário inicia uma chamada, ele envia uma mensagem de "convite" SIP para o canal de transporte padrão
estabelecer conexão com o receptor. O IMS recebe uma mensagem SIP, aloca o receptor (LTE/3G/PSTN) e estabelece a conexão. Se o
receptor estiver na PSTN ou em uma rede do fornecedor de serviço, o encaminhamento do SIP e da mídia será conduzido por meio do
SBC, enquanto a transcodificação do codec será conduzida pelo MRF.
4. Estabelecimento do canal de transporte de mídia
O IMS instrui o PGW/APN a iniciar o estabelecimento do canal de transporte destinado a carregar os pacotes de voz para as
transmissões de protocolo RTP e RTCP. Baseado no padrão 3GPP, o índice de controle de qualidade (QCI) nível 1 deve ser designado
para o canal de transporte de voz. Finalmente, o RTP (conversa de voz) é transferido pelo canal de transporte destinado. O canal de
2 of 9
QCI
Tipo de
recurso
Prioridade
Índice de
perda por
erro do
pacote
Serviços de exemplo
Voz de conversa
1
2
100 ms
10-2
2
4
150 ms
10-3
3
50 ms
5
300 ms
3
GBR
4
Canais de transporte
Budget por
atraso do
pacote
Quando o equipamento de um assinante é conectado à rede
e estabelece conexões com os serviços de dados por meio
Vídeo de conversa
1
100 ms
ao serviço de dados. Dois tipos de canais de transporte de
dados podem ser criados: o Guaranteed Bit Rate (GBR) ou o
10-3
Jogo em tempo real
non-Guaranteed Bit Rate (nGBR). Os canais de transporte
de dados GBR são bandas largas com designação garantida
10-6
Vídeo de não conversa
(transmissão
para carregar pacotes de tráfego sensível e jitter, tais como
voz sobre o RTP. Voz com carregamento de GBR é um
10-6
Sinalização IMS
Vídeo (transmissão
armazenada) com base
TCP (como, por exemplo,
6
6
300 ms
10-6
www, e-mail, chat, FTP,
compartilhamento de
arquivo p2p, vídeo
progressivo, etc).
Non-GBR
7
7
8
8
100 ms
10-3
Voz, vídeo (transmissão
ao vivo), jogo interativo
Vídeo (transmissão
armazenada) com base
TCP (como, por exemplo,
300 ms
9
9
das portas PDN (PGWs), canais de transporte de dados são
criados para carregar o protocolo de comunicação de base
(transmissão ao vivo)
armazenada)
5
Esses são túneis com base GTP-U que são criados para
carregar tráfego de dados para o assinante através do EPC.
10-6
recurso de consumo, criado quando um VoLTE é bemsucedido, e é excluído assim que a chamada termina. O
nGBR é comumente criado para tráfego normal de dados,
como por exemplo, tráfego de Internet com esforço de base.
Muitos canais de transporte de dados padrão são nGBR, tais
como aqueles do VoLTE, para onde os dados SIP fluem, ou
serviços de Internet não críticos.
Identificador do controle de qualidade (QCI):
O identificador indica os parâmetros QoS (atraso de pacote e
budget de perda), assim como a classe prioritária para cada
canal de transporte de dados. A designação do QCI é
baseada no perfil do assinante no HSS e no serviço de
dados estipulado pelo fornecedor do serviço. Embora o
3GPP ofereça9 valores QCI sugeridos como referência, os
fornecedores de serviço podem designar seu próprio QCI ao
serviço de dados.
www, e-mail, chat, FTP,
compartilhamento de
arquivo p2p, vídeo
progressivo, etc).
Desafios VoLTE
1. Volume de tráfego alto
Todo o tráfego VoLTE é baseado no IP. A sinalização de chamada é baseada no TCP/SIP e o áudio é carregado pelo UDP/RTP com
codec de áudio AMR-WB. Esses fluxos do IP VoLTE serão isolados entre todos os outros fluxos de tráfego de dados do IP no centro LTE,
incluindo transmissão de vídeo e tráfego de Internet.
2. Caminhos diferentes
Quando uma chamada VoLTE é realizada, as sinalizações de controle que constroem os canais de transporte de dados atravessam não
somente o tráfego de mídia, mas diferentes caminhos. Além disso, a sinalização SIP e o tráfego de mídia também atravessam diferentes
caminhos e elementos de rede depois de deixarem o EPC. A configuração da resolução dos problemas de chamada VoLTE e os
problemas de qualidade requerem visibilidade e correlação entre os sinais de controle e o canal de transporte de dados do usuário criado.
3. Visibilidade por cada segmento
O QoS do áudio é garantido por criar dinamicamente um canal de transporte de dados destinado dentro das interfaces múltiplas no EPC.
Uma análise de causa raiz completa dos problemas de qualidade de áudio requer correlação e visibilidade para os parâmetros QCI,
estabelecidos através de múltiplos segmentos.
4. Visibilidade dos fluxos de mídia assimétricos
Um VLAN diferente pode ser designado para cada direção do fluxo RTP, dentro e ao redor do EPC. Engenheiros de rede devem ser
capazes de correlacionar os fluxos SIP e RTP e de extrair pacotes, apesar dessa natureza assimétrica ser visível a todos os pacotes RTP.
Durante a resolução dos problemas de uma queda de chamada VoLTE, o engenheiro de rede precisará extrair o pacote para analisar o
tempo e o comportamento do corpo de dados do RTP.
3 of 9
Melhores prática para resolução de problemas VoLTE
1. Primeiramente, ele deve conectar e capturar o tráfego para ganhar visibilidade de tráfego através das interfaces plano-c e plano-u.
Geralmente, um comutador de agregação (como, por exemplo, de monitoramento VSS ou Brocade) pode filtrar, agregar e fazer um
balanceamento de carga no tráfego para a ferramenta com latência muito baixa.
2. A partir do tráfego capturado, deve-se analisar a configuração do canal de transporte de dados relacionada ao VoLTE e os parâmetros
QoS fornecidos.
3. Uma análise deve ser feita a partir dos fluxos SIP, através do EPC para o IMS e para o SBC, em chamadas de redes 2G/3G/PSTN.
4. Um rastreamento dos fluxos RTP deve ser feito, correlacionado a chamadas realizadas através das interfaces EPC e através do MRFP e
do SBC para chamadas de CDMA/PSTN.
O Network Time Machine™ oferece pacote de captura de alto desempenho com capacidade para até 20 Gbps, com análise pós-captura que
correlaciona o plano-c ao plano-u e o SIP ao RTP, de modo que o usuário possa voltar no tempo para conduzir a análise de causa raiz dos
problemas VoLTE de ponta a ponta.
Considerações sobre sincronização de tempo
Toda a análise, da correlação do plano-c ao plano-u e do tráfego SIP ao RTP, pode ser difícil se o tráfego todo não for capturado no mesmo
dispositivo onde as marcas temporais de todos os tráfegos estiverem sincronizadas. Quando vários dispositivos de captura são usados, o
mecanismo de marca temporal dos dispositivos de captura deve ser sincronizado, utilizando-se fontes externas NTP ou PTP/GPS de relógio.
Como alternativa, os comutadores de agregação avançados, tais como os de monitoramento VSS, aceitam fontes de relógio externas e podem
adicionar marcadores temporais ao rastro do pacote. Dispositivos de captura que usam marcadores de tempo fornecidos para reconstruir o
pacote, quando exportado para análise correlacionada, tornarão a vida dos engenheiros de rede muito mais fácil.
Cenário 1:
O usuário não consegue fazer chamadas de nenhuma maneira.
O canal de transporte de dados padrão não foi configurado.
O usuário não realizou o registro com o IMS (problema de autenticação, IMS sobrecarregado).
Para esses problemas, conecte-se às interfaces S1 e S11 para examinar a conexão inicial e o processo de configuração do canal de transporte
de dados do equipamento do usuário. Um analisador, como o Network Time Machine™, por exemplo, pode capturar todo o tráfego da S1 e da
S11, até 20 Gbps, selecionar o equipamento do usuário de interesse e mostrar o canal de transporte de dados padrão e o procedimento de
configuração do canal destinado com IMS.
4 of 9
Observe que o canal de transporte de dados padrão com identificação 5 para levar o tráfego SIP foi configurado e o canal destinado para voz
(RTP) com identificação 6 foi configurado com um QCI (Índice de controle de qualidade) de 1 unidade e configuração GBR/MRB de 80 kbps, sob
o IMS APN (voice66.testnetz….). Se o equipamento do usuário não for registrado com o IMS, o canal não destinado será possível. Uma vez que
o sintoma tenha sido verificado, o pacote pode ser extraído para permitir que o representante apropriado, seja ele um fabricante de equipamento
ou engenheiro de rede, por exemplo, possa resolver os problemas. O cenário abaixo mostra um registro SIP com uma conclusão bem-sucedida:
5 of 9
Cenário 2
Por que um usuário não pode realizar chamadas para usuários PSTN?
Com o suporte do IMS, as chamadas de assinantes VoLTE podem ser encaminhadas para o PSTN. Quando esse processo falha, os fluxos SIP
de cada segmento precisam ser capturados e examinados de ponta a ponta para determinar se e onde o processo de configuração de chamada
falhou. Para engenheiros de rede responsáveis pelo EPC, é importante capturar o tráfego de sinalização ao redor do ponto de demarcação entre
o IMS e o centro regional, como o ponto entre o PGW e o IMS, por exemplo, ao redor do SBC e cruzando o MRFP para conversão de mídia. O
erro e o atraso no tempo de configuração de chamada devem ser observados e o corpo de dados dos pacotes devem ser examinados por meio
da análise de causa raiz, a partir da origem da falha.
Durante a resolução dos problemas, procure o fluxo SIP que exibiu a falha. O código de causa SIP fornece uma dica sobre por que uma
chamada pode ter falhado, como a exibição da indicação de 503 Serviço indisponível, por exemplo; isso pode significar que o serviço não está
disponível por haver uma sobrecarga ou porque foi configurado de maneira errada.
O Network Time Machine™ pode analisar o tráfego SIP capturado e oferecer estatísticas dos erros SIP e das chamadas que impulsionaram o
erro.
6 of 9
Ao extrair o fluxo de chamada, a fonte para a qual o 503 código de responsabilidade foi direcionado pode ser identificada, observando-se o
parâmetro VIA. É possível traçar o caminho para identificar o servidor que exibe o problema.
7 of 9
Cenário 3
Por que a qualidade da chamada está ruim?
Problemas de qualidade (perda de pacote ou jitter no rádio LTE, queda de pacote na porção backhaul, SGi e fornecimento de QCI
errado).
Queda de chamada (problema de qualidade no rádio LTE, reconfiguração do equipamento de rede, queda ocorrida em razão de falha na
devolução da interface S1).
Áudio de mão única (sinalização de transcodificação ou problema de processo, transmissão de supressão silenciosa persistente).
Para problemas de qualidade, o analista deve ser capaz de mostrar as chamadas que o equipamento do usuário realizou e rastrear fluxos RTP
e parâmetros QoS, tais como MOS e perda de pacote/Jitter, através de cada interface plano-u do EPC. Para áudio de mão única, é importante
ver se o uplink e o downlink estão presentes e se o codec correto foi aplicado. Em seguida, a transmissão RTP deve ser facilmente extraída para
a investigação de como os elementos de rede induziram a perda de pacote, o jitter e a supressão silenciosa que causou o OWA. A capacidade
de reprodução das ajudas de voz para identificar quando e como o OWA começou aumenta a velocidade da análise de causa raiz.
8 of 9
A solução teste deve ser capaz de exibir o valor do QCI do canal de transporte de dados destinado e configurado, assim como o parâmetro
relacionado ao CoS atual do fluxo do canal dedicado, como os parâmetros 802.1pq, DSCP e MPLS, por exemplo, que cruzam cada interface
plano-u da rede.
O NTM permite que os usuários observem a configuração do canal de transporte do plano-c para a chamada VoLTE examinada. No exemplo
acima, o canal de transporte destinado com identificação #6 foi estabelecido com um QCI de 5 em vez de 1, além de ser um canal de transporte
nGBR sem nenhum valor GBR e MBR. Se o resultado MOS da chamada foi ruim durante o horário de pico de tráfego, isso pode ser a causa
raiz.
Durante a resolução de um problema OWA, o engenheiro de rede pode extrair os pacotes SIP e RTP para examinar o campo de razão na
mensagem BYE. Por exemplo, uma razão relacionada a um intervalo de RTP/RTCP, originado a partir do equipamento do usuário, pode ser
causada porque o MRFP não enviou os pacotes de supressão silenciosos para manter o áudio ao vivo, causando o intervalo de RTP após 10
segundos.
Conclusão:
O VoLTE é um aplicativo muito importante para os fornecedores de serviço que instalam o LTE. Para administrar o serviço, os engenheiros de
rede devem ter as ferramentas certas que possam fornecer visibilidade de tráfego, até mesmo sob condições pesadas de sobrecarga, assim
como para relacionar o plano-u ao plano-c e o SIP ao RTP, de modo que os problemas possam ser rapidamente verificados e os pacotes
extraídos para a análise de causa raiz.
O Network Time Machine™ oferece rápida captura, é fácil de ser instalado e fornece análise inteligente, permitindo que os engenheiros de rede
capturem e visualizem rapidamente os pacotes que revelam a causa raiz e os problemas do VoLTE.
A Fluke Networks opera em mais de 50 países no mundo.
Acesse http://pt.flukenetworks.com/contact.
© 2016 Fluke Corporation. Rev: 20/7/2016 9:36 AM (ID da literatura: 6002651)
9 of 9