109CDMA網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)VPDN用戶跨交換局切換掉話的解決方法

1、CDMA1X網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)VPDN用戶跨交換局切換掉話的解決方法常江 李輝友（中國聯(lián)通北京分公司移動技術(shù)維護(hù)部）摘要：首先對普通上網(wǎng)卡用戶和VPDN用戶在跨交換局切換時進(jìn)行對比測試，并針對網(wǎng)絡(luò)中FACN單元的特有性，對問題進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提出確實(shí)可行的解決方案，解決了困擾PDSN網(wǎng)管人員兩年多的不明原因的上網(wǎng)卡專網(wǎng)用戶掉話問題。關(guān)鍵詞：交換局邊界、切換掉話、VPDN（Virtual Private Dialing Network）、 FACN（Foreign Agent Control Node）、PDSN（Packet Data Serving Node）、L2TP（Layer 2 Tunnel

2、 Protocol）、LNS（L2TP Network Server） 引言2006年2月為解決CDMA-1X數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)VPDN用戶在移動中無線上網(wǎng)時掉話的問題，作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師與PDSN工程師對北京聯(lián)通的CDMA 1X數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行問題測試。測試分為定點(diǎn)測試和移動測試，測試范圍包括北京城區(qū)和郊區(qū)縣城；測試方法分為登錄到用戶的專網(wǎng)數(shù)據(jù)庫查詢資料和在數(shù)據(jù)庫中下載資料。2問題描述測試時首先啟動CDMA-1X專網(wǎng)用戶上網(wǎng)卡，然后再啟動專網(wǎng)客戶端軟件VRC，連接專用隧道，登錄到專網(wǎng)服務(wù)器。這批上網(wǎng)卡不能登錄互聯(lián)網(wǎng)，只能通過隧道登錄到用戶的專網(wǎng)。在定點(diǎn)測試時非常順利，上傳和下載的速率都很快，但在移動狀態(tài)下測

3、試時出了問題。首先發(fā)現(xiàn)在南三環(huán)洋橋以西車輛移動中IE軟件會不定時的不能打開網(wǎng)頁和下載數(shù)據(jù)，這時上網(wǎng)卡的連接狀態(tài)正常，瞬時流量顯示為零，VCR顯示停止隧道連接，重新連接VCR時顯示與專網(wǎng)服務(wù)器的連接錯誤；斷開上網(wǎng)卡重新連接后，VCR仍然顯示與專網(wǎng)服務(wù)器的連接錯誤；大約20分鐘以后才能重新連接成功。（下圖為連接失敗時的VCR畫面截屏，部分名稱隱去）。在不能連接專網(wǎng)服務(wù)器的地點(diǎn)停車后查詢這張上網(wǎng)卡在PDSN系統(tǒng)和交換系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都正常，并且使用普通CDMA-1X上網(wǎng)卡連接互聯(lián)網(wǎng)后均可正常使用，初步判斷與無線部分無關(guān)。由于這批做測試的上網(wǎng)卡是臨時數(shù)據(jù)，用戶方可以對卡的用戶名和密碼進(jìn)行重置，所以初步懷疑是

4、由于上網(wǎng)卡重名登錄或IP地址相同的原因造成；在用戶單位的系統(tǒng)中沒有查到相同的用戶名，為穩(wěn)妥起見將用戶名、密碼和上網(wǎng)卡的IMSI綁定。在以后幾天的測試中還是發(fā)現(xiàn)在不同地區(qū)、不定時的出現(xiàn)上述問題。3問題的定位在和PDSN工程師討論問題時他們說以前也出現(xiàn)過類似的專網(wǎng)用戶掉話后不能重新連接的現(xiàn)象，當(dāng)時的處理方法是在PDSN側(cè)將卡的登記信息定時釋放，重新連接就行了，這種問題存在大約有兩年的時間了，一直未能徹底解決。在后幾天的測試中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題的地區(qū)基本上在交換機(jī)的局邊界附近，為了證實(shí)這個判斷，用一張專網(wǎng)上網(wǎng)卡和一張普通上網(wǎng)卡在第一、四交換局邊界做對比測試。測試中發(fā)現(xiàn)通過交換局邊界時專網(wǎng)上網(wǎng)卡依舊出現(xiàn)老問

5、題，但普通上網(wǎng)卡能正常使用，由此判斷問題可能出現(xiàn)在交換局邊界和PDSN部分。CDMA1X分組網(wǎng)的組網(wǎng)方式分為SIP(Simple IP)和MIP(Mobile IP)兩種，SIP和MIP的有以下幾點(diǎn)主要區(qū)別：SIP(Simple IP) 1.如傳統(tǒng)撥號網(wǎng)絡(luò)，用戶每次使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時都需進(jìn)行撥號連接2.每次接入得到不同的IP地址3.用戶跨PDSN的漫游將導(dǎo)致連接的中斷4.只能支持用戶端主動發(fā)起的業(yè)務(wù)(“Get Service”)。普通Internet瀏覽，Email，F(xiàn)TP，VOD，網(wǎng)絡(luò)游戲，網(wǎng)上聊天等等MIP(Mobile IP) 1.“Always Online”2.用戶終端保持固定的IP地址

6、3.可以跨PDSN漫游，不會導(dǎo)致連接的中斷4.即支持用戶端發(fā)起的業(yè)務(wù)，又支持網(wǎng)絡(luò)端發(fā)起的業(yè)務(wù)(“Push Service”)。專網(wǎng)接入，信息訂制等Mobile IP真正的意義不在于PDSN間切換時不斷線，而在于IP地址攜帶。北京聯(lián)通的CDMA-1X分組網(wǎng)采用SIMPLE IP結(jié)構(gòu)，主要網(wǎng)元由9個MSC、2個FACN、11個PDSN組成。下圖為帶有FACN部分的Simple IP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖：FACN是PDSN的信令控制節(jié)點(diǎn)，是整個PDSN系統(tǒng)中的一個可選組件，如果不選用，PDSN系統(tǒng)可以照常工作，如果選用，PDSN系統(tǒng)可以提供很多其它功能。FACN的主要功能是收集PDSN工作的情況信息、監(jiān)控P

7、DSN的工作狀態(tài)、選擇和分配PDSN，實(shí)現(xiàn)PDSN負(fù)載控制。FACN可以將最多250個PDSN卡組成一個虛擬的PDSN組，整個PDSN組從PCF角度看是一個標(biāo)準(zhǔn)的“大” PDSN，這個“大” PDSN容量可以達(dá)到1,000,000個連接。下面兩圖是SIP的有FACN的2個PCF和2個PDSN切換的PPP建立和IMSI鑒權(quán)的流程圖：普通的上網(wǎng)卡用戶在進(jìn)行PPP連接跨交換局切換時按以下流程操作：1、MN與PAN/PCF之間完成了TCH的建立，PCF已經(jīng)成功配置了一個FACN的IP地址，并且向FACN發(fā)送一個R-P Registration request。2、FACN查數(shù)據(jù)庫找到一個最佳的PDSN

8、來處理該呼叫，PDSN的選擇原則如下：FACN根據(jù)IMSI查數(shù)據(jù)庫看該IMSI的信息是否處于某一個PDSN中，若是，則選擇該P(yáng)DSN；否則選擇一個負(fù)荷最輕的PDSN。3、FACN向PCF發(fā)送一個R-P registration reply（reject code域?yàn)?36），其中PDSN的IP地址就是所選擇的PDSN的IP地址。4、PCF重新發(fā)送R-P registration request到所選擇的PDSN，PDSN發(fā)回一個表示成功的消息完成了PCF與PDSN間R-P Session的建立。5、然后在MN與PDSN間進(jìn)行LCP層消息的交互，目的是進(jìn)行鏈路層參數(shù)的協(xié)商，鑒權(quán)方式的選擇，目前選

9、用CHAP的方式。6、PDSN發(fā)送一個含有隨機(jī)數(shù)的CHAP challenge到MN，MN根據(jù)用戶密碼與收到的隨機(jī)數(shù)計(jì)算出一個應(yīng)答參數(shù)，并將該參數(shù)連同用戶名一起在CHAP response發(fā)送給PDSN。7、PDSN向FACN發(fā)送一條FACN Registration request message，其中含有IMSI與NAI，F(xiàn)ACN根據(jù)IMSI與NAI查找IMSI數(shù)據(jù)庫判斷是否有相關(guān)記錄存在。8、FACN發(fā)送一條含有存在相關(guān)記錄或者不存在相關(guān)記錄信息與關(guān)聯(lián)ID的FACN Registration reply消息到源PDSN。9、PDSN和FAAA、Home RADIUS進(jìn)行RADISU鑒權(quán)。

10、10、PDAN發(fā)送CHAP Accept給MN，MN與PDSN進(jìn)行IPCP協(xié)商獲得IP地址，簡單的IP Session建立完成。11、源PDSN發(fā)送FACN registration update給FACN，其中含有NAI與IMSI；FACN利用FACN registration update消息中的信息建立一個對應(yīng)的IMSI數(shù)據(jù)庫的接口，并且向源PDSN發(fā)送一條應(yīng)答消息FACN Reg Update Ack。至此一條在MN、源PCF和源PDSN間的SIP session建立成功。12、MN在進(jìn)行切換時，Session進(jìn)入休眠狀態(tài)（PCF發(fā)送一條含有Active Stop的R-P RRQ消息給

11、源PDSN）；PDSN發(fā)送一條R-P RRQ給PCF。PDSN端SIP session進(jìn)入休眠狀態(tài)，這時進(jìn)行跨局間的PCF切換。13、MN切換到目標(biāo)PCF；MN建立業(yè)務(wù)信道。14、目標(biāo)PCF配置有一個FACN的IP地址；并且向FACN發(fā)送一條R-P Registration request消息。15、FACN查數(shù)據(jù)庫找到一個最佳的PDSN來處理該呼叫，F(xiàn)ACN根據(jù)IMSI查數(shù)據(jù)庫看該IMSI的信息是否處于某一個PDSN中，若是，則選擇該P(yáng)DSN；否則選擇一個負(fù)荷最輕的PDSN。在圖2中，由于PDSN與PCF的分組原因，F(xiàn)ACN不能為該呼叫繼續(xù)分配源PDSN；此時，F(xiàn)ACN會回一條R-P Reg

12、istration reply消息到目標(biāo)PCF，其中含有最佳的目標(biāo)PDSN地址。16、目標(biāo)PCF重新發(fā)送R-P registration request消息到所選擇的PDSN；進(jìn)行R-P隧道的建立；然后在MN與PDSN間進(jìn)行LCP層消息的交互，目標(biāo)PDSN發(fā)送一條含有隨機(jī)數(shù)的CHAP challenge到MN；MN再根據(jù)用戶密碼與收到的隨機(jī)數(shù)計(jì)算出一個應(yīng)答參數(shù)，并將該參數(shù)連同用戶名一起在CHAP response發(fā)送給目標(biāo)PDSN。17、目標(biāo)PDSN向FACN發(fā)送一條FACN Registration request message，其中含有IMSI與NAI；FACN根據(jù)IMSI與NAI查找I

13、MSI數(shù)據(jù)庫判斷是否有相關(guān)記錄存在。在這個流程中，F(xiàn)ACN找到在源PDSN中存在一個dormant的SIP Session，需要源PDSN撤除該Session；18、FACN發(fā)送一條含有IMSI與NAI信息的registration Update到源PDSN；源PDSN進(jìn)行與源PCF之間PPP Session與R-P Session的撤除；源PDSN發(fā)送一條含有存在相關(guān)記錄或者不存在相關(guān)記錄信息的FACN Registration Acknowledge消息到FACN； FACN發(fā)送一條含有存在相關(guān)記錄或者不存在相關(guān)記錄信息與關(guān)聯(lián)ID的FACN Registration reply到目標(biāo)PDS

14、N；19、目標(biāo)PDSN與FAAA、RADIUS進(jìn)行RADIUS的鑒權(quán)；并且發(fā)送一條CHAP Accept消息到MN；MN與目標(biāo)PDSN進(jìn)行IPCP協(xié)商獲取IP地址。20、目標(biāo)PDSN發(fā)送FACN registration update到FACN，其中含有NAI與IMSI；FACN根據(jù)這條消息中的信息進(jìn)行IMSI數(shù)據(jù)庫接口的更新。21、在MN、目標(biāo)PCF與目標(biāo)PDSN間完成了SIP Session的建立，并且完成了這次在2個PCF和2個PDSN間的跨局切換。從圖1的流程來看，所有操作似乎都是正常的；但到圖2進(jìn)行切換后重新連接出現(xiàn)問題，初步懷疑是在1517步驟有問題，就是圖2中畫紅圈的部分。找到了

15、問題的大致方向后，在接下來的跨局邊界的測試時在FACN中查找專網(wǎng)上網(wǎng)卡切換前后的PDSN的相關(guān)記錄，但是沒有找到，下圖是在FACN中的記錄信息，可以清楚的看到包含用戶的IMSI，LAST PDSN的IP地址，連接狀態(tài)和用戶名（也可以用域名做用戶名）。由于在核心網(wǎng)中沒有查到關(guān)于LAST PDSN的消息，所以只能使用lincheck命令在企業(yè)網(wǎng)的LNS端查詢上網(wǎng)卡連接PDSN的狀態(tài)，下圖是連接PDSN的信息：上圖中畫紅線的用戶跨局后同時占用兩個PDSN，上網(wǎng)卡已不能正常使用，讓機(jī)房將這個用戶在PDSN側(cè)釋放以后可正常使用；畫蘭線的用戶跨局后只占用一個PDSN，可以正常使用。對以上結(jié)果的分析是跨局后

16、在重新分配PDSN時恰好是源PDSN最空閑，所以還分配到源PDSN，可以建立PPP連接；這時如果是另一PDSN空閑，則分配到新的PDSN，產(chǎn)生新的IP地址，就出現(xiàn)了測試中遇到的問題。下面以MN發(fā)起隧道的VPDN為例，介紹基本消息流程： 首先的過程是CDMA1X空中接口的建立，本文不做詳細(xì)討論。PCF向PDSN發(fā)起注冊請求，這個消息是A11接口的標(biāo)準(zhǔn)消息；PDSN給PCF注冊響應(yīng)；PPP的LCP（鏈路控制協(xié)議）協(xié)商階段，這個階段也是PPP的初始階段，主要是在PDSN與終端之間進(jìn)行協(xié)商，包括認(rèn)證方式和是否進(jìn)行加密等；LCP協(xié)商成功后，終端向PDSN發(fā)起認(rèn)證請求；PDSN向AAA發(fā)起認(rèn)證請求，這個消

17、息是RADIUS的標(biāo)準(zhǔn)消息，其中帶有用戶名密碼等信息；AAA收到請求后，對用戶名密碼進(jìn)行認(rèn)證，發(fā)現(xiàn)是VPDN用戶，通過授權(quán)把相關(guān)屬性參數(shù)發(fā)給PDSN。包括VPDN的類型、隧道密碼、LNS的IP地址等；PDSN收到各種關(guān)于VPDN的屬性，通過L2TP協(xié)議與企業(yè)端LNS建立隧道；LNS發(fā)起進(jìn)行隧道驗(yàn)證； LNS與PDSN（LAC）之間的會話建立；PDSN會把之前第3步中協(xié)商后的參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給LNS，特別注意的是，這一步LNS可以要求與終端進(jìn)行LCP的重協(xié)商，圖例是沒有進(jìn)行LCP的重協(xié)商的，是否進(jìn)行重協(xié)商取決于LNS的配置和終端是否支持LCP的重協(xié)商。企業(yè)內(nèi)部AAA對用戶進(jìn)行認(rèn)證；LNS給終端發(fā)送認(rèn)證成

18、功的消息；認(rèn)證成功后，進(jìn)入PPP的IPCP階段，由企業(yè)的LNS分配IP地址；VPDN用戶到企業(yè)網(wǎng)PPP連接建立。在CDMA1X分組網(wǎng)中，普通上網(wǎng)卡用戶是由FACN選定空閑的PDSN，并由PDSN向MN分配IP地址，再向FACN發(fā)送相關(guān)信息；但對于VPDN用戶來說FACN選定空閑的PDSN后，由PDSN通L2TP協(xié)議向LNS發(fā)送通過授權(quán)的用戶信息及相關(guān)屬性參數(shù)，這時的PDSN只起到路由器的功能，MN獲得的是由LNS分配的IP地址，與普通用戶建立PPP有所不同，其中IPCP的過程是由終端和LNS之間完成的，所以PDSN不知道用戶最終分配的IP地址。另外，基于終端發(fā)起的VPDN業(yè)務(wù)一般需要進(jìn)行二次認(rèn)證，終端需在企業(yè)端RADIUS服務(wù)器通過認(rèn)證后，再與企業(yè)LNS建立隧道，流程與上述流程略有不同。4問題的解決通過以上的測試和分析，產(chǎn)生問題的原因已經(jīng)基本定位在FACN和PDSN之間的消息對話和相關(guān)信息的傳送與保存、調(diào)用的步驟上。這時將測試用的專網(wǎng)上網(wǎng)卡在系統(tǒng)中綁定到一個固定的PDSN上，在跨交換局切換重新建立PPP連接時測試正常。在系統(tǒng)中查看發(fā)現(xiàn)切換前建立PPP連接時PDSN未向FACN發(fā)送FACN reg request消息，導(dǎo)致在FACN中沒有存儲第一次登陸時的MN的相關(guān)信息及IP地址，在跨局切換后建立連接時需要從FACN中調(diào)取上次登陸的信息時，系統(tǒng)沒有找到，便認(rèn)為是一次新的連接