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NGN下带GPON设备网关心跳 周期调整与应用
文章来源:本站原创  发布时间:2014-10-31  浏览次数:683
作者:王晓林 宋春甫   
(中国联合网络通信有限公司鞍山市分公司 114000)
摘  要:随着NGN网络中GPON大规模使用,现网NGN需要满足GPON的大量接入要求,由于每个FCCU模块下带网关数较多,NGN对每个网关下发的审计时长,已经不能够在SET BCPARA这个命令中配置的默认心跳时长内完成下发心跳消息,而是需要更长的时间才能完成一个周期对所有网关下发心跳,本文详细解释NGN对H248心跳消息的处理机制以及如何规范配置满足业务发展需求。
关键词: H248协议 心跳周期 老化 
1.GPON组网
      对于GPON方式部署的GPON/EPON网关,需要在核心网的边缘或者接入网与骨干网的接口处部署SBC作为GPON/EPON网关用户的代理,完成对核心网的安全防护。SBC的部署主要用来防止宽带智能终端接入的所带来的安全威胁,另外也用来防范恶意用户伪造终端所引起的安全威胁。如图1
2.目前由于心跳消息导致现网存在的问题
      随着NGN网络中GPON大规模商用,为了网络安全考虑,要求通过SBC接入,并且NGN要求从R06C06升级至R10C05版本满足GPON的大量接入要求,在R6C06及以前版本,厂家增加的网关默认都是一倍心跳周期,原来增加的网关在从R06C06版本升级至R10C05版本以后保持着原来的心跳处理机制,还是一倍心跳周期,但是对于升级R10版本以后新增的网关心跳周期默认是255,按照网关的用户数自动计算心跳的;具体描述如下:其中只允许FCCU板上支持动态IP地址的网关将心跳周期倍数设置为255,表示由系统根据该网关用户数自动计算心跳周期倍数。 如果网关配置在FCCU上并且支持动态IP地址时,系统默认值为255。 如果网关不支持动态IP地址,系统默认值为1。 系统自动计算心跳周期倍数的规则如下: 当用户数为0到4个时,心跳周期倍数为9;当用户数为5到64个时,心跳周期倍数为5;当用户数为65到256个时,心跳周期倍数为2;当用户数大于256个时,心跳周期倍数为1。 
      由于原来厂家建议SBC上配置的SBC上检测SS发送到ONU链路心跳(AuditValue)的周期为300S,然而新增的网关自动计算心跳周期了,心跳周期可能超过10分钟,在这种情况下就会出现NGN发送网关审计时间过长导致SBC上网关数据老化,这个时候网关通话就会断话,新发起的呼叫不通,做被叫不通的故障现象; 
3.H248网关心跳周期的计算方法
      下面分几种情况举例说明:
1) 假设这10000个网关全为1个用户,心跳周期倍数全为1 (既在R10版本之前增加的网关,不管是静态还是动态网关心跳周期倍数默认都是1,或者升级R10以后全部配置为静态网关的心跳周期倍数)则网关只需要扫描一遍:10000/(100*1)+(20000-10000)*55/20000 = 127.5秒。网关实际的心跳周期时间为127.5秒。
2) 假设这10000个网关全为1个用户,心跳周期倍数为255(既在R10版本增加的动态网关,默认心跳周期倍数是255)。主机计算实际心跳周期倍数D为9。扫描一遍所需要的时间:10000/(100*9)+(20000-10000)*55/20000=38.6秒。由于扫描一遍的时间最小为55秒,所以实际扫描一遍的时间为55秒。则网关的心跳周期时间为55*9=495秒。
3) 假设这10000个网关全为1个用户,心跳周期倍数为1和255的各占一半。心跳周期为1的有5000个网关,心跳周期倍数为9的有5000个。则网关扫描一遍所需的时间为这两类网关所需时间之和。则网关只需要扫描一遍所需要的时间为5000/(100*1)+5000/(100*9)+(20000-10000)*55/20000 = 83秒。则1倍网关实际的心跳时间为83秒。但9倍网关实际的心跳时间为83*9=747秒。所以,对整个系统来说,网关的心跳时间为12.45分钟。
4) 特别的,如果心跳周期为1的有9999个网关,心跳周期倍数为9的有1个。则网关只需要扫描一遍所需要的时间为9999/(100*1)+1/(100*9)+(20000-10000)*55/20000 = 127.5秒。则1倍网关实际的心跳时间为127.5秒。但9倍网关实际的心跳时间为127.5*9=1147.5秒。所以,对整个系统来说,网关的心跳时间为19.13分钟。
5) 假设这10000个网关,心跳周期倍数为1的有3000个,心跳周期为4的有3000个,心跳周期为9的有4000个。则网关只需要扫描一遍所需要的时间为3000/(100*1)+3000/(100*4)+4000/(100*9) + (20000-10000)*55/20000=69.44秒。则1倍网关实际的心跳时间为69.44秒。4倍网关实际的心跳时间为69.44*4=277.76秒。9倍网关实际的心跳时间为69.44*9=624.96秒。所以,对整个系统来说,网关的心跳时间为10.4分钟。
      综上所述,如果存在各种不同心跳倍数的网关,可以将这些网关除以心跳倍数折算到一倍心跳的网关数中,然后计算一倍心跳时间间隔,再乘最大心跳倍数,则为系统的最大心跳时间。
      模块最大元组数20000,网关数1倍的1000,2倍的1000,4倍的3000,9倍的10000,总15000网关。则折算到1倍网关的数量为1000+1000/2+3000/4+10000/9=3361个网关。扫描3361个网关所需时间:3361/100 = 33.61秒。扫描剩余的元组数所需时间:(20000-15000)*55/20000 = 13.75秒。总共,扫面一遍所需时间:33.61+13.75 = 47.36秒;小于最小时间55秒,因此系统的最大时间为55*9=495秒。
      上述计算的前提为为网关心跳均匀分布在各个周期,系统也对网关的心跳做了离散处理。即不会出现,9倍的网关,全部在第一个周期就下发完毕,而是每个周期下发1/9的网关数。但实际这个离散不是完全均匀的,有的周期下发的多一些,有的少一些。这会导致总的时间会有所增加,误差最大为2~3分钟。
      假设系统存在9倍心跳周期网关,每个周期时间为1分钟,理论值9倍心跳周期为9分钟,实际值可能达到10多分钟一点。同时,为了保证每个周期的时间为1分钟,网关总数为10000,则X/100 + (20000-10000)*55/20000 = 60 X=3250即在这10000个网关中,最后折算的1倍网关数为3250个。
      所以10000个1倍的网关,需要修改为9倍的网关,则最多只允许2406个网关为1倍,剩下的为9倍。所以修改时,请一次将网关心跳修改完毕,否则会出现网关心跳超长的情况。
4.最小心跳周期修改
      F:代表最小心跳周期,即决定对于某个网关,最少多长时间下发一次心跳审计消息,默认为14S,最小值也为14S,可以用命令“SET BCPARA: AUDTMR=14”进行修改,考虑到快速检测Umg大网关的状态,要求此值修改不能超过60S
5.对周边网元的要求
5.1对NGN配置的要求
1)用户和GPON网关必须配置在一个模块。目前动态网关通过系统保证用户和网关在一个模块;但是静态网关无法做限制,所以需要提前做好规划,GPON网关和用户配置在一个FCCU模块,避免单FCCU模块网关实际容量达不到2万。
2)GPON网关类型配置为IAD。若网关类型配置为AG,若大量网关离线则会产生大量告警对BAM和网管性能进行冲击;目前系统对网关类型为IAD的网关离线做了特殊处理,即IAD离线时只产生事件,不产生告警。若要查看告警,可以规划网关组告警。
5.2对接入网关配置的要求
1) 网关需配置为:不使用单端点注册方式。
2) 配置网关的心跳方式采用被动心跳,即不主动向软交换发送心跳。网关采用被动心跳检测NGN状态,当网关在静默时长内,若收到软交换的消息,则重新启动静默时长定时器,若定时器超时后还未收到软交换的消息,则发送NOTIFY心跳消息去探测软交换的状态。NGN通过审计消息去检测网关的状态,所以网关的静默时长应配置比NGN的审计周期长,避免网络正常时,网关发送无用的心跳消息。
3) 网关被动心跳的等待时长(静默时长):小于4口的PON终端,静默时长配置为10分钟,大于4口的PON终端静默时长配置为5分钟。
5.3对SBC配置的要求
      SBC上检测SS发送到ONU的链路心跳(AuditValue)的周期要求不小于15分钟;此时间需要大于软交换发送给网关的最大审计时长,避免NGN发送网关审计时间过长导致SBC上网关数据老化。
6.结束语
      以上是针对鞍山近两年来配合厂家进行NGN下带GPON设备网关心跳的原理和调整方法进行简要归纳说明,在具体工作中需要根据实际情况灵活使用,希望对其他地市维护人员在日常维护中处理故障给予帮助。
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